CN106073760A - 基于威尔逊导联的18导联动态心电图分析方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种基于威尔逊导联的18导联动态心电图分析方法及系统，包括：在被测者的体表的预设位置处放置10个电极片，利用每个电极片采集被测者的心电信号，并对心电信号进行处理以得到对应的心电数据；根据被测者的心电数据，获取被测者的12导联心电数据；根据被测者的12导联心电数据，基于Wilson导联系统计算X、Y和Z轴数据；基于Wilson导联系统，推衍用于表征被测者的左心室的导联数据，推衍用于表征被测者的右心室的导联数据；生成被测者的18导联心电图。本发明采用改良Wilson导联系统记录同步12导联心电图，由12导联心电图推算出18导联心电图。
Description
技术领域
本发明涉及心电监测技术领域，特别涉及一种基于威尔逊导联的18导联动态心电图分析方法及系统。
背景技术
心脏是一个立体器官，在激动过程中的每一瞬间产生心电向量都有一定的空间位置，即有上下、左右、前后的立体关系反映这种立体的向量，称为空间向量。由于心电向量能显示心电的相位关系，从而弥补了心电图诊断上的某些不足，心电图和心电向量图都是体表采集心电信息中的主要低频成分，有其共同的理论基础，只是导联体系和表达方式不同而已。
在目前临床日常使用的常规心电图类仪器中，通常为3-12导联同步采样显示。这些仪器的使用在临床上对于心血管病的诊断和治疗起到举足轻重的作用。但是在常见心脏病，尤其是在心肌缺血性疾病中，疾病发病部位常不仅局限于常规12导联，如常见的急性心肌梗死，若发生于左心室前壁则主要依靠观察胸前V3、V4、V5导联的ST-T改变；若发生于左心室下壁，则需观察肢体导联Ⅱ、Ⅲ、avF导联的ST-T情况。传统12导联动态心电系统由于导联的限制尚不能全面客观的观察判断左室正后壁及右室心肌缺血和损伤的心电图改变。
专利(申请号：201110006863.6；名称：一种实现同步输出心电图和心电向量图的方法)提出了一种采用Wilson中心电端的12导联将电极获取人体的电信号输入，运用反投影计算式可以通过直接测量的心电图反投影获得同一时刻的心电向量图，实现了心电图和心电向量图的同步输出的心电图输出方案，但是该方案仍是只能实现12导联同步采样，无法实现18导联的同步采用，从而不能全面观察判断患者的左室正后壁及右室心肌缺血和损伤的心电图改变，延误患者的病情。
现有的心电图检测中，针对特殊病例常规12导联无法实现，需要再添加多个导联，例如18导联才能实现完全检测，这种方式效率低、精确度不高，且设备复杂，给患者带来不便。
如果患者患有急性右心室和左心室正后壁心肌缺血性疾病时，临床上常在12导联基础上再加做V3R、V4R、V5R三个导联。在左心室正后壁心肌缺血性疾病时，临床上常在12导联基础上再加做V7、V8、V9三个导联。现有技术中的一般做法为：在做完常规12导联后，再将胸前6个电极各向左右延伸加做V3R、V4R、V5R和V7、V8、V9导联。这种方式不仅费时费力，也和上述12导联无法同步同源采样并同步分析。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
为此，本发明的目的在于提出一种基于威尔逊导联的18导联动态心电图分析方法及系统，采用改良Wilson导联系统记录同步12导联心电图，由12导联心电图计算出X、Y和Z轴的数据，根据X、Y和Z轴和12导联推算出左心室正后壁V7、V8、V9；右心室V3R、V4R、V5R，再加上原来12导联心电图，组成18导联心电图。
为了实现上述目的，本发明一方面的实施例提供一种基于威尔逊导联的18导联动态心电图分析方法，包括如下步骤：
步骤S1，在被测者的体表的预设位置处放置10个电极片，利用每个所述电极片采集所述被测者的心电信号，并对所述心电信号进行处理以得到对应的心电数据；
步骤S2，根据所述被测者的心电数据，获取所述被测者的12导联心电数据I、Ⅱ、Ⅲ、avR、avL、avF、V1、V2、V3、V4、V5和V6导联数据，其中，I、Ⅱ和Ⅲ分别为Ⅰ导联轴、Ⅱ导联轴和Ⅲ导联轴对应的数据，V1、V2、V3、V4、V5和V6导联数据为用于表征所述被测者的前胸的导联数据，avR、avL、avF分别为表征所述被测者的肢体导联的Ⅲ导联数据、单极加压肢体导联数据；
步骤S3，根据所述被测者的12导联心电数据，基于Wilson导联系统计算X轴、Y轴和Z轴数据，其中，X-Y轴上的投影对应所述心电图中的额面，X-Z轴上的投影对应所述心电图中的横面，Y-Z轴上的投影对应所述心电图的侧面，其中，
X＝0.610*V4+0.171*V3+0.781*V1；
Y＝0.437*Ⅱ-0.218*Ⅰ+0.345*V5-1.000*V6；
Z＝0.133*V4+0.736*V5-0.264*V1-0.374*V2-0.231*V3；
