專利名稱：全息心電向量三維影像顯示儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是心電分析診斷裝置，特別是屬于對(duì)心電向量能以全息三維影像方式顯示的分析診斷系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
各種心電檢查診斷儀器，實(shí)際上都屬于一種測(cè)量、檢定用裝置，不論這些儀器包括不包括智能化部件，以及儀器本身的性能有多全、多精確，但以臨床應(yīng)用來(lái)說(shuō)，其檢測(cè)的精確度或可靠性，與其它領(lǐng)域的同性質(zhì)儀器相比，是最差的。其原因，不是儀器本身的精度夠不夠，而是檢測(cè)方法上有缺欠，以致于嚴(yán)重的情況是重癥心臟病患者在死亡前幾分鐘的心電圖顯示仍為正常范圍。
此前人們一直努力尋求辦法克服這種弊端，所以出現(xiàn)有幾十種導(dǎo)聯(lián)方式、面陣式體表心電標(biāo)測(cè)、胸內(nèi)心臟直接標(biāo)測(cè)等等。這些方式不是相關(guān)性差，就是繁鎖、昂貴、有創(chuàng)傷性等問(wèn)題，因此難以廣泛應(yīng)用。更重要的是照樣難以明顯改善。
存在這樣問(wèn)題的因素是多方面的，但從根本上說(shuō)，作為廣泛應(yīng)用的心電檢測(cè)儀器，有這樣三個(gè)問(wèn)題一是常規(guī)使用的心電檢測(cè)儀器的信息量太少。它表現(xiàn)在幾乎所有導(dǎo)聯(lián)都是“點(diǎn)測(cè)、線描”，且都是在一個(gè)層面上。比如常用的額面導(dǎo)聯(lián)和橫面導(dǎo)聯(lián)中，后者都限位于四肋間的斷面。這種缺乏上、下各區(qū)間的心電信號(hào)，在信息量上的局限性是顯而易見(jiàn)的。
二是缺乏直觀的三維性。心電行為的理論基礎(chǔ)及實(shí)際表現(xiàn)都是三維的，但現(xiàn)在的檢測(cè)都是間接的，或者是由醫(yī)生用三個(gè)相互垂直的面上的投影，在頭腦中“綜合加工”的。這就存在局限性。目前儀器尚不能顯示真實(shí)測(cè)量的數(shù)據(jù)的三維影像。至于目前已有的十二導(dǎo)心電波形搭組的“立體”地形圖，并不是對(duì)應(yīng)的體位心電立體圖。更嚴(yán)重的所謂模擬心電立體圖形，則更間接、更虛擬，誤差更大。
三是沒(méi)有以原本具有的立體影像形式來(lái)展現(xiàn)其本質(zhì)。既往心電檢測(cè)儀器之所以在臨床上獨(dú)自做出診斷的可靠機(jī)率低，且在重癥性疑難性確診，存在對(duì)其它診科或檢測(cè)方式，如對(duì)B超、X攝像或CT、冠狀動(dòng)脈的血管照影等的依賴性或相關(guān)性，就是因?yàn)閷?duì)在本來(lái)是三維形態(tài)的參數(shù)的采集遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，從而不能按三維方式展現(xiàn)出來(lái)。而CT及B超的獨(dú)自診斷的可靠性和準(zhǔn)確性就大得多。CT、B超成像是外加信號(hào)在人體內(nèi)的衰減或反射變化，經(jīng)數(shù)據(jù)處理而獲得的，但心電信號(hào)是人體自身產(chǎn)生的，且強(qiáng)度不低，應(yīng)更易于用立體形式顯示出來(lái)，但現(xiàn)有儀器做不到。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是為了克服在心血管診斷中，心電參數(shù)檢測(cè)的上述弊端及癥結(jié)而創(chuàng)造的新形結(jié)構(gòu)。它具有如下特點(diǎn)1.它能擴(kuò)充對(duì)心電檢測(cè)信息量的7～16倍，并且不僅僅是數(shù)量上的增加，更重要的是還能展示心電在身體各區(qū)間的走向或趨勢(shì)，這比直接的數(shù)據(jù)更重要正是由于展示出以前所不可能觀察到的趨勢(shì)、走向，才能將一些常規(guī)檢測(cè)中的心電表現(xiàn)不明顯的患者做前瞻性預(yù)報(bào)。正是得益于新結(jié)構(gòu)及方法，才能更大限度、更寬廣范圍里獲取信息，有效提高臨床的即時(shí)的可靠性和預(yù)后的警示性；2.