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《长春理工大学》 2011年
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基于生理信号关联分析的可组合多通道监护系统的研究

黄丹飞  
【摘要】:监护仪是能够对多种生理信号实施联合监测,并对异常现象发出警报的装置或系统。传统的多参数监护仪是整体式监护仪,其监测参数和功能是固定的,对监测的生理参数只能进行独立分析,而临床上许多疾病表现为多个生理参数相互关联,因此只有进行关联分析,才能更准确的作出临床诊断。为此本课题提出了一种基于模块化设计、具有热插拔特性并可以进行疾病诊断的可组合多通道监护仪的设计思想。将传统整体式监护仪设计成模块化的插件,插件接口支持热插拔特性,方便临床医护人员自由组合,扩增了监护仪的功能,提高了仪器的通用性和可靠性。另外,通过生理参数的关联分析,系统增加了自动诊断功能,改变了传统监护仪只具有监护功能的特点。 由于脑梗塞疾病是一种严重威胁人类,特别是中老年人健康的常见疾病,由脑梗塞引起的死亡率和致残率相对较高,对病人和家庭造成了严重的危害,目前临床上对脑梗塞疾病的诊断主要依靠CT和核磁共振,不但价格高而且实时性差。本课题利用小波变换对脑梗塞患者的心电和血压信号进行监护和特征检测,通过关联分析实现了脑梗塞疾病的自动诊断。另外本系统可针对不同疾病,增加相应的分析软件,实现其他疾病的诊断。 本论文主要研究工作包括以下几个方面: 1、系统模块化的设计。为完成对脑梗塞疾病的诊断,本课题主要设计了心电测量模块、无创血压测量模块、有创血压测量模块,其他功能模块可以根据实际需要灵活的增加。 2、热插拔功能的实现。在对重症病人或外科手术进行监护时,有时需要对不同的参数进行监护,或者在模块出现故障时,需要更换监护仪的功能模块,而对病人的监护又不能够中断。为了满足这个要求,本课题设计了具有热插拔功能的通用接口,实现仪器的不中断监护即可更换功能模块的可能,增强了监护仪系统的运行可靠性。 3’、大鼠脑梗塞模型的制作及信号提取。由于大鼠的许多生理特征与人体相似,可以通过大鼠疾病模型的建立,分析其生理参数的改变而对人体生理参数作出预测,进行人体疾病诊断的模拟研究,所以本课题选用大鼠代替人体作为实验研究对象。本实验选用光化学方法制作大鼠脑梗塞模型,提取其心电和血压信号。 4、基于小波变换的心电、血压信号去噪及特征检测。生理信号大多都比较微弱且常常含有大量的噪声,通过小波变换,将噪声和有用信号分解到不同的尺度上,变换小波系数,将有用信号和噪声区分开来。同时,通过计算小波变换的极大值,检测出心电信号的特征值。 5、应用数据挖掘技术建立心电与血压信号特征的关联模型。通过临床医生的长期观察发现,在急性脑梗塞期,病人的血压信号和心电信号的生理参数会同时出现异常,表现为舒张压和收缩压的持续增高,心电信号T波低平或倒置、S-T段异常、Q-T间期延长等异常波形。通过大量实验,采用关联分析技术建立了脑梗塞疾病的心电和血压特征的关联规则模型,为疾病的诊断提供依据。
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