通常，在普通ECG圖上看不到單純植入起搏器的活動，因為非?？斓拿}沖都被過濾掉了。不過，掌握了起搏療法的人員可以通過查看ECG曲線，確定起搏器的存在，并評估其與心臟的相互作用。

. 植入起搏器的起搏偽像信號可以從2 mV ~700 mV ， 持續(xù)時間為0.1 ms~2ms，上升時間在15μs~100μs之間。由于電氣噪聲可能數(shù)倍于起搏偽像信號的幅度，因此難以檢測。

. 大多數(shù)植入式心臟裝置采用了H場遙測法，它是一個重要的噪聲源。

. ADAS1000 ECG模擬前端中嵌入了一個算法，它可以幫助識別出起搏偽像，并顯示在條形ECG圖紙上。

如果一個植入了起搏器的心臟病人去做心電圖， 醫(yī)生必須能夠檢測到起搏器的存在及其作用( 見本文在線版的附文“ 心臟的電氣子系統(tǒng)發(fā)生故障時”,地址為： www.edn.com/4404758 ) 。通常， 在普通ECG 圖上看不到單純植入起搏器的活動， 因為有低的顯示分辨帶寬( 監(jiān)視器/ 診斷帶寬分別為40 Hz / 150 Hz ) ， 濾掉了非?？斓拿}沖( 典型寬度為數(shù)百微秒) 。但可以通過ECG波形的形態(tài)變化，推測出起搏器的信號。心電圖是ECG導聯(lián)在皮膚表面所記錄的心臟自身電活動。

檢測與識別起搏偽像信號非常重要，因為它們指示著起搏器的存在，并能幫助評估它與心臟的相互作用。但這種人工信號幅度小、帶寬窄，波形在不斷變化，因此難于檢測，尤其是當存在著可能數(shù)倍于其波幅的電噪聲情況下。同時，起搏療法已經(jīng)非常先進，有了多種起搏方式，從單室起搏到三室起搏。起搏器會產(chǎn)生導聯(lián)完整性脈沖、每分鐘換氣(MV )脈沖、遙測信號，以及其它信號，這些都可能被誤認為是起搏偽像，從而使檢測更為復雜化。

采用實時起搏器遙測方法，可以在一個現(xiàn)已不太重要的ECG紙帶里顯示起搏偽像。有起搏治療經(jīng)驗的人觀看這個紙帶，有時就可以推測出病人所采用起搏治療的類型，并確定該起搏器是否正常工作。

另外， 所有相關的醫(yī)療標準都要求顯示起搏偽像， 不過對捕獲起搏信號的高度與寬度有不同的特殊要求。適用的標準包括： 美國醫(yī)療儀器促進協(xié)會(Associationfor the Advancement of MedicalInstrumentation ，AAMI ) 規(guī)范EC11:1991/(R) 2001/(R) 2007 和EC13:2002/(R)2007，以及國際電工委員會規(guī)范IEC60601-1ed .3.0b:2005、IEC 60601-2-25 ed.1.0b、IEC 60601-2-27 ed. 2.0:2005和IEC 60601-2-51 ed. 1.0:2005。

起搏器工作原理

植入式起搏器(圖1)通常既輕又小。它們包含了必要的電路，通過植入導聯(lián)來監(jiān)控心臟的電活動，按照需要刺激心肌，確保規(guī)則的心跳。起搏器必須是低功耗設備，通常采用壽命10年的小電池。2010年，美國工程師協(xié)會曾估計每年有超過40萬部起搏器被植入病人體內(nèi)(參考文獻1)。

采用單極起搏方式時，起搏導聯(lián)包括在單根起搏導聯(lián)尖端的電極，以及包裹起搏器自身的金屬外殼。在皮膚表面，這種方式產(chǎn)生的起搏偽像幅度為數(shù)百毫伏，寬度達2ms。但單極起搏已不常用。

今天，大部分起搏偽像主要來自于雙極起搏，它是以起搏導聯(lián)尖端的電極激勵心肌。返回電極是一個非?？拷舛穗姌O的環(huán)形電極。這種類型導聯(lián)所產(chǎn)生的起搏偽像要遠小于單極起搏；皮膚表面的脈沖可以小至數(shù)百微伏，寬度25μs，平均信號值為高度1mV和寬度500μs。如果檢測方向未能與起搏導聯(lián)方向?qū)R，則起搏偽像的幅度還可能小得多。

很多起搏器的脈沖寬度最小可以設定到2 5μs，但短脈寬設置一般只用于在電生理實驗室中測試起搏器的閾值。將下限定到100μs，可解決將MV和導聯(lián)完整性(LV導聯(lián))脈沖誤檢測為有效起搏信號的問題。這些亞閾值脈沖一般設定在10μs~50μs之間。

