单导联便携式心电监护系统的研究与实现

摘要

本文进行了一系列的预研工作和监护中心软件的设计。预研的主要内容包括前端调理电路、心电信号预处理和心电信号分析算法的研究和设计。该系统由心电监护仪、通信网络和监护中心(一般设在医院)三个部分组成。监护仪采用Rabbit3000微处理器作为核心，采用MC35无线传送数据。软件采用了模块化设计的思想。监护中心采用了客户端/服务器的体系结构，工作站(客户端)为医生操作的终端，服务器为监护中心的数据存储中心。 在前端调理电路的研究中，主要考虑的是信号放大和抗干扰的问题。这里采用了以三运放差动放大电路和多级放大电路为核心，使信号幅值达到了要求。考虑到便携式监护仪供电的特点，本系统采用单极性供电的方式。在了解伴随心电信号的干扰类型的情况下，本文采用了抗高频电路、低通滤波电路和带阻滤波电路的组合设计方案，同时充分地考虑PCB布板的规则。 在心电信号预处理部分的设计中，采用了基于FFT方法的滤波和滑动平均滤波的方法使心电图特征清晰、曲线平滑。通过采用阈值法和三角形法将心电信号的各个特征点提取出来。 心电信号分析算法的研究是通过介绍常见的心脏病，引出算法设计思想的。心电信号分析算法的研究分为心电图特征分析和病症特征分类两个环节。心电图特征分析主要关注的指标为RR间期的长度、QRS波群的宽度、ST段的位置和T波是否倒置。第二环节设计的目的是为了给医生提供初步的病症特征分类结果。 该监护中心由服务器、工作站、数据库组成，主要由网络功能模块、数据库模块、心电数据处理模块这三大模块构成。其中监护中心的应用软件采用VisualBasic开发工具，采用SQLServer2000作为存储患者数据的数据库，采用VisualC++编译生成了心电数据解压缩和心电信号分析的动态链接库。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究发展状况及趋势

1.2.1动态心电图

1.2.2电话传送心电图监测系统

1.2.3无线实时传送心电图监护系统

1.3本课题研究的主要内容

第二章心电图基础介绍

2.1心脏传导系统的组成

2.2心电信号的构成及意义

2.3心电信号特征

2.4心电图的介绍

2.4.1如何进行心电图检查

2.4.2心电图的定标电压与走纸速度

2.4.3动态心电图与常规心电图的联系

2.4.4便携式监护仪的适用范围

2.5本章小结

第三章心电信号调理电路的设计

3.1心电信号的采集与放大

3.1.1前置差动放大电路

3.1.2单极性调整电路与放大级电路

3.1.3导联脱落检测电路

3.2心电信号的噪声来源

3.3硬件抗干扰设计方案

3.3.1输入信号抗高频干扰电路的设计

3.3.2提高前置级共模抑制比

3.3.3设计模拟低通滤波器提取心电信号频段

3.3.4设计模拟滤波器消除工频干扰

3.3.5元件的布局和PCB的设计

3.4硬件滤波测试结果

3.5本章小结

第四章心电信号预处理

4.1概述

4.2数字滤波器设计概述

4.3 IIR数字滤波器的设计

4.4基于FFT方法滤波的设计

4.5心电信号平滑与特征点的检测

4.5.1滑动平均滤波

4.5.2 QRS点的检测

4.5.3其它心电信号特征点的检测

4.6本章小结

第五章心电信号分析算法的研究

5.1常见心脏病特征的介绍

5.2心电图特征分析算法

5.2.1 RR间期的分析

5.2.2 QRS波群的分析

5.2.3 ST段的分析

5.2.4 T波的分析

5.2.5心电图特征分析算法接口介绍

5.3病症特征分类算法

5.4算法测试报告

5.4.1测试数据

5.4.2算法测试结果

5.5本章小结

第六章监护系统设计

6.1系统总体结构设计

6.1.1系统需求分析

6.1.2系统设计思想

6.1.3系统总体结构设计

6.2监护仪硬件结构实现方案

6.2.1 Rabbit3000介绍

6.2.2 MC35模块介绍

6.3监护仪软件的实现方案

6.3.1监护仪软件结构

6.3.2监护仪软件工作流程

6.3.3 TCP/IP协议栈

6.4 Dynamic C介绍

6.5监护中心软件实现方案

6.5.1监护中心软件功能结构

6.5.2模块化设计思想

6.5.3服务器软件的实现

6.5.4工作站软件的实现

6.5.5心电数据的处理流程

6.6本章小结

第七章总结与展望

7.1工作总结

7.2展望

参考文献

致谢

发表论文和获奖情况

工作经历

附录