Calibratie ECG

Wat jij wilt heeft geen zin (in mijn ogen). Als je een ECG meet, wat heeft het dan voor zin om te weten wat de absolute amplitude daarvan is? Wat wil je met die info? De amplitude is afhankelijk van veel factoren, bv het contact dat je maakt met de huid. Amplitude is ook geen maat voor een goed of slecht ECG. Het gaat puur om de vorm.

De amplitude heeft zeker wel zin, bijvoorbeeld voor de Sokolow index:
wanneer deze groter is dan 35 mm is er sprake van linkerventrikelhypertrofie. De Sokolow index wordt berekend door de hoogte van de laagste S-top van V1 en V2 op te tellen bij de grootste R van V5 en V6.

Daarom staat er bij een echt ECG aan het begin altijd een calibratie-blok van 1 mV gedurende 200 ms. Het is dit calibratieblokje dat ik ook wil maken.

Kan je mij misschien duidelijk maken waarom de RV lead spanning terugvoert vaan de patiënt?
Voorzover ik weet is het ECG een vectordiagram van de spanning tussen LA, RA en RV (of RL). Uitgebreider worden ook nog thoracale afleidingen gemeten t.o.v. RA, LA en RL.
Die calibratieblok wordt o.a. gebruikt om het nulnivau te bepalen en een maat aan te geven om de spannigen van het ECG af te kunnen lezen. Hoe moderne apparatuur daar mee omgaat, weet ik niet, maar dat zal allemaal wel digitaal verwerkt worden.

Overigens meen ik al eens eerder aagegeven te hebben dat de getoonde schakeling gevaarlijk is, zeler als je hem aansluit op standaard netgevoedde apparatuur als een oscilloscoop, computer, of X-t schrijver....

Stoorsignalen (b.v. lichtnet) zijn meestal veel groter dan het te meten signaal. Het doel zal (denk ik) zijn de invloed van het stoorsignaal kleiner te maken door het common-mode signaal van LA en RA via RV terug te voeren op het lichaam (tegenkoppeling). Je meet met het gegeven schema dus alleen de afleiding LA t.o.v. RA.

Vanuit de electronica weet ik nog iets over klassiek ECG. Een "klassiek" ECG wordt met 3 signalen gemeten (LArm, RArm, LBeen). Er kunnen dan 6 verschillende afleidingen gemaakt worden (dit noemt men de driehoek van Einthoven).

I = LA t.o.v RA
II = RA t.o.v. LB
III = LA t.o.v. LB
aVL = RA t.o.v. gecombineerde LA en LB
aVR = LA t.o.v. gecombineerde RA en LB
aVF = LB t.o.v. gecombineerde LA en RA

Tegenwoordig worden alleen ECG's met 12 afleidingen gemaakt. Er komen dan elektrodes op LA,RA,LB,RB, en nog 6 op borst en ribbenkast, totaal 10 elektrodes.

Een verdikking van een bepaald deel van de hartspier kan je makkelijk afleiden met een vectoriële as van het hart.

Hiervoor heb je drie electrodes nodig, maar 6 afleidingen (aVL, aVR, aVF). Neem voor aVF het linker been.

verder heb je ook afleiding I, II, III nodig. deze worden afgeleid uit de eerste 3 die je nu al hebt.

uitgaande van deze 6 afleidingen kan je heel makkelijk een asbepaling doen van het hart (qrs-as).

Een Rechter-as afwijking wilt bv zeggen dat het rechter hartdeel (ventrikel) harder werkt. Lees: sterker is, meer spiermassa heeft. (bv: door een dichtgegroeide pulmonaalklep).

Heel goed dat je de standaard snelheid van 25m/sec aanhoudt! op die manier kan je met simpele rekensommetjes de hartslag bepalen.
als ik mij niet vergis was het 300/aantal grote ruitjes tussen 2 qrs complexen.

Van de amplitudo van het signaal zou ik niet direct wakker liggen, eerder van de vorm.
Ik was aan het zien of ik nog mijn cursusmateriaal heb liggen van toen ik lessen gaf over EKG...maar ik vind het niet direct.

Is het nodig dat ik even uitleg hoe je de as bepaald mbv aVL, aVR, aVF, I, II, III ?

In dit schema zijn maar twee ingangen (LA en RA). RV is geen "opneem" elektrode. Hij brengt alleen het common-mode signaal terug op het lichaam. Je kunt dus volgens mij alleen afleiding I (LA --> RA) opnemen.

