使用任意波形发生器生成复杂的 ECG 波形
应用指南
用任意波形发生器生成 ECG 心电波形的实用技巧
心电图 (ECG) 是检查人体疾病的重要手段。在使用 ECG时，医务人员将导联和电极置于患者体表，测量一个心动周期内的心电活动，导联合和电极的各路输出结合在一起，可生成一个 ECG 信号。该信号的幅度与时间变化可显示各种病症的迹象，例如心肌梗死、低血钙症和肺气肿。目前有很多心脏仪器都能显示和分析 ECG 信号波形。医疗设备设计人员需要灵活和完美地生成精确的 ECG 信号波形，以便验证和测试他们的设计。本测量提示将讨论如何使用任意波形发生器 (AWG) 生成复杂的 ECG 信号波形。
概述
心脏监视设备制造商需要测试其最新设计的仪器在 ECG 信号捕获和分析方面的能力。设计工程师应当逐步针对变化中的正常和非正常 ECG 信号序列进行仿真，以测量和调试设计的输入信号调理硬件与固化软件解释算法，从而确保他们的设计不会产生误报或危及生命的漏报。工程师可以使用 Keysight33521A 函数/任意波形发生器来仿真 ECG 信号。
33521A 具有任意波形排序功能，该功能使工程师能够对存储在任意波形存储器中的各种 ECG 信号进行无缝切换。他们也不必中断测试便能仿真各种逐渐变化的 ECG 异常信号。此外，33521A 的100 万点任意波形存储器还使他们能够存储数目庞大的ECG信号。
ECG波形
图 1 显示了一个典型的 12 导联和电极的 ECG 波形。主要的波形和间隔均已标出。在本测量简报中，我们将以12导联和电极ECG波形为例，为您展示如何使用AWG生成复杂的心脏信号波形。AWG也可用于仿真其他多个电极的ECG波形或是单导联线信号。本章主要介绍如何使用AWG生成复杂的心脏信号波形。在AWG中生成和存储ECG的方法有三种:
- 您可以使用数字转换器或示波器来捕获患者实际的ECG信号，随后再将数字化点上传至AWG。现代AWG能够提供多种方式帮助您完成信号存储，包括使用 .csv文件和U盘。
- 您可以使用数学软件来生成ECG信号, 也可以采用专为AWG设计的自定义软件或是标配软件包 (例如MATLAB®)。
- 如果条件允许的话, 您可以使用 AWG 的内置典型 ECG 波形。Keysight33521A具备这种功能。
如图2 所示，本测量提示稍后用到的示例ECG 波形是以33521A的内置ECG波形为基础。将方法1与方法2或是方法3与方法2结合使用，可轻松生成一整套不同的ECG 波形。您可以获取并操作位于内置ECG波形中的数字化点( 方法3)，以生成其他非典型或非正常ECG信号来测试心脏监测设备。一种方式是，您可以通过采用33521A的大型前面板显示器来完成测试。另一种方式是使用数学软件工具( 方法2)。由此，您能够结合使用方法2 和方法3，以生成一整套不同的ECG波形。方法1和方法2也是如此。
使用AWG的任意波形排序功能仿真复杂的ECG码型
33521A函数/任意波形发生器具备任意波形排序功能，无需中断输出即可在存储器中的任意波形之间进行无缝转换。图3 显示了针对三个分别存储于存储器的不同 ECG 波形应用 33521A 任意波形排序功能的实例。
第一个波形周期是 33521A 的内置 ECG 波形。第二、三个波形是以第一个波形为基础，在应用 MATLAB 软件时会发生系统性的改变。请注意，第二个 ECG 波形具有一个平坦的 T 波。在第三个 ECG 波形中，这个T波将被倒置。33521A 的排序功能可使您灵活地控制波形排序。作为控制排序的一种方式，您需要在对下一个波形进行排序之前，提前指定每个波形的运作周期次数。序列也可返回至先前在其他序列中出现过的波形。
33521A 拥有任意波形排序功能、大型任意波形存储器、标配每通道 100 万点以及可选的 1600 万点，使您能够仿真复杂的 ECG波形，以便对心脏监测设备的设计进行完整的测试。例如，图3 显示的三种波形均为 500 点。33521A 的标配任意波形存储器使您可以存储多达 2000 个大小相等的 ECG 波形。33521A 支持内含 512 个步进的任意波形序列，使您能够生成复杂的 ECG 波形以进行完整测试。
请下载此文档以了解更多信息。