步骤S4，基于Wilson导联系统，以Y-Z轴构成侧面，以V6导联数据为基点向左后方向推衍用于表征所述被测者的左心室的V7、V8和V9导联数据，并以V1导联数据为基点向右前方推衍用于表征所述被测者的右心室的V3R、V4R、V5R的导联数据；
步骤S5，根据所述I、Ⅱ、Ⅲ、avR、avL、avF、V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V3R、V4R和V5R导联数据，生成所述被测者的18导联心电图。
进一步，在所述步骤S1中，对采集到的所述被测者的心电信号进行模拟-数字转换，并对转换后信号进行干扰过滤处理，得到心电数据。
进一步，在所述步骤S3中，根据获得的所述X、Y和Z轴的数据，以额面、横面、侧面投影系数变化形成平面心电向量，其中，额面的平面心电向量环在I、Ⅱ、Ⅲ、X、Y和Z轴上的投影对应为所述被测者的肢体导联心电图，横面的平面心电向量环在I、Ⅱ、Ⅲ、X、Y和Z轴上的投影对应为所述被测者的胸导联心电图，侧面的平面心电向量环在I、Ⅱ、Ⅲ、X、Y和Z轴上的投影对应为所述被测者的左、右心室导联心电图。
根据本发明实施例的基于威尔逊导联的18导联动态心电图分析方法，采用改良Wilson导联系统记录同步12导联心电图，由12导联心电图计算出X、Y和Z轴的数据，根据X、Y和Z轴和12导联推算出左心室正后壁V7、V8、V9；右心室V3R、V4R、V5R，再加上原来12导联心电图，组成18导联心电图，针对Wilson导联系统监测24小时全息12导联动态心电图，计算出24小时全息18导联动态心电图的导联方法。同步描记的18导联心电图包含静态12导联和新增加的V3R—V5R及V7—V9这六个导联，涵盖了包含左右房室心肌全面心电活动检测，从而大大提高了对各种心律失常及心肌缺血的诊断符合率并明显降低了心梗范围的漏诊率，为心脏病的临床诊断提供了更加全面、客观、精确的信息。本发明有效地解决了12导联常规心电图在做18导联时的费时、费力问题，还有效的解决了18导联心电图的同步采样、显示和分析问题。
本发明实施例还提出一种基于威尔逊导联的18导联动态心电图分析系统，包括：第一至第十电极片，所述第一至第十电极片分别放置于被测者的体表的预设位置处，用于采集所述被测者的心电信号；
心电信号处理模块，所述心电信号处理模块通过导联线分别与所述第一至第十电极片相连，用于对所述心电信号进行处理以得到对应的心电数据；
心电数据处理模块，所述心电数据处理模块与所述心电信号处理模块相连，用于根据所述被测者的心电数据，获取所述被测者的12导联心电数据I、Ⅱ、Ⅲ、avR、avL、avF、V1、V2、V3、V4、V5和V6导联数据，其中，I、Ⅱ和Ⅲ分别为Ⅰ导联轴、Ⅱ导联轴和Ⅲ导联轴对应的数据，V1、V2、V3、V4、V5和V6导联数据为用于表征所述被测者的前胸的导联数据，avR、avL、avF分别为表征所述被测者的肢体导联的Ⅲ导联数据、单极加压肢体导联数据，根据所述被测者的12导联心电数据，基于Wilson导联系统计算X轴、Y轴和Z轴数据，其中，X-Y轴上的投影对应所述心电图中的额面，X-Z轴上的投影对应所述心电图中的横面，Y-Z轴上的投影对应所述心电图的侧面，其中，
X＝0.610*V4+0.171*V3+0.781*V1；
Y＝0.437*Ⅱ-0.218*Ⅰ+0.345*V5-1.000*V6；
Z＝0.133*V4+0.736*V5-0.264*V1-0.374*V2-0.231*V3；
所述心电数据处理模块进一步基于Wilson导联系统，以Y-Z轴构成侧面，以V6导联数据为基点向左后方向推衍用于表征所述被测者的左心室的V7、V8和V9导联数据，并以V1导联数据为基点向右前方推衍用于表征所述被测者的右心室的V3R、V4R、V5R的导联数据；
心电图生成模块，所述心电图生成模块与所述心电数据处理模块相连，用于根据所述I、Ⅱ、Ⅲ、avR、avL、avF、V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V3R、V4R和V5R导联数据，生成所述被测者的18导联心电图。
进一步，所述心电信号处理模块对采集到的所述被测者的心电信号进行模拟-数字转换，并对转换后信号进行干扰过滤处理，得到心电数据。
进一步，所述心电数据处理模块根据获得的所述X、Y和Z轴的数据，以额面、横面、侧面投影系数变化形成平面心电向量，其中，额面的平面心电向量环在I、Ⅱ、Ⅲ、X、Y和Z轴上的投影对应为所述被测者的肢体导联心电图，横面的平面心电向量环在I、Ⅱ、Ⅲ、X、Y和Z轴上的投影对应为所述被测者的胸导联心电图，侧面的平面心电向量环在I、Ⅱ、Ⅲ、X、Y和Z轴上的投影对应为所述被测者的左、右心室导联心电图。
进一步，所述心电信号处理模块、所述心电数据处理模块和所述心电图生成模块集成于微控制器MCU中。