Op 13 juli 2013 23:44:06 schreef Schimanski:
In dit schema zijn maar twee ingangen (LA en RA). RV is geen "opneem" elektrode. Hij brengt alleen het common-mode signaal terug op het lichaam. Je kunt alleen afleiding I opnemen.

Afleiding I bevindt zich inderdaad tussen Re arm en Linker arm.
in dat geval kan je onmogelijk een asbepaling doen.
Eigenlijk zou dit schema dan 3x moetgen worden opgebouwd?
Afleiding II zit tussen Re arm en linker voet
Afleiding III zit tussen Li arm en Li voet

[Bericht gewijzigd door offie op zaterdag 13 juli 2013 23:49:46 (16%)]

Het ding zou een stukje veiliger worden als je voor C1 een veel kleinere condensator zou nemen (22uF lijkt me veel groter dan nodig), die geschikt is voor een veel hogere spanning, waarbij je R15 veel groter kunt maken, die hoeft er toch alleen voor te zorgen dat er door lekkages geen toenemende DC offset op de uitgang komt.

Als je daar een condensator van 10nF of zo voor neemt, die geschikt is voor 600V of meer, is dan kans groot dat je het nog kunt navertellen als de scope op bizarre wijze doorslaat en de fase van het net direct aan de uitgang van de schakeling hangt. Met 10nF zou de stroom minder 1mA worden (piekwaarde bij een nette 50Hz sinus).

Echt veilig is dan het dan natuurlijk nog steeds niet, daarvoor zou het het signaal echt galvanisch moeten scheiden. Dat zou je met een analoge optocoupler kunnen doen, of door het signaal eerst te digitaliseren en daarna via een paar optocouplers door te geven.

Ja, offie een eye opener. 't Is voor mij ook al weer lang geleden.
Heb ik niet ooit een stuk uit mijn fysiologieboek hier gepubliceerd voor TS?
Hier iets over de vectoriéle opbouw van het ECG:

t1 t/m t4 zijn tijdstippen. Niet te verwarren met de T1 .... T6 van offie. (T = thoracaal = borst). Dat zijn meet punten op de borst.
VF is de onderste punt van de driehoek

@Mans:
De F in aVF is de eerste letter van 'Foot'

[@Mans: De F in aVF is de eerste letter van 'Foot'

Ja, dat weet ik, heb ik het ergens fout opgeschreven? Left Foot = Linker Been (whats in a name)

aVF is LB (linkerbeen) t.o.v. gecombineerde LA, RA

Niet fout, maar het is gemakkelijker te onthouden voor de leek

[Bericht gewijzigd door Tidak Ada op zondag 14 juli 2013 00:54:11 (11%)]

Op 14 juli 2013 00:19:34 schreef Schimanski:
[...]Ja, dat weet ik, heb ik het ergens fout opgeschreven? Left Foot = Linker Been (whats in a name)

aVF is LB (linkerbeen) t.o.v. gecombineerde LA, RA

correct.

schematisch zie je weleens de volgende voorstelling om bv LA en RA te combineren. Men tekent dan 2 identieke weerstanden in serie tussen LA en RA en neemt het punt tussen deze 2 weerstanden in als meetpunt. Op die manier zit je virtueel in het lichaam tussen LA en RA in he?

Ik vraag me af of je dit signaal via een transformator zou kunnen in koppelen voor de galvanische scheiding; ik vind het moeilijk in te schatten welke frequentiecomponenten er in voorkomen, en hoe ernstig een transformator dat signaal zou vervormen.

Over die calibratie: de uitgang is AC gekoppeld, dus als je een DC signaal aanbiedt op de ingangen ga je dat sowieso niet zien. Je moet er dus een blokgolf van +1mV/-1mV of zo van maken. Het voordeel daarvan is dat je ook direct kunt zien of de tijdschaal goed staat, en of de flankstijlheid een beetje redelijk is, en dus of er niet overmatig gefilterd wordt, of anderszins vervormt.

Op 13 juli 2013 22:02:17 schreef elektronica:
Daarom staat er bij een echt ECG aan het begin altijd een calibratie-blok van 1 mV gedurende 200 ms.

Wat betekend dat dan? De patient genereert even een 1mV signaal voor je? Hoe calibreer je dan in "het echt"?

Misschien lees ik er overheen, maar doordat er een uitgangscondensator zit, kun je niet kalibreren met een gelijkspanning op de ingang.
Je zou een wisselspanning van 1mV kunnen aansluiten.

