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信号采集最佳实践指南

本指南帮助您获得高质量的ECG和PPG生理信号数据，确保后续分析的准确性和可靠性。

ECG信号采集指南​

1. 环境准备​

测量环境要求​

要素建议原因
温度20-25°C过冷导致血管收缩、肌肉颤抖
湿度40-60%过干影响电极接触，过湿产生汗液干扰
光线柔和自然光避免患者紧张
噪声安静环境减少心理压力
电磁环境远离强电设备避免工频干扰（50/60Hz）

设备检查清单​

测量前检查：
☑️ 设备电量充足（建议 > 50%）
☑️ 电极或传感器清洁无污染
☑️ 导联线连接牢固
☑️ 接地良好（医疗级设备）
☑️ 采样率设置正确（推荐500Hz）
☑️ 时间同步准确

2. 皮肤准备​

正确的皮肤准备可以显著提高信号质量：

标准流程​

详细步骤：

  1. 清洁皮肤 🧼

    - 使用温水和中性肥皂清洗
    - 彻底去除汗液、污垢、化妆品
    - 用干净毛巾拭干

  2. 去除毛发 ✂️

    - 如有浓密毛发，建议剃除
    - 避免使用脱毛膏（可能刺激皮肤）
    - 注意避免刮伤

  3. 轻度打磨 🔧

    - 使用医用砂纸或磨砂膏
    - 轻轻打磨去除角质层
    - 降低皮肤阻抗
    - 注意：不要过度打磨

  4. 去除油脂 🧴

    - 使用75%酒精棉片擦拭
    - 等待完全挥发干燥

  5. 电极贴附 📍

    - 撕去电极保护膜
    - 从中心向外按压，避免气泡
    - 确保导电胶充分接触皮肤

3. 电极放置位置​

标准12导联系统​

肢体导联电极位置：
🔴 RA (右臂)：右前臂内侧或右锁骨下
🟡 LA (左臂)：左前臂内侧或左锁骨下  
🟢 LL (左腿)：左小腿内侧或左髂嵴
⚫ RL (右腿/接地)：右小腿内侧或右髂嵴

胸前导联电极位置：
🔵 V1：胸骨右缘第4肋间
🔵 V2：胸骨左缘第4肋间
🔵 V3：V2和V4连线的中点
🔵 V4：左锁骨中线第5肋间
🔵 V5：左腋前线与V4同一水平
🔵 V6：左腋中线与V4同一水平

简化单导联/三导联系统​

单导联（II导联）：

最常用的监测导联
🔴 RA：右肩或右锁骨下
⚫ RL：左下腹或左髂嵴
🟢 参考电极：右下腹或右髂嵴

三导联（标准配置）：

可以得到I、II、III导联
🔴 RA：右臂或右肩
🟡 LA：左臂或左肩
🟢 LL：左腿或左下腹

4. 患者准备与指导​

测量前说明​

向患者清楚解释：

✅ 测量目的和流程
✅ 持续时间（通常5-10分钟）
✅ 无痛、安全、无创
✅ 需要保持安静和放松
✅ 避免说话和移动

体位选择​

体位优势劣势适用场景
仰卧位最稳定、最标准部分患者不适常规检查、诊断
半卧位舒适、减少呼吸影响略有体位变化老年人、呼吸困难
坐位方便、自然稳定性稍差快速筛查、动态监测
站立位真实生活状态干扰较多运动试验、特殊评估

推荐：仰卧位，双臂自然放在身体两侧，掌心向下

患者注意事项​

测量期间请：
✅ 保持身体放松，避免紧张
✅ 正常呼吸，不要屏息
✅ 不要说话或咳嗽
✅ 不要移动身体或四肢
✅ 如感不适请立即告知

测量前避免：
❌ 剧烈运动（至少休息10分钟）
❌ 抽烟（至少30分钟前）
❌ 饮用咖啡、茶等刺激性饮料（至少1小时前）
❌ 饱餐（至少1小时前）
❌ 过度紧张或情绪激动

5. 采集参数设置​

推荐配置​

{
  "sampling_rate": 500,        // 采样率(Hz)，标准临床应用
  "resolution": 12,            // ADC分辨率(bits)
  "gain": 1000,                // 增益倍数
  "filter_settings": {
    "highpass": 0.05,          // 高通滤波器(Hz)，去除基线漂移
    "lowpass": 100,            // 低通滤波器(Hz)，抗混叠
    "notch": 50                // 陷波滤波器(Hz)，去除工频干扰
  },
  "duration": 60,              // 记录时长(秒)，至少30秒
  "lead_config": "standard_12" // 导联配置
}

