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心电信号采集与ST段实时分析系统设计

吴剑波  
【摘要】:心脏病已成为危害人类健康的主要疾病之一。据统计,心血管疾病是威胁人类生命的主要疾病,世界上心脏病的死亡率仍占首位。因此,对心血管疾病的诊断、治疗一直被世界各国医学界所重视,准确地进行心电信号提取,为医生提供有效的辅助分析手段是重要而有意义的课题。随着电子技术的迅速发展,医用电子监护系统近年来己在临床诊断中逐渐应用。 首先,设计心电采集模块,包括心电前置放大器、线性光耦放大电路、高通滤波器、二阶巴特沃斯低通滤波器、可变 Q 值 50 Hz 双 T 陷波电路、增益可调电路以及 A/D 转换电路等。 其次,由于越来越多的研究者发现心电图中的 ST 段的变化与大多数心血管疾病都有着紧密的联系,因此,本课题设计了心电信号预处理方法,包括 4 点平均滤波、滑动平均滤波、一阶差分、二阶差分等;在此基础上,设计了基于二阶差分可变阀值检测方法来检测心电波形中的 R 波,计算出了较为准确的心率值。设计了心电波形特征点定位算法,对波形的特征点进行了标定,并测定 ST 段电平偏移,从而实现了 ST 段的实时分析。 最后,初步研究系统的总体设计方案,提出了上下位机模式,下位机选用单片机作为处理分析心电数据的核心。下位机与上位机之间通过串口通信,把心电数据及处理结果传送到上位机。而作为上位机的微机,通过用 Visual Basic 语言编程,实现了心电波形及处理分析结果的显示、心电数据回放功能。 在论文当中,设计的电路能够有效的抑制了各种干扰,检测出良好的心电信号;在此基础上,实现了心电波形的识别以及实时的计算出心率、ST 段偏移。论文的研究工作基本上达到了设计的要求,为进一步的产品开发打下了良好的基础。


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