新的儀器對(duì)常規(guī)常用的Frank向量導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)，展示的不只是單面的向量環(huán)，而主要的是擴(kuò)展而成的同軸多環(huán)的“向量棒”或“向量筒”等。能以真正三維方式展示多方位心電參數(shù)及其形態(tài)。由于它包括上身體位的各部的額面、橫面、右側(cè)面，所以能展現(xiàn)和預(yù)示病癥的性質(zhì)和部位；3.有導(dǎo)聯(lián)的融合及兼容性。其“向量棒”為能對(duì)既往導(dǎo)聯(lián)有兼容性，采用了Frank導(dǎo)聯(lián)方式的上下層位擴(kuò)充，但這種擴(kuò)充涵蓋了近半個(gè)世紀(jì)的習(xí)慣用法。除此之外，仍同時(shí)能做常規(guī)12導(dǎo)聯(lián)，各參數(shù)頻譜等。
4.實(shí)現(xiàn)了心電參數(shù)的影像性質(zhì)表現(xiàn)。做到了類似B超、CT、核磁共振的影像學(xué)那樣，將心電參數(shù)以圖像、畫(huà)面形式展現(xiàn)出來(lái)，且由源于實(shí)際的被測(cè)數(shù)據(jù)組成，不是模擬，更非虛擬。顯示出的是形象、生動(dòng)、真實(shí)、具體的“實(shí)物”，且能隨意仰俯、旋轉(zhuǎn)、游動(dòng)、縮放等等。這種能隨意改變視角的活生生的圖像不只是靈便、快捷、而且更重要的是將傳統(tǒng)的心電的線式圖，一改常態(tài)變成摸得著看得見(jiàn)，隨意形變的實(shí)體，將既往經(jīng)典的心電圖學(xué)發(fā)展而變成觀察全面、準(zhǔn)確地心電的影像學(xué)。
本發(fā)明的工作原理及結(jié)構(gòu)概述如下常規(guī)的12導(dǎo)聯(lián)，一如既往，故在圖中略去電極的位置，和略去了四肢電極，只重點(diǎn)描述常規(guī)的Frank導(dǎo)聯(lián)體系，如圖1中所示。在總共7個(gè)電極中，水平軸x軸A、I點(diǎn)，C點(diǎn)為其矯正點(diǎn)，與A組成正極；垂直軸y軸H、F左足；前后軸Z軸C和E、I組成正極，A和M組成負(fù)極。這里，把在四肋間這種檢測(cè)稱為四肋間單層面Frank導(dǎo)聯(lián)向量環(huán)，或簡(jiǎn)記為常規(guī)單層面向量環(huán)。
在四肋間環(huán)用共5個(gè)電極A0、I0、C0、M0、E0，以此5個(gè)電極為始點(diǎn)，沿平行于y軸的方向，上下連線后分別得到A-A`、I-I`、C-C`、M-M`、E-E`共5條縱線，其后分別在各自的縱線上向上每移一個(gè)肋間定位一點(diǎn)，再向下每移一個(gè)肋間定位一點(diǎn)，這樣就得到y(tǒng)軸向的5條線上各自的7個(gè)點(diǎn)，如果按照Frank導(dǎo)聯(lián)的檢測(cè)方法上、下平移，在各自的同層面點(diǎn)布置電極，則可得到原來(lái)常規(guī)層面所增加的上面3個(gè)層面和下面3個(gè)層面，這就是Frank導(dǎo)聯(lián)的層面擴(kuò)展。亦即是說(shuō)這種方法可多增加上、下各3個(gè)層面的Frank導(dǎo)聯(lián)的共七組向量導(dǎo)聯(lián)的圖組信息。
這是本發(fā)明的新的技術(shù)特點(diǎn)之一。其二是將七組分別的三類層面額面、橫面、右側(cè)面的向量環(huán)，以等距方式重疊起來(lái)。即額面按Z軸排列，橫面按y軸排列、右側(cè)面按X排列，最后得到3個(gè)由向量環(huán)組成的向量棒，使各自的七個(gè)單面線狀環(huán)，組合成相對(duì)應(yīng)于上部身體整體的立體的實(shí)體。環(huán)與環(huán)之間的連線為等電位線或等高線。這種組合、處理和成圖的工作主要由計(jì)算機(jī)軟件運(yùn)作來(lái)實(shí)現(xiàn)。七環(huán)圖和組成多層的立體圖形如圖6、圖7、圖8所示。
本發(fā)明新技術(shù)特點(diǎn)之三是，分析向量棒的形態(tài)以獲得心臟或心電的診斷或預(yù)報(bào)。正常人的向量棒形態(tài)呈紡錘形，如果兩端大中間小如圖6所示，則屬一種病癥表現(xiàn)。
具體實(shí)施例方式
