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《山东师范大学》 2008年
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基于ARM的T波交替检测技术

魏珑  
【摘要】: 心血管系统疾病是现今世界上发病率和死亡率最高的疾病之一。T波交替(T-wave alternans,TWA)作为一种非稳态的心电变异性现象,是指心电T波段振幅、形态甚至极性逐拍交替变化。大量研究表明,TWA与室性心律失常、心脏性猝死等有直接密切的关系,已成为一种无创独立性预测指标。随着数字信号处理技术和计算机技术的迅速发展,微伏级的TWA已经可以被检出,并且精度越来越高。本文以T波交替检测为中心,基于ARM给出了T波交替检测技术原理性样机的硬件及软件,实现实时监护的目的。 在TWA检测研究中,需要对心电信号进行预处理,即信号去噪和特征点检测。小波分析以其多分辨率的特性和表征时频两域信号局部特征的能力成为我们选取的心电信号自动分析手段。文中采用小波变换将原始心电信号分解为不同频段的细节信号,根据三种主要噪声的不同能量分布,采用自适应阈值和软硬阈值折衷处理策略用阈值滤波方法对原始信号进行去噪处理;同时基于心电信号的特征点R峰对应于Mexican-hat小波变换的极值点,因此我们使用Mexican-hat小波检测R峰,通过附加检测方案确保了位置的准确性,并根据需要提出了T波矩阵提取方法。 随后文章介绍了T波交替的产生机理及研究进展,分别从临床应用和检测方法上展现了目前TWA的发展进程,并利用了谱分析法、相关分析法和移动平均修正算法分别从时域和频域对一些样本数据进行T波交替检测。在检测中谱分析法抗噪能力较强,但作为一种频域检测方法,无法检测非稳态TWA信号,而相关分析法受呼吸、噪声影响较大,数据要求较高,因此可以在谱分析检测为阳性TWA基础上,再对信号进行相关分析,从而克服自身算法缺陷,确定交替幅度和时间段。最后对影响检测结果的因素进行讨论研究,从而降低检测误差。 文章还设计了T波交替检测技术原理性样机的关键部分电路和软件框架。硬件部分围绕ARM核的Samsung S3C44B0X为核心,设计了该样机的关键电路,包括采集模块、数据处理模块(外部存储电路、通信接口电路等)。其中在采集模块中针对心电信号是微弱信号并且干扰大的特点,采用了具有高共模抑制比和高输入阻抗的分级放大电路,有效的提取了信号分量;A/D转换电路保证了信号量化的高精度。利用USB接口芯片和ARM内部异步串行通讯实现系统与外界联系。系统软件中首先介绍了系统的软件开发环境,然后给出了心电信号分析及处理程序设计流程图及实现,使它们共同完成系统的软件监护功能。
【学位授予单位】:山东师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP274;R318

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 张德勇;PCI术对急性冠脉综合征患者动态心电图微伏级T波电交替影响的临床研究[D];泰山医学院;2010年
2 何琛;心电信号中T波电交替的检测算法研究[D];浙江大学;2011年
3 贾慧琳;短暂T波交替检测技术研究[D];山东师范大学;2012年
4 李斐;基于Poincare散点图与谱分析法的T波交替检测[D];山东师范大学;2012年
5 唐文涛;MIT-BIH生理信号管理及回放系统[D];山东师范大学;2009年
6 刘泽奎;动态心电监护系统的Osborn波实时检测方法研究[D];重庆大学;2009年
7 李群;基于ARM的室颤和T波交替检测技术[D];山东师范大学;2010年
8 徐舫舟;基于ARM的T波交替检测技术[D];山东师范大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙育民;王鸣和;;T波电交替与室性心律失常[J];国际心血管病杂志;2006年05期
2 陈培军,陈士贵,刘向昕,俞尧荣;心电T波交替的改进谱估计检测方法[J];航天医学与医学工程;2003年06期
3 李安,李东;小波分析法在心电信号数字滤波中的应用[J];计算机仿真;2001年06期
4 张津海,高小榕,曾乐朋;低采样率心电非稳态T波交替分析方法[J];清华大学学报(自然科学版);2003年09期
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7 赵捷,华玫;基于T波最大值的T波电交替分析法[J];生物医学工程学杂志;2005年05期
