心臟病是威脅我國居民生命健康的頭號殺手,危害極大,給患者、家庭和社會(huì)帶來沉重的負(fù)擔(dān),因此關(guān)于心臟病的預(yù)防、診斷、治療與研究一直是醫(yī)學(xué)界迫在眉睫的工作。傳統(tǒng)心電監(jiān)護(hù)使用Holter設(shè)備,由于操作繁瑣、攜帶麻煩而難以推廣到家庭的日常生活當(dāng)中,因此研究體積小、便攜舒適的可穿戴心電監(jiān)護(hù)設(shè)備十分必要。本論文給出了一種新的移動(dòng)動(dòng)態(tài)心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的解決方案,滿足人們對院外動(dòng)態(tài)心電監(jiān)護(hù)的需求,提高心臟病的檢測率。本文利用軟件無線電技術(shù)和Android音頻接口標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種可穿戴、低功耗的胸部單導(dǎo)聯(lián)心電采集模塊,實(shí)現(xiàn)心電信號的采集、放大與調(diào)制,并通過手機(jī)的耳機(jī)接口在手機(jī)客戶端軟件中進(jìn)行信號采集與處理。研究并設(shè)計(jì)了 Android平臺上的信號檢測、變換和處理算法,實(shí)現(xiàn)導(dǎo)聯(lián)脫落檢測、數(shù)字解調(diào)和心電信號降噪等算法功能,將原本由微控制器實(shí)現(xiàn)的信號處理流程轉(zhuǎn)移到Android APP軟件上進(jìn)行,實(shí)現(xiàn)了硬件功能軟件化,從而降低了前端電路的設(shè)計(jì)復(fù)雜度,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了低功耗、可穿戴的心電采集硬件。Android客戶端軟件提供了病人和醫(yī)生之間的即時(shí)通信功能,病人可以隨時(shí)與醫(yī)生進(jìn)行文字、語音、圖片和視頻形式的交流。用戶可以登錄手機(jī)客戶端查看實(shí)時(shí)心電波形、管理心電數(shù)據(jù)以及導(dǎo)出心電分析與診斷報(bào)告。本系統(tǒng)結(jié)合既有的心電監(jiān)護(hù)信息管理服務(wù)平臺,所得的心電數(shù)據(jù)上傳到遠(yuǎn)程服務(wù)器上執(zhí)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理和加工,最后儲存在數(shù)據(jù)庫中。本系統(tǒng)可建立家庭與醫(yī)院間的全天候?qū)崟r(shí)心電監(jiān)護(hù)模式,達(dá)到患者無需到醫(yī)院就診就可以進(jìn)行遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)心電監(jiān)護(hù)的目的。本文所設(shè)計(jì)的心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)前端硬件屬于可穿戴醫(yī)療設(shè)備,攜帶方便,操作簡單,成本低廉,因而在各種應(yīng)用場合都可以得到廣泛應(yīng)用。本文還為基于Android音頻接口的通用數(shù)據(jù)采集終端提供關(guān)鍵算法,為可穿戴醫(yī)學(xué)監(jiān)護(hù)設(shè)備的研制提供技術(shù)支撐,因而具有廣闊的市場發(fā)展和應(yīng)用推廣前景。
【學(xué)位單位】：南方醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH77
【部分圖文】：

