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自动体外除颤器生理信号采集系统的研究

廖金红  
【摘要】:心脏猝死(Sudden Cardiac Death,简称SCD)是心律失常中最严重的表现症状,约占心血管疾病死亡原因的一半以上。而致命性心律失常—心室纤颤(Ventricular Fibrillation,简称VF)是导致心脏骤停(Sudden Cardiac Arrest,简称SCA)的主要原因,SCA在抢救无效的情况下会导致真正的SCD,一旦导致SCD产生,患者将会在短期内死亡。因此,消除VF是挽救SCD患者生命的关键所在。目前被公认消除VF最有效的方法是早期除颤,而自动体外除颤器(Automated External Defibrillator,简称AED)的出现使早期除颤成为了可能,并大大提高了院外SCA患者的存活率 本文的主要工作是对AED生理信号采集系统的研究。通过对VF患者心电信号和胸阻抗信号的提取、采集和计算,AED能够自动分析心律失常,能迅速判别出可除颤性心律的存在,并通过语音提示和频率显示的方式提醒操作者进行电击除颤。本文自动体外除颤器生理信号采集系统的研究以AED为研究背景,以生理信号的采集与分析处理为研究对象,所作的主要工作有: 首先介绍了AED的除颤原理、心电信号的产生原理及胸阻抗的测量原理,并给出了AED的整体设计方案。根据整体结构设计,系统分模块给出了心电采集模块的电路设计、胸阻抗测量模块的电路设计和高压充电模块的电路设计。 从人体体表提取到的原始心电信号经滤波、放大等预处理后,用处理器对其完成AD采样,并将采样后的心电数据通过样本熵算法进行VF检测,根据样本熵值的大小判断VF的发生情况,一旦有VF发生,则启动高压充电电路。 高压充电模块启动前需进行人体胸阻抗测量,通过编程控制AD9854产生所需频率和幅度的正弦波信号,该正弦波信号经VCCS转换后可直接作为胸阻抗测量系统的激励源,对电压电极在电流激励下检测的电压信号进行放大、提取。 编写心电信号的AD采集驱动程序,高压充电控制电路的脉冲PWM驱动。 经过画板和系统调试证明,系统的设计简单可行,可进行进一步的模块整合和新增功能研究。


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