动态心电监护系统的Osborn波实时检测方法研究

摘要

心电信号反映心脏工作状态，动态心电图系统能对心电信号进行长时间连续、实时地检测并做出常规分析，但目前心电图监测系统还没有针对急性高危心脏病的紧急预警功能。Osborn波是J点异常形成的心电波形，能预示有某些心脏疾病的病人可能出现的猝死等险情，但目前对其的识别还主要是靠医生的目测进行主观判断，对Osborn波的实时检测研究还有待深入。根据临床医学和医学仪器的发展需要，以动态心电系统原理、心电信号特征分析、急性高危心电波形的特点等为基础，研究了动态心电图系统Osborn波实时检测方法。文章深入剖析课题研究的内容，阐述了研究成果和算法的有效性。
　　 在硬件方面，通过分析心电信号的幅值、频率范围等特征，设计信号采集、放大、电压转换等电路，实现心电信号获取及调理功能。其次，分析心电信号采集中各种干扰信号的产生原因、信号特点等，设计抑制干扰的相关电路。最后，设计了以MSP430F1611芯片为中央处理器的数字电路部分，实现系统整体可控地运行。
　　 在软件和算法方面，以IAR Embedded Workbench for MSP430软件为开发平台，使用C语言开发微娃理器程序，实现心电信号的A/D采集、数字滤波、R波和S波检测、Osborn波识别、检测结果指示、信息传输等功能，完成系统设计。
　　 通过Matlab仿真算法，来处理MIT-BIH数据库中的心电数据和文献中的Osborn波样本数据，以检测算法效果。实验证明，算法能对心电信号中R波、S波等特征有效地识别，且取得较好的检出效果，能有效地识别样本中的Osborn波。
　　 整个课题研究内容由心电信号获取及调理电路、微处理器及其附属电路、单片机程序、心电信号处理算法程序及R波、S波和Osborn波检测算法的研究组成，并通过对标准心电数据库数据的分析来验证了算法的有效性。通过临床调查、对系统的开发设计，系统样机在临床试验中实现了实时地心电信号采集和分析功能。Osborn波的实时检测能警示医护人员对监护病人做出急救或加强护理，以防有严重后果事件的发生，具有较高的科研价值和临床意义，值得做更深入地研究。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.1.1选题的背景

1.1.2研究的意义

1.2国内外现状

1.3研究目的和研究内容

1.3.1研究目的

1.3.2研究内容

1.4本章小结

2心电学的基本概念和基本原理

2.1心电信号概述

2.1.1心电信号产生原理

2.1.2心电图

2.2 Osborn波概述

2.2.1 Osborn波产生原因

2.2.2 Osborn波伴随病症

2.2.3 Osborn波识别基础

2.3心电图导联系统

2.3.1导入电极

2.3.2双极导联

2.3.3单极导联

2.3.4动态心电图导联系统

2.4心电信号的干扰分析

2.5本章小结

3关键技术研究

3.1数字滤波

3.2 R波检测

3.2.1动态阈值计算

3.2.2峰值检测

3.3 Osborn波识别

3.3.1 Osborn波分析

3.3.2Osborn波识别方法

3.4本章小结

4硬件设计

4.1硬件总体设计

4.2模拟部分设计

4.2.1电源电路

4.2.2跟随器及静电保护电路

4.2.3初级放大电路和右腿驱动电路

4.2.4带通滤波器电路

4.2.5 50Hz陷波器电路

4.2.6后级放大电路和电压调整电路

4.3数字部分设计

4.3.1 MSP430F1611结构介绍和性能分析

4.3.2 MSP430F1611最小系统

4.3.3串口通信电路

4.4实物照片

4.5本章小结

5软件设计

5.1 IAR介绍

5.2软件总体设计

5.3系统主程序

5.4中断程序

5.5算法程序

5.5.1 R波峰检测算法程序

5.5.2 S波检测算法程序

5.5.3 Osborn波检测算法程序

5.6本章小结

6实验分析

6.1 MIT-BIH数据库简介

6.2 MIT-BIH数据处理

6.2.1 MIT-BIH数据读取

6.2.2 ECG数据处理

6.3 Osborn数据处理

6.4本章小结

7工作总结与研究展望

7.1工作总结

7.2研究展望

致 谢

参考文献

附 录A.作者在攻读学位期间发表的论文目录