[发明专利]一种植入式心脏起搏器的传感器采集处理系统及基于该系统的控制方法

说明书

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种植入式心脏起搏器的传感器采集处理系统及基于该系统的控制方法。

背景技术

随着心脏起搏器的广泛应用，单一固定的起搏频率已经不能满足广大患者的需求。尤其对于变时性功能不良的患者，由于年龄、药物或心脏疾病等原因，他们的心率不能随着自身代谢率的提高而上升，这将导致机体代谢需求无法得到满足。若这类患者植入的是固定起搏频率的起搏器，有限心输出量将影响他们日常生活的质量。因此具备频率适应性起搏功能的心脏起搏器应运而生，且逐渐成为市场的主流起搏器所必备的功能。

目前的加速度传感器主要包括分钟通气量传感器、QT传感器、加速度传感器等。

分钟通气量传感器是基于呼吸的传感器，它通过潮气量和呼吸频率这两个参数衡量患者的运动量。其中，潮气量可通过经胸阻抗信号的振幅测得，呼吸频率可通过经胸阻抗信号的频率测得。综合上述两个参数即可获得患者的分钟通气量值，再由此可评估出与此分钟通气量相适应的患者的心脏起搏器起搏频率。

QT传感器是基于QT间期时长的传感器。当患者静息时，QT间期时长较长；当患者运动时，QT间期时长较短。因此可根据QT间期的时长，调节心脏起搏器的起搏频率，当QT间期较长时，起搏频率较慢；QT间期较短时，起搏频率较快。

加速度传感器是基于加速度计的传感器。加速度计能检测患者的运动加速度，并以模拟电压的形式体现出来。心脏起搏器通过检测这个电压信号的幅度和频率，可以评估此刻患者的运动状态，并计算出合适的起搏频率。

对于加速度传感器，其输出的模拟电压需要进行模数转换才能用于数字逻辑的处理。而模数转换过程中，需要保持足够高的采样频率，否则转换为数字信号后将会丢失有用的信息。根据奈奎斯特采样定理，当采样频率大于被采样信号中最高频率的2倍时，采样后的数字信号完整地保留了原模拟信号中的信息。因此，加速度传感器的采样频率，应该保持在原始信号最高频率的2倍以上。但是，在患者静息和运动时，原始信号的频率有较大的差异，静息时信号频率较低，运动时信号频率较高；且不同患者之间，他们的静息和运动信号频率也有较大的区别。因此，传统起搏器仅能将采样频率设定在一个较高的水平，才能满足不同患者、不同运动状态下的采样频率要求。

心脏起搏器的特殊性要求其必须有较长的使用寿命。但是，上述较高的采样频率将消耗较大的功耗。而且患者静息时和运动量较小时的原始信号频率较低，若仍用较高的采样频率也将产生不必要的功耗损耗。这都将影响心脏起搏器的使用寿命。

美国专利ACCELEROMETER-BASED RATE-ADAPTIVE CARDIAC PACING WITH SECOND GENERATION SIGNAL PROCESSING-WO9718010A1公开了一种具有加速度传感器的可变频率心脏起搏器，它根据正负加速度的比例关系设定起搏器的起搏频率。但其描述的技术方案采用固定的采样频率对加速度传感器进行采样，因此在信号频率较低时仍保持较高的采样频率，从而消耗了不必要的功耗，缩短了心脏起搏器的使用寿命。

美国专利A heart pacemaker with a variable stimulation frequency-EP19960119346;EP0778049A2公开了一种通过加速度传感器检测患者脚步的频率和运动姿态，并以此调节起搏频率的心脏起搏器。但其描述的技术方案是对传感器输出的信号同时采用2个不同频带的滤波放大电路和采样处理电路，得到患者的脚步频率和运动姿态；再综合分析这两种信号得出适合患者的起搏频率。因此这种同时处理不同频段信号的方法，必须采用较高的采样频率，而当信号频率较低时无法避免消耗不必要的功耗。

发明内容

为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种植入式心脏起搏器的传感器采集处理系统及基于该系统的控制方法，能够在保证采集的运动传感器信号不失真的前提下，通过自动调节采样频率减小不必要的功耗，从而有效延长心脏起搏器的使用寿命。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种植入式心脏起搏器的传感器采集处理系统，包括滤波电路、放大电路、模数转换器和CPU，起搏器的加速度传感器输出的模拟信号通过滤波电路滤波后，传递给放大电路，经放大电路放大后的模拟信号通过模数转换器转换为数字信号，模数转换器将数字信号输入到CPU中，CPU与起搏器的微处理单元MCU相交互，且CPU能够通过输出不同频率的脉冲信号控制模数转换器的采样频率。