进一步，还包括：心电图显示模块，所述心电图显示模块与所述心电图生成模块相连，用于显示所述12导联心电图和18导联心电图；存储模块，所述存储模块与所述心电信号处理模块、所述心电数据处理模块和所述心电图生成模块相连，用于存储计算过程中的心电数据、导联数据、12导联心电图和18导联心电图。
根据本发明实施例的基于威尔逊导联的18导联动态心电图分析系统，采用改良Wilson导联系统记录同步12导联心电图，由12导联心电图计算出X、Y和Z轴的数据，根据X、Y和Z轴和12导联推算出左心室正后壁V7、V8、V9；右心室V3R、V4R、V5R，再加上原来12导联心电图，组成18导联心电图，针对Wilson导联系统监测24小时全息12导联动态心电图，计算出24小时全息18导联动态心电图的导联方法。同步描记的18导联心电图包含静态12导联和新增加的V3R—V5R及V7—V9这六个导联，涵盖了包含左右房室心肌全面心电活动检测，从而大大提高了对各种心律失常及心肌缺血的诊断符合率并明显降低了心梗范围的漏诊率，为心脏病的临床诊断提供了更加全面、客观、精确的信息。本发明有效地解决了12导联常规心电图在做18导联时的费时、费力问题，还有效的解决了18导联心电图的同步采样、显示和分析问题。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明实施例的基于威尔逊导联的18导联动态心电图分析方法的流程图；
图2为根据本发明实施例的基于威尔逊导联的18导联动态心电图分析系统的结构图；
图3为根据本发明实施例的MCU的电路图；
图4(a)和图4(b)为根据本发明实施例的心电图显示模块的电路图；
图5为根据本发明实施例的存储模块的电路图；
图6为根据本发明实施例的横面平面心电向量环的示意图；
图7为根据本发明实施例的单极加压肢体导联数据avR、avL和avF的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面首先对本发明实施例的基于威尔逊导联的18导联动态心电图分析方法及系统的理论基础进行说明。本发明的理论基础源自于心电图爱氏三角学说(电偶-容积导电学说)、心电向量图—心电正交心电图和心电图二次投影基本理论。心电图二次投影理论是目前心电图领域用于解释心电图产生的教学理论，从理论角度和实际临床运用看，心电图和心电向量图的产生关系是密不可分的，心电图机其派生出来的正交心电图对临床心电图诊断仍有重大临床价值。
本发明提出的基于威尔逊导联的18导联动态心电图分析方法及系统，采用改良威尔逊Wilson导联系统记录同步12导联心电图，由12导联心电图计算出X、Y和Z轴的数据，根据X、Y和Z轴和12导联推算出左心室正后壁V7、V8、V9；右心室V3R、V4R、V5R，再加上原来12导联心电图，组成18导联心电图。
如图1所示，本发明实施例的基于威尔逊Wilson导联的18导联动态心电图分析方法，包括如下步骤：
步骤S1，在被测者的体表的预设位置处放置10个电极片，利用每个电极片采集被测者的心电信号，并对心电信号进行处理以得到对应的心电数据。表1示出了10个电极片的放置位置。
表1
在本步骤中，对采集到的被测者的心电信号进行模拟-数字转换，并对转换后信号进行干扰过滤处理，滤除外界干扰皮肤阻抗等因素的影响，得到心电数据。
步骤S2，根据被测者的心电数据，获取被测者的12导联心电数据I、Ⅱ、Ⅲ、avR、avL、avF、V1、V2、V3、V4、V5和V6导联数据。其中，I、Ⅱ和Ⅲ分别为Ⅰ导联轴、Ⅱ导联轴和Ⅲ导联轴对应的数据，V1、V2、V3、V4、V5和V6导联数据为用于表征被测者的前胸的导联数据，avR、avL、avF分别为表征被测者的肢体导联的Ⅲ导联数据、单极加压肢体导联数据。图7为根据本发明实施例的单极加压肢体导联数据avR、avL和avF的示意图。
步骤S3，根据被测者的12导联心电数据，基于Wilson导联系统计算X轴、Y轴和Z轴数据，其中，X-Y轴上的投影对应心电图中的额面，X-Z轴上的投影对应心电图中的横面，Y-Z轴上的投影对应心电图的侧面。图7为根据本发明实施例的额面、横面和右侧面的示意图。
X＝0.610*V4+0.171*V3+0.781*V1；
Y＝0.437*Ⅱ-0.218*Ⅰ+0.345*V5-1.000*V6；
Z＝0.133*V4+0.736*V5-0.264*V1-0.374*V2-0.231*V3。
以额面、横面、侧面投影系数变化形成平面心电向量，其中，额面的平面心电向量环在I、Ⅱ、Ⅲ、X、Y和Z轴上的投影对应为述被测者的肢体导联心电图，横面的平面心电向量环在I、Ⅱ、Ⅲ、X、Y和Z轴上的投影对应为被测者的胸导联心电图，侧面的平面心电向量环在I、Ⅱ、Ⅲ、X、Y和Z轴上的投影对应为被测者的左、右心室导联心电图。
