基于LabVIEW的心电采集分析系统设计

摘要

心脏病突发性强、危险性大，目前对于心血管疾病的早干预、早治疗已经引起越来越多人的关注。从心电信号中提取生理病理信号对于心血管疾病的诊断至关重要。针对心电信号的非平稳性、随机性，不断完善心电信号的采集，探求更加精确的分析方法，尝试选用智能的方法识别心电特征点，通过软件算法进行辅助诊断成为一种大的趋势。目前国内外应用虚拟仪器开发的生物医学信号检测设备不断涌现，在此发展基础之上，为了方便人们了解自身心脏健康状况，本课题提出一种低功耗、经济、易操作的家用心电采集分析系统的设计方案，用以满足人们对心血管疾病的早发现、早诊断和早治疗的需求。
　　本论文设计主要包括以下几方面的工作：
　　一、硬件部分设计用以完成心电信号的采集。根据心电信号的特点，选取低功耗元器件进行前端信号调理电路的设计，选用国产经济型虚拟示波卡作为数据采集设备与计算机相连接。
　　二、软件部分设计用以完成心电信号的分析存储。以LabVIEW2013为平台，编写软件程序。
　　1.应用 LabVIEW外部代码连接机制中的动态链接库函数 Call Library Function Node图标进行编程。调用 DLL动态链接库函数实现软硬件接口间通讯。
　　2.应用LabVIEW中的“生产者/消费者”循环构架采用主从循环并行的设计模式进行编程。它的特点是多个任务并行执行和基于队列的循环间数据传输。它利用了队列的缓存技术，满足了编程中同时执行的两个过程不会相互影响执行速度的需要，实现信号的高频率、长时间采集以及数据的无失真保存。大大提高了程序的运行效率。
　　3.使用MIT-BIH Arrhythmia Database（心律不齐数据库）及MIT-BIH Noise Stress Test Datebase（噪声压力测试数据库）标准心率数据库中样本数据进行仿真试验。确定使用小波变换的时频分析方法进行信号分析。利用小波变换的多分辨率分析去除基线漂移。将含噪信号进行多尺度分解。再在特定尺度重构信号。该方法滤波效果好、性能稳定同时保证了较高的分辨率。同时采用小波阀值去噪法在不同尺度下选取不同阀值去除工频干扰和肌电干扰。
　　4.在LabVIEW下，使用峰值检测子 VI进行R波峰值及 Q、 S波谷特征点的提取。通过LabVIEW生物医学工具进行心率变异性HRV（Heart Rate Variability）分析。使用阀值限定的方法编程实现心率计算。
　　5.在LabVIEW下，实现前面板测试结果的显示。应用 New Report.vi、Append Front Panel Image to Report.vi、Save Report to File.vi等子VI编程，完成了实测前面板信息添加至 Wo r d文档并自动存储。

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插图索引

第1章 绪 论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文内容与结构安排

1.4本章小结

第2章 心电信号的产生机理及测量方式

2.1 心电信号的产生机理

2.2心电信号的测量方法

2.3本章小结

第3章 心电采集系统模拟电路设计

3.1 系统对硬件电路的要求

3.2 心电采集信号调理电路设计

3.3 心电数据采集卡设计

3.4本章小结

第4章 心电信号去噪研究及特征识别

4.1 MIT-BIH数据库

4.2 小波变换的基本理论

4.3 小波基函数的选取

4.4小波去噪基本理论

4.5特征点提取

4.6本章小结

第5章 LabVIEW下数据采集分析

5.1 虚拟仪器简介

5.2 LabVlEW与硬件端口通信方法设计

5.3 数据采集循环架构的设计

5.4本章小结

第6章．实时心电信号的分析

6.1心率变异性(HRV)分析介绍

6.2心率的计算

6.3数据的存储

6.4本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

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