熊颖[1]2003年在《人体心电信号的采集与压缩系统的研究》文中指出心电信号的采集及压缩系统是一个小型的心电管理系统，采集的心电信号具有高保真、高可靠性的特点，可以通过计算机存贮和显示，供医生实时地进行监测，及时关注患者的身体状况，以便进行有效地预防和治疗。 本系统由硬件和软件两部分组成，其中硬件部分包括心电信号的接收、放大和滤波电路以及采集电路两部分，分别设计了ISA和PCI两种总线形式的采集卡；软件部分包括可编程并行接口8255和CPLD与AD574A的接口软件设计、中断方式数据采集系统的软件设计、数据压缩以及病例管理系统的软件设计。 硬件部分所要实现的功能为：通过电极采集到人体的心电信号，并进行滤波等处理，然后通过采集卡将模拟信号转换成数字信号送入计算机中，进行后续处理。 软件部分所要实现的功能为：通过中断服务程序把心电信号定时采集出来，以二进制的形式存储在计算机中；数据压缩程序应实现对心电信号的预处理和压缩，缩小数据存储量，节省空间；病例信息管理系统实现患者个人信息和心电信息的存档，把采集的数据保存作数据库中，能够将心电波形直接显示在计算机屏幕上，并提供打印报告单的功能。
柴龙[2]2008年在《心电脉搏信号同步采集分析系统的研究》文中研究表明心电信号和脉搏波信号均包含着丰富的人体生理信息,可以很好的反映出身体各子系统的生理状态和病理变化,广泛地应用于各种临床病症的检测和诊断之中。随着科学技术的日益发展,在现在医学技术中,通过对心电信号和脉搏波信号的检测分析可以很有效的反映出人身体中的毛病,如心脏病,心血管疾病等。但是由于心电、脉搏波信号都是非线性、非平稳的微弱信号,很容易淹没在噪声中而无法正确的得到有关生理、病理的信息。因此,如何解决心电、脉搏波信号噪声的问题将直接影响病症诊断的准确率。众所周知,心电信号和脉搏波信号之间存在着本质的联系,它们的周期相同,可以利用心电信号的R波来增大脉搏波本身所具有的信息量,也可以利用脉搏波来增大心电信号的信息量。心电波形中的R波与脉搏波的波峰与波谷之间存在着一定的时延关系。根据R波可以将脉搏波划分为一个个周期,可以在一个周期内确定脉搏波的波峰与波谷,也可以根据它们之间的时延关系,进一步确定波峰与波谷的范围。它们之间的实验关系依赖于心电电极的位置及受试者本人。实验结果表明,受试者的身高越高,胳膊越长,体重越重,脉搏波的波峰与R波之间的时延就越大。因此,本论文设计了一个心电、脉搏信号同步采集系统,研究这两类信号的内在联系,揭示信号间规律,抑制噪声对信号的影响,提高对病症检测的准确率,更好的为人体的健康状态判断提供更丰富的信息。本文主要进行基于MSP430的心电脉搏信号同步采集分析系统的研究。根据人体心电信号和脉搏波信号的特征,设计性能优良的心电、脉搏波信号采集系统,选用超低功耗16位单片机MSP430F149和大容量Flash存储器对采集的心电信号和脉搏波信号进行记录、处理,所记录的心电、脉搏波数据可通过RS232接口向微机传送。此系统带有液晶显示器,能显示所采集的心电波形和脉搏波形,配合按键提供友好的中文菜单,操作简便。该监护仪能长期、连续、可靠、稳定的工作,具有体积小、存储容量大、功耗低等特点,便于随身携带,使用方便。最后,我们还利用Matlab编写了一个在微机上运行的心电、脉搏波信号对心律失常检测的分析软件。微机在接收心电、脉搏波数据后,可进行功能更完善的心电、脉搏波数据分析。
