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ECG信号特征

仅用于ECG学习

ECG噪声来源

人体的心电信号是一种非平稳、非线性、随机性比较强的微弱生理信号,幅值约为毫伏(mV)级,频率在0.05-100Hz之间。

心电信号的干扰主要有以下三种:

  • 基线漂移,一般是由呼吸和电极滑动变化所异致的,频率一般低于1Hz,其表现为变化比较缓慢的类正弦曲线,对心电波形中的ST段识别影响较大。基线漂移的频率很低,其范围为0.05Hz至几Hz,主要分量在0.1Hz左右,而心电信号的P波、T波及ST段的频率也很低,其范围为0.5Hz至10Hz,两者的频谱非常接近,在消除噪声的同时,不可避免地对心电信号成分造成一定的损失。

  • 肌电干扰,它是由人体肌肉颤抖产生不规则的高频电分扰所导致的,其频率范围很宽,一般在10-1000Hz之间,严重的肌电干扰信号频率在10~300Hz之间,其频谱特性接近于瞬时发生的高斯零均值带限白噪声。

  • 工频干扰,主要来源于工频电源以及器件周围环境中的传输线辐射出的电磁场,频率为50Hz或60Hz,在ECG上出现为周期性的细小波纹,其频率成分主要为工频频率及其谐波

各个干扰的滤波说明:

  • 对于基线漂移,由于ST段的频率也很低,无法使用低通滤波器去除基线漂移。
  • 去除工频干扰,可以通过硬件滤波和软件滤波实现,使用50Hz和60Hz的陷波器。

ECG信号特征

心电图中的每一个心动循环周期由一系列有规律的波形组成,它们分别是P波、QRS复合波和T波,而这些波形的起点、终点、波峰、波谷、以及间期分别记录着心脏活动状态的详细信息,为心脏疾病的诊断提供者重要的分析依据。正常的人在正常情况下,心动周期为0.80s左右,即ECG信号的周期为0.80s左右。

  • P波:由心房的激动所产生,后一半主要有左心房产生。正常的P波历时0.08s到0.11s,其波形小而圆。
  • QRS复合波:反应左右心室去极化过程的电位变化。QRS波群是心电图中变化最为激烈的波段,由三个紧密相连的波组成,第一个为波形向下的Q波,接着是波形向上的高而尖的R波,最后一个是向下的S波。QRS波群一般历时0.06s到0.10s,其波形的幅度变化比较大。
  • T波:代表心室复极化过程的电位变化。是继S波后的一个振幅较低的波,波形呈现扁平形状,在R波为主的心电图上,T波不应太低。
  • U波:位于T波之后,代表心室后继电位,同T波方向一致,幅度较T波低,有时波形不明显。

同时可以将ECG信号分为几个典型间期和典型段,如P-R段、P-R间期、QRS间期、S-T段和Q-T间期。

ECG诊断分析流程如下所示。