圖2所示為一個(gè)完整的獨(dú)立功能的實(shí)施例。探測(cè)電極2-1，從被檢人體上檢測(cè)的心電信號(hào)，通過(guò)前置放大器2-2做預(yù)放大，經(jīng)帶通濾波器2-3濾波消除干擾，經(jīng)模擬/數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器2-4，將模擬量的心電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，其后送入數(shù)字存貯器2-5中予以存貯。在電腦2-20的控制下，經(jīng)數(shù)據(jù)選通器2-6依次選取不同導(dǎo)聯(lián)的數(shù)據(jù)，并經(jīng)數(shù)字/模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換器2-7，將信號(hào)的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量后，經(jīng)顯示器的x、y偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2-8、2-9，驅(qū)動(dòng)顯像管2-11的偏轉(zhuǎn)控制部件2-10，實(shí)現(xiàn)在屏幕上2-11顯現(xiàn)心電向量棒或向量筒的圖形。
為實(shí)現(xiàn)信號(hào)顯示中有標(biāo)準(zhǔn)幅度比較，在電腦2-20的控制下，經(jīng)通道控制器2-23，控制標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源2-24在心電波形顯示的始端插入1毫伏的標(biāo)準(zhǔn)脈沖電壓。
人機(jī)對(duì)話通過(guò)操作鍵盤2-21來(lái)實(shí)現(xiàn)。
實(shí)施例之二，圖3所示是另一種結(jié)構(gòu)，是用一個(gè)心電數(shù)據(jù)采集、分析、處理的專用功能部件3-3，即“心電工作站”、“心電綜合分析系統(tǒng)”，有很多種。如市場(chǎng)出售的“ECGlab心電工作站”，即為其一。這是一種與電腦3-4搭組的組合式結(jié)構(gòu)。雖功能上有局限性，但簡(jiǎn)單而廉價(jià)。
這種心電工作站如只用一臺(tái)相配，則探測(cè)電極3-1只需9個(gè)，如果同時(shí)測(cè)七層Frank導(dǎo)聯(lián)向量則需37個(gè)，并須配有選通開(kāi)關(guān)3-2。實(shí)際上若共9個(gè)探測(cè)器時(shí)，F(xiàn)rank胸、背、肋的5個(gè)導(dǎo)聯(lián)，需每測(cè)一層做一次移位。如果有37個(gè)探測(cè)電極，則可一次采集完成。
這種單層式檢測(cè)結(jié)構(gòu)的臨床應(yīng)用問(wèn)題是，對(duì)多層面的多次分別探測(cè)、采集，將不具有各心電導(dǎo)聯(lián)、層面上時(shí)間的同步性。為克服這個(gè)缺欠，在搭組式結(jié)構(gòu)中應(yīng)配備多組心電工作站，且型號(hào)性能相同。實(shí)際組成如圖4所示。這是第三種實(shí)施例。
關(guān)于軟件心電參數(shù)的三維顯示，采用了圖形硬件接口OpenGL以及該系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境C++Builder，并充分利用了圖形顯示卡的加速功能，從而實(shí)現(xiàn)了將心電參數(shù)影像化的目的。相應(yīng)開(kāi)發(fā)的程序流程框圖如圖6所示。
綜上所述，本發(fā)明的主要特點(diǎn)是以簡(jiǎn)單的單純?cè)鲈O(shè)Frank導(dǎo)聯(lián)的多個(gè)層位檢測(cè)及相應(yīng)電極，即應(yīng)用同種Frank導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行多層面擴(kuò)展的方法，達(dá)到了這樣目的擴(kuò)展檢測(cè)信息量，包括多層面向量環(huán)和各層面演繹的12導(dǎo)聯(lián)心電圖；使向量環(huán)的平面顯示進(jìn)展為立體形態(tài)表現(xiàn)；使三維理論的單面觀測(cè)進(jìn)展為科學(xué)便捷的影像技術(shù)。


