摘要：目的 本文主要研究利用聲卡檢測(cè)心率變異性方法和利用心電（ECG）波形的檢測(cè)方法的臨床效果。方法 選取男女各2名志愿者，分成兩組，每組男女各1名，分別是聲卡組和心電組，其中聲卡組志愿者接受聲卡采集低頻的ECG信號(hào)，并分析信號(hào)中的R波。而心電組志愿者則是通過(guò)Power Lab信號(hào)的采集系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)照兩組研究心率變異性分析情況。結(jié)果 研究表明，聲卡組采集到低頻ECG信號(hào)的R波，且R波的波峰位置和通過(guò)Power Lab采集的R波的波峰位置重合，且RR間期沒(méi)有差異，所得的RR間期對(duì)HRV的分析具有準(zhǔn)確可靠性。結(jié)論 通過(guò)研究，利用聲卡檢測(cè)分析心率變形性不僅成本低、 性能高且兼容性較強(qiáng)、升級(jí)方便，和傳統(tǒng)采集方法比較優(yōu)勢(shì)明顯，具有推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：聲卡；實(shí)時(shí)檢測(cè)；心電信號(hào)R波；心率變異性

所謂心率變異性（即HRV）指的是連續(xù)的竇性心搏間期發(fā)生的微小變化，而這本質(zhì)反映出心臟的自主神經(jīng)活動(dòng)性，通過(guò)提取并分析可評(píng)估出心臟的交感神經(jīng)以及迷走神經(jīng)緊張性和均衡性、對(duì)心血管的調(diào)控能力等[1]。關(guān)于HRV的分析需要獲取心跳的間隔，即RR間期，常規(guī)ECG的信號(hào)采集需要專用采集卡完成，不僅成本高，而且存儲(chǔ)空間較為有限，采樣率也偏低，探索采用聲卡采集心電R波，不僅廉價(jià)、簡(jiǎn)便，而且數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量大，具有可變的采樣率，本文就探討其檢測(cè)的準(zhǔn)確性以及實(shí)用性。

1資料與方法

1.1一般資料 本文的志愿者為男、女各2名，志愿者的年齡分別是男士35歲和42歲，女士年齡為33歲和40歲，所有志愿者接受檢測(cè)前需要平臥5min，然后分別使用聲卡以及Power Lab的信號(hào)采集系統(tǒng)采集同一志愿者ECG的信號(hào)共5min。其中Power-Lab采樣頻率是4000Hz，而聲卡的軟件采樣頻率設(shè)置為6000Hz。

其中ECG信號(hào)屬于心臟電活動(dòng)的體表綜合體現(xiàn)，是一種低頻微弱的雙極性信號(hào)，由于心肌細(xì)胞去極化后復(fù)極化這一過(guò)程，和尚處?kù)o止的臨近細(xì)胞膜產(chǎn)生了一對(duì)對(duì)的電偶，這個(gè)變化的過(guò)程會(huì)通過(guò)體表電極以及一定導(dǎo)聯(lián)方式被檢測(cè)出來(lái)，這個(gè)信號(hào)就是ECG信號(hào)。信號(hào)幅度一般情況下介于10μV和4mV之間，典型數(shù)量值是1mV，信號(hào)的頻率介于0.01hz～100hz。一個(gè)正常心動(dòng)周期內(nèi)， ECG信號(hào)會(huì)包括P波一個(gè)和QRS復(fù)合波一個(gè)以及一個(gè)T波。Thakor通過(guò)對(duì)ECG的信號(hào)開(kāi)展頻譜分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)， ECG的信號(hào)一般頻率較低，而大量存在直流成分，當(dāng)直流成分被去掉后，大部分的能量集中在40hz以下，而P波以及T波都是ECG信號(hào)內(nèi)的低頻部分，一般能量都低于10Hz， 而QRS復(fù)合波則是ECG信號(hào)的高頻部分，能量為15hz～25hz， 比較集中的頻率是17hz。目前E C G信號(hào)采集選用專用的數(shù)據(jù)采集卡，成本較高，因此需要探索簡(jiǎn)單且準(zhǔn)確，同時(shí)又廉價(jià)可存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)方法。