需要说明的是，心电向量、导联轴和心电图三者的关系为:心电图是平面心电向量环在各导联轴上的投影(即空间向量环的第二次投影)。心电图与心向量图是反映同一心电活动的两种不同表示方式，两者之间必然密切相关。空间心电向量环是一个具有一定大小、空间方位和运行方向的图形。用平行光线垂直地从前面照射到环体上，在其背面投影所形成的平面环，称为额面心向量环。同理，用平行光线垂直地从上面照射到环体上，在其下面投影所形成的平面环，称为横面心向量环。平行光线从右侧垂直地照射在环体上，其左侧面投影所形成的平面环，称为右侧面心向量环。此即空间心向量环的第一次投影。临床上，用心向量图来表示。将上述额面心电向量环的每一点依次再投影在各肢体导联轴上，可记录出各肢体导联的心电图；横面心向量环在各胸导联轴上的投影，可描记出各胸导联心电图。此即心向量环的第二次投影。投影时必须按照心向量环发生的先后顺序依次投影；由心向量环的边缘作切线并与各导联轴互成直角；投影在导联轴之正侧得向上的波，投影在导联轴的负侧得向下的波。
具体地，根据获得的X、Y和Z轴的数据，以额面、横面、侧面投影系数变化形成平面心电向量，其中，额面的平面心电向量环在I、Ⅱ、Ⅲ、X、Y和Z轴上的投影对应为被测者的肢体导联心电图。
额面心向量环在肢导联轴上的投影：
(1)Ⅰ导联，P环投影到Ⅰ导联轴的正侧，故Ⅰ导联上P波为正向波。QRS环的起始部分投影到Ⅰ导联轴的负侧，心电图上表现为q波，QRS环最大向量投影到Ⅰ导联轴的正侧，心电图上表现为R波，所以Ⅰ导联上QRS小群呈qR型。T环投影到Ⅰ导联轴的正侧，心电图上记录到一个向上的T波。
(2)aVR导联P环和T环均投影在aVR导联轴的负侧，因此P波和T波均向下。QRS环起始的最大向量投影到aVR导联轴的负侧，得向下的Q波；后一小部分向量投影在该导联轴的正侧，得向上的r波；因此，aVR导联的QRS波群呈Qr型。
横面的平面心电向量环在I、Ⅱ、Ⅲ、X、Y和Z轴上的投影对应为被测者的胸导联心电图，图6为根据本发明实施例的横面平面心电向量环的示意图。
P环的前部分投影在V1导联轴的正侧，后部分投影在负侧，故V1导联的P波呈先正后负的双向P波。QRS环的前部分投影在V1导联轴的正侧，形成r波，而大部分投影在负侧，形成S波，因此V1导联QRS波群呈rS型。T环向量投影在V1导联轴的正侧，故V1导联T波向上。
侧面的平面心电向量环在I、Ⅱ、Ⅲ、X、Y和Z轴上的投影对应为被测者的左、右心室导联心电图。
本发明以额面、横面、侧面投影系数变化形成平面向量图，在0-360度投影出N个导联轴弥补了心电图检测中的侧壁和后壁的夹角盲区。
根据心电图形成原理是心向量二次投影学说，常规心电图是额面、横面心向量环在常规12导联上的投影，而X、Y、Z轴不同的排列组合额面(X+Y轴)，横面(X+Z轴)及右侧面(Y+Z轴)，立体心向量环在此三面上投影而形成心向量图。
因而三者关系密切，常规导联标准Ⅰ导联aVF导联及V1或V2导联分别与X、Y、Z轴相当。X和Y轴正交心电图可以反映额面心向量环改变，X和Z轴正交心电图可以反映横面心向量环改变，Y和Z正交心电图可以反映右侧面心向量环改变。
换而言之，心向量图左右、上下、前后电位的变化，三个面的数值以及心向量图与正交心电图的数值应是完全一致的。额面及横面QRS环向左向量的大小，应与X轴的R波大小相一致，额面及右侧面QRS环向下向量的大小，应与Y轴的R波大小相一致，横面及右侧面QRS环向后向量的大小，应与Z轴的S波大小相一致；额面及横面QRS环起始向右向量的大小，应与X轴的q波大小相一致；而额面QRS环终末向右向量的大小，应与X轴的S波大小相一致；额面及右侧面QRS环向上向量的大小，应与Y轴的Q波或S波大小相一致；横面及右侧面QRS环向前向量的大小，应与Z轴的r波大小相一致；正交心电图QRS宽度与心向量图运行时间相一致。
步骤S4，基于Wilson导联系统，以Y-Z轴构成侧面，以V6导联数据为基点向左后方向推衍用于表征被测者的左心室正后壁的V7、V8和V9导联数据，用以检测左心室正后壁心肌缺血、损伤情况。以V1导联数据为基点向右前方推衍用于表征被测者的右心室的V3R、V4R、V5R的导联数据，用以检测右心室心肌缺血、损伤情况，从而推导出18导联动态心电图甚至更多导联数据，同步检测V7r，V8r，V9等导联心电图。
步骤S5，根据I、Ⅱ、Ⅲ、avR、avL、avF、V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V3R、V4R和V5R导联数据，生成被测者的18导联心电图。
具体地，18导联心电图是指在常规12导联心电图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、avR、avL、avF、V1、V2、V3、V4、V5、V6导联基础上，以心脏横面胸导联的延伸作为理论根据，扩展出向左、向右各三个导联，从而形成由六个肢体导联、12个胸前导联共同组成的同步18导联心电图系统。其中，V3R、V4R和V5R、V7、V8、V9六个导联可以有效检测到常规12导联难以检查的左室正后壁和右心室情况；Ⅱ，Ⅲ，AVF导联对逆性P’波的检测，有助于对交界区心律的确认。