8 邱雅竹;丁显峰;冯俊;莫智文;;基于Mexican-hat小波的QRS检测新方法[J];生物医学工程学杂志;2006年06期
9 王亚;吕新华;王海峰;;一种改进的小波阈值降噪方法及Matlab实现[J];微计算机信息;2006年06期
10 薛涛;和卫星;;小波阈值去噪技术在ECG信号处理中的应用[J];微计算机信息;2007年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 唐庆余;基于小波变换的异常心电自动分析系统研究[D];西安电子科技大学;2007年
2 张文昌;便携式心电分析仪的低功耗采集系统及软件体系研究[D];浙江大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 陈文元;李雪梅;迟晓梅;;小波分析与神经网络在结构多处损伤监测中的应用[J];四川建筑科学研究;2006年03期
3 谢晓娣;基于小波包变换的地铁远方短路电流分析[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2005年01期
4 水孝敏,许岚兵,曹辉;一种实现雷达回波图像的压缩方法[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2004年Z1期
5 李素云;张德祥;;基于小波变换的汽车齿轮箱振动信号故障分析[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2012年01期
6 张艳丽;杨仁弟;;基于小波变换自适应滤波方法的ECG信号消噪[J];安徽大学学报(自然科学版);2006年06期
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8 李多田;张伟林;;结构无损检测与小波分析方法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2008年03期
9 张兵;;不同模态振型在梁结构裂缝识别中的差异[J];安徽建筑;2010年02期
10 张延;张凯;;农用拖拉机喷油泵校正器的设计与实现[J];安徽农业科学;2009年21期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨辰龙;;曲面变厚度工件超声检测中的波形自动跟踪技术研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
2 王重阳;彭圆;张风珍;牟林;;CWT奇异值在水中目标回波信号特征提取中的应用[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
3 王东森;孙勇军;;多维Laplace小波及其在颤振飞行试验中的应用[A];第十届全国空气弹性学术交流会会议论文集[C];2007年
4 何正嘉;訾艳阳;陈雪峰;王晓冬;;内积变换原理与机械故障诊断[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
5 宋婧婧;王健平;;有限谱小波基函数及其应用[A];北京力学会第15届学术年会论文摘要集[C];2009年
6 段培超;;基于小波变换和CB形态学的航空图像边缘检测[A];图像图形技术与应用进展——第三届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2008年
7 林梓;宋鹏;;基于小波变换的1/f类分形信号的噪声抑制[A];第十届全国信号处理学术年会(CCSP-2001)论文集[C];2001年
8 刘东辉;孙晓云;孙会琴;郭立炜;;一种有效去除测量噪声的新方法[A];第十一届全国信号处理学术年会(CCSP-2003)论文集[C];2003年
9 胡景明;张邦宁;;小波变换和Viterbi算法用于GMSK信号解调技术研究[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年
10 李建华;王荣;徐智勇;朱勇;;一种新的应用小波变换的直接检测BOTDR系统[A];全国第十三次光纤通信暨第十四届集成光学学术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 魏海霞;爆破地震波作用下建筑结构的动力响应及安全判据研究[D];山东科技大学;2010年
2 刘文海;水下被动目标瞬态特征检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 邹玮;荧光分子断层图像的重建技术研究[D];苏州大学;2010年
