ADI公司：心脏起搏伪像的检测与识别

得的上升时间通常在大约100ns。当在皮肤表面测量时，上升时间会略微变缓，原因是起搏导联有电感和电容。皮肤表面的多数起搏伪像都在10μs或更低的量级。由于复杂设备都有内置保护，起搏器可能产生高速的尖刺， 它不会影响到心脏，但会影响起搏器检测电路。

　　图2是一个理想的起搏伪像实例。正脉冲有一个快速上升沿。当脉冲达到最大幅度时，会跟随一个容性的下垂，然后出现尾沿。接下来，起搏伪像会改变起搏脉冲充电部分的极性。需要充电脉冲的原因是让心脏组织处于净零电荷状态；单相脉冲可使离子在电极周围聚集起来，建立一个dc电荷，从而导致心脏组织的变形。

　　心脏再同步装置的引入，为起搏伪像的检测与显示增加了更多的复杂性。这些装置的起搏是作用于右心房和两个心室。两个心室的脉冲可能非常靠近、重叠， 或几乎同时出现；左心室甚至可能在右心室以前起搏。现在，大多数装置都是同时起搏两个心室，但研究表明，调节时序会产生更高的心脏输出，有益于某些病人。

　　不是总能分别地检测和显示出两个脉冲，很多情况下，ECG电极上只表现为一个单脉冲。如果两个脉冲同时发生，而导联方向正好相反，则两个脉冲可能在皮肤表面相互抵消。虽然出现概率较低，但可以想象到皮肤表面出现两个极性相反心室起搏信号的情况。如果两个脉冲以一个小时间差而偏移开来，则最后的脉冲形状可能会非常复杂。

　　图3显示的是在一个生理盐水箱内心脏再同步装置的示波器图形。这是一个心脏起搏器认证的标准测试环境，用于模拟人体的导电性。但是由于示波器探头靠近起搏导联，使幅度远高于皮肤表面的情况，而生理盐水溶液对ECG电极表现为低阻抗，因此噪声要远小于通常在皮肤表面测量的情况。

图2 这是一个理想起搏伪像的例子，正脉冲有快速的上升沿。
当脉冲达到最大幅度时，跟随一个容性的下垂，然后出现尾沿。接下来，在起搏脉冲的充电部分，起搏伪像改变极性。

　　
图3 示波器现实了在一个生理盐水箱内的心脏再同步设备，这是做起搏器认证的一个标准测试环境。

　　图中显示的第一、第二和第三个脉冲（ I 到r ）分别是心房、右心室和左心室脉冲。导联被置于生理盐水箱内，其方向经过优化，能清晰地看到脉冲。负向脉冲是起搏，正向脉冲是充电。心房脉冲的幅度略高于另两个脉冲幅度，因为心房导联的指向稍好于心室导联；事实上，在再同步装置中， 所有三个起搏输出均被设定为相同的幅度与宽度。对实际的病人来说，每个起搏器导联的幅度与宽度通常是不同的。

　　起搏伪像的检测

　　要高性价比地检测所有的起搏伪像，并抑制所有可能的噪声源，这种方法是不可能的。面临的挑战很多，如起搏检测必须监护的心室数量，遇到的干扰信号，以及所用起搏器的各类脉冲宽度。起搏伪像的检测可以有从硬件实现到数字算法的多种方案。

　　心脏再同步装置的起搏导联不会全是一个方向。右心房导联通常与II导联（lead II）对齐，但有时可能直接指向胸外，因此可能需要一个Vx（胸前导联）方向才能看到它。右心室导联通常置于右心室的顶端，因此一般与I I导联很好地对齐。左心室起搏导联穿过冠状窦，实际上位于左心室的外面。这根导联一般会与II导联对齐，但可能有一个V轴方向。

　　有时候，植入式除颤器与再同步装置的起搏导联会放在没有梗塞的心区。围绕梗塞区放置导联是系统采用三向量的主要原因，并需要一种高性能的起搏伪像检测功能。

　　大多数植入式心脏装置都采用H场遥测法， 这是一个重要的噪声来源。其它噪声源有：对胸廓呼吸阻抗的测量、电灼器，以及从病人身体所连接其它医疗设备传导过来的噪声。

　　由于各家起搏器制造商采用不同的遥测法， 从而使采集起搏伪像的问题更加复杂化。有些情况下，某家制造商还可能为不同型号的植入设备采用不同的遥测系统。很多植入设备可以同时使用H 场遥测，以及通过ISM 或医疗植入通信服务（ MICS ） 频段做通信。不同型号装置采用的不同H 场遥测， 使得滤波器设计更复杂化。ECG 设备必须是Class CF （ 最严格的类别） ，因为它与心脏有直接的导电接触，而其它医疗设备则可能只需满足较低的Class B或BF要求，但它们较高的漏电流却可能影响到ECG采集设备的性能。

　　检测起搏伪像的AFE

ADAS1000 （图4）是一台五通道模拟前端，设计目标是要满足低功耗、低噪声、高性能的固定式或便携式ECG系统的设计挑战。该AFE针对监护级与诊断级ECG测量而设计，包括五个电极输入端，以及一个专门的右腿驱动（RLD）输出基准电极。除了支持基本ECG信号监护单元以外，AFE还能够