Wat die terugkoppeling betreft, die staat besproken in het artikel.
Of je nu de potentiaal op het been meet en dan verrekent, of dat je de potentiaal van het been zelf 'vastlegt' (niet echt, zie beschrijving), dat maakt voor het idee niet uit.

Inderdaad vind ik ook dat het artikel zou moeten waarschuwen tegen aansluiten op net-gevoede navolgende apparatuur.
Tegen netvoeding waarschuwen ze dan weer wèl. Vreemd.

Ik heb hier het schema van een heel oude ECG/EEG monitor van Lameris voor me liggen en daar wordt gewoon een DC op de ingang van de eerste differentaalversterkertrap (met buizen! - 2 × 6BR7 op V_a = 55V)) gezet. Die is dan met condensatoren van 500nF aan de volgende balanstrappen (12AX7) Doorgegeven. De 'Cal' vindt plaatds door een momentsckaelaar in te drukken, zodat een 1mV stap op de ingang komt. Aan de uitgang zie je dan mooi hoe de condensatorern leeglopen.

Overigens hangt in dit schema de patiënt ook "aan het net", maar dan wel via een goed isolerende voedingstrafo. Een situatie, die nu niet meer is toegestaan. Wel is een potetiaalvereffening noodzakelijk, maar dat is bij ieder ziekenhuis apparaat verplicht.

Het apparaat was ook met een gas gevuld, omdat het ook in een anaesthesie omgevig (N₂O is explosief) ingezet moest kunnen worden.

OT
Iemand intersse in dat apparaat als relikwie?
/OT

De voedingstrafo in zo'n ECG apparaat moest aan hoge eisen voldoen wat betreft lekstroom, vaak zat er ook een statisch scherm in.
Moderne apparaten hebben een galvanische scheiding met isolatieversterkers of optische isolatie (Klasse II-CF heet dat volgens IEC601-1, meen ik mij te herinneren).
Soms wordt in de praktijk de potentiaalvereffening niet aangesloten.
Calibratie gebeurt idd. dmv. een 1 mV wisselspanning. Om een Einthoven-afleiding te maken ontbreekt in het schema het linkerbeen-kanaal.
Het "driven right leg" circuit geeft extra storingsonderdrukking.
Meestal meet men alle electrodes tegen een gemiddeld signaal, de afleidingen worden later berekend.

Interessante info Kees.
Alleen wordt dat 1mV signaal bij die "hoogst antieke" Lameris toch echt van een zener afgepakt en na een gelijkrichter. Maar ja, dat apparaat stamt dan ook uit het midden van de jaren 60.

Bedankt. Er moet dus een AC-signaal op gezet worden heb ik begrepen. En wat moet ik doen met de rechtervoet elektrode?

Interessante info, Ik heb een isolatie/lektester voor ECG. Dit topic had eerder moeten komen. Die heb ik vorige week eens gebruikt om de isolatie van een verlengsnoer te testen. Er stond dat de stroom tot 1 mA gelimiteerd bleefmaar hij deed hij "boem" toen ik het knopje iso test in drukte. Ik denk dat ik het manual niet helemaal begrepen heb (geeen idee hoe een ECG werkt maar als ik dit lees denk ik dat die reeks aansluitingen nog op de ECG horen te zitten en de ECG dan gevoed werd door de tester en dat een verlengsnoer er op zetten en dan de aders elk op een van de LA,LF etc pinnen aansluiten niet helemaal de boedoeling was. De 25A !! zekering lag eruit maar gezien de knal denk ik wel wat meer. Ook de huisstop lag eruit. Ik wilde er een elco lektester van maken. Durf hem nu even niet open te maken

Ik heb het nu geprobeerd met in serie geschakelde weerstanden aan te sluiten op 12 V AC 50Hz. De weerstand waar 1 mV over staat, sluit ik aan op de elektrodes voor de linker en rechter arm.

Nu heb ik gemerkt dat deze schakeling hetzelfde signaal geeft als wanneer ik de linker en rechter arm elektrodes met elkaar verbind en deze verbind met één poot van de weerstand.

Het gemeten signaal is in beide gevallen veel groter dan dat wat gemeten wordt wanneer ik de elektrodes op een persoon aansluit.

Heeft dit er misschien iets mee te maken dat ik de elektrode van het rechter been niet aangesloten heb? Waar zou ik die op moeten aansluiten?

