【心电信号ECG】心电图信号分析:分析心率和心律失常的心脏信号(含心率)附Matlab代码

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🔥 内容介绍

一、开篇:为什么读懂 ECG,是守护心脏的关键一步

1.1 从一次体检的 “心电图异常” 说起

前段时间陪朋友去体检,本以为就是走个过场,结果朋友拿到心电图报告时,上面 “窦性心律不齐” 几个字,让他瞬间紧张起来。看着报告上那些弯弯曲曲的线,我俩一脸懵,完全不知道这意味着什么。相信很多人都有过类似经历,体检时被心电图报告上的专业术语搞得一头雾水,最后只能怀着忐忑的心情问医生:“我这心脏,到底有没有事啊?”

其实,心电图(ECG)就像是心脏的 “电信号日记”,每一个波形、每一段间隔,都记录着心脏的工作状态。很多心脏疾病,在初期可能没有明显症状,但心电图却能提前捕捉到异常,发出预警信号。然而,由于缺乏相关知识,我们常常忽视这些信号,错过最佳的预防和治疗时机。所以,掌握一些 ECG 的基础分析方法,对我们每个人来说,都至关重要,它能让我们更懂自己的心脏,为健康多一份保障。

1.2 本文干货预告:新手也能学会的 ECG 分析技巧

别担心,今天这篇文章,就是来帮大家揭开 ECG 神秘面纱的。我会用最通俗易懂的语言,带你 3 分钟入门心电图,10 分钟就能看懂自己的体检报告。在这里,你将学到超简单的心率计算方法,一眼识别常见心律失常的 ECG 特征,还有居家就能做的护心小妙招。全程避开那些让人头疼的专业术语堆砌,把复杂的医学知识,变成人人都能上手的实用干货。让我们一起迈出守护心脏健康的第一步吧!

二、ECG 基础扫盲:心电信号到底是什么?

2.1 ECG 的本质:心脏电活动的 “可视化日记”

咱们先来聊聊心电信号到底是啥。简单来说,心电图(ECG)就是心脏每个心动周期中,起搏点、心房、心室相继兴奋,伴随着生物电变化,通过心电记录仪从体表得到的序列波形 。这就好比给心脏的电活动拍了个 “视频”,把心脏工作时产生的微小电流变化,变成了我们能看到的波形图。

做心电图超简单,医生会在你手腕、脚踝和胸前贴上几个小电极片,这些电极片就像小侦探,能捕捉到心脏发出的电信号,再把信号传给心电图机,机器就会画出心电图。整个过程无创、便捷还低成本,在医院里是最常见的心脏检查项目之一。

它的作用可大了,像冠心病、心律失常、心肌梗死这些常见的心脏疾病,医生都能通过分析心电图上的波形、振幅、间期等参数,揪出心脏的异常,做出准确诊断。可以说,心电图就是心脏健康的 “侦察兵”,帮我们提前发现心脏隐患。

2.2 先认 “基础指标”:ECG 监护仪上的关键数值

走进医院病房,看到床边的心电监护仪,上面一堆数字和曲线,是不是感觉一头雾水?别慌,咱们先把最关键的指标搞清楚。

心率,也就是每分钟心脏跳动的次数,是心电监护仪上最重要的数据之一,正常成年人在安静状态下的心率一般在 60-100 次 / 分钟。当然,运动员或经常锻炼的人,心率可能会低于 60 次 / 分钟,这是他们心脏功能强大的表现,属于正常生理现象 。而在情绪激动、运动、发烧或者喝了咖啡、浓茶这些刺激性饮料后,心率会加快,这也是身体的正常反应。但要是心率持续过快(超过 100 次 / 分钟)或过慢(低于 60 次 / 分钟),那可得小心了,可能是心脏出问题,或者是甲状腺功能亢进、贫血、心脏传导阻滞等疾病在作祟。

除了心率,监护仪上还会显示血压、血氧饱和度、呼吸频率等指标。血压分为收缩压和舒张压,正常范围分别是 90 - 140mmHg 和 60 - 90mmHg;血氧饱和度正常要高于 95%,代表血液中的氧含量;呼吸频率在平稳呼吸状态下,正常范围是 12 - 20 次 / 分钟。这些指标就像一群小卫士,从不同角度守护着我们的健康,哪一个出了问题,都可能给身体带来麻烦。

在这些指标里,心率可是评估心脏节律是否正常的第一道 “关卡”。一旦心率出现异常,心脏的泵血功能就可能受影响,导致全身供血不足,出现头晕、乏力、心慌等症状。所以,学会看心率,是读懂 ECG 的第一步,也是守护心脏健康的关键一步。

三、核心技能:3 步算出心率,快速判断 “心跳快慢”

