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心電図(心電図)信号の獲得と解析

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心電計は心臓の心臓活動を記録し、疾患の診断、異常の検出、全体的な心臓機能について学ぶために使用されます。電気信号は、電流を駆動し、体全体に異なる電位を作成する心壁の収縮によって生成されます。皮膚に電極を置くことによって、1つは心電図でこの電気活動を検出し、記録することができる。心電図は非侵襲的であり、臓器への血液の流れを測定するなどして、患者の心臓のパフォーマンスを評価するのに有用なツールです。

このビデオでは、心電図の主体を例示し、生体電位増幅器を使用して一般的な心電図信号を取得、処理、分析する方法を示します。電気信号処理を利用して疾患を診断する他の生物医学的応用についても議論する。

心電図の原理を理解するために、まず心臓が電気信号を生成する方法を理解しましょう。正常で健康な心臓の場合、安静時に、心電図は心拍の異なる相を反映する一連の波を表示する。心電図は、右心房に位置し、心臓のペースメーカーとして機能するSAノードとも呼ばれる中房節ノードから始まります。電気信号は心房収縮を引き起こし、心室に血液を押し込む。このシーケンスは、心電図上のP波として記録されます。この信号は心室を横切って心房から通過し、血液を収縮させ、身体の他の部分に送り出す。これは QRS コンプレックスとして記録されます。

最後に、心室がリラックスし、これはT波として記録されます。その後、プロセスは再び開始され、ハートビートごとに繰り返されます。QRS波がP波よりもはるかに大きいことを知り、これは心室が心房よりも大きいためです。つまり、彼らはアトリアまたはT波の緩和をマスクします。呼吸や筋肉の収縮のような体内の他のプロセスは、心電図の測定を妨げる可能性があります。それらを得るために使用される回路からの電流が可能であるように。多くの場合、心電図が記録しようとしている電気信号は非常に弱いです。このため、生体電位増幅器は、さらに処理され、記録することを可能にする振幅を増加させるために使用されます。

生体電位増幅器、患者保護段階、計装増幅器、ハイパスフィルタには3つの主要コンポーネントがあります。主が示すように、患者保護回路は抵抗器とダイオードの組み合わせを使用して、患者と機械および機器の両方を保護します。抵抗器は患者を通って流れる電流を制限し、ダイオードが電流を正しい方向に流し続けます。

次の段階は、各電極からの入力の差を増幅する計装アンプです。これは、3つのオペアンプで構成されています。2は各入力から抵抗を増加させ、第3は入力信号間の差を増幅する。

最後の段階は、ノイズを低減し、患者の動きや呼吸から生じる低周波信号を除外するハイパスフィルタです。心電図の測定方法がわかったので、生体電位増幅器を構築し、データを処理してクリーンな心電図信号を得る方法を見てみましょう。

心電図の主な主な主体を見直し、生体電位増幅器を構築し、心電図信号を取得する方法を見てみましょう。まず、プロトボード、AD-620計測アンプ、および必要なすべての回路コンポーネントを収集します。次に、次の式を使用して、回路内のすべての抵抗とコンデンサの値を計算します。

ハイパスフィルタの場合、カットオフ周波数は0.5ヘルツである必要があります。

次に、コンデンサ値を差し込んで抵抗を決定します。次に、提供された図に従って生体電位増幅器を構築する。最終的な回路は次のようになります。アリゲータークリップ付きの3本のワイヤをDC電源のバインドポストに接続し、電源をオンにします。電圧をプラス5ボルトとマイナス5ボルトに調整し、ワイヤを直列に接続します。

今、患者の右手首、左手首、右足首を拭くためにアルコール準備パッドを使用してください。患者に置く前に、電極に導電性接着剤ゲルを追加します。次に、アリゲータークリップ付きのワイヤを使用して電極を回路に接続します。オシロスコープをオンにし、心電図信号を取得します。必要に応じて、水平スケールと垂直スケールを調整します。これらの調整により、波形のRピークを確認できるはずです。