孟春艳[3]2015年在《嵌入式起搏心电信号压缩感知特性研究》文中提出随着医疗物联网的快速发展,利用穿戴式无线体域网、手机终端等实时监测心电图(Electrocardiograph,ECG)信号、血压、血氧等多生理参数,已变得非常便利、广泛。同时,对高频心电信号、起搏心电信号等复杂生理信号的无线感知和采集也提出更高需求。然而,上述两类心电信号因固有频率较高,按传统奈奎斯特(Nyquist)定律,信号的采集数据量较大,所以,探索高效生理信号压缩的方法非常必要。在此,对起搏心电信号的压缩感知特性进行初步研究。论文主要研究工作有:第一,嵌入式环境下起搏心电信号的感知与传输利用穿戴式无线体域网或者手机终端等,实现起搏心电信号的感知与传输。通过蓝牙4.0模块实现起搏心电信号的近程无线传输,解除了传统有线传输带来的束缚,降低信号传输的错误率与丢失率。第二,设计起搏心电信号稀疏分解基函数首先对小波基函数的特性进行分析,然后选择典型小波基函数分别对信号进行稀疏分解。最终通过实验证明:当选择的小波基函数与起搏心电信号具有相似特点时,信号的稀疏分解效果较好;并可知db小波、coiflet小波和symlet小波基函数,能对心电信号进行较好的稀疏表达。第叁,起搏心电信号压缩感知的测量矩阵优化设计通过对常见测量矩阵构造方法及各自适用范围的研究,最终得出随机高斯测量矩阵更适于心电信号的降维观测,并为后续信号的精确重构提供理论依据和保障。第四,起搏心电信号嵌入式压缩感知的重构及其性能评测通过寻找合适的重构算法实现信号的精确重构,并对选择常见的性能评测标准对重构的性能进行评价。由实验结论可知:正交匹配追踪算法可以实现较好的信号重构效果,并且压缩感知信号的重构精度与压缩比、测量矩阵的M值密切相关,为获得较高的重构精度,需要减小压缩比、增大M值,同时计算复杂度将会随之升高。
黄振[4]2006年在《远程心电检测技术研究》文中研究表明随着老年化社会的到来及人民健康理念的转变,心脏保健成为了一个引人注目的社会问题。针对心脏病监护的特殊需求,本论文研究并设计了一套基于GPRS网络的远程心电检测系统。文中在阐述了人体心电产生机理及对其进行远程检测的现实意义基础上,深入分析了心电信号的特点及其主要干扰源,并对心电信号检测要求进行了分析,在对目前几种远程传输方法的讨论和分析基础上,确立基于GPRS技术的远程心电检测方案。针对心电信号及其干扰信号的特点,设计了心电信号检测硬件电路。通过合理设计带通滤波器参数,并在对检测电路的仿真和多次实验的基础上,实现了心电信号的有效检测。本文通过对GPRS模块控制方法的探讨和分析,设计了其相应的硬件控制电路。通过单片机底层程序的设计,完成了对心电数据的采集和GPRS模块的AT指令控制,实现了对心电数据无线传输;并采用VC++开发工具,基于Winsock网络编程技术,设计并开发了心电检测系统远程监护软件,实现了对心电信号的远程监护。本文还针对心电数据量大的特点,对心电信号压缩方法进行了探讨,采用小波系数自适应压缩方法对心电信号进行了压缩,取得了较好的压缩比,并具有重构信号失真小的特点。所设计的远程心电检测系统实现了心脏病人在自由活动条件下的远程监护,具有技术先进性和广泛的实际应用价值。
张开玉[5]2008年在《基于GPRS的远程心电监护系统研究》文中研究说明随着社会的进步和科技的发展,人们对健康观念、健康方式和途径都发生着深刻的变化。我国是心脑血管疾病的高发区,然而多数医院的心电监护设备数量少、不宜移动、且成本高,无法满足市场的需求。为了满足对心电监护设备的需求,本论文研究并设计了一套基于通用分组无线业务(General Packet Radio Service,简称:GPRS)的远程心电监护系统。文中在阐述了人体心电产生机理及对其进行远程检测的现实意义基础上,深入分析了心电信号的特点及其主要干扰源,并对心电信号检测要求进行了分析,确立基于GPRS的远程心电监护系统方案。针对心电信号及其干扰信号的特点,设计了心电信号检测硬件电路。通过合理设计带通滤波器参数,并在对检测电路的仿真的基础上,实现了心电信号的有效检测。