3.1 心电图纸的 “隐藏密码”:走速与格数的关系

要想准确算出心率,我们得先了解心电图纸上那些看似不起眼的 “小秘密”。平时做心电图,打印出来的图纸上有好多密密麻麻的小格子,这些小格子可都暗藏玄机呢。

一般来说,心电图纸的走纸速度是固定的,常见的就是 25mm/s,啥意思呢?就是说心电图机在记录心电信号的时候,图纸会以每秒 25 毫米的速度往前跑。那这些小格子又有啥用呢?心电图纸上,每 1mm 是一个小格,5 个小格组成一个大格 。因为走纸速度是 25mm/s,所以 1 个小格代表的时间就是 1÷25 = 0.04 秒,1 个大格就是 5×0.04 = 0.2 秒。这些时间和格子的关系,就是我们计算心率的关键基础,就像盖房子的地基一样,可千万不能马虎。

3.2 两种计算方法:新手首选的 “懒人公式”

掌握了心电图纸的小秘密,接下来就是计算心率的 “干货” 环节啦。我给大家分享两个超简单、超实用的方法,保证一学就会。

第一个方法叫 “大格计数法”。我们知道,心电图上相邻两个 R 波(也就是 QRS 波群中向上的那个尖尖)之间的距离,叫 R-R 间距,这个间距在计算心率时很重要。用 300 除以 R-R 间距之间的大格数,得到的结果就是心率。比如说,你看心电图上两个 R 波之间刚好是 3 个大格,那心率就是 300÷3 = 100 次 / 分。是不是超级简单,就像做除法口算题一样。

要是 R-R 间距里的大格数不是整数,有零头,数小格更方便,这时候就可以用 “小格计数法”。因为 1 个小格是 0.04 秒,1 分钟是 60 秒,也就是 60000 毫秒,所以用 60000 除以 R-R 间距的小格数,就能得到心率。假设 R-R 间距是 150 个小格,那心率就是 60000÷150 = 400 次 / 分。

这两种方法,“大格计数法” 算起来快,适合 R-R 间距大格数是整数的时候;“小格计数法” 更精确,碰到大格数有零头的情况就派上用场了。大家可以根据心电图上的实际情况灵活选择,多练习几次,就能熟练掌握啦。

3.3 心率异常的初步判断:心动过速 vs 心动过缓

算出心率后,怎么知道这个心率是不是正常呢?一般来说,成年人在安静状态下,心率在 60 - 100 次 / 分之间都算正常。要是心率超过 100 次 / 分,就叫心动过速;低于 60 次 / 分,就是心动过缓。

先说说心动过速,运动完、情绪激动、喝了咖啡浓茶之后,心跳加快,这是身体正常的反应,休息一会儿或者等咖啡因代谢掉,心率就能恢复正常。但要是经常无缘无故心跳过快,那可得注意了,像甲状腺功能亢进(甲亢),甲状腺激素分泌过多,会刺激心脏,让心跳加速;还有贫血的时候,身体缺氧,心脏就得加快跳动来给全身供血;另外,一些心脏疾病,比如冠心病、心肌炎,也会引发心动过速。

再讲讲心动过缓,有些运动员或者长期坚持锻炼的人,心脏功能强大,心率可能低于 60 次 / 分,这是好事,说明他们心脏泵血效率高。但要是普通人出现心动过缓,可能是吃了某些药物,像治疗高血压、心脏病的 β 受体阻滞剂,就可能让心率变慢;还有病态窦房结综合征,心脏的起搏点窦房结出问题了,也会导致心动过缓,严重的还可能引起头晕、黑矇甚至晕厥。

我有个朋友,平时爱喝咖啡,有段时间工作压力大,每天好几杯咖啡下肚,结果体检的时候发现心率一直维持在 110 - 120 次 / 分左右。他吓坏了,赶紧去医院检查,结果医生说,除了心率快点,其他指标都正常,让他先停喝咖啡,调整作息,观察一段时间。他照做之后,心率果然慢慢降下来,恢复正常了。所以说,心率偶尔异常不一定就是生病了,但要是持续异常,或者还伴有头晕、心慌、胸闷这些不舒服的症状,那可千万别拖着,赶紧去医院,让医生好好检查检查,这样才能放心。

⛳️ 运行结果

📣 部分代码

[file, path] = uigetfile('*.*', 'Select the ECG file');

load(fullfile(path, file));

disp('File loaded successfully');

disp(file);

% Sampling frequency

Fs = 250;

% Normalize the signal , co. of variation

val = (val - mean(val))/std(val);

t = (1:1:length(val))*(1/Fs);

% Plot ECG in time domain

figure;

plot(t, val)

xlim([0 4])

xlabel('time (s)')

ylabel('amplitude (mV)')

title('ECG in Time Domain')

%% FFT

F = fft(val);

F = abs(F);

F = F(1:ceil(end/2));

F = F/max(F);

L = length(F);

f = (1:1:L)*((Fs/2)/L);

% Plot ECG Frequency

figure;

plot(f, F)

xlabel('Frequency (Hz)');

ylabel('strength');

title('ECG Frequency');

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