基于DSP的便携式心脏储备监测仪的研究

摘要

心脏储备（Cardiac reserve，CR）反映了心脏潜能的大小，让医生和病人了解各种疾病和应激情况对心脏状态的具体的影响，为更细致的心脏保护提供依据。理论分析表明：心脏储备值和第一心音幅值的大小有紧密的联系，可以利用心音幅值和时限的变化来量度心肌收缩能力和评估心血管疾病患者和健康人的心力储备。心电图是最常用的心功能检测方法，能监测心脏变时性和变传导性，但不能检测心脏的变力性。而其它心脏检测设备大多都要求被测试者到指定的地方由专业的技术人员进行检测，这对于需要长时间多次检测心功能的人群将造成生活上和经济上的困扰。
　　 本文应用TMS320F2812 DSP研究设计了一种无创、便携且操作简便的心功能检测系统，方便特殊人群和健康人群实时监测自己的心脏健康状态。该系统的硬件包括模拟电路部分和TMS320F2812 DSP控制部分。模拟电路部分包括：电池电源供电模块、信号采集电路、模拟滤波和放大电路、增益调节电路、地电压抬升电路和A/D输入信号限制电路。经过处理的心音信号以1.5V为基线振动，并限制在TMS320F2812的A/D模块要求的输入范围内（0～3V）。DSP芯片控制部分通过GPIO口连接LCD液晶模块实现心音信号的显示，并通过SPI串口和SD卡进行通信存储采集的信号。系统的软件部分包括TMS320F2812 DSP的驱动，使用EVA模块定时中断模拟信号的A/D采样，液晶显示模块实现心音信号的实时显示，SD卡的SPI模式实现SD卡的底层读写，并在SD卡上建立FAT32文件系统完成心音信号的存储。另外，还在MATLAB中编程完成了心音的小波去噪，S1、S2识别和心脏储备参数的计算，再通过CCSLink 转换为CCS工程文件下载到DSP上运行。心脏储备监测系统通过采集分析心音数据给出心脏功能评估指标，测试结果显示，在安静的环境下系统能快速准确的采集心音信号，实时在LCD上显示波形并在SD卡中存储心音波形文件。利用本文提出的心音自动识别和心脏储备参数算法检测了42例实测的心音，结果显示该算法对第一、第二心音（S1，S2）的检出率分别达到95.83％和91.53％，同时能快速得出心脏储备参数计算结果，其中健康大学生的心脏储备参数计算正确率明显高于中老年人。便携式心脏储备监测系统有体积小、成本低、使用简便、安全快速和客观量化等特点，可应用于各种人群心脏储备的检测和评估，具有广泛的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

1 绪 论

2 系统的硬件设计

3 系统的软件设计

4 实验结果与讨论

5 总结与展望

致 谢

参考文献

附 录