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心肺复苏监控系统的设计与研究

作　者: 姬风庆
导　师: 董爱华
学　校: 河南理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 心肺复苏信号处理专家系统
分类号: R459.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

心肺复苏是针对心跳呼吸停止所采用的重要抢救措施,在临床上有重要意义。心肺复苏一般由医护人员来操作,但是由于技术水平的差异,操作时不仅容易出现按压部位不准、用力方法不对、按压频率不规律等情况,而且难以准确掌握按压与放松时间比和按压深度。这些因素在操作时都会影响复苏效果,从而直接影响抢救结果。发展心肺复苏装置代替医护人员进行心肺复苏,能提高心肺复苏的疗效。因此,研究心脏复苏装置具有重要意义。本文从医学角度和控制角度研究了心肺复苏监控系统,实现对心肺复苏效果的监测和心肺复苏参数的智能控制。系统通过对病人生理参数的实时监测来定量分析复苏效果,并根据病人的复苏效果调整按压的深度和频率。本文首先阐述了选题的背景、研究目的和意义,并对心肺复苏的医学机理作了简要的介绍。然后研究在心肺复苏过程中,如何对病人的生理信号(心电信号和脉搏信号)进行采集、处理和控制。根据医护人员对心肺复苏的操作要求,本文设计了生理信号采集和处理(心电信号和脉搏信号的数字滤波和血压估算)单元和基于专家系统的控制算法。心肺复苏监控系统的硬件采用基于DSP和单片机的双CPU结构;主机采用单片机AT89C51来完成人机交互、系统设置和控制信号的输出;从机采用TMS320C542来完成数据的采集和处理;采用液晶屏显示患者的生理参数和系统信息。在完成硬件的设计基础上,设计了相应的整体软件结构和部分软件,为心肺复苏监控系统的进一步研究打下了基础。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-17
  1.1 心肺复苏的医学机理  9-12
  1.2 心肺复苏装置  12-13
  1.3 血压在心肺复苏中的连续测量  13-14
  1.4 本课题研究的意义  14-15
    1.4.1 心肺复苏监控系统研究的意义  14
    1.4.2 基于专家系统的心肺复苏控制系统  14-15
  1.5 本课题研究的内容  15-17
2 生理参数的检测与处理  17-33
  2.1 心电信号的检测  17-25
    2.1.1 心电的产生原理和心电波形特征  17-19
    2.1.2 心电信号检测原理  19-20
    2.1.3 心电信号检测与放大电路设计  20-24
    2.1.4 导联脱落检测电路  24-25
  2.2 脉搏信号检测  25-28
  2.3 用PWTT 技术连续测量血压  28-32
    2.3.1 脉搏传播时间和血压的理论关系  28-31
    2.3.2 根据脉搏波波形推算收缩压和舒张压  31-32
  2.4 本章小结  32-33
3 系统的硬件设计  33-49
  3.1 硬件设计的整体思路  33-34
  3.2 DSP 芯片的选型  34-35
  3.3 数据采集电路  35-37
    3.3.1 AD 芯片的选型  35-36
    3.3.2 AD 采样电路  36-37
  3.4 DSP 最小硬件系统的电路设计  37-39
    3.4.1 DSP 时钟电路  37-38
    3.4.2 DSP 复位电路  38-39
    3.4.3 JTAG 仿真接口电路  39
  3.5 单片机外围电路  39-41
  3.6 驱动电路  41-45
    3.6.1 电磁阀驱动电路  41-43
    3.6.2 步进电机驱动电路  43-45
  3.7 键盘和显示电路  45-48
    3.7.1 键盘电路  45-46
    3.7.2 显示电路  46-48
  3.8 本章小结  48-49
4 控制算法研究  49-55
  4.1 专家系统  49-51
    4.1.1 专家系统的介绍  49
    4.1.2 专家系统的结构  49-51
    4.1.3 专家系统的开发方法  51
  4.2 心肺复苏系统的专家系统  51-54
    4.2.1 专家系统的输入和输出  51-53
    4.2.2 专家系统的知识库  53-54
    4.2.3 心肺复苏系统的推理机  54
  4.3 本章小结  54-55
5 系统软件设计  55-63
  5.1 软件总体结构概述  55-57
  5.2 数据采集及处理软件结构  57-59
    5.2.1 数据A/D 转换和处理  58
    5.2.2 数据分析  58-59
  5.3 人机接口  59-61
    5.3.1 键盘管理子程序  59-60
    5.3.2 显示器管理子程序  60-61
  5.4 数据传输子程序  61-62
  5.5 步进电机程序  62
  5.6 本章小结  62-63
6 实验与仿真  63-75
  6.1 放大电路及驱动电路的仿真过程  63-66
    6.1.1 心电信号放大电路的仿真  63-64
    6.1.2 脉搏信号放大电路的仿真  64-65
    6.1.3 电磁阀驱动电路的仿真  65-66
  6.2 步进电机控制仿真  66-68
  6.3 心电和脉搏信号数字滤波的 MATLAB 仿真  68-74
    6.3.1 心电滤波  70-73
    6.3.2 脉搏滤波  73-74
  6.4 本章小结  74-75
7 结论  75-77
  7.1 系统特点  75
  7.2 系统应用前景  75
  7.3 本系统存在的不足  75-77
参考文献  77-79
附录  79-80
致谢  80

心肺复苏监控系统的设计与研究

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