圖1Frank導(dǎo)聯(lián)層位擴(kuò)展示意圖；圖2硬件原理圖；圖3由一個(gè)功能部件搭組的組合式結(jié)構(gòu)示意圖；圖4由多個(gè)功能部件搭組的組合式結(jié)構(gòu)示意圖；圖5程序框圖；圖6額面向量棒各個(gè)方向正位視圖及標(biāo)準(zhǔn)層位向量環(huán)；圖7橫面向量棒各個(gè)方向正位視圖及標(biāo)準(zhǔn)層位向量環(huán)；圖8右側(cè)面向量棒各個(gè)方向正位視圖及標(biāo)準(zhǔn)層位向量環(huán)。
圖1Frank導(dǎo)聯(lián)層位擴(kuò)展示意圖X-X`水平軸，Y-Y`垂直軸，Z-Z`縱向軸，C-C`左腋中線與胸骨中線的中線，A0與4肋間在一個(gè)水平面上的左腋中線，I0與4肋間在一個(gè)水平面上的右腋中線，E0與4肋間在一個(gè)水平面上的胸骨中線，M0與4肋間在一個(gè)水平面上的脊柱中線，C0與4肋間在一個(gè)水平面上的左腋中線與胸骨中線的中線，A+3與1肋間在一個(gè)水平面上的左腋中線，I+3與1肋間在一個(gè)水平面上的右腋中線，E+3與1肋間在一個(gè)水平面上的胸骨中線，M+3與1肋間在一個(gè)水平面上的脊柱中線，C+3與1肋間在一個(gè)水平面上的左腋中線與胸骨中線的中線，A+2與2肋間在一個(gè)水平面上的左腋中線，I+2與2肋間在一個(gè)水平面上的右腋中線，E+2與2肋間在一個(gè)水平面上的胸骨中線，M+2與2肋間在一個(gè)水平面上的脊柱中線，C+2與2肋間在一個(gè)水平面上的左腋中線與胸骨中線的中線，A+1與3肋間在一個(gè)水平面上的左腋中線，I+1與3肋間在一個(gè)水平面上的右腋中線，E+1與3肋間在一個(gè)水平面上的胸骨中線，M+1與3肋間在一個(gè)水平面上的脊柱中線，C+1與3肋間在一個(gè)水平面上的左腋中線與胸骨中線的中線，A-1與5肋間在一個(gè)水平面上的左腋中線，I-1與5肋間在一個(gè)水平面上的右腋中線，E-1與5肋間在一個(gè)水平面上的胸骨中線，M-1與5肋間在一個(gè)水平面上的脊柱中線，C-1與5肋間在一個(gè)水平面上的左腋中線與胸骨中線的中線，A-2與6肋間在一個(gè)水平面上的左腋中線，L2與6肋間在一個(gè)水平面上的右腋中線，E-2與6肋間在一個(gè)水平面上的胸骨中線，M-2與6肋間在一個(gè)水平面上的脊柱中線，C-2與6肋間在一個(gè)水平面上的左腋中線與胸骨中線的中線，A-3與7肋間在一個(gè)水平面上的左腋中線，I-3與7肋間在一個(gè)水平面上的右腋中線，E-3與7肋間在一個(gè)水平面上的胸骨中線，M-3與7肋間在一個(gè)水平面上的脊柱中線，C-3與7肋間在一個(gè)水平面上的左腋中線與胸骨中線的中線。
圖2中部件2-1探測(cè)電極，2-2前置放大器，2-3通道濾波器，2-4模擬/數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器，2-5數(shù)據(jù)存貯器，2-6數(shù)據(jù)選通器，2-7數(shù)字/模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換器，2-8顯示器的水平x軸偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，2-9顯示器的垂直y軸偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，2-10顯像管的偏轉(zhuǎn)控制部件，2-11顯像管顯示屏，2-12時(shí)標(biāo)發(fā)生器(輝度調(diào)制器)，2-20電腦主機(jī)，2-21操作鍵盤，2-22打印機(jī)，2-23通道控制器，2-24幅標(biāo)發(fā)生器，2-0被檢者圖3中部件3-1探測(cè)電極，3-2選通開(kāi)關(guān)，3-3心電工作站，3-4電腦主機(jī)，3-5操作鍵盤，3-6顯示器，3-7打印機(jī)圖4中部件4-1.1～4-1.7探測(cè)電極，4-2.1～4-2.7選通開(kāi)關(guān)，4-3.1～4.3.7心電工作站，4-4電腦主機(jī)，4-5操作鍵盤，4-6顯示器，4-7打印機(jī)圖5中部件5-1開(kāi)始運(yùn)行，5-2Form初始化，5-312導(dǎo)聯(lián)或向量顯示，5-4心電向量顯示選擇，5-512導(dǎo)聯(lián)顯示選擇，5-6讀入文件數(shù)據(jù)，5-7是否12導(dǎo)聯(lián)動(dòng)態(tài)顯示，5-8串口接收數(shù)據(jù)，5-9將數(shù)據(jù)顯示成三維圖像，5-10將數(shù)據(jù)顯示成三維圖像并可以旋轉(zhuǎn)，5-11是否三維圖像中的某一層分離出來(lái)顯示，5-12截取單層數(shù)據(jù)在極坐標(biāo)系中顯示。