本文研究的是利用聲卡采集信號(hào)，聲卡在音頻范圍內(nèi)頻率響應(yīng)較好，內(nèi)部增益控制保證不放大電路仍能測(cè)量較寬范圍的信號(hào)，大約從1μV～1V都能收集。16位立體聲卡采集ECG信號(hào)精度和采樣率已足夠高。聲卡和專用的生物信號(hào)采集卡具有一致的工作原理，只是針對(duì)采集信號(hào)的特點(diǎn)做了信號(hào)的處理和預(yù)處理以及對(duì)芯片進(jìn)行了設(shè)計(jì)等。聲卡采集可聽(tīng)域聲音，對(duì)小于20H z信號(hào)的采集多少會(huì)有損失，可選擇優(yōu)質(zhì)聲卡采集較低頻信號(hào)。但是ECG信號(hào)QRS的復(fù)合波中心頻段15～25Hz， R波最大17Hz， 接近聲卡采集信號(hào)下限。因此聲卡采集信號(hào)雖然不是完整ECG信號(hào)，依然滿足檢測(cè)需要。聲卡成本低、性能好、兼容性強(qiáng)以及靈活性好和軟件功能強(qiáng)大、驅(qū)動(dòng)程序升級(jí)方便等諸多的優(yōu)點(diǎn)， 它還可利用電腦自身的內(nèi)存，作為E C G信號(hào)的采集設(shè)備將大大降低采集成本， 為進(jìn)一步HR V分析奠定良好的基礎(chǔ)。

1.2實(shí)驗(yàn)方法 選取男女各2名志愿者，分成兩組，每組各有男女1名，分別是聲卡組和心電組，其中聲卡組志愿者接受聲卡采集低頻的ECG信號(hào)，并分析信號(hào)中的R波。而心電組志愿者則是通過(guò)Power Lab信號(hào)的采集系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)照兩組研究心率變異性分析情況。

本實(shí)驗(yàn)以獲得ECG信號(hào)較大R波為目的，將電極放置在肋骨的骨面，用75%的酒精棉球?qū)﹄姌O的放置部位進(jìn)行局部皮膚清潔，降低電阻[2]。將心電電極牢固粘在皮膚表面，并用ECG的導(dǎo)聯(lián)線連接ECG電極，聲卡組采用筆記本電腦配置的聲卡sigma tel c-major audio采集ECG信號(hào)，從麥克風(fēng)端送入ECG信號(hào)，通過(guò)gold wave音頻編輯進(jìn)行控制編輯，將信號(hào)進(jìn)行A/D的轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號(hào)，最后保存在存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)。同時(shí)應(yīng)用Power Lab ML870信號(hào)采集系統(tǒng)對(duì)通過(guò)聲卡的檢測(cè)R波進(jìn)行驗(yàn)證[3]。進(jìn)行圖形比較、RR間期比較、并比較HRV分析指標(biāo)。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 數(shù)據(jù)采用 SPSS16.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行分析， 計(jì)數(shù)資料使用χ2進(jìn)行檢驗(yàn)或者校正 χ2檢驗(yàn)， 以P<0.05 表示數(shù)據(jù)差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

研究表明，聲卡組采集到低頻ECG信號(hào)的R波，且R波的波峰位置和通過(guò)Power Lab采集的R波的波峰位置重合，且RR間期沒(méi)有差異，所得的RR間期對(duì)HRV的分析具有準(zhǔn)確可靠性。和Power Lab的信號(hào)對(duì)照研究，聲卡ECG信號(hào)的R波檢測(cè)準(zhǔn)確檢測(cè)出ECG信號(hào)的R波，且R波波峰的位置和Power Lab位置重合，且所得的RR間期應(yīng)用在HRV的分析較為準(zhǔn)確和可靠。

3討論

聲卡是性能優(yōu)良采集卡，內(nèi)部增益可使其能測(cè)量從1μV～1V信號(hào)[4]。聲卡和專用生物采集卡工作原理一致，但是由于聲卡通常對(duì)小于20Hz信號(hào)有損失，采集并非完整的ECG信號(hào)，但依然可以滿足檢測(cè)R波需要[5]。而聲卡采樣率很高，可對(duì)ECG信號(hào)中的R波精準(zhǔn)定位。通過(guò)本文實(shí)驗(yàn)研究可知，聲卡不僅成本較低、性能佳且兼容性較強(qiáng)、靈活、功能強(qiáng)大、升級(jí)方便，為進(jìn)一步HRV分析奠定良好的基礎(chǔ)。

總之， 應(yīng)用普通聲卡這種消費(fèi)類電子產(chǎn)品代替專業(yè)數(shù)據(jù)采集卡完成生物信號(hào)采集這種方式， 國(guó)內(nèi)外均曾有報(bào)道， 并已從理論上進(jìn)行了充分的闡述。本文在此基礎(chǔ)上， 設(shè)計(jì)了這種基于聲卡的ECG信號(hào)R波檢測(cè)系統(tǒng)， 以 HRV分析為平臺(tái)， 對(duì)其實(shí)際采集效果進(jìn)行了充分的論證， 實(shí)驗(yàn)表明其測(cè)量精度及可靠性良好[6]。實(shí)踐證明， 采用以上方法檢測(cè)ECG信號(hào)R波獲得了滿意的效果 具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。這種方法與傳統(tǒng)的采集方法相比還有其一些特有的優(yōu)勢(shì)， 因此可能具有廣闊的應(yīng)用前景。

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