对应导联计算公式：
如下表V1＝-0.4694*X+0.8829*Y+0.9396*Z
表2为12/18导联的转换系数。
| 正交轴 | V7 | V8 | V9 | V3R | V4R | V5R |
| X | 0.9816 | 0.9205 | 0.8191 | -0.7071 | -0.8480 | -0.945 |
| Y | -0.1908 | -0.3907 | -0.5735 | -0.7071 | 0.5299 | 0.3055 |
| Z | 0.3420 | 0.9848 | 0.8829 | -0.7660 | -0.7880 | 0.9902 |
表2
通过运用18导联心电图同步分析，可以了解心脏各部位的心电活动，特别是全面了解不同部位室壁的缺血性心电图改变，大大提高了对各种心律失常及心肌缺血的诊断符合率并明显降低了心梗范围的漏诊率，为心脏病的临床诊断提供了更加全面、客观、精确的信息。
综上，本发明采用Wilson导联体系记录分析和同步显示12导联和18导联24小时动态心电图。从时间域、空间域、瞬时时间域、瞬时空间域、同源同步采样转换显示心电图来观察各种心律失常和各部位的心肌缺血。
根据本发明实施例的基于威尔逊导联的18导联动态心电图分析方法，采用改良Wilson导联系统记录同步12导联心电图，由12导联心电图计算出X、Y和Z轴的数据，根据X、Y和Z轴和12导联推算出左心室正后壁V7、V8、V9；右心室V3R、V4R、V5R，再加上原来12导联心电图，组成18导联心电图，针对Wilson导联系统监测24小时全息12导联动态心电图，计算出24小时全息18导联动态心电图的导联方法。同步描记的18导联心电图包含静态12导联和新增加的V3R—V5R及V7—V9这六个导联，涵盖了包含左右房室心肌全面心电活动检测，从而大大提高了对各种心律失常及心肌缺血的诊断符合率并明显降低了心梗范围的漏诊率，为心脏病的临床诊断提供了更加全面、客观、精确的信息。本发明有效地解决了12导联常规心电图在做18导联时的费时、费力问题，还有效的解决了18导联心电图的同步采样、显示和分析问题。
如图2所示，本发明实施例的基于威尔逊导联的18导联动态心电图分析系统，包括：第一电极片1、第二电极片2、第三电极片3、第四电极片4、第五电极片5、第六电极片6、第七电极片7、第八电极片8、第九电极片14、第十电极片15、心电信号处理模块9、心电数据处理模块10、心电图生成模块11。
具体地，第一至第十电极片分别放置于被测者的体表的预设位置处，用于采集被测者的心电信号。
心电信号处理模块9通过导联线分别与第一至第十电极片相连，用于对心电信号进行处理以得到对应的心电数据。
在本发明的一个实施例中，心电信号处理模块9对采集到的被测者的心电信号进行模拟-数字转换，并对转换后信号进行干扰过滤处理，滤除外界干扰皮肤阻抗等因素的影响，得到心电数据。
心电数据处理模块10与心电信号处理模块9相连，用于根据被测者的心电数据，获取被测者的12导联心电数据I、Ⅱ、Ⅲ、avR、avL、avF、V1、V2、V3、V4、V5和V6导联数据。
其中，I、Ⅱ和Ⅲ分别为Ⅰ导联轴、Ⅱ导联轴和Ⅲ导联轴对应的数据，V1、V2、V3、V4、V5和V6导联数据为用于表征被测者的前胸的导联数据，avR、avL、avF分别为表征被测者的肢体导联的Ⅲ导联数据、单极加压肢体导联数据。
然后，心电数据处理模块10根据被测者的12导联心电数据，基于Wilson导联系统计算X轴、Y轴和Z轴数据，其中，X-Y轴上的投影对应心电图中的额面，X-Z轴上的投影对应心电图中的横面，Y-Z轴上的投影对应心电图的侧面，其中，
X＝0.610*V4+0.171*V3+0.781*V1；
Y＝0.437*Ⅱ-0.218*Ⅰ+0.345*V5-1.000*V6；
Z＝0.133*V4+0.736*V5-0.264*V1-0.374*V2-0.231*V3；
以额面、横面、侧面投影系数变化形成平面心电向量，其中，额面的平面心电向量环在I、Ⅱ、Ⅲ、X、Y和Z轴上的投影对应为述被测者的肢体导联心电图，横面的平面心电向量环在I、Ⅱ、Ⅲ、X、Y和Z轴上的投影对应为被测者的胸导联心电图，侧面的平面心电向量环在I、Ⅱ、Ⅲ、X、Y和Z轴上的投影对应为被测者的左、右心室导联心电图。
