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基于低成本处理器的心电信号诊断技术

作　者: 姜一华
导　师: 杨翠微；方志强
学　校: 复旦大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 心律失常 心电信号 自动诊断 QRS波检测 低成本处理器
分类号: R318.0
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 20次
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内容摘要


心电图(Electrocardiogram简称ECG)是临床上用于诊断心脏疾病的主要手段之一,心电图的自动分析诊断一直是国内外研究的热点。本文研究的目的就是要开发一套适用于低成本便携式心电监护仪硬件的心电图自动分析诊断算法。使得远程心电监护设备可以实现预诊的功能,实时发现心脏疾病,为患者争取治疗和抢救的时间。通过对多个文献提到的多种算法进行修改和综合,本文提出了一种适合上述目的的算法：1)通过一种基于极值的数据压缩算法,将数据从高采样率压缩为低采样率,并尽可能保留QRS波群的特征。2)通过强滤波排除噪声的影响,将低通滤波器的截止频率设置在QRS波群的频率附近,大大衰减高频噪声,并通过一段时间的积分数据来计算RR间期。3)通过计算前一秒数据的平均值预测下一秒波形的幅值,并通过实时调整的阈值判断QRS波群的位置,通过该位置计算出心率和R点,并提出了通过R点计算ST段偏移值和QT间期的方法。该算法所有运算均采用整数型加减乘除法,并且使用内存量小于1K字节。因此非常适合8位单片机进行运算。本文给出了这种适应实时算法的程序流程。该算法特点是在实时跟踪波形变化的过程中实时调整各个阈值,同时占用内存较小。通过MIT-BIH心率失常数据库测试,证明该算法是有效的。通过该算法计算出的上述参数可以从大量的心电图数据中筛选出可疑心电图数据,发送给具有心电图诊断资质的医疗机构,可大大节省医疗和社会资源。本文还探讨了两种基于该算法的心电图检测系统的应用。从中看出该系统在帮助心脏病患者得到及时救治的方面有较大作用。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-6
引言  6-7
第一章 绪论  7-15
  1.1 心电信号的生理意义  7-9
    1.1.1 心电图波形的产生  7
    1.1.2 心电图波形各段的意义  7-9
  1.2 心电信号检测和自动诊断的历史  9-13
    1.2.1 心电图信号的检测  9-10
    1.2.2 心电图的自动诊断  10-11
    1.2.3 便携式心律失常监护系统  11-13
  1.3 课题研究的目的和意义  13-15
第二章 硬件系统简述  15-19
  2.1 概述  15-16
  2.2 导联体系的选择  16-17
  2.3 心电图采集模拟部分硬件电路简述  17-18
  2.4 无线模块及远程通讯  18-19
第三章 实时心电诊断算法  19-46
  3.1 心电自动分析算法综述  19-21
    3.1.1 心电自动分析算法基本流程  19-20
    3.1.2 基于低端处理器的实时心电图分析算法  20-21
  3.2 数据压缩算法  21-25
    3.2.1 转折点算法  21-22
    3.2.2 极值算法  22-23
    3.2.3 两种算法比较  23-25
  3.3 心电信号的预处理算法  25-28
    3.3.1 低通滤波器  25-26
    3.3.2 高通滤波器  26-27
    3.3.3 滤波器性能测试  27-28
  3.4 差分和积分算法  28-33
    3.4.1 一阶差分  28-30
    3.4.2 二阶差分  30-31
    3.4.3 移动窗口积分  31-33
  3.5 QRS波群的检测  33-39
    3.5.1 阂值计算  34-37
    3.5.2 心率计算和初步诊断  37-39
    3.5.3 R点识别  39
  3.6 ST段检测  39-41
    3.6.1 ST段偏移量计算  40-41
  3.7 QT间期和QTc检测  41-43
    3.7.1 QT间期综述  41
    3.7.2 QT间期测量  41-43
  3.8 算法在单片机上的实现  43-46
第四章 算法性能评估  46-51
第五章 实时心电监护系统的应用  51-54
  5.1 社区监护系统  51-53
  5.2 急救服务  53-54
第六章 结论  54-55
参考文献  55-57
致谢  57-58

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中图分类: > 医药、卫生 > 基础医学 > 医用一般科学 > 生物医学工程 > 一般性问题
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