本文通过对SIM300 GPRS模块控制方法的探讨和分析,设计了其相应的硬件控制电路。通过SPCE061A单片机底层程序的设计,完成了对心电数据的采集和GPRS模块的AT指令控制,实现了对心电数据无线传输;并采用VB6.0和SQL Server2000开发工具,基于Winsock网络编程技术,设计并开发了远程心电监护软件,实现了对心电信号的远程监护。本文还针对心电数据量大的特点,对心电信号压缩方法进行了探讨,采用小波变换结合自适应编码方法对心电信号进行了压缩,取得了较好的压缩比,并具有重构信号失真小的特点。所设计的远程心电监护系统实现了心脏病人在自由活动条件下的远程监护,具有技术先进性和广泛的实际应用价值。
徐福燕[6]2002年在《叁维医学超声系统的图像数据高速采集与同步控制方法的研究》文中研究说明作者根据心脏叁维超声医学诊断系统的要求，承担了叁维超声图像系统中的实时图像采集与图像预处理等方面的研制。利用DC30图像采集卡和Bird电磁定位系统完成了大容量超声图像采集与叁维位置信息采集的软件设计，引入脚踏开关作为采集启动信号，并设计了心电信号采集卡，在采集超声图像的同时也进行心电信号的同步采集，提取出来的心电信号采用动态阈值及多判据标准进行R波的自动识别，再由R波来选取同一时相的心脏二维超声切面进行后续的叁维重建。采集下来的超声图像以AVI文件的格式直接存放到高速硬盘上，作者实现了超声图像的连续与逐帧回放及放大、缩小、复制、删除等编辑功能，并成功地把AVI文件格式转换成BMP位图格式，方便后续处理中图像的轮廓增强和边缘描点，为叁维表面重建提供了原始的图像轮廓数据。作者还分析了在多任务操作系统环境下软件定时中断无法满足实时采集与控制的原因，阐明了Windows 98的内核管理机制及实现硬件中断服务的内部机理，介绍了一种基于PC机和Windows 98系统平台下实现实时控制的关键技术-高精度硬件实时时钟中断的获取方法，并运用虚拟设备驱动程序(VxD)的编程方法在Ring0层实现了高精度硬件定时器的设计。在整个系统的软件编程实现上，主要采用VC++6.0与内嵌汇编语言的混合编程方式，充分利用VC++6.0高级性与汇编语言低级性的优点，大大提高了程序运行的效率与速度。
彭向东[7]2014年在《护理服务机器人及其体域网心电信号压缩感知研究》文中研究指明人口老龄化趋势的加剧、空巢家庭数量的增加和大量伤残病人的出现使得医疗、社会保险系统和家庭面临前所未有的压力,如何为老年人和残疾人提供诸如医疗康复训练、个人卫生护理、远程健康监护等方面的服务是目前亟待解决的一个重要问题。本文针对这些问题,通过模块化的设计思想,设计了一种护理服务机器人。该机器人在实验室课题组已有的多功能护理床基础上,集成了智能卫生护理器和体域网生理参数远程监护子系统。同时,本文针对护理服务机器人的体域网生理参数远程监护子系统中的低功耗问题和远程监护中心的信号重构精度问题,利用近年来出现的压缩感知理论,以心电信号为研究对象,分别提出了一种低功耗体域网心电信号压缩感知方法和一种基于过完备字典的体域网压缩感知心电重构方法。本文首先在对护理服务机器人系统的构成和功能进行介绍后,针对老年人和残疾人的个人卫生护理和长期卧床带来的褥疮问题,设计了一种具备大小便自动处理及翻身功能的智能卫生护理器。该护理器的设计主要包括机械结构设计和控制系统设计。详细介绍了大小便处理主体、翻身机构和控制箱的机械结构设计以及基于Atmega128 MCU的控制系统设计。测试结果表明所设计的智能卫生护理器实现了对病患者大小便的自动感应、冲洗、人体清洗和人体干燥功能,并实现了有效防止褥疮的翻身功能,具有较好的可靠性和舒适度。