對于特定心臟內(nèi)室的起搏，有著不同類型的起搏器。單室起搏可做右心房或右心室的起搏。這類起搏器可以是單極的，也可以是雙極的。雙室起搏則可同時為右心房與右心室提供起搏治療。雙心室起搏可同時為右心室和左心室提供起搏治療；另外，起搏一般是對右心房。

雙室起搏模式可能難于正常顯示，主要有兩個原因。首先，雙室起搏可能同時發(fā)生，因此在皮膚上表現(xiàn)為單一脈沖。其次， 左心室導聯(lián)的位置通常與右心室導聯(lián)不在相同的向量上，事實上兩者會相互垂直。一般來說，右心房在aVF導聯(lián)(肢體導聯(lián)之一)上有最好的顯示，而右心室則在II導聯(lián)上有最佳顯示。大多數(shù)ECG系統(tǒng)都未采用三導聯(lián)同時檢測電路或算法，于是左心室成為最難拾取的導聯(lián)。因此，有時最好去檢測V導聯(lián)中的一根。

起搏偽像的波形

大多數(shù)起搏脈沖都有非常快速的上升沿。起搏器輸出端測得的上升時間通常在大約100ns。當在皮膚表面測量時，上升時間會略微變緩，原因是起搏導聯(lián)有電感和電容。皮膚表面的多數(shù)起搏偽像都在10μs或更低的量級。由于復雜設備都有內(nèi)置保護，起搏器可能產(chǎn)生高速的尖刺， 它不會影響到心臟，但會影響起搏器檢測電路。

圖2是一個理想的起搏偽像實例。正脈沖有一個快速上升沿。當脈沖達到最大幅度時，會跟隨一個容性的下垂，然后出現(xiàn)尾沿。接下來，起搏偽像會改變起搏脈沖充電部分的極性。需要充電脈沖的原因是讓心臟組織處于凈零電荷狀態(tài)；單相脈沖可使離子在電極周圍聚集起來，建立一個dc電荷，從而導致心臟組織的變形。

心臟再同步裝置的引入，為起搏偽像的檢測與顯示增加了更多的復雜性。這些裝置的起搏是作用于右心房和兩個心室。兩個心室的脈沖可能非?？拷?、重疊， 或幾乎同時出現(xiàn)；左心室甚至可能在右心室以前起搏。現(xiàn)在，大多數(shù)裝置都是同時起搏兩個心室，但研究表明，調(diào)節(jié)時序會產(chǎn)生更高的心臟輸出，有益于某些病人。

不是總能分別地檢測和顯示出兩個脈沖，很多情況下，ECG電極上只表現(xiàn)為一個單脈沖。如果兩個脈沖同時發(fā)生，而導聯(lián)方向正好相反，則兩個脈沖可能在皮膚表面相互抵消。雖然出現(xiàn)概率較低，但可以想象到皮膚表面出現(xiàn)兩個極性相反心室起搏信號的情況。如果兩個脈沖以一個小時間差而偏移開來，則最后的脈沖形狀可能會非常復雜。

圖3顯示的是在一個生理鹽水箱內(nèi)心臟再同步裝置的示波器圖形。這是一個心臟起搏器認證的標準測試環(huán)境，用于模擬人體的導電性。但是由于示波器探頭靠近起搏導聯(lián)，使幅度遠高于皮膚表面的情況，而生理鹽水溶液對ECG電極表現(xiàn)為低阻抗，因此噪聲要遠小于通常在皮膚表面測量的情況。

圖中顯示的第一、第二和第三個脈沖( I 到r )分別是心房、右心室和左心室脈沖。導聯(lián)被置于生理鹽水箱內(nèi)，其方向經(jīng)過優(yōu)化，能清晰地看到脈沖。負向脈沖是起搏，正向脈沖是充電。心房脈沖的幅度略高于另兩個脈沖幅度，因為心房導聯(lián)的指向稍好于心室導聯(lián)；事實上，在再同步裝置中， 所有三個起搏輸出均被設定為相同的幅度與寬度。對實際的病人來說，每個起搏器導聯(lián)的幅度與寬度通常是不同的。

起搏偽像的檢測

要高性價比地檢測所有的起搏偽像，并抑制所有可能的噪聲源，這種方法是不可能的。面臨的挑戰(zhàn)很多，如起搏檢測必須監(jiān)護的心室數(shù)量，遇到的干擾信號，以及所用起搏器的各類脈沖寬度。起搏偽像的檢測可以有從硬件實現(xiàn)到數(shù)字算法的多種方案。

心臟再同步裝置的起搏導聯(lián)不會全是一個方向。右心房導聯(lián)通常與II導聯(lián)(lead II)對齊，但有時可能直接指向胸外，因此可能需要一個Vx(胸前導聯(lián))方向才能看到它。右心室導聯(lián)通常置于右心室的頂端，因此一般與I I導聯(lián)很好地對齊。左心室起搏導聯(lián)穿過冠狀竇，實際上位于左心室的外面。這根導聯(lián)一般會與II導聯(lián)對齊，但可能有一個V軸方向。