需要说明的是，心电向量、导联轴和心电图三者的关系为:心电图是平面心电向量环在各导联轴上的投影(即空间向量环的第二次投影)。心电图与心向量图是反映同一心电活动的两种不同表示方式，两者之间必然密切相关。空间心电向量环是一个具有一定大小、空间方位和运行方向的图形。用平行光线垂直地从前面照射到环体上，在其背面投影所形成的平面环，称为额面心向量环。同理，用平行光线垂直地从上面照射到环体上，在其下面投影所形成的平面环，称为横面心向量环。平行光线从右侧垂直地照射在环体上，其左侧面投影所形成的平面环，称为右侧面心向量环。此即空间心向量环的第一次投影。临床上，用心向量图来表示。将上述额面心电向量环的每一点依次再投影在各肢体导联轴上，可记录出各肢体导联的心电图；横面心向量环在各胸导联轴上的投影，可描记出各胸导联心电图。此即心向量环的第二次投影。投影时必须按照心向量环发生的先后顺序依次投影；由心向量环的边缘作切线并与各导联轴互成直角；投影在导联轴之正侧得向上的波，投影在导联轴的负侧得向下的波。
具体地，根据获得的X、Y和Z轴的数据，以额面、横面、侧面投影系数变化形成平面心电向量，其中，额面的平面心电向量环在I、Ⅱ、Ⅲ、X、Y和Z轴上的投影对应为被测者的肢体导联心电图。
额面心向量环在肢导联轴上的投影：
(1)Ⅰ导联，P环投影到Ⅰ导联轴的正侧，故Ⅰ导联上P波为正向波。QRS环的起始部分投影到Ⅰ导联轴的负侧，心电图上表现为q波，QRS环最大向量投影到Ⅰ导联轴的正侧，心电图上表现为R波，所以Ⅰ导联上QRS小群呈qR型。T环投影到Ⅰ导联轴的正侧，心电图上记录到一个向上的T波。
(2)aVR导联P环和T环均投影在aVR导联轴的负侧，因此P波和T波均向下。QRS环起始的最大向量投影到aVR导联轴的负侧，得向下的Q波；后一小部分向量投影在该导联轴的正侧，得向上的r波；因此，aVR导联的QRS波群呈Qr型。
横面的平面心电向量环在I、Ⅱ、Ⅲ、X、Y和Z轴上的投影对应为被测者的胸导联心电图，图6为根据本发明实施例的横面平面心电向量环的示意图。
P环的前部分投影在V1导联轴的正侧，后部分投影在负侧，故V1导联的P波呈先正后负的双向P波。QRS环的前部分投影在V1导联轴的正侧，形成r波，而大部分投影在负侧，形成S波，因此V1导联QRS波群呈rS型。T环向量投影在V1导联轴的正侧，故V1导联T波向上。
侧面的平面心电向量环在I、Ⅱ、Ⅲ、X、Y和Z轴上的投影对应为被测者的左、右心室导联心电图。
本发明以额面、横面、侧面投影系数变化形成平面向量图，在0-360度投影出N个导联轴弥补了心电图检测中的侧壁和后壁的夹角盲区。
根据心电图形成原理是心向量二次投影学说，常规心电图是额面、横面心向量环在常规12导联上的投影，而X、Y、Z轴不同的排列组合额面(X+Y轴)，横面(X+Z轴)及右侧面(Y+Z轴)，立体心向量环在此三面上投影而形成心向量图。
因而三者关系密切，常规导联标准Ⅰ导联aVF导联及V1或V2导联分别与X、Y、Z轴相当。X和Y轴正交心电图可以反映额面心向量环改变，X和Z轴正交心电图可以反映横面心向量环改变，Y和Z正交心电图可以反映右侧面心向量环改变。
换而言之，心向量图左右、上下、前后电位的变化，三个面的数值以及心向量图与正交心电图的数值应是完全一致的。额面及横面QRS环向左向量的大小，应与X轴的R波大小相一致，额面及右侧面QRS环向下向量的大小，应与Y轴的R波大小相一致，横面及右侧面QRS环向后向量的大小，应与Z轴的S波大小相一致；额面及横面QRS环起始向右向量的大小，应与X轴的q波大小相一致；而额面QRS环终末向右向量的大小，应与X轴的S波大小相一致；额面及右侧面QRS环向上向量的大小，应与Y轴的Q波或S波大小相一致；横面及右侧面QRS环向前向量的大小，应与Z轴的r波大小相一致；正交心电图QRS宽度与心向量图运行时间相一致。
心电数据处理模块10进一步基于Wilson导联系统，以Y-Z轴构成侧面，以V6导联数据为基点向左后方向推衍用于表征被测者的左心室正后壁的V7、V8和V9导联数据，用以检测左心室正后壁心肌缺血、损伤情况。以V1导联数据为基点向右前方推衍用于表征被测者的右心室的V3R、V4R、V5R的导联数据，用以检测右心室心肌缺血、损伤情况，从而推导出18导联动态心电图甚至更多导联数据，同步检测V7r，V8r，V9等导联心电图。
心电图生成模块11与心电数据处理模块10相连，用于根据I、Ⅱ、Ⅲ、avR、avL、avF、V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V3R、V4R和V5R导联数据，生成被测者的18导联心电图。
具体地，18导联心电图是指在常规12导联心电图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、avR、avL、avF、V1、V2、V3、V4、V5、V6导联基础上，以心脏横面胸导联的延伸作为理论根据，扩展出向左、向右各三个导联，从而形成由六个肢体导联、12个胸前导联共同组成的同步18导联心电图系统。其中，V3R、V4R和V5R、V7、V8、V9六个导联可以有效检测到常规12导联难以检查的左室正后壁和右心室情况；Ⅱ，Ⅲ，AVF导联对逆性P’波的检测，有助于对交界区心律的确认。