4 王德才;基于能量分析的地震动输入选择及能量谱研究[D];合肥工业大学;2010年
5 张峰;输电线路行波故障测距优化算法研究[D];山东大学;2010年
6 陈国志;电力谐波和间谐波参数估计算法研究[D];浙江大学;2010年
7 张刚台;强场作用下氦离子高次谐波发射及孤立阿秒脉冲的产生[D];吉林大学;2011年
8 赵鹏;离心泵振动故障诊断方法研究及系统实现[D];华北电力大学(北京);2011年
9 刘劲;基于X射线脉冲星的航天器自主导航方法研究[D];华中科技大学;2011年
10 李鹏辉;基于图像处理技术和小波方法的结构损伤识别[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴晓燕;基于动态心电图的健康人及肥厚型心肌病患者的时域法T波电交替分析[D];南京医科大学;2009年
2 杨焱麟;基于小波变换理论与比值分析法的变压器励磁涌流识别的研究[D];山东科技大学;2010年
3 张明军;基于小波包最优树的图像融合技术研究[D];山东科技大学;2010年
4 赵奇;医学超声图像三维重建算法研究[D];山东科技大学;2010年
5 张庆伟;基于小波变换的阈值图像去噪方法[D];山东科技大学;2010年
6 郑伟光;基于小波变换的信号调制方式识别方法[D];长春理工大学;2010年
7 任泉;基于光纤传感的细纱小张力检测技术研究[D];浙江理工大学;2010年
8 吴国曾;实时信号小波分析中边界处理方法及应用[D];郑州大学;2010年
9 李会臣;基于时频分析的齿轮故障机理及诊断研究[D];郑州大学;2010年
10 胡玥;远程监护系统心电信号特征快速提取方法研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张艳丽;杨仁弟;;基于小波变换自适应滤波方法的ECG信号消噪[J];安徽大学学报(自然科学版);2006年06期
2 蔡志鸿,沈永林;T波交替—一项新的预测心源性猝死的无创伤性指标[J];北京生物医学工程;2002年04期
3 杨荣峰;魏义祥;;改进的非线性自适应滤波器用于ECG信号去噪[J];北京生物医学工程;2007年01期
4 王立传;陈裕泉;;基于小波变换的QT检测[J];传感技术学报;2006年03期
5 宋立新;王祁;王玉静;;基于Hilbert-Huang变换的ECG信号降噪方法[J];传感技术学报;2006年06期
6 李昕;王秀清;宋佳霖;应立娟;;心电信号预处理方法研究与评价[J];测试技术学报;2008年01期
7 雷印胜,王明时,刘伯强;动态心电信号分析仪的噪声抑制与数据滤波方法研究[J];电子测量与仪器学报;2003年03期
8 沈谦,黄立霞,王涛;心电信号预处理的数字滤波器设计[J];电子技术;2002年11期
9 朱伟;;S3C44b0X控制LCD的设计与实现[J];电子科技;2006年07期
10 季虎;孙即祥;王春光;;基于小波变换的自适应QRS-T对消P波检测算法[J];电子与信息学报;2007年08期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 朱凌云;移动心电监护系统ECG信号的智能检测与分析方法研究[D];重庆大学;2003年
2 邬小玫;室颤的电活动规律及除颤方法研究[D];复旦大学;2006年
3 季虎;心电信号自动分析关键技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 田杰;基于Cortex的实时心电处理及检测技术[D];山东师范大学;2011年
2 韩卫星;心率变异性及Poincare plot散点图判断心脏病变的临床应用研究[D];安徽医科大学;2002年
3 唐雅青;心电信号的自动检测与分析[D];上海交通大学;2007年
4 王广丰;基于ARM微处理器的嵌入式数控系统的设计与实现[D];南京航空航天大学;2006年
5 赵晴;基于ARM的室性波识别技术[D];山东师范大学;2008年
6 景晓松;基于ARM7的心电监护系统设计[D];内蒙古大学;2008年
7 张世杰;心电信号中T波交替的检测方法研究[D];武汉理工大学;2009年
8 徐舫舟;基于ARM的T波交替检测技术[D];山东师范大学;2010年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 尚宇;徐婷;何永辉;;分数阶傅里叶变换在心电信号处理中的应用[J];电子科技;2011年08期
2 李伟;赵捷;徐建功;王纪奎;王越;;基于MIT-BIH心律失常数据库的医用生理信号系统的设计[J];现代生物医学进展;2010年16期
