基于嵌入式Web服务器的无线胎儿心电监测技术研究

摘要

随着人们对健康的重视和对优生优育的追求，孕期胎儿的健康状况越来越受关注。胎心率监测可以有效反映胎儿缺氧等异常状况，及时采取相应治疗措施，可以降低胎儿在腹中或分娩时死亡的几率。通过胎儿心电获取胎心率具有准确、稳定、安全的优点。
　　间接法获取胎儿心电可以减小操作风险、克服时间局限性，研究重点是如何通过信号处理方法剔除母体心电和其他噪声的干扰，进而提取胎儿心电成分。目前医疗设备趋于小型化、家庭化。本文研究一种基于嵌入式Web服务器的无线胎儿心电监测方案。该方案有效解决了孕妇往返医院检测带来的不便和危险，并克服了传统设备线缆过多的缺陷，数据采集和处理在嵌入式设备中完成，再利用Web服务器技术和无线局域网，将设备管理和数据维护操作置于计算机或手机中，用户在浏览器中完成胎儿心电监测操作和测量结果的获取。本文所做主要工作如下:
　　(1)提出一种从孕妇腹壁心电信号中提取胎儿心电并获取胎儿心率信息的方法。首先将腹壁信号用小波去噪的方法进行预处理，消除母体心电外的噪声干扰，保留母体和胎儿心电成分;然后通过小波变换模极大值方法进行R波定位，以确定每个母体心电周期;之后用相干平均法构造母体心电模板并重新连接;最后将腹壁心电与母体心电模板相减得到胎儿心电信号，使用同样的方法定位胎儿心电R波进而获取胎儿心率信息。利用此算法对60例腹壁心电数据分析，胎儿心电R波检测正确率为91.7％，胎心率均方误差为6.8bpm，胎儿RR间期均方误差为7.6ms，结果表明此方法具有较高的准确度。
　　(2)研究了嵌入式Web服务器的工作方式和实现方法，探究了搭建Web服务器必需的操作系统、服务器软件、数据库支持、服务器端脚本语言等重要组成部分。在Linux系统下对Web服务器软件Lighttpd进行编译和配置，建立服务器脚本语言PHP运行环境，并完成Web服务器支持配置和数据库环境SQLite的建立。以上软件和环境配置均在开发板上实现了嵌入式系统的移植。
　　(3)利用嵌入在HTML语言中的PHP脚本实现胎儿心电监测管理系统。通过PHP脚本实现逻辑分析、数据库交互、数据管理和功能实现。管理系统实现的主要功能有:用户登录功能，即通过浏览器身份验证登录管理系统;设备操作功能，即在网页中通过相应控件控制胎儿心电监测的开启、停止，并获取状态信息;数据查询和管理功能，即对历史监测结果查询、删除、下载等操作;信息管理功能，即对用户信息、登录信息进行录入、修改。设计系统测试方案及测试用例，并完成软件系统测试。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外相关研究进展

1．2．1 胎心监测的发展与现状

1．2．2 胎儿心电信号提取的研究进展

1．2．3 嵌入式Web服务器的发展与现状

1．3 本文章节安排

第二章 无线胎儿心电监测系统方案

2．1 系统概述

2．2 系统整体结构

2．3 系统硬件设计

2．3．1 系统硬件结构

2．3．2 开发实验平台介绍

2．4 系统软件设计

2．4．1 Linux操作系统

2．4．2 基于Web服务器的管理系统

2．5 本章小结

第三章 胎儿心电信号的提取

3．1 胎儿心电信号产生机理与特点

3．2 腹壁心电信号噪声分析

3．3 胎儿心电信号的提取方法

3．3．1 引言

3．3．2 腹壁心电预处理

3．3．3 母体心电定位

3．3．4 母体心电剔除

3．3．5 胎儿心电定位

3．4 实验结果与分析

3．4．1 实验结果

3．4．2 讨论

3．5 本章小结

第四章 嵌入式Web服务器的实现

4．1 嵌入式Web服务器

4．1．1 嵌入式Web服务器概述

4．1．2 B／S体系结构

4．1．3 嵌入式Web服务器工作原理

4．2 嵌入式Web服务器相关协议

4．2．1 TCP／IP协议

4．2．2 HTTP协议

4．3 通用网关接口

4．3．1 CGI的工作原理

4．3．2 FastCGI的工作原理

4．4 嵌入式Web服务器的建立

4．4．1 Lighttpd简介

4．4．2 Lighttpd的源码分析

4．4．3 Lighttpd的编译与配置

4．4．4 Lighttpd的ARM移植

4．5 本章小结

第五章 基于Web服务器的胎儿心电监测管理系统

5．1 PHP运行环境的建立

5．1．1 PHP简介

5．1．2 PHP的编译与配置

5．1．3 PHP的ARM移植

5．2 系统数据库的设计与实现

5．2．1 SQLite数据库简介

5．2．2 SQLite的编译与移植

5．2．3 SQLite数据库的操作

5．2．4 数据库的设计

5．3 系统功能模块的实现

5．3．1 用户登录功能

5．3．2 设备操作功能

5．3．3 数据查询和管理功能

5．3．4 信息管理功能

5．4 系统测试

5．4．1 系统测试环境

5．4．2 系统测试方法

5．4．3 测试用例

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文