心臟病是威脅我國(guó)居民生命健康的頭號(hào)殺手,危害極大,給患者、家庭和社會(huì)帶來(lái)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(mǎn)足人們對(duì)院外動(dòng)態(tài)心電監(jiān)護(hù)的需求,提高心臟病的檢測(cè)率。本文利用軟件無(wú)線(xiàn)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(hào)的采集、放大與調(diào)制,并通過(guò)手機(jī)的耳機(jī)接口在手機(jī)客戶(hù)端軟件中進(jìn)行信號(hào)采集與處理。研究并設(shè)計(jì)了 Android平臺(tái)上的信號(hào)檢測(cè)、變換和處理算法,實(shí)現(xiàn)導(dǎo)聯(lián)脫落檢測(cè)、數(shù)字解調(diào)和心電信號(hào)降噪等算法功能,將原本由微控制器實(shí)現(xiàn)的信號(hào)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(hù)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(yǔ)音、圖片和視頻形式的交流。用戶(hù)可以登錄手機(jī)客戶(hù)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(tái),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(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)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(wú)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(jiǎn)單,成本低廉,因而在各種應(yīng)用場(chǎng)合都可以得到廣泛應(yīng)用。本文還為基于A(yíng)ndroid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(chǎng)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：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(chǎng)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(hào)由電路模塊轉(zhuǎn)換成音頻信號(hào)并逡逑通過(guò)耳機(jī)線(xiàn)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(hào)在手機(jī)上經(jīng)逡逑過(guò)一系列的信號(hào)變換與處理算法的處理后，所得到的心電信號(hào)數(shù)據(jù)通過(guò)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(tái)，醫(yī)生或監(jiān)護(hù)人可通過(guò)ＰＣ、平逡逑板電腦或手機(jī)上的Ｗｅｂ瀏覽器登陸到信息平臺(tái)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(tái)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(hù)端為市場(chǎng)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(kāi)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(guò)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(hào)的過(guò)程。心電信號(hào)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(zhǎng)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�。遥议g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(hào)的能量主要集逡逑７逡逑

心電信號(hào)采集模塊是一塊自主設(shè)計(jì)的耳機(jī)式心電信號(hào)采集電路板，其中可逡逑分為心電信號(hào)采集前端與信號(hào)調(diào)制模塊，前者實(shí)現(xiàn)的是心電信號(hào)采集與放大功逡逑能，后者實(shí)現(xiàn)的是心電信號(hào)的調(diào)制與音頻信號(hào)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(hào)是一種有效信號(hào)頻率覆蓋ＤＣ到１００Ｈｚ范圍的微弱信逡逑號(hào)，而耳機(jī)信道所能接受的信號(hào)對(duì)象僅是音頻信號(hào)，其有效信號(hào)范圍為２０１＾到逡逑２０ｋＨｚ。所以要通過(guò)耳機(jī)接口采集心電信號(hào)，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(hào)，如此心電信號(hào)才能無(wú)失真地通過(guò)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(hào)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)】

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本文編號(hào)：2828261