3 朱晓磊;赵捷;张春云;李斐;贾慧琳;;基于STM32的MIT-BIH心电数据的D/A回放[J];现代电子技术;2011年20期
4 尚宇;徐婷;;分数阶傅立叶变换域的心电信号滤波算法[J];西安工业大学学报;2012年10期
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 王越;基于Cortex 的实时Lowns 分类及检测技术[D];山东师范大学;2011年
2 李伟;医用信号的管理及实时回放系统[D];山东师范大学;2011年
3 徐婷;分数阶Fourier变换在心电信号处理中的应用研究[D];西安工业大学;2012年
4 贾慧琳;短暂T波交替检测技术研究[D];山东师范大学;2012年
5 朱晓磊;基于STM32的MIT-BIH心电信号管理及回放系统[D];山东师范大学;2012年
6 李斐;基于Poincare散点图与谱分析法的T波交替检测[D];山东师范大学;2012年
7 王纪奎;基于Visual C++的MIT-BIH心电数据管理系统的设计[D];山东师范大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陆英北,张增芳,蔡坤宝;基于小波变换的心电信号基线矫正方法[J];北京生物医学工程;2000年04期
2 王超文,吕扬生,黄玉玺;用于ECG信号检测与重建的双正交样条小波滤波器[J];北京生物医学工程;2001年01期
3 姬军,董秀珍,王海滨,漆家学,王丹,张鹏;心电信号QRS波的识别算法及程序设计[J];北京生物医学工程;2001年02期
4 李智,黄智;小波变换在心电图QRS波检测中的应用[J];北京生物医学工程;1996年01期
5 杨慧忠,张菊鹏,白净;一种实时去除心电信号噪声的静息期检测判别方法[J];北京生物医学工程;1997年01期
6 戚建新,卞正中,杨强;基于微机的心电信号实时自动分析系统[J];北京生物医学工程;1997年03期
7 王磊,郑崇勋,叶继伦,刘峰;一种高效的QRS波实时检测方法[J];北京生物医学工程;1998年04期
8 陈萌萌;邵贝贝;;单片机系统的低功耗设计策略[J];单片机与嵌入式系统应用;2006年03期
9 赵志宏;李小珉;陈冬;;基于C8051F系列单片机的低功耗设计[J];单片机与嵌入式系统应用;2006年08期
10 胡伟东;单片机和DSP在嵌入式系统中的应用比较[J];信息技术与标准化;2002年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 宋喜国;基于社区监护的心电信号实时自动分析研究[D];第一军医大学;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 于姣;曲波;;基于ARM控制的心电显示系统的设计[J];苏州大学学报(工科版);2009年01期
2 赵丹;马胜前;;基于小波变换的虚拟心电信号分析仪[J];电子技术应用;2008年10期
3 卢印举;马耀锋;;基于小波分析的心电信号提取[J];水利电力机械;2006年06期
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5 张福利;李亘松;洪洋;;基于ARM平台和GPRS网的移动心电监护仪的硬件研制[J];中国医学物理学杂志;2007年02期
6 汪锋锁;曾璐;;基于LabVIEW的医用体外反博器数据采集和心电波形识别软件设计[J];科技广场;2007年01期
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8 徐小华;;小波去噪方法的仿真研究[J];邢台职业技术学院学报;2009年03期
9 侯宏花;桂志国;;人体心电心音信号定征分析系统设计[J];医疗卫生装备;2010年04期
10 李安;体表电位标测中的关键技术——心电信号的数字滤波[J];南昌航空工业学院学报;2001年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 侯立亚;李艳峥;吴水才;张松;白燕萍;;基于ARM的心电采集系统的设计[A];中国仪器仪表学会2005年学术年会医疗仪器学术会议暨中国仪器仪表学会医疗仪器分会第三届第二次理事会论文汇编[C];2005年
2 李杨;窦建华;李刚;;基于ARM的心电信号监控系统设计[A];2011年全国通信安全学术会议论文集[C];2011年
3 李英伟;孔令富;;基于小波模极大值的心电信号滤波算法[A];第七届青年学术会议论文集[C];2005年