对应导联计算公式：
如下表V1＝-0.4694*X+0.8829*Y+0.9396*Z
表2为12/18导联的转换系数。
| 正交轴 | V7 | V8 | V9 | V3R | V4R | V5R |
| X | 0.9816 | 0.9205 | 0.8191 | -0.7071 | -0.8480 | -0.945 |
| Y | -0.1908 | -0.3907 | -0.5735 | -0.7071 | 0.5299 | 0.3055 |
| Z | 0.3420 | 0.9848 | 0.8829 | -0.7660 | -0.7880 | 0.9902 |
表2
通过运用18导联心电图同步分析，可以了解心脏各部位的心电活动，特别是全面了解不同部位室壁的缺血性心电图改变，大大提高了对各种心律失常及心肌缺血的诊断符合率并明显降低了心梗范围的漏诊率，为心脏病的临床诊断提供了更加全面、客观、精确的信息。
综上，本发明采用Wilson导联体系记录分析和同步显示12导联和18导联24小时动态心电图。从时间域、空间域、瞬时时间域、瞬时空间域、同源同步采样转换显示心电图来观察各种心律失常和各部位的心肌缺血。
在本发明的一个实施例中，心电信号处理模块9、心电数据处理模块10和心电图生成模块11集成于微控制器MCU中。图3为根据本发明实施例的MCU的电路图。
进一步，本发明实施例的基于威尔逊导联的18导联动态心电图分析系统，还包括：心电图显示模块12和存储模块13。
具体地，心电图显示模块12与心电图生成模块11相连，用于显示12导联心电图和18导联心电图。在本发明的一个实施例中，心电图显示模块12可以为LCD显示屏或OLED显示屏。图4(a)和图4(b)为根据本发明实施例的心电图显示模块的电路图。
本发明可以常见的许多心电图现象进行自动分析检测，并且仪器设有多种模板形式供操作者使用。心电图显示模块12可以显示短程监护用总览图、各种数据统计表、直方图等，并有丰富的人工干预功能。
存储模块13与心电信号处理模块9、心电数据处理模块10和心电图生成模块11相连，用于存储计算过程中的心电数据、导联数据、12导联心电图和18导联心电图。图5为根据本发明实施例的存储模块的电路图。在本发明的一个实施例汇总，存储模块13可以为外置存储设备，如SD卡等。
根据本发明实施例的基于威尔逊导联的18导联动态心电图分析系统，采用改良Wilson导联系统记录同步12导联心电图，由12导联心电图计算出X、Y和Z轴的数据，根据X、Y和Z轴和12导联推算出左心室正后壁V7、V8、V9；右心室V3R、V4R、V5R，再加上原来12导联心电图，组成18导联心电图，针对Wilson导联系统监测24小时全息12导联动态心电图，计算出24小时全息18导联动态心电图的导联方法。同步描记的18导联心电图包含静态12导联和新增加的V3R—V5R及V7—V9这六个导联，涵盖了包含左右房室心肌全面心电活动检测，从而大大提高了对各种心律失常及心肌缺血的诊断符合率并明显降低了心梗范围的漏诊率，为心脏病的临床诊断提供了更加全面、客观、精确的信息。本发明有效地解决了12导联常规心电图在做18导联时的费时、费力问题，还有效的解决了18导联心电图的同步采样、显示和分析问题。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。
Claims (8)
1.一种基于威尔逊导联的18导联动态心电图分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，在被测者的体表的预设位置处放置10个电极片，利用每个所述电极片采集所述被测者的心电信号，并对所述心电信号进行处理以得到对应的心电数据；
步骤S2，根据所述被测者的心电数据，获取所述被测者的12导联心电数据I、Ⅱ、Ⅲ、avR、avL、avF、V1、V2、V3、V4、V5和V6导联数据，其中，I、Ⅱ和Ⅲ分别为Ⅰ导联轴、Ⅱ导联轴和Ⅲ导联轴对应的数据，V1、V2、V3、V4、V5和V6导联数据为用于表征所述被测者的前胸的导联数据，avR、avL、avF分别为表征所述被测者的肢体导联的Ⅲ导联数据、单极加压肢体导联数据；
步骤S3，根据所述被测者的12导联心电数据，基于Wilson导联系统计算X轴、Y轴和Z轴数据，其中，X-Y轴上的投影对应所述心电图中的额面，X-Z轴上的投影对应所述心电图中的横面，Y-Z轴上的投影对应所述心电图的侧面，其中，
X＝0.610*V4+0.171*V3+0.781*V1；
Y＝0.437*Ⅱ-0.218*Ⅰ+0.345*V5-1.000*V6；
Z＝0.133*V4+0.736*V5-0.264*V1-0.374*V2-0.231*V3；