回路をPXIシャーシに接続し、計測ソフトウェアを開き、心電図信号と波形グラフを表示するプログラムを使用または作成します。

次の設定でデータ取得インターフェイスを構成します。x軸のスケールに時間と秒を表示するようにラベルを付け、心電図信号を波形として表示します。信号を増幅する必要がある場合は、ゲイン制御を作成し、心電図の振幅が2VPになるように設定します。

心電図信号の取得方法を示したので、結果を分析する方法を見てみましょう。代表的な心電図信号を以下に示します。P、QRS、T波はノイズや変動によって隠されているため、ほとんど識別できません。この信号はフィルタリングする必要があります。この信号を変換するには、まずメニューの[信号処理]、[スペクトル]の順に選択します。高速フーリエ変換アルゴリズムは、周波数を水平軸上の控えめな値として表示する信号のスペクトルを計算してプロットします。信号のエネルギーのほとんどは低周波数です。

しかし、中周波数範囲には高強度ピークがあり、ノイズと仮定される。頻度は水平軸に k としてプロットされ、0 から N から N から 2 を引いた値に、N はシーケンスの長さになります。この実験では、N は 2,000 に等しくなります。次の式(fsはサンプリング周波数)を使用して各k値のアナログ周波数を計算し、FFTグラフに基づいて高輝度ピークの周波数を決定します。

次に、カットオフ周波数が 100 ヘルツのローパス フィルタを作成します。バターワースまたはチェビシェフ関数を使用して信号をフィルタリングし、ストップバンドで10年間に少なくとも60デシベルを減衰させる必要があります。データサブVIの出力信号をローパスフィルタの入力に接続します。このフィルタは、心電図の余分な高周波を除去します。次に、バンドストップフィルタを作成し、カットオフ周波数を約55と70ヘルツに設定します。

騒がしい信号を除去するには、約60ヘルツ。次に、ローパスフィルタの出力をバンドストップフィルタの入力に接続します。60 ヘルツに近い境界周波数をお試しください。これにより、他の周波数に影響を与えることなく干渉を減らすことができます。心電図信号は、P、QRS、T複合体を明確にする必要があります。

次に、フィルタリングされた心電図信号を使用して心拍数を決定してみましょう。まず、ピーク検出器サブVIを使用して信号のピークを見つけます。しきい値のR波の信号振幅に基づいて、最も適切な値を選択します。次に、インデックス配列サブVIを使用して、ピークの位置を決定します。

高い位置から下のピーク位置を減算し、この値にサンプリング期間 T を掛けます。この値は、2 つの R 波の間の時間の長さです。単位を調整して、1 分あたりのビート数を決定します。

このデモンストレーションでは、測定された心拍数は毎分約60拍であった。

心電図と信号処理は、医学と研究の両方で重要なアプリケーションを持っています。非侵襲的であることに加えて、心電図は比較的安価です。病院で便利でアクセスしやすいツールにします。心電図は、急性冠症候群の治療を受けている患者のより複雑で長期的なモニタリングに適応することもできる。

このために、12個の心電図リードが使用され、無症候性患者における一過性心筋虚血を同定することができる。信号サンプリングと処理は、脳からの電気信号を測定するために脳波検査でも使用されます。EEGs は、マルチモーダルイメージング技術として機能 MRI と組み合わせて一般的に使用されます。

この方法は、視覚または運動活性化後など、多くの神経イメージングアプリケーションに対して脳活動の皮質マップを非侵襲的に生成する。

あなたはちょうどECG信号の取得と分析に関するジョーブの紹介を見ました。ここで、心電図信号の生成方法と、弱い電気信号を検出する生体電位増幅器の作成方法を理解する必要があります。また、医療診断のための信号処理のいくつかの生物医学的応用を見てきました。

見てくれてありがとう。

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