4 丁庆振;王书茂;陈度;杨景利;徐鸿斌;;基于ARM与FPGA的机械手控制设计[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(二)[C];2007年
5 龚兆岗;;基于ARM处理器的LED可变情报板嵌入式控制器[A];2006年全国LED显示技术应用及产业发展研讨会论文集[C];2006年
6 臧益民;董秀珍;;采集与分析心电信息时应注意的几个问题[A];第五届心脏学会、第八届心功能学会及《心脏杂志》编委会联合学术大会心血管学基础和临床专题报告、继续医学教育与研究生专题讲座专题报告资料[C];2000年
7 康明才;赵西平;;电力电容器微机保护系统的研究与设计[A];2008中国电力系统保护与控制学术研讨会论文集[C];2008年
8 李和平;;基于ARM的固态记录器控制模块的设计[A];第三届全国嵌入式技术和信息处理联合学术会议论文集[C];2009年
9 夏文岳;袁海文;弥寒光;郭鑫;;基于ARM的有源滤波器测控系统设计[A];2010航空试验测试技术学术交流会论文集[C];2010年
10 吴水才;李佳;;心电无线远程实时监护系统的研制[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集(下册)[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 柴小瑞;ARM的另类生存[N];文汇报;2002年
2 本报记者 周源;ARM能成为真正的挑战者吗?[N];网络世界;2010年
3 本报记者 赵艳秋;英特尔与ARM谁将最终获胜?[N];中国电子报;2010年
4 本报记者 王然;联想选择ARM 英特尔阵营惊现裂痕[N];经济观察报;2009年
5 许磊;苹果大可不必买ARM[N];计算机世界;2010年
6 胡祝;ARM电脑,越走越近[N];电脑报;2011年
7 王如晨;ARM总裁:将进入小尺寸笔记本市场[N];第一财经日报;2008年
8 本报记者 刘学习;ARM与软件企业合作提供先进IP[N];计算机世界;2008年
9 总编 孙定;新鲜ARM本不妨关注[N];计算机世界;2009年
10 本报记者 郑迪;ARM试与Intel分天下[N];21世纪经济报道;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姚成;心电信号智能分析关键技术研究[D];吉林大学;2012年
2 任宝生;碎屑岩储层建模方法研究[D];西南石油学院;2005年
3 刘育明;动态过程数据的多变量统计监控方法研究[D];浙江大学;2006年
4 陈柳;小波分析和神经网络应用于大气污染预测的研究[D];西安建筑科技大学;2006年
5 张征平;异步电动机早期故障检测的小波分析方法研究[D];华南理工大学;2002年
6 廖忠;小波网络及其在水轮机调节系统中的应用研究[D];河海大学;2005年
7 陈世国;数字核仪器系统中高斯成形滤波的设计与实现[D];四川大学;2005年
8 李登高;基于小波的多分辨率数字几何造型技术的研究[D];清华大学;2006年
9 佟伟民;股指期货交易中操纵行为识别方法研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
10 何峰江;声反射成像测井仪器仿真及波形处理技术研究[D];石油大学(北京);2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 魏珑;基于ARM的T波交替检测技术[D];山东师范大学;2008年
2 于姣;基于LPC2368的心电信号的检测与分析[D];苏州大学;2009年
3 宾光宏;心电信号自动检测算法研究及其软件实现[D];长春理工大学;2008年
4 丁建平;基于ARM体系结构的心电数据采集系统的研究[D];重庆大学;2005年
5 臧洁;小波分析在煤矸石图像识别ARM分选控制系统中的应用[D];西安科技大学;2008年
6 王瑶;基于小波变换和独立分量分析的心室晚电位识别[D];重庆大学;2007年
7 方浩;心电信号与气象因子同步采集系统的实现[D];中南民族大学;2010年
8 郭巧惠;基于小波神经网络的心电数据压缩方法研究[D];重庆大学;2006年
9 席景丛;远程心电监护系统的研究与设计[D];中国地质大学(北京);2010年
10 徐亚;基于心电信号的情感识别研究[D];西南大学;2010年
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