如何采集心电信号

心电信号采集是获取心脏电活动数据的关键技术，涉及电极放置、设备操作和信号处理等环节。本文详细解析十二项核心步骤，包括设备选择、皮肤处理、噪声排除及数据分析方法，帮助医疗从业者与研究人员掌握规范操作流程，确保数据准确性与可靠性。

       心电信号作为心脏电生理活动的重要载体，其准确采集对心血管疾病诊断、健康监测及生理研究具有关键意义。本文将系统阐述心电信号采集的全流程，涵盖理论基础、硬件配置、操作规范及常见问题处理，旨在为医疗工作者、科研人员和技术开发者提供实用指导。

       一、理解心电信号的生理基础

       心电信号源于心肌细胞的去极化与复极化过程，通过体表电极可捕获微伏级电压变化。典型心电图（ECG）包含P波（心房除极）、QRS波群（心室除极）和T波（心室复极）等特征成分。采集前需明确临床目标，例如诊断心律失常需关注波形时序，而心肌缺血分析则需重点观察ST段形态。

       二、选择合适的心电采集设备

       根据应用场景选择设备类型：医院多采用12导联同步采集系统，家用场景可选择单导联便携设备，科研场景则需高采样率（通常不低于1000赫兹）设备。设备应具备械注册证，并定期进行计量校准，确保信号精度符合医用电气设备安全标准（如YY 1079-2019）。

       三、电极类型与特性对比

       常用电极包括氯化银湿电极、干电极和纺织电极。湿电极通过电解凝胶降低皮肤阻抗，适用于临床精准采集；干电极无需凝胶但易受运动干扰；纺织电极适用于长期穿戴监测。选择时需考虑电极-皮肤接触阻抗（宜低于10千欧）、生物相容性和重复使用性。

       四、标准导联系统的布置规范

       常规12导联包含肢体导联（I、II、III）及胸导联（V1-V6）。电极放置需严格遵循国际标准：肢体导联位于手腕与脚踝内侧，胸导联V4位于锁骨中线第五肋间。错误放置会导致波形形态失真，例如V1、V2位置过高可能模拟心肌缺血表现。

       五、皮肤预处理的关键步骤

       使用75%酒精棉片擦拭电极粘贴区域，去除皮肤角质层和油脂。必要时使用细砂纸轻微打磨（尤其毛发旺盛部位），使阻抗降至5千欧以下。处理时注意避免皮肤损伤，糖尿病患者等特殊人群需谨慎操作。

       六、电极固定与导线管理

       按压电极边缘确保胶体完全接触皮肤，导线应沿体表固定避免悬空。采用“彩虹卷线法”整理多余导线，防止运动时产生拉扯伪差。动态心电图采集时建议使用防水敷料加强固定。

       七、设备参数的正确配置

       设置采样率不低于500赫兹（心搏变异分析需1000赫兹以上），带宽通常为0.05-150赫兹。增益选择应使信号幅度占满量程的2/3以上，但避免饱和。交流滤波设置为50赫兹（中国大陆地区），肌电滤波开启时需注意可能掩盖高频成分。

       八、采集过程中的质量控制

       实时观察信号质量指示器，确保基线平稳、波形清晰。嘱受试者保持平静呼吸，避免言语和肢体活动。采集时间至少包含10个完整心动周期，心律失常患者需延长至1分钟以上。

       九、常见干扰的识别与排除

       50赫兹工频干扰表现为基线规则振荡，需检查设备接地和电极接触；肌电干扰呈不规则毛刺，可通过放松体位改善；呼吸伪差导致基线漂移，可启用高通滤波（0.5赫兹）抑制。移动设备产生的电磁干扰需保持至少1米距离。

       十、特殊人群的采集注意事项

       婴幼儿采集需选用专用儿科电极，采样率建议提高到1000赫兹；孕产妇需注意导联避开腹部隆起区域；胸毛茂密者术前备皮可改善信号质量；装有起搏器者需开启起搏脉冲检测功能。

       十一、信号存储与数据管理

       原始数据建议采用未压缩格式存储（如WFDB格式），同步记录受试者体位、活动状态等元数据。医疗场景下数据保存需符合《电子病历管理系统功能规范》要求，研究数据应进行匿名化处理。

       十二、采集后设备维护规范

       断开电源后使用75%酒精擦拭设备表面，电极线避免锐角弯折。一次性电极按医疗废物处理，可重复电极需检查胶体完整性。定期进行漏电流检测和频率响应测试，并记录维护日志。

       十三、动态心电采集的特殊要求

       霍尔特监测需记录24小时以上数据，嘱咐患者详细记录活动日志。采用三通道以上采集可提高心律失常检出率。注意电极防水处理，并告知患者避免接近强电磁场环境。

       十四、运动负荷试验的采集要点

       采用运动专用电极片，导联线沿脊柱固定减少晃动伪差。每级负荷末段采集至少10秒稳定信号，恢复期持续监测至心率恢复基线。特别注意ST段动态变化的安全阈值。

       十五、数字化信号的处理流程

       原始信号经模数转换后，采用小波变换去除基线漂移，维纳滤波抑制肌电干扰。QRS波检测推荐使用Pan-Tompkins算法，精度可达99%以上。分析时需注意算法对异常心搏的敏感性差异。

       十六、采集质量的客观评估标准

       采用信号质量指数（SQI）量化评估，包括基线稳定性、信噪比、波形一致性等指标。优质信号应满足：信噪比＞20分贝，QRS检出率＞95%，相邻RR间期差异＜10%。

       十七、新兴采集技术的发展趋势

       电容耦合式电极实现隔衣采集，激光多普勒技术可获取心机械图信号，智能织物将电极集成于服装。这些技术突破传统接触限制，但需解决运动伪差和标准化验证问题。

       十八、伦理规范与隐私保护

       采集前需获得知情同意，明确数据用途和保存期限。医疗数据传输采用加密协议，研究数据去标识化处理。遵守《个人信息保护法》和《医学伦理审查办法》相关规定。

       心电信号采集是技术性与艺术性结合的过程，操作者既需掌握仪器使用技巧，更要理解心脏电生理特性。通过标准化操作、持续质量改进和新技术应用，才能获得真实可靠的心电数据，为临床诊疗和健康管理提供有力支撑。