有時候，植入式除顫器與再同步裝置的起搏導聯(lián)會放在沒有梗塞的心區(qū)。圍繞梗塞區(qū)放置導聯(lián)是系統(tǒng)采用三向量的主要原因，并需要一種高性能的起搏偽像檢測功能。

大多數(shù)植入式心臟裝置都采用H場遙測法， 這是一個重要的噪聲來源。其它噪聲源有：對胸廓呼吸阻抗的測量、電灼器，以及從病人身體所連接其它醫(yī)療設備傳導過來的噪聲。

由于各家起搏器制造商采用不同的遙測法， 從而使采集起搏偽像的問題更加復雜化。有些情況下，某家制造商還可能為不同型號的植入設備采用不同的遙測系統(tǒng)。很多植入設備可以同時使用H 場遙測，以及通過ISM 或醫(yī)療植入通信服務( MICS ) 頻段做通信。不同型號裝置采用的不同H 場遙測， 使得濾波器設計更復雜化。ECG 設備必須是Class CF ( 最嚴格的類別) ，因為它與心臟有直接的導電接觸，而其它醫(yī)療設備則可能只需滿足較低的Class B或BF要求，但它們較高的漏電流卻可能影響到ECG采集設備的性能。

檢測起搏偽像的AFE

ADAS1000 (圖4)是一臺五通道模擬前端，設計目標是要滿足低功耗、低噪聲、高性能的固定式或便攜式ECG系統(tǒng)的設計挑戰(zhàn)。該AFE針對監(jiān)護級與診斷級ECG測量而設計，包括五個電極輸入端，以及一個專門的右腿驅(qū)動(RLD)輸出基準電極。除了支持基本ECG信號監(jiān)護單元以外，AFE還能夠做呼吸測量(胸廓阻抗)、導聯(lián)/電極連接狀態(tài)、內(nèi)部校準，以及起搏偽像的檢測等。

一臺ADAS1000支持五個電極輸入，采用傳統(tǒng)的六導聯(lián)ECG測量法。如級聯(lián)一臺ADAS1000-2設備，則可以放大成為一個真12導聯(lián)測量系統(tǒng)；如果級聯(lián)三臺以上設備，則可以成為15導聯(lián)甚至更多的測量系統(tǒng)。

檢測算法

設備的前端包含了一個數(shù)字起搏偽像檢測算法，它遵照AAMI和IEC標準，檢測寬度從100μs~2ms，幅度從400μV~1000mV區(qū)間內(nèi)的起搏偽像。圖5是算法的流程圖。

圖5: 流程圖顯示了數(shù)字起搏器對起搏偽像算法的決策過程，它能檢測從100μs ~ 2 ms寬度，400μV~1000mV幅度的起搏偽像。

起搏檢測算法會針對四個可能導聯(lián)(I、II、III或aVF)中的三個，運行三個數(shù)字算法的實例。它運行在高頻ECG數(shù)據(jù)上，同時做內(nèi)部抽取與過濾，并返回一個標志，表示在一根或多根導聯(lián)上檢測到了起搏信號，提供所檢測信號的高度與寬度。對于希望運行自有數(shù)字起搏算法的用戶，ADAS1000還提供了一個高速起搏接口，能給出128kHz速率的ECG數(shù)據(jù)；在標準接口上，經(jīng)過濾和抽取的ECG數(shù)據(jù)保持不變。

ADAS1000算法中建有一個每分鐘換氣量過濾器。從雙極線環(huán)傳導到起搏器外殼的MV脈沖通過檢測呼吸速率來控制起搏速度。它們的寬度永遠小于100μs，可在約15μs~100μs之間變化。

三向量同步起搏系統(tǒng)可以在噪聲環(huán)境中檢測到起搏偽像。三個起搏算法實例中，可以對每一個做編程設定，以檢測不同導聯(lián)(I、II、III或aVF)上的起搏信號。預編制的閾值水平可用于修改算法中給出的被檢測脈沖的寬度與高度，內(nèi)部數(shù)字濾波器用于抑制心跳、噪聲與MV脈沖。當某次起搏在起搏信號實例中通過了驗證時，設備會輸出一個標志，這樣用戶就可以標記或識別ECG圖上的起搏信號。

對起搏偽像算法的采樣速率選擇是關鍵， 因為它不能恰好等于三家起搏系統(tǒng)公司( BostonScientific、Medtronic和St Jude)的H場遙測載波頻率。這三家供應商使用了不同的頻率，各家還有很多不同的遙測系統(tǒng)。Analog Devices公司相信，ADAS1000的采樣頻率不與任何主流的遙測系統(tǒng)相重合。