不同应用场景的参数选择​

常规监测：

  • 采样率：250-500 Hz
  • 时长：30-60秒
  • 导联：II导联或12导联

心律失常检测：

  • 采样率：500 Hz
  • 时长：至少2分钟，建议5-10分钟
  • 导联：12导联

心率变异性分析：

  • 采样率：≥ 250 Hz
  • 时长：5分钟（短时程）或24小时（长时程）
  • 导联：单导联即可

运动试验：

  • 采样率：500-1000 Hz
  • 时长：运动全程+恢复期
  • 导联：12导联，重点监测V5

常见问题快速诊断​

PPG信号采集指南​

1. 设备选择​

检测方式选择​

透射式：

适用部位：指尖、耳垂
优势：
  ✅ 信号强度大
  ✅ 信噪比高
  ✅ 准确度高
劣势：
  ❌ 佩戴不便
  ❌ 不适合长期监测
  
推荐场景：医疗诊断、血氧测量

反射式：

适用部位：手腕、额头、胸部
优势：
  ✅ 佩戴方便
  ✅ 适合长期监测
  ✅ 可穿戴设备首选
劣势：
  ❌ 信号较弱
  ❌ 易受干扰
  
推荐场景：日常健康监测、运动追踪

光源选择​

应用推荐波长说明
心率监测绿光（525nm）吸收率最高，适合手腕
血氧测量红光（660nm）+红外（940nm）双波长组合
深层血管红外（940nm）穿透深度大

2. 测量部位选择与准备​

手腕测量（最常用）​

佩戴位置：

📍 位置：腕骨后方2-3cm
📏 松紧：能放入一根手指
🤚 手腕：推荐非惯用手
⌚ 方向：传感器紧贴皮肤，屏幕朝上

皮肤准备：

1. 清洁手腕皮肤
2. 去除乳液、防晒霜等
3. 擦干汗液
4. 去除过多毛发（可选）

佩戴检查：

✅ 传感器背面与皮肤完全贴合
✅ 无明显光泄漏（在暗处检查）
✅ 无压迫感、不影响血液循环
✅ 绿光能看到均匀照射

指尖测量（医疗级）​

推荐手指：

  • 🥇 首选：食指或中指
  • 🥈 备选：无名指
  • 🚫 避免：拇指（肌肉多）、小指（血流少）

插入深度：

✅ 指尖插到底
✅ 指甲在上方
✅ 指腹与传感器充分接触

注意事项：

❌ 避免指甲油、假指甲
❌ 不要用力挤压
❌ 保持手指温暖
❌ 不要移动手指

3. 测量姿势与环境​

静息测量​

最佳姿势：

坐姿或仰卧：
✅ 身体放松
✅ 测量部位与心脏同高
✅ 手臂自然放置，避免悬空
✅ 不要交叉双腿（影响血液循环）

测量时长：
⏱️ 适应期：30秒
⏱️ 测量期：至少60秒
⏱️ 推荐：2-5分钟

运动测量​

设备要求：

✅ 运动模式支持
✅ 加速度计辅助
✅ 防水防汗
✅ 牢固佩戴

佩戴建议：

💪 佩戴比静息时更紧（向上移动一格）
📍 确保无晃动
🏃 运动前5分钟佩戴，让皮肤适应

运动类型注意事项：

运动类型特殊建议
🏃 跑步手臂自然摆动，不要过分用力
🚴 骑行注意握把姿势，避免压迫手腕
🏋️ 力量训练避免测量部位过度用力
🏊 游泳使用防水设备，确保密封
🧘 瑜伽避免倒立等极端姿势

4. 信号质量优化技巧​

提高信号质量的方法​

硬件层面：

✅ 使用多个LED和检测器（冗余）
✅ 自适应光强调节
✅ 加入加速度计（运动补偿）
✅ 改进外壳设计（遮光、贴合）

软件层面：

✅ 实时信号质量评估
✅ 运动伪影检测与滤除
✅ 自适应滤波算法
✅ 多传感器数据融合

使用习惯：

✅ 定期清洁传感器
✅ 保持皮肤清洁干燥
✅ 正确佩戴，松紧适度
✅ 避免极端温度
✅ 测量前静息2-5分钟

不同场景的优化策略​

日常监测：

🌅 晨起：起床后休息5分钟再测量
🍽️ 餐后：避免饱餐后立即测量
☕ 咖啡因：避免摄入后2小时内测量
🚬 吸烟：避免吸烟后1小时内测量
💤 睡眠：佩戴舒适即可，不要过紧

