基于嵌入式的多导联心电监护系统的信息处理与数据传输

来源 :北京邮电大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:fuming
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随着电子科学技术的不断进步,远程医疗等新型医疗服务逐渐兴起,传统的以医院为中心的医疗监护方式将可能不再是主流,取而代之的是家庭、社区医疗等服务方式。在这个背景下,低成本,低功耗,智能化,便携式的家庭和社区医疗健康监护正在逐渐成为社会的一种需求。心电图(ECG)是医护人员诊断患者心脏疾病的重要依据,心电信号,尤其是多导联心电信号的采集、检测与分析对于心脏疾病的临床诊断有着非常重要的意义。国际多导联心电信号标准是以12导联心电信号为主,12导联心电信号的采集精度,传输的误差率,后期数据分析对患者的心脏疾病医学诊断和后期治疗非常重要。12导联心电信号检测技术是同时对人体心脏在一个周期的12个不同位置的心脏电信号的记录技术,通过分析12支不同导联的心电信号,可以得出更为全面,详细的心脏活动特征,从而做出更准确的判断,12导联心电信号比单导联或者其他多导联心电信号更加具有医学价值。本课题完成的基于嵌入式系统的多导联心电监护系统,主要包括模拟模块和数字模块,模拟部分主要包括前段心电模拟信号采集,威尔逊中心电位参考电路,右腿驱动电路,各导联信号差分放大电路,级模拟信号放大电路,二级模拟信号放大电路;数字部分包括MSP430片内A/D采样,数字滤波器,异步串行数据传输以及无线发射模块。针对以上主要功能模块的划分,本论文主要工作如下。1.在对本课题的选题背景,心电图的基本知识,心电信号的产生原因,心电信号的特征等充分学习和研究的基础上,着重研究了12导联心电信号之间的数学关系,严格按照国际12导联心电信号的标准,设计硬件电路和软件算法对心电信号进行采集和处理,并在PC端绘制出12导联心电图。2.重点研究了12导联心电监护系统的硬件设计,例如心电信号采集端的设计,威尔逊电路和右腿驱动的设计以及两级放大电路的重点描述,威尔逊电路是心电信号之间差分放大的一个参考电极点,形成一个接近0电位的参考点,将胸导和参考电极做差分放大得出单体胸导连,右腿驱动电路是12导联监护系统的重要部分,负责滤除人体细胞活动产生的肌电干扰信号以及50Hz工频干扰信号,两级放大电路的放大倍数近1000倍,提高了信号的准确度,对片内A/D采样有很大帮助。系统硬件设计是本课题的重点内容。3.论文详细介绍了数字部分的数据处理,尤其是片上系统软件的设计,例如A/D采样模块的设计,数字滤波器的工作原理以及心电数据异步串行传输和无线Zigbee传感网络的应用。该部分着重比较了几种滤波器的功能,介绍了本设计文数字滤波器的实现。4.分析实验结果,验证了监护系统的可行性和实用性,并做出了总结和展望,对监护系统的改进和优化,提出建设性意见。
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