數(shù)字心電圖機內(nèi)定標電壓測量不確定度的評定

植維堅

【摘 要】數(shù)字心電圖機作為醫(yī)院常用的醫(yī)療設(shè)備之一，對其檢定尤為重要，國家也將其納入強制檢定的醫(yī)療計量器具中。近年來，隨著科技的發(fā)展，數(shù)字心電圖已逐步取代了模擬心電圖機，覆蓋了絕大多數(shù)醫(yī)院。以前對于模擬心電圖機各個參數(shù)的檢定是根據(jù)《心電圖機》（JJG 543—2008）檢定規(guī)程進行的。隨著數(shù)字心電圖機的不斷普及，我國于2008年4月出臺了《數(shù)字心電圖機》（JJG 1041—2008）檢定規(guī)程，對其各個參數(shù)做出計量檢定，與先前出臺的對模擬心電圖機的檢定規(guī)相比，有著很大范圍的改進和變化。文章依據(jù)《數(shù)字心電圖機》（JJG 1041—2008）檢定規(guī)程對數(shù)字心電圖機內(nèi)定標電壓測量不確定度的評定進行分析，以期對數(shù)字心電圖機的臨床應(yīng)用提供指導和借鑒。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字心電圖機;定標電壓;不確定度;評定

【中圖分類號】TH772 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）06-0138-03

近年來，數(shù)字心電圖機在各大醫(yī)院已經(jīng)逐漸普及，該儀器能夠準確記錄人體心臟活動過程中心肌激動產(chǎn)生的生物電信號。心臟作為血液流動的中心，一直處于有規(guī)律的活動狀態(tài)，在該活動過程中，心肌激動，伴隨著微弱的生物電信號的產(chǎn)生，并傳遞到身體的每一個部位。由于人體每部分的組織不同和距離心臟的遠近不一，所以表現(xiàn)出的生物電信號也不一樣。相比以前使用的模擬心電圖機，數(shù)字心電圖機能夠更加準確地記錄生物電信號，并將其通過放大器準確放大，便于醫(yī)生根據(jù)記錄下來的波的形態(tài)、振幅等判斷患者的病情。因此，對于數(shù)字心電圖機的檢定十分重要，并且國家將其納入需要強制檢定的計量儀器范圍內(nèi)，足以顯示對該儀器定期檢定的重視程度。本文詳細介紹了數(shù)字心電圖機內(nèi)定標電壓測量不確定度評定的方法及步驟，以供借鑒。

1 數(shù)字心電圖機內(nèi)定標電壓測量不確定度評定的價值

心電圖機是臨床醫(yī)療必備的計量儀器之一，有著非常大的應(yīng)用價值。當前，臨床應(yīng)用的心電圖機主要有模擬心電圖機和數(shù)字心電圖機兩種，兩種心電圖機的使用方法、使用原理和檢定方法都不相同，相比較模擬心電圖機而言，數(shù)字心電圖機定增加了輸出電壓范圍、加權(quán)系數(shù)誤差、心率測量誤差等檢定，兩種心電圖機也分別有各自對應(yīng)的檢定規(guī)程和檢定方法。目前，國內(nèi)外對于模擬心電圖機的研究十分廣泛，隨著科技的進步，數(shù)字心電圖機的應(yīng)用已逐漸普及，因此本文重點探討數(shù)字心電圖的機內(nèi)定標電壓測量的不確定度的評定。

對于數(shù)字心電圖機內(nèi)定標電壓測量的不確定度的評定是一個由測量值組成的區(qū)間，各個測量值之間是相互分散的，常采用方差、標準差及給定概率下置信區(qū)間半寬表示。根據(jù)統(tǒng)計方法常將其分為A、B兩類評定，二者都是按照不確定度表示。在數(shù)字心電圖機內(nèi)定標電壓測量不確定度的評定中，經(jīng)常不對其性質(zhì)做出明確的區(qū)分，除非需要時，才區(qū)分為“隨機效應(yīng)分量”和“系統(tǒng)效應(yīng)分量”，是一個沒有單位的參數(shù)，通過計算方差的正平方根求得。當評定已經(jīng)修正過的測量結(jié)果時，應(yīng)該引入修訂偏差導致的分量，測量的不確定受各個因素的影響，常根據(jù)實驗、經(jīng)驗等綜合評定。所以，任一被測量值都有同一不確定度。

數(shù)字心電圖內(nèi)定標電壓測量不確定度的評定，可以通過對數(shù)字心電圖機所記錄數(shù)據(jù)的幅度和頻率兩個指標進行描述，下面將對其測量不確定度的評定和相關(guān)理論依據(jù)做出論述。

2 檢測及評定理論依據(jù)

本文對數(shù)字心電圖機內(nèi)定標電壓的測量不確定度的評定，是將《數(shù)字心電圖機》（JJG 1041—2008）計量檢定規(guī)程和《測量不確定度評定與表示》（JJF 1059.1—2012）作為理論依據(jù)進行的。本次采用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ導聯(lián)共同描記，保證在相同時間內(nèi)準確記錄相同心動周期內(nèi)的生物電信號，從而獲取準確的信息，增加了評定結(jié)果的可靠性。

