多數(shù)起搏脈沖都有著超快的上升沿。起搏器輸出端測得的上升時間一般為100 ns左右。當在皮膚表面測量時，受起搏導聯(lián)線電感和電容的影響，上升時間會略低。皮膚表面的起搏偽像大多為10 μs或以下。作為內(nèi)置保護機制的復雜器件，起搏器可能會產(chǎn)生高速毛刺，雖然不會影響心臟，但會影響起搏器檢測電路。

圖6所示為理想起搏偽像的示例。正脈沖的上升邊沿很快。在脈沖達到最大幅度之后，會發(fā)生容性下降，然后出現(xiàn)后沿。之后，在起搏脈沖的再充電部分，偽像會改變極性。之所以需要該再充電脈沖，是為了使心臟組織保持凈零電荷。對于單相脈沖，離子會在電極周圍聚集，結果產(chǎn)生的直流電荷可能導致心臟組織損壞。

圖6. 理想型起搏偽像

采用心臟再同步器件會給起搏偽像的檢測和顯示帶來更多麻煩。這些器件對患者的右心房和左右心室起搏。兩個心室的脈沖可能非常接近、重疊或同時發(fā)生；左心室甚至可能在右心室之前起搏。目前，多數(shù)器件都是同時對兩個心室起搏，但研究顯示，調(diào)整時序特性可以改善心輸出量，對多數(shù)患者有益。分開檢測和顯示兩個脈沖并非總能如愿以償，很多時候，它們將在心電圖電極上表現(xiàn)為單個脈沖。如果兩個脈沖同時發(fā)生，且導聯(lián)線方向相反，則兩個脈沖可能在皮膚表面相互抵消。雖然發(fā)生這種情況的幾率很小，但我們完全可以設想極性相反的兩個心室起搏偽像同時出現(xiàn)在皮膚表面的情況。如果兩個脈沖被很短的時間間隔抵消，則結果產(chǎn)生的脈沖波形將變得非常復雜。

圖7所示為心臟再同步器件起搏模式在鹽水箱中的示波器軌跡。這是起搏器驗證的標準測試環(huán)境；大家認為，鹽水的導電性能與人體相似。由于示波器探頭十分接近起搏導聯(lián)線，結果導致幅度遠遠大于皮膚表面的預期值。另外，由于鹽溶液導致心電圖電極阻抗變低，結果使噪聲遠遠低于皮膚表面測量的正常值。

圖7. 再同步器件在鹽水箱捕獲的起搏信號

第一個脈沖是心房，第二個脈沖是右心室，第三個脈沖是左心室。導聯(lián)線置于鹽水箱中，其矢量經(jīng)過優(yōu)化以便把脈沖清晰地顯示出來。負向脈沖為起搏，正向脈沖為再充電。心房脈沖的幅度略大于其他兩個脈沖的幅度，因為導聯(lián)線的矢量稍微好于兩根心室導聯(lián)線，但在實際應用中，再同步器件中的全部三個起搏輸出都編程為相同的幅度和寬度。對于真正的患者，每根起搏器導聯(lián)線的幅度和寬度一般都是不同的。

檢測起搏偽像

在對目標信號的形態(tài)和緣由有了初步了解之后，我們可以集中探討如何檢測起搏偽像這個話題了。以符合成本效益的方式檢測所有起搏偽像并抑制所有可能的噪聲源是不可能做到的，這是其性質(zhì)使然。部分難點在于，起搏檢測系統(tǒng)必須監(jiān)控多個腔室，檢測過程中會遇到干擾信號，而且不同制造商生產(chǎn)的起搏器種類繁多。偽像的檢測方案從硬件解決方案到數(shù)字算法，十分廣泛。接下來，我們將對此進行詳細討論。

心臟再同步器件所用的起搏導聯(lián)線不可能都具有相同的矢量。右心房導聯(lián)線通常與導線線II對齊，但有時也可能直接指向胸部以外，因而可能需要Vx矢量才能看見。右心室導聯(lián)線通常置于右心室頂部，因而經(jīng)常與導聯(lián)線II對齊。從冠狀竇穿過的左心室起搏導聯(lián)線實際上位于左心室的外部。通常情況下，該導聯(lián)線與導聯(lián)線II對齊，但其方向卻可能是V軸向。植入式除顫器和再同步器件的起搏導聯(lián)線有時置于心臟中未發(fā)生梗塞的區(qū)域。把它們置于梗塞區(qū)域周圍，這是該系統(tǒng)采用三個矢量并要求高性能起搏偽像檢測功能的原因所在。

一個主要噪聲源是多數(shù)植入式心臟器件所使用的H場遙測方案。其他噪聲源包括呼吸胸阻抗測量、電灼器和與患者相連的其他醫(yī)療設備帶來的傳導噪聲。

此外，每家起搏器制造商都采用不同的遙測方案，使起搏偽像檢測變得更加復雜。在有些情況下，一家制造商可能針對不同的植入式器件型號采用多種不同的遙測系統(tǒng)。實際上，許多植入式器件可能同時采用H場遙測以及MICS頻段或ISM頻段遙測進行通信。不同型號采用不同的H場遙測方案，這種情況使得濾波器的設計變得十分困難。心電圖器件必須為CF級，但其他醫(yī)療器件則可能是B級或BF級，而且其較高的泄漏電流可能干擾心電圖采集設備的性能。

ADAS1000心電圖模擬前端包含起搏偽像檢測算法

ADAS1000（圖8）是一款5通道心電圖（ECG）模擬前端（AFE），旨在幫助解決新一代低功耗、低噪聲、高性能系留式和便攜式ECG系統(tǒng)設計人員面對的部分挑戰(zhàn)。ADAS1000專門針對監(jiān)控級和診斷級心電圖測量而設計，由5個電極輸入和1個專用右腿驅(qū)動（RLD）輸出參考電極構成。

圖8. ADAS1000功能框圖

ADAS1000不但支持基本的心電圖信號監(jiān)控元件，還配有多種功能，比如前面討論過的呼吸測量（胸阻抗測量）、導聯(lián)線/電極連接狀態(tài)、內(nèi)部校準、起搏偽像檢測功能等。

一個ADAS1000支持5個電極輸入，為進行傳統(tǒng)的6導聯(lián)心電圖測量提供了方便。通過另外級聯(lián)一個ADAS1000-2（輔助）器件，系統(tǒng)可以進行真正的12導聯(lián)測量；通過級聯(lián)多個器件（3個及以上），系統(tǒng)可測量15條及以上的導聯(lián)線。有關ADAS1000不同變體的詳情，請參閱表1。

表1. ADAS1000現(xiàn)有型號概覽

ADAS1000的呼吸特性能夠測量患者的胸阻抗變化，從而顯示出呼吸的程度或有無缺失。呼吸功能的核心是在可編程頻率（46 kHz至64 kHz）下集成DAC（數(shù)模數(shù)據(jù)器）呼吸驅(qū)動，以及有利于簡化這種復雜測量的專用模數(shù)測量電路。信號經(jīng)過解調(diào)，作為幅度和相位信息提供，由此可以確定相應的呼吸信息，從而得到具體的線纜參數(shù)。利用內(nèi)部電容，電路能夠檢測最小為200 mΩ的分辨率——使用外部電容時，甚至可以檢測更精確的分辨率——而且開關方案十分靈活，可對三根導聯(lián)線（I、II、III）之一進行測量。