其次,为有效实现人护理服务机器人的远程健康监护的功能,本文在对体域网相关知识进行详细的介绍后,设计了一个基于体域网的生理参数远程监护子系统,该子系统的设计主要包括数据采集、数据通信、数据处理和电源管理四个模块的设计。本文对此四个模块的硬件电路和软件系统进行了设计,然后对所设计的子系统进行了系统可靠性、稳定性和实时性的测试和分析。实验结果表明,所设计的子系统的数据误包率、接受信号强度指示和数据传输时间等性能参数均能较好的满足体域网生理参数远程监控子系统的要求。然后,在对心电信号和压缩感知理论进行深入的介绍后,本文针对体域网的低功耗问题,利用压缩感知理论,提出一种低功耗的体域网心电信号压缩感知方法。该方法在传感节点端利用随机二进制矩阵对心电信号进行观测,观测值被传送至远程监护中心后,再利用心电信号离散余弦变换域下的稀疏基和块稀疏贝叶斯学习重构算法对心电信号进行重构。仿真结果表明,采样总体信号的30%便可以得到信噪比为60dB以上的重构信号,观测矩阵每列中1的个数可以控制在5以下,从而降低了传感节点的采样、计算和传输功耗。该方法具有功耗低、信号重构精度高和易于硬件实现的优点。最后,本文在体域网平台下,基于压缩感知理论,针对体域网远程监护中心对重构的心电信号精度要求高的特点,提出了一种基于过完备字典的体域网压缩感知心电重构方法。该方法在传感节点端利用随机二进制矩阵对心电信号进行观测,观测值被传送至远程监护中心后,再利用基于K-SVD算法训练得到的过完备字典和块稀疏贝叶斯学习重构算法对心电信号进行重构。仿真结果表明,当心电信号压缩率在70%-95%时,基于K-SVD过完备字典比基于离散余弦变换基的压缩感知心电重构信噪比高出5-22dB。该方法具有信号重构精度高、易于硬件实现的优点。本文所设计的护理服务机器人实现了医疗康复训练、个人卫生护理、远程健康监护等功能,对于提高老年人和残疾人的生活质量,发现和预防突发疾病,减轻护理人员的负担,保证我国社会的稳定发展具有重要意义。同时,体域网心电信号压缩感知研究所取得的成果对于压缩感知理论在体域网平台的实际应用和推广具有重要的参考价值。
张瑞杰[8]2007年在《氩氦刀治疗中的远程监控技术研究》文中研究指明远程监控技术在国内外的许多行业和领域已经得到了相当广泛的应用,但是在医学领域的应用目前并不是很广泛,将该技术应用到氩氦刀手术治疗过程中,具有很大的应用前景。本文在深入分析远程监控系统结构和系统功能以及远程监控相关技术的基础之上,基于虚拟仪器开发平台将远程监控技术应用到氩氦刀手术治疗过程中,在临床实验中推广和使用了实时适形监控,监控手术消融状态,保证氩氦刀手术系统治疗的效果;同时实时监测患者的多项生命体征,保证手术的安全进行。主要研究内容如下:1.对计算机监控系统的相关概念及功能特点做了较为深入的分析研究,在此基础上分析设计远程监控系统的结构和功能,讨论了该系统所涉及的主要关键技术;2.在了解氩氦刀治疗中监控实现过程的基础上,深入研究了前端数据采集技术以及数据分析处理技术(主要是图像压缩),并对图像压缩效果进行了研究;3.针对监控系统的远程技术问题进行了探讨,分析了网络通信技术并重点讨论研究了基于LabVIEW网络通信方式;4.具体介绍了氩氦刀治疗中远程监控系统的开发设计过程,包括主程序面板的设计以及各子功能模块的设计思路和程序编写,实现了手术治疗中远程监控功能。此项研究采用LabVIEW作为软件开发平台,充分利用了计算机网络的丰富资源和该软件本身强大的图形化编程功能,设计了氩氦刀治疗中远程监控系统,实现了主要的监控功能,具有实际的应用价值。
