基于物联网的可穿戴式动态心电实时监测终端设计与实现

【摘要】：心血管病已经成为威胁人类生命健康的主要疾病之一,而心电图(ECG)检测是一项常规且有效的心血管病诊断项目。传统的心电图检测在心律失常等心血管病检测与诊断中存在有效性、实时性、方便性等诸多局限。本文基于先进的移动物联网和可穿戴式设计理念,设计并实现了一款基于物联网的可穿戴式动态心电实时监测终端,结合智能手机App、云平台和专业的读图分析软件,该终端能够实现24小时的动态心电信号实时采集、处理、无线通信、存储与显示,典型心律失常实时分析、记录与报警,自感状态标注、专业医生实时读图与诊断,动态心电图实时分享和云平台自动分析诊断等功能。本课题研究内容如下:(1)心电信号处理算法:基于神经网络的方法,提出一种心电信号噪声与运动的关系模型,在此基础上,实现一种运动噪声去除算法,并针对三导联心电检测系统进行了实现。(2)终端软硬件设计:心电信号采集前端采用最新的集成芯片ADS1293代替传统的模拟采集电路,减小包括运动等外部干扰,提高信号质量;主控模块采用低功耗STM32F429芯片实现对前端芯片的配置、SPI通信、数据存储、心律失常事件的分析处理以及对蓝牙模块的驱动;数据通信采用BLE低功耗蓝牙4.0芯片CC2541。(3)通信协议:基于蓝牙4.0协议,自定义一套上层通信协议,包括帧格式设计、数据单元与操作命令定义,同时为了保障通信可靠性,设计了一系列可靠传输机制。生理信号发生器和患者佩戴测试均表明,设计的动态心电实时监测终端其功能和技术性能指标能够满足用户在家庭、医院、养老院、户外等诸多场所的心电监测需求。