Dat Lameris apparaat calibreert met een spanningsstap op de ingang als je op een knopje drukt, neem ik aan. Werkt natuurlijk ook, en is simpel en doeltreffend.

Sluit je calibratiespanning aan tussen de Li en Re arm ingangen.
Zet over de ingangen twee weerstanden >1M in serie, verbind het
knooppunt van de weerstanden met de virtuele aarde.
Let op dat je signaalbron zwevend is.

Bij mijn eerste werkgever deden we veiligheistests op EEG apparatuur
met een tester van Rigel. Voor een isolatietest werden alle electrodes met elkaar verbonden en werd tussen die electrodes en de netaansluiting een spanning van een paar kilovolt ac gezet en de lekstroom gemeten. Er waren verschillende protocollen voor diverse veiligheidsklassen. De aarding werd getest door 25A door de ground van het te testen toestel naar zijn netstekker te jagen en de spanningsval te meten. Soms wat destructief. De exacte details van de metingen weet ik niet meer, te lang geleden.

Bedankt, de calibratie werkt nu.

Deze ECG-schakeling werkt zeer goed wanneer ik die aansluit op mijn oscilloscoop-apparatuur die werkt onder MS-DOS. Nu zou ik die graag laten werken met de ADC0838, maar dat werkt nog niet naar behoren...

Wat mijn eigenlijke vraag is:
Mijn probleem is dat de gemeten grafiek door de ADC zo'n grote ruis vertoont dat er maar heel juist een hartslag gezien kan worden in het signaal, maar verder geen details. In mijn oscilloscoop in DOS is de grafiek zeer duidelijk, dus het probleem ligt volgens mij bij de ADC.

Wat ik zelf gedacht heb: is dit misschien omdat ik de Vref van de ADC instel op 0,15V en dat dit misschien te weinig is en dat de ADC zo minder nauwkeurig wordt?

Hoe kan ik dit probleem oplossen?
Misschien door het ECG-signaal eerst verder te versterken? Hoe zou ik dit moeten doen zodat positieve en negatieve uitwijkingen van de baseline meetbaar blijven?

Hier is achtergrondinformatie over mijn schakeling:

Ik gebruik de ECG-schakeling met een 12V voedingsbron en heb dan een negative voltage regulator van 5V gebruikt voor de GND van de ECG-schakeling. Op deze manier ligt de baseline van de output van de schakeling 7V hoger dan de negatieve pool van de 12V voedingsbron.

Om de ADC hiermee te gebruiken, heb ik aan de 12V voedingsbron twee positive voltage regulators gehangen: één van 5V en één van 10V. De GND van de ADC verbind ik dan met de uitgang van de 5V spanningsregelaar, en de Vcc van de ADC met de uitgang van de 10V spanningsregelaar. Op deze manier ligt de baseline van de output van de ECG-schakeling 2V hoger dan de GND van de ADC.

Op de COM van de ADC zet ik met een potmeter dan een spanning die 1,93V hoger is dan de GND van de ADC. Op Vref van de ADC zet ik via een potmeter een spanning van 0,15V. Zo heb ik een goed minimum en maximum van spanning om te meten.

Schematisch is deze uitleg als volgt:

12V ---> +Ub van ECG
10V --->    Vcc van ADC
7V  ---> GND van ECG (en de baseline van het ECG-signaal dus ook)
5V  --->    GND van ADC
0V  ---> -Ub van ECG

De tussentijd van de metingen is +/- 15 milliseconden (in MS-DOS oscilloscoop 10 milliseconden).

Wanneer ik de calibratieschakeling aansluit, verschijnt er een mooie rechte lijn met zeer weinig ruis.

Ik heb een tweetal jaar geleden ook wat gedaan met ECG, toen voor een schoolproject. Dit was het resultaat: http://www.youtube.com/watch?v=zNe2IjmrPj4. Ik hoop dat je niet dezelfde fout maakt zoals ik had gedaan namelijk de schakeling voeden vanuit een batterij maar het signaal meten met een scoop die aan het net hangt. Voor uw eigen veiligheid raad ik aan alles batterij gevoed te houden.

Daarnaast zou ik voor R1 en R2 10k nemen een paar mA door het hart kan al fatale gevolgen hebben.

Destijds wou ik ook het signaal opnemen met een ADC om het dan wireless via een smartphone te kunnen bekijken. Een specifiek doel had het niet het was voor school en gewoon om uit te leren. Het is uiteindelijk nooit afgeraakt omdat ik wat problemen had met de firware.