心电为时基双侧脉搏信号采集系统实现与研究

摘要

心电信号和脉搏信号包含了丰富的心血管系统病理信息并且容易获取，分析心电信号和脉搏信号对于预防和检测心脑血管疾病具有重要作用。因为脉搏信号从主动脉出发到双侧桡动脉所经过的血管半径和长度都不相同，所以人体双侧的脉搏波信号是不一样的，但是目前大多数传统的脉搏信号采集系统仅仅只能采集和分析单侧的脉搏波信号。因此，本文设计了一套以心电信号为时基的双侧桡动脉脉搏波信号同步采集系统，通过分析双侧脉搏信号传导时间差，来验证上肢双侧脉搏信号传导时间差对于评价上肢动脉病变的可行性。
　　本系统具有低成本、高速度、多通路、可长时间监测等特点。脉搏采集使用的是单触头压力传感器，因此还可以通过调节传感器的压力，分析不同压力下的脉搏信号形态。
　　整个采集系统由信号采集电路和上位机软件组成。其中，信号采集电路包括信号调理模块和A/D转换模块。在信号调理模块中，信号分别经过放大电路、滤波电路和陷波电路等环节进行处理;A/D转换模块采用Silibs公司的生产的C8051F410单片机作为核心控制器，其使用内部自带的12位高速AD转换器，并通过串行端口和上位机进行通信。而上位机软件主要实现信号的实时显示和保存功能。
　　分析信号前，首先对信号进行了数字滤波、去基线漂移、特征点提取等预处理，从而计算出了脉搏信号的传导时间差(DPTT)。本文以健康的青年人为研究对象，利用SPSS数理统计软件建立时间差和身高、体重的回归方程，分析显示回归方程在0.01水平显著相关，这对于上肢双侧脉搏信号传导时间差的分析有很大的参考价值。此外，本文还根据中国解剖学会统计的数据总结了双侧动脉长度差的范围，可用来解释不同对象双侧脉搏信号传导时间差存在差异的原因。最后本文估算出了上肢脉搏信号传导速度(lrPWV)的范围，接近于理论上健康青年人桡动脉脉搏传导速度的范围，从而验证了使用双侧脉搏波传导时间差参数作为评估健康青年人上肢动脉状况的可行性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究的背景及意义

1．2 研究现状及发展

1．2．1 动脉硬化研究现状

1．2．2 脉搏波诊断国内外研究

1．3 本文研究内容

第2章 动脉硬化检测原理及本文创新点

2．1 动脉硬化检测

2．1．1 检测方法

2．1．2 动脉硬化检测仪器介绍

2．2 本研究特征值介绍

2．2．1 脉搏波传导速度

2．2．2 脉搏波传导时间差

2．3 论文研究内容和创新点

2．3．1 心电信号和脉搏波信号的重要性

2．3．2 本课题研究内容

2．3．3 本课题创新点

2．4 本章小结

第3章 系统硬件设计

3．1 总体设计结构

3．2 脉搏传感器和心电导联介绍

3．3 心电及脉搏信号调理电路

3．3．1 放大电路设计

3．3．2 带通滤波电路设计

3．3．3 陷波电路设计

3．3．4 抬升电路设计

3．4 数字电路

3．4．1 C8051F410单片机特性

3．4．2 单片机程序设计

3．5 线性电源设计

3．5．1 直流稳压电源组成

3．5．2 线性电源仿真

3．6 本章小结

第4章 信号的预处理

4．1 信号预处理

4．1．1 信号滤波

4．1．2 去基线漂移

4．2 特征点提取

4．2．1 心电信号R波波峰提取

4．2．2 脉搏信号主波波峰提取

4．3 本章小结

第5章 实验结果及分析

5．1 多通路数字信号同步采集

5．1．1 信号采集步骤及注意事项

5．1．2 系统分析

5．2 实验结果

5．2．1 实验数据

5．2．2 DPTT波动性分析

5．3 数理统计分析

5．3．1 回归模型的选择

5．3．2 建立回归方程

5．3．3 一致性检验

5．4 研究展开点

5．4．1 上肢动脉长度分析

5．4．2 IrPWV范围估计

5．5 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间学术成果