步骤S4，基于Wilson导联系统，以Y-Z轴构成侧面，以V6导联数据为基点向左后方向推衍用于表征所述被测者的左心室的V7、V8和V9导联数据，并以V1导联数据为基点向右前方推衍用于表征所述被测者的右心室的V3R、V4R、V5R的导联数据；
步骤S5，根据所述I、Ⅱ、Ⅲ、avR、avL、avF、V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V3R、V4R和V5R导联数据，生成所述被测者的18导联心电图。
2.如权利要求1所述的基于威尔逊导联的18导联动态心电图分析方法，其特征在于，在所述步骤S1中，对采集到的所述被测者的心电信号进行模拟-数字转换，并对转换后信号进行干扰过滤处理，得到心电数据。
3.如权利要求1所述的基于威尔逊导联的18导联动态心电图分析方法，其特征在于，在所述步骤S3中，根据获得的所述X、Y和Z轴的数据，以额面、横面、侧面投影系数变化形成平面心电向量，其中，额面的平面心电向量环在I、Ⅱ、Ⅲ、X、Y和Z轴上的投影对应为所述被测者的肢体导联心电图，横面的平面心电向量环在I、Ⅱ、Ⅲ、X、Y和Z轴上的投影对应为所述被测者的胸导联心电图，侧面的平面心电向量环在I、Ⅱ、Ⅲ、X、Y和Z轴上的投影对应为所述被测者的左、右心室导联心电图。
4.一种基于威尔逊导联的18导联动态心电图分析系统，其特征在于，包括：
第一至第十电极片，所述第一至第十电极片分别放置于被测者的体表的预设位置处，用于采集所述被测者的心电信号；
心电信号处理模块，所述心电信号处理模块通过导联线分别与所述第一至第十电极片相连，用于对所述心电信号进行处理以得到对应的心电数据；
心电数据处理模块，所述心电数据处理模块与所述心电信号处理模块相连，用于根据所述被测者的心电数据，获取所述被测者的12导联心电数据I、Ⅱ、Ⅲ、avR、avL、avF、V1、V2、V3、V4、V5和V6导联数据，其中，I、Ⅱ和Ⅲ分别为Ⅰ导联轴、Ⅱ导联轴和Ⅲ导联轴对应的数据，V1、V2、V3、V4、V5和V6导联数据为用于表征所述被测者的前胸的导联数据，avR、avL、avF分别为表征所述被测者的肢体导联的Ⅲ导联数据、单极加压肢体导联数据，根据所述被测者的12导联心电数据，基于Wilson导联系统计算X轴、Y轴和Z轴数据，其中，X-Y轴上的投影对应所述心电图中的额面，X-Z轴上的投影对应所述心电图中的横面，Y-Z轴上的投影对应所述心电图的侧面，其中，
X＝0.610*V4+0.171*V3+0.781*V1；
Y＝0.437*Ⅱ-0.218*Ⅰ+0.345*V5-1.000*V6；
Z＝0.133*V4+0.736*V5-0.264*V1-0.374*V2-0.231*V3；
所述心电数据处理模块进一步基于Wilson导联系统，以Y-Z轴构成侧面，以V6导联数据为基点向左后方向推衍用于表征所述被测者的左心室的V7、V8和V9导联数据，并以V1导联数据为基点向右前方推衍用于表征所述被测者的右心室的V3R、V4R、V5R的导联数据；
心电图生成模块，所述心电图生成模块与所述心电数据处理模块相连，用于根据所述I、Ⅱ、Ⅲ、avR、avL、avF、V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V3R、V4R和V5R导联数据，生成所述被测者的18导联心电图。
5.如权利要求4所述的基于威尔逊导联的18导联动态心电图分析系统，其特征在于，所述心电信号处理模块对采集到的所述被测者的心电信号进行模拟-数字转换，并对转换后信号进行干扰过滤处理，得到心电数据。
6.如权利要求4所述的基于威尔逊导联的18导联动态心电图分析系统，其特征在于，所述心电数据处理模块根据获得的所述X、Y和Z轴的数据，以额面、横面、侧面投影系数变化形成平面心电向量，其中，额面的平面心电向量环在I、Ⅱ、Ⅲ、X、Y和Z轴上的投影对应为所述被测者的肢体导联心电图，横面的平面心电向量环在I、Ⅱ、Ⅲ、X、Y和Z轴上的投影对应为所述被测者的胸导联心电图，侧面的平面心电向量环在I、Ⅱ、Ⅲ、X、Y和Z轴上的投影对应为所述被测者的左、右心室导联心电图。
7.如权利要求4所述的基于威尔逊导联的18导联动态心电图分析系统，其特征在于，所述心电信号处理模块、所述心电数据处理模块和所述心电图生成模块集成于微控制器MCU中。
8.如权利要求4-7任一项所述的基于威尔逊导联的18导联动态心电图分析系统，其特征在于，还包括：
心电图显示模块，所述心电图显示模块与所述心电图生成模块相连，用于显示所述12导联心电图和18导联心电图；
存储模块，所述存储模块与所述心电信号处理模块、所述心电数据处理模块和所述心电图生成模块相连，用于存储计算过程中的心电数据、导联数据、12导联心电图和18导联心电图。
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