本發(fā)明創(chuàng)造屬于醫(yī)療設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種人體心電R波檢測系統(tǒng)，用于輔助高壓脈沖腫瘤治療裝置的使用。

背景技術(shù)：

心電是心臟的無數(shù)心肌細(xì)胞除復(fù)極過程的綜合反映，由心肌產(chǎn)生的生物電變化通過心臟周圍的肌肉、血管、體液等導(dǎo)電組織，反映到身體表面上來，使身體各部位在每一心動周期中也都發(fā)生有規(guī)律的電變化活動。所謂心肌細(xì)胞除極，是細(xì)胞的電生理現(xiàn)象，正常細(xì)胞的細(xì)胞膜內(nèi)外的電位是內(nèi)負(fù)外正，當(dāng)有一個外來的電刺激作用于該細(xì)胞，則作用點處離子通道開放，大量正電荷進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，使細(xì)胞膜內(nèi)外變成內(nèi)正外負(fù)，此時該點處與周圍細(xì)胞膜就有了個電位差，產(chǎn)生電流，該電刺激就在細(xì)胞膜上擴(kuò)布，直至整個細(xì)胞膜除極，然后擴(kuò)布到隔壁細(xì)胞。

利用高頻脈沖對腫瘤細(xì)胞的不可逆電穿孔效應(yīng)治療腫瘤，是近年來較為新型治療腫瘤的方法(以下稱為高壓放電系統(tǒng))。在高壓高頻脈沖腫瘤過程中，如果治療部位距離心臟較近，高頻脈沖會對心肌細(xì)胞除復(fù)極過程產(chǎn)生影響，危及心臟搏動功能。通常需要配合心電檢測設(shè)備，在人體心電的R-R間期發(fā)射高頻脈沖、以使這種影響降到最低。

但由于在高壓高頻環(huán)境下，高電壓以電極周圍組織為傳導(dǎo)通路對人體全身心電信號傳導(dǎo)的除復(fù)極過程造成極大的影響，往往在電極放電后的一段時間內(nèi)，采集到的心電信號極其紊亂，甚至采集不到心電信號。在手術(shù)過程中需要等待十幾秒或更長時間來等待心電信號傳導(dǎo)恢復(fù)，以指導(dǎo)后續(xù)高壓放電進(jìn)程。

脈搏波同樣包含大量人體心臟搏動的特征信息，其沿動脈血管壁傳導(dǎo)至全身，且傳導(dǎo)不受高壓高頻信號影響，且根據(jù)血液動力學(xué)原理，從心臟搏動開始到脈搏波傳導(dǎo)到人體特定部位的時間是固定不變的，即可借助脈搏波數(shù)據(jù)推斷心臟搏動的過程，找出心電R波的產(chǎn)生時間。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明創(chuàng)造旨在提出一種人體心電R波檢測系統(tǒng)，用于輔助高壓脈沖腫瘤治療設(shè)備，以提供一種能夠穩(wěn)定采集并計算心臟搏動狀態(tài)，并給出R波波峰時刻的裝置。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種人體心電R波檢測系統(tǒng)，包括脈搏波信號采集模塊、信號處理單元、高壓脈沖腫瘤治療系統(tǒng)，脈搏波信號采集模塊將采集的脈搏信息傳遞給信號處理單元，信號處理單元將接收到的脈搏信號處理后發(fā)送給實時顯示裝置和高壓脈沖腫瘤治療系統(tǒng)，高壓脈沖腫瘤治療系統(tǒng)接收到信號后實現(xiàn)放電過程，手術(shù)過程中，將脈搏波信號采集模塊固定到人體皮膚表面，實時檢測人體脈搏波數(shù)據(jù)，結(jié)合傳導(dǎo)時間，計算心電R波時刻并給出放電信號，高壓脈沖腫瘤治療系統(tǒng)接收到放電信號，執(zhí)行一組放電工作，之后高壓脈沖腫瘤治療系統(tǒng)進(jìn)入等待狀態(tài)，直到下次放電信號的到來。

進(jìn)一步的，所述脈搏波信號采集模塊包括光電傳感器，光電傳感器將采集到的信號傳遞給信號處理單元。

進(jìn)一步的，所述光電傳感器的型號為JFH102，光電傳感器上設(shè)置有LED區(qū)域和傳感器區(qū)域，光電傳感器上設(shè)置有與光電傳感器對應(yīng)的遮光部件，遮光部件上開設(shè)有第一透光孔和第二透光孔，第一透光孔與LED區(qū)域?qū)?yīng)，第二透光孔與傳感器區(qū)域?qū)?yīng)，第一透光孔和第二透光孔之間設(shè)置有將第一透光孔和第二透光孔隔開的橫梁。