數(shù)據(jù)處理、傳輸與后端分析功能，以適應(yīng)多種心電監(jiān)護(hù)應(yīng)用場合。硬件以低功逡逑耗、低成本、可穿戴、抗干擾與可靠的電氣安全性為設(shè)計(jì)原則。心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)逡逑的總體結(jié)構(gòu)如圖２－１所示。單導(dǎo)聯(lián)的心電模擬信號由電路模塊轉(zhuǎn)換成音頻信號并逡逑通過耳機(jī)線傳入手機(jī)，由手機(jī)內(nèi)置的音頻芯片采樣而成的數(shù)字信號在手機(jī)上經(jīng)逡逑過一系列的信號變換與處理算法的處理后，所得到的心電信號數(shù)據(jù)通過手機(jī)的逡逑４Ｇ或ＷＩＦＩ網(wǎng)絡(luò)傳送到心電監(jiān)護(hù)信息管理服務(wù)平臺，醫(yī)生或監(jiān)護(hù)人可通過ＰＣ、平逡逑板電腦或手機(jī)上的Ｗｅｂ瀏覽器登陸到信息平臺進(jìn)行心電數(shù)據(jù)查看、管理和診斷。逡逑安卓手．機(jī)（ＡＰＰ）逡逑單導(dǎo)聯(lián)逡逑ｔ－邋．邋．７邐ｙ邋＾邐心電監(jiān)護(hù)信，５、管理？務(wù)平臺逡逑ｓｗ邋＾３邋ｒ邋１邋ｒ邋＾邐廣、ｒ一廣廣、＼逡逑’．丨丨奤哪邐１１＿１乻邋幽邐／逡逑邐．ｖ’冰也－義逡逑ＰＣ／平板電腦／手ｍ邋（Ｗｅｂ瀏覽器）邐＼邋丨。逡逑WW W】，＇通＿逡逑｜邋Ｗｉｆｉ逡逑圖２－１系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖逡逑Ｆｉｇ２－１邋Ｓｙｓｔｅｍ邋ｏｖｅｒａｌｌ邋ｄｅｓｉｇｎ邋ｂｌｏｃｋ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑本系統(tǒng)的客戶端為市場占著率份額最大的Ａｎｄｒｏｉｄ智能手機(jī)，搭配一塊自主逡逑設(shè)計(jì)的心電采集模塊，在手機(jī)上安裝自主開發(fā)的ＡＰＰ后就能進(jìn)行實(shí)時(shí)心電監(jiān)護(hù)。逡逑本系統(tǒng)的電路模塊成本較低

心電采集的過程即是從強(qiáng)噪聲背景下提取體表電極上所拾取的生理電位信逡逑號的過程。心電信號非常微弱，幅度只有０．０５－５ｍＶ，具有不穩(wěn)定性和隨機(jī)性。逡逑正常心電波形如圖２－２所示，主要由Ｐ波、ＱＲＳ波群、Ｔ波、Ｕ波和Ｐ－Ｒ間期、逡逑Ｑ－Ｔ間期以及Ｓ－Ｔ間期等特征構(gòu)成。醫(yī)生進(jìn)行心臟疾病判別和診斷時(shí)，依據(jù)的是逡逑心電波形特征的異常程度，不同的心電波形特征反映了心臟各個(gè)部分的生理活逡逑動(dòng)，因而不同的特征異常通常與一些特定的心臟病密切相關(guān)。例如，Ｐ波間期增逡逑大提示左心房肥大，ＱＲＳ波群延長則提示心室肥厚或預(yù)激綜合征，Ｓ－Ｔ段下移則逡逑提示心肌缺血、上移則提示心肌梗死等等。逡逑邐ＨＲ邋Ｉｎｔ＾ｖａｌ—“一一逡逑ｔ邐ｉ逡逑卜網(wǎng)Ｈｑｒｓ卜邐＼逡逑！邐｜＿0Ｔ—Ｊ逡逑ｓ邐ｓ逡逑圖２－２心電波形示意圖［１４］逡逑Ｆｉｇ２－２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ＥＣＧ邋ｗａｖｅｆｏｒｍ［１４］逡逑除了從時(shí)域上考察心電波形特征以外，還可以從頻域上分析心電的功率譜從逡逑而得到更多與各種心臟疾病相關(guān)的特征參數(shù)。例如，在提取Ｒ－Ｒ間期以后可以逡逑進(jìn)行功率譜分析從而得到關(guān)于心率變異性方面的信息。心電信號的能量主要集逡逑７逡逑