3 檢測方法

檢測對象：SE-1200型心電圖機（編號：106753-M11A02500023）;檢測溫度：25 ℃;相對濕度：45%RH。

本文所使用的檢定方法為比較測量法。按照《數(shù)字心電圖機》（JJG 1041—2008）計量檢定規(guī)程，用EGC-2011型心電圖機檢定儀（編號為7046）對SE-1200型心電圖機內(nèi)定標電壓做出檢定。首先將兩個儀器直接相連，在上述檢定條件下，利用檢定儀輸出幅度為1 mV、頻率為2.5 Hz的方波信號，然后用掃描速度為25 mm/s、靈敏度置為10 mm/mV的SE-1200型心電圖機分別記錄信號。在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ導聯(lián)上記下內(nèi)定標電壓的參數(shù)值，最終將記錄下的參數(shù)與輸出幅度為1 mV、頻率為2.5 Hz的標準方波信號進行比較。因為每一個導聯(lián)上的檢定方法不盡相同，所以記錄下的各參數(shù)值也有差別，導致最終不確定度的評定也不一致。因此，本文采用Ⅰ導聯(lián)上的參數(shù)值進行不確定度的分析。

在檢定過程中，需要選擇合理的檢定環(huán)境，避免強磁場區(qū)域，從而保證檢定結(jié)果的可靠性。此外，檢定儀器和數(shù)字心電圖機的擺放位置要合理，使檢定儀器和數(shù)字心電圖機的電源線盡可能地遠離導聯(lián)線，從而有效避免電源交流電的影響。

4 建立模型

數(shù)字心電圖機內(nèi)定標電壓測量存在的相對誤差記為δu，則

式中，ui為檢定儀輸出的方波信號，為1 mV;S為數(shù)字心電圖機的靈敏度，為10 mm/mV;H為輸出電壓在數(shù)字心電圖機上的描記高度（mm）;δH為測量波形幅度的影響量（mm）。

5 方差和靈敏系數(shù)

按照上述建立的模型，定標電壓的相對誤差可以利用下式計算：

式中，δ為測量工具精度引起的不確定度分量;b為鋼尺最大允許誤差引起的不確定度分量;h為記錄紙取樣引起的不確定度分量;e為標準器最大允許誤差引入的不確定度分量。

在標準的檢定條件下，對于存在的不確定度分量的靈敏度系數(shù)如下：

6 測量不確定度分量的計算

6.1 標準不確定度A類評定

在標準檢定條件下，對于Ⅰ導聯(lián)上的Hu做出10次測量，具體結(jié)果見表1。

所以，測量的重復性造成的測量的不確定度如下：

6.2 測量不確定度B類評價

6.2.1 測量工具精度引起的不確定度分量

因為常用的測量鋼尺的精度都在0.5 mm左右，所以即使借助放大鏡觀察，其誤差也有±0.05 mm，其分布形式主要為矩形形式，因此由測量工具精度引起的不確定度分量如下：

6.2.2 由鋼直尺最大允許誤差引入的不確定度分量

鋼直尺最大允許誤差為0.1 mm，按均勻分布：

6.2.3 在記錄紙上取樣時引起的不確定度分量

產(chǎn)生的波形的線寬在0.3 mm左右，經(jīng)過放大鏡放大后，其值約0.5 mm。計算其不確定度分量時，可以按照其均勻分布計算：

6.2.4 標準器最大允許誤差引起的不確定度分量

按照本次測試使用的心電圖檢定儀的說明書可知，該儀器的輸出電壓的誤差值在±0.6%左右，因為內(nèi)定標電壓的標稱值為1 mV，所以輸出電壓的最大允許誤差為±0.005 mV，按照其均勻分布，則其不確定度的分量如下：

7 不確定度分量

經(jīng)過計算得出的不確定度分量的結(jié)果見表2。

8 合成標準不確定度

經(jīng)過以上各個角度不確定度的計算，可以合成標準不確定度，因為各個不確定分量之間沒有存在相互關(guān)聯(lián)，所以可以按照下式合成標準不確定度，具體計算結(jié)果如下：

uc= =0.09

9 相對擴展不確定度

取k=2，就可以計算出相對擴展不確定度，計算結(jié)果如下：

Urel=k×uc=2×0.008=1.6%

10 測量不確定度報告

在本次檢測中，SE-1200型數(shù)字心電圖和Ⅰ導聯(lián)，則檢測出該數(shù)字心電圖機內(nèi)定標電壓的相對擴展不確定度如下：

Urel=1.6%（k=2）

由以上評定結(jié)果可以看出，評定結(jié)果較為滿意，內(nèi)定標電壓作為數(shù)字心電圖檢定的重要評定參數(shù)之一，能夠很好地反映該數(shù)字心電圖的質(zhì)量狀況。在評定的過程中，如果產(chǎn)生的誤差較大，就會影響生物電信號的P波、R波等參數(shù)的真實性，從而導致評定結(jié)果失去參考價值。在數(shù)字心電圖機內(nèi)定標電壓的測量不確定度的評定中，如果輸出電壓的波形偶爾會出現(xiàn)齒狀等，就需要按照檢定規(guī)程檢查儀器的連接及周圍環(huán)境情況是否符合要求。還可以通過實驗查找問題原因，如果是由反漂移系統(tǒng)引起的，則把此功能關(guān)閉即可，從而確保輸出的為方形波信號。

隨著當前數(shù)字信息產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，數(shù)字心電圖機的應(yīng)用也逐漸從醫(yī)院擴大到社區(qū)、家庭及個人，數(shù)字心電圖機能為人們提供更完善的服務(wù)，有助于心臟疾病的診斷和預防。而在數(shù)字心電圖機的應(yīng)用中，測量結(jié)果的準確性最為關(guān)鍵，只有得到準確的測量結(jié)果，才能幫助病情的診斷。數(shù)字心電圖能夠準確記錄心臟的活動情況，對心臟這一三維立體而言，對心臟的異常激動的分析十分有利。對數(shù)字心電圖機的檢定，可以對數(shù)字心電圖機的質(zhì)量狀況做出準確檢驗，從而保證數(shù)字心電圖機在臨床應(yīng)用中的可靠性，減少誤診概率，從而為醫(yī)療事業(yè)做出貢獻。

參 考 文 獻

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[責任編輯：陳澤琦]