[发明专利]ECG高通滤波器

说明书

一种心电图高通滤波器(25)采用基线低通滤波器(40)、信号延迟器(43)和信号提取器(44)。在操作中，基线低通滤波器(40)包括有限脉冲响应低通滤波器(41)和无限脉冲响应低通滤波器(42)，所述有限脉冲响应低通滤波器和所述无限脉冲响应低通滤波器对未经基线滤波的心电图信号(ECG_bu)协作性地进行低通滤波，以输出经滤波的基线信号(BSE_f)。信号延迟器(43)对所述未经基线滤波的心电图信号(ECG_bu)进行时间延迟，以输出延迟的未经基线滤波的心电图信号(ECG_dbu)，并且信号提取器(44)从所述延迟的未经基线滤波的心电图信号(ECG_dbu)提取所述经滤波的基线信号(BSE_f)，以输出经基线滤波的心电图信号(ECG_bf)。

技术领域

本发明总体上涉及心电图(“ECG”)信号的高通滤波。本发明具体涉及用于诊断和紧急医疗服务(“EMS”)目的的ECG信号的高通滤波。

背景技术

如本领域中已知的，ECG信号的信号幅度通常为1mV的量级，但是可以具有从多达-300mV改变到+300mV的DC偏移。这种DC偏移可以随着时间和/或患者移动而飘移，并且常常被称为“基线漂移”。额外地，诸如除颤的事件可以对基线具有巨大影响。具体地，在除颤事件之后的DC偏移通常由于可以在除颤事件期间流过ECG电极的电流而飘移。

针对增益的典型的ECG信号显示设定具有+/-2mV的范围，以便在视觉上清楚地看见1mV的ECG信号。潜在地响应于大的且飘移的DC偏移，高通滤波器已经被利用以移除任何DC偏移，以便将ECG信号保持在显示器和打印机的观察窗口内。更具体地，ECG信号的关键的诊断测量是ST节段的抬高或减低。这通过比较在QRS之前的ECG信号的基线与在QRS之后的基线来执行。理想地，高通滤波器应当以在QRS之前和之后的基线的相对水平不受影响的方式来移除基线漂移。

描述针对诊断质量ECG测量的脉冲响应要求的ECG标准已经被建立(例如，EN60601-2-27和AAMI EC13)。例如，在标准测试中被施加的脉冲是在100mS的持续时间的情况下在幅度方面为3mV，并且要求是基线应当被移位小于100uV并且基线的坡度在脉冲之后应当小于300uV/sec。因此，ECG系统中的高通滤波器具有相冲突的目标。

具体地，如果高通滤波器非常响应于基线漂移以便将ECG信号的基线可靠地维持在显示器的中心，则它也将可能响应于QRS而使得在QRS之后的基线被移位多于100uV。这是ECG监测器通常为临床医生提供用于高通滤波器的若干带宽设定的原因。该设定常常被称为用于保持ECG信号在显示屏上可见的“监测器”带宽，并且常常被称为用于进行诊断ECG测量(例如，ST节段抬升和减低)的“诊断”带宽。额外地，也存在以最小时间延迟实时显示ECG信号的期望。这对于定时是重要的临床应用(例如，同步心脏电复律)而言是重要的。

在历史上，若干类型的高通滤波器已经被利用在ECG监测器中。

一种这种类型的用于ECG监测器的高通滤波器是实施起来在计算上简单的无限脉冲响应(“IIR”)高通滤波器。例如，二阶巴特沃斯(Butterworth)高通滤波器被容易地实施为具有每次采样以最小时间延迟的五(5)次相乘和累积计算。然而，IIR高通滤波器的缺点是群延迟是频率依赖性的。这导致ECG信号的失真。换言之，IIR高通滤波器通过在ECG信号之后减低基线而响应于正ECG QRS信号。此外，为了将失真最小化到对于诊断目的而言可接受的水平，IIR高通滤波器的转角频率需要被减小至0.05Hz或更小的频率。额外地，被施加到斜坡的一阶IIR高通滤波器将导致DC偏移，而被施加到斜坡的二阶IIR高通滤波器将导致零(0)DC偏移。因此，为了移除在除颤事件之后飘移的DC偏移，IIR高通滤波器将需要最少为二阶滤波器。