运动监测：

🔥 热身：设备预热，让皮肤适应
💧 出汗：及时擦拭汗液
🧊 寒冷：保持手腕温暖
🏃 高强度：使用运动模式，期望准确度降低

医疗应用：

🏥 环境：安静、温度适宜
👨‍⚕️ 标准化：固定测量流程
📊 多次测量：取平均值
⏱️ 充足时长：至少5分钟

5. 常见问题诊断​

数据记录与管理​

1. 元数据记录​

每次采集应记录完整的元数据：

{
  "measurement_info": {
    "timestamp": "2025-11-17T10:30:00Z",
    "duration": 300,
    "signal_type": "ECG",
    "device_id": "AIECG-2024-001",
    "software_version": "v2.1.0"
  },
  
  "subject_info": {
    "subject_id": "SUBJ_001",
    "age": 45,
    "gender": "male",
    "height": 175,
    "weight": 70
  },
  
  "acquisition_params": {
    "sampling_rate": 500,
    "resolution": 12,
    "lead_config": "II",
    "filter_settings": {...}
  },
  
  "environment": {
    "temperature": 23,
    "humidity": 50,
    "location": "clinic_room_2"
  },
  
  "quality_metrics": {
    "snr": 28.5,
    "baseline_wander": 0.12,
    "qrs_detection_rate": 0.98,
    "overall_quality": "good"
  }
}

2. 数据存储格式​

推荐格式​

原始数据：

  • CSV：简单、通用、易读
  • EDF/EDF+：医疗标准格式
  • HDF5：大数据量、高效压缩

分析结果：

  • JSON：结构化、易解析
  • XML：标准化、兼容性好

文件命名规范​

格式：{信号类型}_{受试者ID}_{日期}_{时间}_{导联}.{扩展名}

示例：
ECG_SUBJ001_20251117_103000_II.csv
PPG_SUBJ001_20251117_103000_wrist.csv
ECG_SUBJ001_20251117_103000_12lead.edf

3. 质量控制检查清单​

采集前检查 ☑️​

设备检查：
□ 电量充足
□ 时间同步
□ 传感器清洁
□ 连接牢固

环境检查：
□ 温度适宜
□ 安静无干扰
□ 照明充足
□ 接地良好（ECG）

受试者准备：
□ 了解流程
□ 签署知情同意
□ 皮肤准备完成
□ 放松休息

采集中监测 👀​

实时检查：
□ 信号波形清晰
□ 幅度在正常范围
□ 无严重伪影
□ 基线稳定
□ 受试者状态良好

采集后验证 ✅​

数据检查：
□ 文件完整无损
□ 时长符合要求
□ 元数据完整
□ 备份已完成

质量评估：
□ 信噪比 > 20dB
□ 可用数据 > 90%
□ 关键特征清晰可辨
□ 符合后续分析要求

特殊人群注意事项​

老年人​

✅ 延长休息时间（10-15分钟）
✅ 使用半卧位可能更舒适
✅ 特别注意保暖
✅ 耐心解释，减少紧张
⚠️ 皮肤较薄，轻柔操作
⚠️ 可能有起搏器，注意干扰

儿童​

✅ 使用儿童专用电极（小尺寸）
✅ 家长陪同，减少恐惧
✅ 通过游戏方式解释流程
✅ 缩短测量时间
⚠️ 皮肤敏感，避免过度摩擦
⚠️ 配合度可能较差，需要耐心

孕妇​

✅ 侧卧位更舒适（左侧卧）
✅ 避免完全平躺（仰卧位低血压综合征）
✅ 测量时间不宜过长
⚠️ 心率可能较快（正常现象）
⚠️ 如有不适立即停止

运动员​

✅ 静息心率可能较低（30-50 BPM）
✅ HRV通常较高
✅ 恢复期监测有参考价值
⚠️ 正常范围与普通人不同

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硬件产品集成​

我们提供专业的ECG/PPG采集硬件：

🔧 产品特点：
✅ 医疗器械级
✅ 多导联支持
✅ 蓝牙传输
✅ 配套软件技术支持

📦 查看产品详情：
》 [硬件解决方案](../products/hardware-solutions)

总结与最佳实践​

成功采集的关键
  1. 🎯 充分准备：设备、环境、受试者
  2. 👁️ 实时监测：持续关注信号质量
  3. 📝 详细记录：完整的元数据
  4. ✅ 质量验证：采集后立即检查
  5. 💾 妥善存储：规范命名、及时备份
避免常见错误

❌ 跳过皮肤准备步骤
❌ 电极位置不准确
❌ 测量环境嘈杂
❌ 受试者紧张不放松
❌ 采集时间过短
❌ 忽视信号质量问题
❌ 元数据记录不完整

相关资源​

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