便携式心电监测仪的设计

摘要

心血管疾病是威胁人类生命的主要疾病之一,心电图(ECG)是临床诊断心脏疾病的重要依据。常规的心电图机具有心电检测、分析等功能，但是价格不菲，而且体积较大，主要是在医院等大型医疗场所才有，而且在时间有限的时间内，记录心律失常发生的概率相对较低。后来市场上出现的便携式心电监护系统虽然能够连续记录和存储心脏活动的数据，但是一般没有心电信息分析的功能，从而降低了该监护类产品的实用价值。
　　 针对这些心电检测系统的弊端，本课题设计了一种既具有存储记录心电数据功能，又能进行常见心律失常分析的便携式心电监测仪系统。本系统根据人体心电信号的特征，设计出性能优良的心电信号采集系统，经过滤波电路和放大电路处理之后的心电信号具有较高的信噪比。采用大容量SD卡为存储媒介，可实现连续长时间的实时监测，系统中嵌入FAT文件系统，将心电数据以TXT文件的形式存储，使数据文件具有较强的可读性和移植性。监护仪以基于ARM Cortex-M3内核的32位单片机LM3S1138微处理器为平台进行数据的实时处理，该处理器内部的指令和数据总线是相互独立分开的，指令和数据可以从存储器中同时读取，多个操作可以并行执行，而且能在较高频率下运行工作，因此，具有强大的运算能力，满足了监测仪快速、实时处理大量数据的要求。QRS波检测算法是整个数据分析处理的核心，实时、准确、可靠是算法的基本要求，本系统设计的算法具有良好的实时性，且经过MIT-BIH心电数据库检测准确率达99[％]以上。所设计的监测仪带有液晶显示器，能实时显示所检测的心电波形和数据分析结果，为用户提供友好的界面，通过键盘可以实现人机交互，操作简单。
　　 样机研制完成后，对系统性能参数进行了测试，该便携式监测仪能长期连续稳定工作，存储容量大，实时性强，安全可靠，系统通用性好，移植、扩展方便，同时具有功耗低，体积小，便于随身携带等特点。经过实际人体测试，本心电监护仪操作简单，工作稳定，检测准确率高，并能对心电信号进行实时记录和监测，在有心律失常时实现准确报警。各个方面都达到了理想效果，适合家庭医疗保健使用，对心血管疾病的实时监护具有重要的意义。