權(quán)利要求
1.一種全息心電向量三維影像顯示儀，其特征在于通過(guò)對(duì)Frank導(dǎo)聯(lián)向量探測(cè)常規(guī)層面沿y軸做上下多層面擴(kuò)展，由此獲得多層向量圖，并分別將額面沿z軸排列、橫面沿y軸排列、側(cè)面沿x軸排列，得到三個(gè)面的向量棒或向量筒，它是對(duì)心電參數(shù)做影像性描述的實(shí)物三維體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息心電向量三維影像顯示儀，其特征在于心電影像的向量棒或向量筒，它可以在任意旋轉(zhuǎn)、游動(dòng)、縮放；對(duì)心電向量的各分部組成的向量環(huán)、向量棒，可全顯示P環(huán)、QRS環(huán)、T環(huán)，也可顯示其單獨(dú)各自的向量環(huán)、向量棒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息心電向量三維影像顯示儀，其特征在于其結(jié)構(gòu)組成，可以是完全獨(dú)立完整的檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理、顯示等的結(jié)構(gòu)方式，也可以是由心電工作站一類市場(chǎng)出售的專用功能部件與電腦、相應(yīng)的專用軟件組成的結(jié)構(gòu)方式，或者是由多個(gè)此種專用功能部件與電腦、相應(yīng)的專用軟件組成的結(jié)構(gòu)方式；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息心電向量三維影像顯示儀，其特征在于對(duì)多層面的信號(hào)采集可以是分層面逐層采集，也可以是多層面一次性同步采集。同步采集心電信息時(shí)，將按層面多少同時(shí)置位設(shè)布所增加的探測(cè)電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全息心電向量三維影像顯示儀，其特征在于該結(jié)構(gòu)的功能上兼容或具備除向量棒或向量環(huán)的影像顯示外，還有其它的常規(guī)功能，以及由其排列而引出的立體圖形。
全文摘要
一種全息心電向量三維影像顯示儀屬于醫(yī)療儀器技術(shù)領(lǐng)域。有三種結(jié)構(gòu)方式其一，它主要由探測(cè)電極、前置放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、存貯器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、顯示器、電腦及打印機(jī)組成，數(shù)據(jù)處理是由軟件運(yùn)作完成；其二是由一個(gè)心電功能部件心電工作站與電腦及相應(yīng)軟件組成；其三是多個(gè)心電功能部件心電工作站與電腦及相應(yīng)軟件組成。該儀器主要是通過(guò)對(duì)常規(guī)Frank導(dǎo)聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)層面的上下多層面擴(kuò)展，創(chuàng)建出心電向量三維影像的向量棒或向量筒，并能全方位性旋轉(zhuǎn)，游動(dòng)、縮放等，不僅大幅提高心電觀察的信息量，而且使既往的心電參數(shù)的點(diǎn)、線顯示變?yōu)轭愃艭T、B超顯像那樣的影像顯示。它不僅能對(duì)當(dāng)時(shí)的探測(cè)進(jìn)行診斷，而且能從向量棒或向量筒的趨勢(shì)走向上對(duì)人的病癥做出前瞻性預(yù)示。它還對(duì)現(xiàn)有常規(guī)導(dǎo)聯(lián)及各種頻譜的檢測(cè)有兼容性。
文檔編號(hào)A61B5/0402GK1640357SQ20041002106
公開(kāi)日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2004年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月16日
發(fā)明者徐文廷, 徐凌宇, 徐懷宇, 徐淑英, 唐文晶, 郭非凡, 蘇坤祥 申請(qǐng)人:徐文廷