發(fā)布時間：2017-10-02 04:11

  本文關鍵詞：基于盲分離提取胎兒心電的系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

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【摘要】：胎兒心電信號是最能反映胎兒心臟活動全貌的生理信號。它為孕婦和胎兒的安全提供了一個重要的方法。當胎兒出現(xiàn)異常時,胎兒心電圖形態(tài)的變化比基于超聲多普勒的胎心率電子監(jiān)護和胎心宮縮監(jiān)護等指標的變化發(fā)生得更早、更敏感,可及時發(fā)現(xiàn)胎兒缺氧、臍帶纏繞等妊娠期或分娩期的病理情況以便及早采取措施來保證胎兒健康,降低圍產(chǎn)期胎兒的發(fā)病率和死亡率。為了獲取胎兒的心電信號,可以采用一種非侵入式方法,在母親腹部貼近胎兒心臟的位置放置電極,獲取信噪比較高的胎兒心電信號。然而,從母親腹部采集到的原始混疊心電信號不可避免的混疊了各種干擾和噪聲,如工頻干擾、基線漂移、肌電偽跡、母親心電信號等。在這些噪聲中,除了母親心電信號以外的所有其他噪聲都可以采用傳統(tǒng)的去除噪聲的方法；然而母親心電是幅值最大的噪聲,且胎兒心電信號與母親心電信號在時間和頻域上會相互疊加。因此,從腹部混合心電信號中提取出胎兒心電信號是非常困難的。本課題設計并實現(xiàn)一種胎兒心電信號提取系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包含三個部分：多通道信號采集硬件系統(tǒng),心電信號分離系統(tǒng)以及信號顯示系統(tǒng)。多通道信號采集硬件系統(tǒng)主要包括四個模塊：母親心電信號模塊、腹部混合心電信號模塊、胎兒心音信號模塊以及嵌入式控制系統(tǒng)模塊。由于母親心電信號通道與腹部混合心電信號通道功能相似,實施時對二者共有的部分功能進行合并。這兩部分電路主要包括模擬濾波電路和模數(shù)轉化電路,對心電信號進行預處理和數(shù)字化的工作。而胎心音信號模塊主要由低通濾波器、放大電路和后級處理等模擬電路組成,該模塊利用控制器芯片內(nèi)高度集成的ADC實現(xiàn)胎兒心音信號數(shù)字化。嵌入式控制系統(tǒng)模塊的功能是響應PC上位機的命令,根據(jù)該命令實現(xiàn)對外圍芯片的控制,并將數(shù)字化的心電信號以及心音信號通過串口傳送到PC上位機。多通道信號采集硬件系統(tǒng)是保證系統(tǒng)獲取清晰信號的關鍵。心電信號分離系統(tǒng)主要是在獲取母親及胎兒心電R波位置的基礎上利用基于斜投影的單通道心電信號的半盲分離方法從腹部混合信號中提取胎兒心電信號。信號顯示系統(tǒng)主要是利用ActiveX控件實現(xiàn)PC上位機與嵌入式控制系統(tǒng)模塊通信并將收到的數(shù)據(jù)、分離后的母親心電信號以及胎兒心電信號以圖形的形式顯示出來。
【關鍵詞】：胎心電 信號采集 信號分離 嵌入式
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R714.5;TN911.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-15
• 1.1 課題研究背景11-12
• 1.2 胎兒心電圖的臨床意義12-13
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 本文的內(nèi)容和安排14-15
• 第二章 胎兒心電圖生理背景15-23
• 2.1 心電圖的產(chǎn)生原理15-17
• 2.2 心電圖形態(tài)學17-19
• 2.3 心電導聯(lián)19-21
• 2.4 胎兒心電信號特征分析21-22
• 2.5 本章小結22-23
• 第三章 心電信號相關處理技術23-31
• 3.1 信號預處理技術23-25
• 3.1.1 濾除工頻干擾23-24
• 3.1.2 抑制基線漂移24
• 3.1.3 心電信號去噪24-25
• 3.2 胎兒心電信號分離技術25-29
• 3.2.1 自適應噪聲抵消技術25-26
• 3.2.2 奇異值分解26-28
• 3.2.3 盲信號分離技術28-29
• 3.3 成人心電信號QRS波群檢測技術29-30
• 3.4 本章小結30-31
• 第四章 多通道信號采集系統(tǒng)硬件設計31-49
• 4.1 母親心電信號模塊32-42
• 4.1.1 電纜屏蔽電路32-33
• 4.1.2 預處理電路33-34
• 4.1.3 工頻陷波電路34-37
• 4.1.4 模數(shù)轉換電路37-42
• 4.2 腹部混合心電信號模塊42
• 4.3 超聲多普勒胎心音信號模塊42-44
• 4.3.1 低通濾波及放大電路42-43
• 4.3.2 后級處理電路43-44
• 4.4 嵌入式控制系統(tǒng)模塊44-47
• 4.4.1 電源電路44-45
• 4.4.2 JTAG接口電路45-46
• 4.4.3 通信電路46
• 4.4.4 芯片IO口分配46-47
• 4.5 系統(tǒng)電源模塊47-48
• 4.6 本章小結48-49
• 第五章 胎兒心電提取系統(tǒng)軟件設計49-65
• 5.1 系統(tǒng)軟件架構設計49
• 5.2 多通道信號采集系統(tǒng)程序設計49-56
• 5.2.1 ADS1294初始化50-51
• 5.2.2 串口函數(shù)設計51-53
• 5.2.3 SPI函數(shù)設計53-54
• 5.2.4 外部中斷服務程序54-55
• 5.2.5 數(shù)據(jù)幀封裝55-56
• 5.3 PC上位機程序設計56-63
• 5.3.1 信號預處理56-58
• 5.3.2 胎兒心電信號提取58-60
• 5.3.3 串口通信及軟件界面設計60-63
• 5.4 系統(tǒng)測試結果63-64
• 5.5 本章小結64-65
• 結論和展望65-67
• 參考文獻67-70
• 攻讀學位期間的科研成果70-72
• 致謝72

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本文編號：957467