進(jìn)一步的，所述信號處理單元包括微型處理器MCU，脈搏波信號采集模塊將采集的信號傳遞給微型處理器MCU，微型處理器MCU將處理后的信號傳遞給隔離電路，隔離電路將信號輸出傳遞給高壓脈沖腫瘤治療系統(tǒng)。

進(jìn)一步的，所述隔離電路包括光電耦合器、第一發(fā)光二極管、第一二極管、三極管、第一電阻、第二電阻、第四電阻、第五電阻和第一電容，微型處理器MCU的輸出端與第五電阻的一端連接，第五電阻的另外一端分別與第一電容的一端、光電耦合器的第二管腳連接，光電耦合器的第一管腳和第一電容另外一端分別接+5V電源，光電耦合器的第三管腳與第四電阻的一端連接，第四電阻的另外一端分別與三極管的基極和第二電阻的一端連接，第二電阻的另外一端接地，三極管的發(fā)射極接地，光電耦合器的第四管腳與第一電阻的一端連接，第一電阻的另外一端與第一發(fā)光二極管的正極連接，第一發(fā)光二極管的負(fù)極與三極管的集電極連接，第一電阻和第一發(fā)光二極管上并聯(lián)有第一二極管，第一二極管的正極與第一發(fā)光二極管的負(fù)極連接，光電耦合器、第一電阻、第一二極管的連接節(jié)點處接有+12V電源，三極管的集電極為信號輸出端。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明創(chuàng)造所述的一種人體心電R波檢測系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：

(1)脈搏波是以血液流動為載體的一種能量表現(xiàn)形式，其傳導(dǎo)不受高頻高壓電信號影響，使用本發(fā)明創(chuàng)造在腫瘤治療過程中，無需等待恢復(fù)時間，仍可計算出R波時刻，數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，避免了傳統(tǒng)心電導(dǎo)聯(lián)方法檢測R波易受高壓脈沖信號影響的缺陷，降低手術(shù)過程中高壓脈沖對病人的風(fēng)險；

(2)本發(fā)明創(chuàng)造基于微型處理器MCU處理信號，高速采集人體脈搏波數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)對人體脈搏波信號的實時監(jiān)測和顯示，滿足高壓放電系統(tǒng)工作過程中對人體生理數(shù)據(jù)實時性采集顯示的要求。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明創(chuàng)造的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明創(chuàng)造的進(jìn)一步理解，本發(fā)明創(chuàng)造的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明創(chuàng)造，并不構(gòu)成對本發(fā)明創(chuàng)造的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明創(chuàng)造實施例的原理圖；

圖2為本發(fā)明創(chuàng)造實施例的心電信號和脈搏波信號特征點選取示意圖；

圖3為本發(fā)明創(chuàng)造實施例的光電傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明創(chuàng)造實施例的遮光部件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明創(chuàng)造實施例所述的隔離電路的電路圖。

附圖標(biāo)記說明：

1-光電傳感器；101-LED區(qū)域；102-傳感器區(qū)域；2-遮光部件；201-第一透光孔；202-第二透光孔。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明創(chuàng)造中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明創(chuàng)造和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明創(chuàng)造的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明創(chuàng)造中的具體含義。

下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明創(chuàng)造。

如圖1至5所示，一種人體心電R波檢測系統(tǒng)，包括脈搏波信號采集模塊、信號處理單元、高壓脈沖腫瘤治療系統(tǒng)，脈搏波信號采集模塊將采集的脈搏信息傳遞給信號處理單元，信號處理單元將接收到的脈搏信號處理后發(fā)送給實時顯示裝置和高壓脈沖腫瘤治療系統(tǒng)，高壓脈沖腫瘤治療系統(tǒng)接收到信號后實現(xiàn)放電過程。脈搏波信號采集模塊包括光電傳感器1，光電傳感器1將采集到的信號傳遞給信號處理單元。光電傳感器1的型號為JFH102，光電傳感器1上設(shè)置有LED區(qū)域101和傳感器區(qū)域102。為了保證檢測過程中外界光信號不對光電傳感器1影響，作為優(yōu)選方案，光電傳感器1上設(shè)置有與光電傳感器1對應(yīng)的遮光部件2，遮光部件2貼合并圍繞傳感器。遮光部件2上開設(shè)有第一透光孔201和第二透光孔202，第一透光孔201與LED區(qū)域101對應(yīng)，第二透光孔202與傳感器區(qū)域102對應(yīng)，第一透光孔201和第二透光孔202之間設(shè)置有將第一透光孔201和第二透光孔202隔開的橫梁，用于防止發(fā)射光線的散射現(xiàn)象。信號處理單元包括微型處理器MCU，脈搏波信號采集模塊將采集的信號傳遞給微型處理器MCU。由于本發(fā)明創(chuàng)造用于高壓脈沖環(huán)境，考慮到長引線對信號傳輸?shù)挠绊懀瑫r為了降低前后級電路之間的耦合效應(yīng)，在信號輸出部分增加隔離電路(如圖5)，左邊Win3為信號輸入端，右邊WindDrive3為信號輸出端。微型處理器MCU將處理后的信號傳遞給隔離電路，隔離電路將信號輸出傳遞給高壓脈沖腫瘤治療系統(tǒng)。