心電信號采集模塊是一塊自主設(shè)計(jì)的耳機(jī)式心電信號采集電路板，其中可逡逑分為心電信號采集前端與信號調(diào)制模塊，前者實(shí)現(xiàn)的是心電信號采集與放大功逡逑能，后者實(shí)現(xiàn)的是心電信號的調(diào)制與音頻信號的濾波功能。電路結(jié)構(gòu)如圖２＿３所逡逑示。眾所周知，心電信號是一種有效信號頻率覆蓋ＤＣ到１００Ｈｚ范圍的微弱信逡逑號，而耳機(jī)信道所能接受的信號對象僅是音頻信號，其有效信號范圍為２０１＾到逡逑２０ｋＨｚ。所以要通過耳機(jī)接口采集心電信號，就必須在采集前將其調(diào)制為音頻范逡逑圍內(nèi)某個(gè)頻段的帶通信號，如此心電信號才能無失真地通過耳機(jī)信道。逡逑邐邐＾＾逡逑３邋３Ｖ邐５Ｖ邐５Ｖ邐３Ｖ電池丨逡逑單導(dǎo)聯(lián)ＥＣＧ信號邐ｌｉｍｉｇｇ邋一邐古逡逑Ｉ邋；邋ｆ邋１邐電平抬信濾除高次諧d叔義襄危卞義希懾危粒睿洌潁錚椋溴迨只危殄義系髕敵藕乓�？\l丨Ｄ：５！邋ＰＣＭ數(shù)據(jù)丨逡逑ｒ＊逡逑圖２－３心電采集模塊與耳機(jī)接口電路框圖逡逑Ｆｉｇ２－３邋Ｂｌｏｃｋ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ＥＣＧ邋ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ邋ｍｏｄｕｌｅ邋ａｎｄ邋ｈｅａｄｓｅｔ邋ｉｎｔｅｒｆａｃｅ逡逑８逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 韓計(jì)海;吳炳洋;;基于MATLAB的高性能半帶濾波器設(shè)計(jì)[J];信息化研究;2009年06期

2 魏永豪;袁曉;安紅;;帶通采樣定理與中頻采集數(shù)字正交檢波[J];現(xiàn)代雷達(dá);2006年12期

3 朱偉芳;齊春;;一種實(shí)用的去基線漂移濾波算法[J];蘇州大學(xué)學(xué)報(bào)(工科版);2006年01期

4 白亮,老松楊,陳劍峗,吳玲達(dá);音頻自動(dòng)分類中的特征分析和抽取[J];小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng);2005年11期

5 蔡坤,陸堯勝;基于中值濾波的心電基線校正方法的研究[J];醫(yī)療設(shè)備信息;2004年02期

6 朱洪俊;心電信號零相位數(shù)字濾波[J];北京生物醫(yī)學(xué)工程;2003年04期

7 尹麗菊,陳平,董傳岱;CD4046構(gòu)成的高穩(wěn)定性調(diào)頻電路[J];山東工程學(xué)院學(xué)報(bào);2002年04期

8 曹細(xì)武,鄧親愷;心電圖各波的頻率分析[J];中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志;2001年01期

9 王鎮(zhèn);蔡萍;;用于去除心電信號中工頻干擾數(shù)字濾波技術(shù)[J];電子測量技術(shù);2000年02期

10 黃元，孫劍駿;方波調(diào)頻及脈沖間隔與寬度調(diào)制的譜分析[J];暨南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)與醫(yī)學(xué)版);1994年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 衡彤;小波分析及其應(yīng)用研究[D];四川大學(xué);2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 吳金獎(jiǎng);可穿戴動(dòng)態(tài)心電信號分析技術(shù)的研究[D];南京郵電大學(xué);2015年

2 牛傳莉;心電信號預(yù)處理和波形檢測算法的研究[D];北京交通大學(xué);2009年

3 欒鳳虎;數(shù)據(jù)視頻光纖混合傳輸系統(tǒng)[D];哈爾濱工程大學(xué);2002年

本文編號：2828261