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验证 ECG 的 HRV 算法

更新时间:2023-11-24      浏览次数:275

在 ECG 性能测试标准 IEC60601-2-47 中提到 HRV 算法的评估可使用人造的 ECG 讯号,而测试条文 201.12.1.101.2.3.3.2 中定义须使用模拟讯号及数字讯号两种测试方法;

为了wan全符合医疗标准所要求,建议此两种方法都做测试。以下为两种测试方法的解说。


 


模拟讯号测试


采用单一 Test Pattern 输入到 ECG Recorder 及算法。此 Test Pattern 1 波形设定为:三角波(Triangle Pulse)、1mV 振幅(Amplitude)、100ms 脉冲宽度(Pulse Width)

及 1Hz(60BPM)。测试讯号将会输入到待测 ECG 的放大器、模拟数字转换组件、滤波处理、QRS Detector 及 HRV 算法,请参考下图图例。

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此项 HRV Index 的测试共需进行三次,每一次的 HRV 计算期间最少为五分钟。Noise Floor 可在三次测试后再行量测。Noise Floor 可显示取样(Sampling)、锁相回路(Phase Lock Loops)、

精度运算(Arithmetic Precision)及其他相关的效果。表格一是 HRV Index 测试结果及 Noise Floor 计算结果的范例表格,我们建议使用同样的格式来显示其性能表现。


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表格一、模拟讯号测试结果表格


 


数字讯号测试


此项测试采用四种 Test Pattern 直接输入到 HRV 算法,请参考以下图例。这四种 Test Pattern(名称:Test Pattern 2 至 5)为 Beat to Beat 顺序。

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所有的 Test Pattern 皆是采用正弦曲线状模式(Sinusoidal Pattern)及 NN 区间的时间顺序,且符合下述的规则,可变动的参数如表格二所示。


rr(k) = rravg + rrdev * sin(2*π*hrvfreq*T(k))


T(k+1) = T(k) + rr(k), T(0) = 0.0


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表格二、数字讯号测试 Test Pattern 参数


 


我们可利用每个 Test Pattern 的持续时间来取得每个 HRV Period 的数值。在进行测试之前,我们需定义每个 Test Pattern 期望的 HRV Index 数值,如下列表格三所示。


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表格三、HRV Index 期望值与对应的 Test Pattern


 

测试结束后,我们须将实际上量测到的 HRV Index 填入表格四,并与表格三中的期望 HRV Index 值做比对。


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表格四、实际量测的 HRV Index 值与对应的 Test Pattern


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