如圖5所示，隔離電路包括光電耦合器OP1、第一發(fā)光二極管DA1、第一二極管D1、三極管TA1、第一電阻R1、第二電阻R2、第四電阻R4、第五電阻R5和第一電容CA1，微型處理器MCU的輸出端與第五電阻R5的一端連接，第五電阻R5的另外一端分別與第一電容CA1的一端、光電耦合器OP1的第二管腳連接。光電耦合器OP1的第一管腳和第一電容CA1的另外一端分別接+5V電源DVCC5。光電耦合器OP1的第三管腳與第四電阻R4的一端連接，第四電阻R4的另外一端分別與三極管TA1的基極和第二電阻R2的一端連接。第二電阻R2的另外一端接地，三極管TA1的發(fā)射極接地。光電耦合器OP1的第四管腳與第一電阻R1的一端連接，第一電阻R1的另外一端與第一發(fā)光二極管DA1的正極連接，第一發(fā)光二極管DA1的負(fù)極與三極管TA1的集電極連接。第一電阻R1和第一發(fā)光二極管DA1上并聯(lián)有第一二極管D1，第一二極管D1的正極與第一發(fā)光二極管DA1的負(fù)極連接，光電耦合器OP1、第一電阻R1、第一二極管D1的連接節(jié)點處接有+12V電源EVCC12。三極管TA1的集電極為信號輸出端。

一種人體心電R波檢測系統(tǒng)的檢測方法，包括下列步驟：

步驟一：選定采集脈搏波部位，脈搏波采集部位選擇皮膚表面光滑、皮下動脈血管豐富且通透性好的部位，如指尖、手臂內(nèi)側(cè)或額頭皮下動脈血管組織豐富的部位，將脈搏波信號采集模塊貼合并固定到選定部位表面；

步驟二：測量脈搏波傳導(dǎo)時間，并用傳統(tǒng)心電導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)；

步驟三：脈搏波信號采集模塊將信號傳遞給信號處理信號單元，信號處理單元將信號傳送給高壓脈沖腫瘤治療系統(tǒng)，高壓脈沖腫瘤治療系統(tǒng)進(jìn)行放電過程。

本發(fā)明創(chuàng)造的工作原理：

(1)選定采集脈搏波部位，選擇皮膚表面光滑、皮下動脈血管豐富且通透性好的部位，將傳感器貼合并固定到選定部位表面，部位一般建議選取指尖、手臂內(nèi)側(cè)或額頭等皮下動脈血管組織豐富的部位。脈搏波信號采集模塊選取光電傳感器1，其原理基于血液中的血紅蛋白對紅光和紅外光的吸收效果不同，且血液中的血紅蛋白含量隨著心臟搏動不斷變化的。脈搏波檢測方法，光電傳感器1底部集成光源，以100HZ頻率發(fā)射波長660nm紅光，上部為光信號接收區(qū)域，將包含人體脈搏波的反射光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并實時輸出，輸出的信號經(jīng)連接線傳輸?shù)組CU處理器處理，識別特征值，將計算結(jié)果經(jīng)隔離電路輸出到高壓脈沖腫瘤治療系統(tǒng)的放電裝置。

(2)術(shù)前測量脈搏波傳導(dǎo)時間，并用傳統(tǒng)心電導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)。此校準(zhǔn)步驟，方法是以500Hz的頻率同時采集心電和脈搏波數(shù)據(jù)，以標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)I心電數(shù)據(jù)的R波波峰作為心臟搏動的起始點，脈搏波波峰為脈搏波傳播到采集點處的特征點(見圖2)，通過微型處理器MCU采集和計算出兩者的時間差，此時間差即為脈搏波傳導(dǎo)時間。

(3)治療過程中，不需檢測心電數(shù)據(jù)，只實時監(jiān)測脈搏波數(shù)據(jù)，結(jié)合上面步驟得到的傳導(dǎo)時間，經(jīng)過算法計算，得出下一個R波時刻，R波檢測系統(tǒng)給出一個確認(rèn)信號，傳送到高壓放電系統(tǒng)。

(4)高壓放電系統(tǒng)根據(jù)給出的放電信號，執(zhí)行一組放電操作，之后進(jìn)入等待狀態(tài)，直到下次放電信號到來。

以上所述僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之內(nèi)。