孟莹[9]2015年在《基于柔性MEMS干电极阵列的智能心电监护系统关键技术研究》文中认为心电图是预防和治疗心血管疾病的主要依据。目前,临床多采用湿电极采集心电信号,但湿电极的导电胶会刺激皮肤,且随时间增长,导电胶易干涸,影响心电信号质量,不宜长期、连续使用。近年来,柔性MEMS技术与生物电子技术发展迅速,在柔性衬底上制备的心电干电极无需导电胶,具有良好的柔韧性和延展性,能与皮肤紧密贴合,在长期心电监护中具有极大的发展潜力,更符合现代社会的医疗需求。另一方面,电子皮肤作为智能可穿戴设备的代表正逐渐成为生命体征监测的重要发展方向,而柔性干电极正是电子皮肤的重要组成部分。因此,无论是传统的心电采集还是未来可穿戴电子皮肤的发展,对柔性干电极的研究都势在必行。PDMS是微加工领域常用的柔性衬底材料,与帕利灵、聚酰胺和聚酰亚胺相比,PDMS价格低廉,弹性性能好,具有良好的生物相容性,制备工艺简单,无需专用沉积设备,在生物医疗领域应用广泛。然而,在PDMS衬底上制备柔性电子器件时,沉积在PDMS衬底上的金属膜会出现褶皱和裂纹,导致金属膜阻抗增大、导电性能变差,严重影响器件性能。因此,改善PDMS衬底上金属膜的褶皱和裂纹,对推进柔性PDMS电子器件的发展具有重要研究意义,也是实现柔性PDMS心电干电极稳定、高效制备的工程基础。为了适应未来智能可穿戴设备和电子皮肤的发展需求,本文着重研究了改善PDMS衬底上金属膜褶皱和裂纹的方法,在此基础上设计了一种基于柔性PDMS衬底的MEMS球冠心电干电极阵列,并提出了相应的制备工艺流程。最后开发了以柔性MEMS球冠干电极阵列为心电传感器,以心电数据采集前端为依托,以移动智能设备为用户体验终端,以中心服务器为支撑的智能心电监护系统。具体研究问题包括:柔性PDMS衬底上金属膜褶皱和裂纹的改善方法,基于柔性PDMS衬底的MEMS球冠心电干电极阵列的设计与实现,心电干电极采样信号预处理方法及心电信号QRS波检测算法,智能心电监护系统的软硬件设计和开发。主要贡献和创新点体现在以下几个方面:1、针对基于PDMS的柔性MEMS球冠心电干电极阵列制备过程中,在PDMS衬底上沉积金属时,金属膜存在褶皱和裂纹,致使金属膜导电性和稳定性降低的问题,依据褶皱产生的动力学机理,提出了两种改善褶皱的方法:纳米粒子填充改性PDMS衬底和通过表面修饰改性PDMS衬底,均能有效降低金属膜的褶皱和裂纹,提升金属膜的导电性,增强金属膜与PDMS衬底的结合力。2、在提高PDMS衬底上金属膜质量的基础之上,通过光刻胶热熔、两次PDMS转模等MEMS工艺和新型仿倒装焊的引线工艺,设计并制备了一种基于PDMS衬底的柔性球冠干电极阵列,将其应用于心电检测当中,所获得的心电信号具有较高的信噪比。3、依据柔性MEMS球冠干电极阵列采集的心电信号特征,提出基于单步提升离散小波变换的心电信号去噪算法以及基于离散Marr小波变换的心电信号QRS波识别算法,在成功滤除基线漂移干扰和肌电等高频干扰、精确检测QRS波群的同时,提高了计算效率。4、开发了基于柔性MEMS球冠干电极阵列的智能心电监护系统,通过蓝牙无线传输将心电数据传送给移动智能终端进行数据压缩,随后经无线网络将压缩后的心电数据上传至中服务器,通过服务器对心电数据进行解压缩、进一步去噪和特征识别,并将预检结果同步到远程心电监护网页中,方便医生诊断。
刁晨[10]2016年在《心电信号质量评估与心率变异性分析方法研究》文中进行了进一步梳理心率变异性信号蕴含着丰富的心血管系统生理和病理信息,被广泛用于自主神经系统功能的定量评估。众所周知,心率是自主神经系统协调控制的结果,心血管疾病、生理状态、生活压力对自主神经系统的调控有很大的影响。提取心率信号,识别与疾病相关的异常心率信息,对于心血管疾病的早期预警有着重要的意义。然而,心电信号在采集过程中不可避免地受到噪声污染,造成心率信号提取精度下降。因此,心电信号质量评估是心率信号分析的重要环节。本文主要围绕心电信号质量评估和心率变异性分析方法两个方面展开深入研究,主要工作如下:1)针对多导联心电信号质量评估,提出了多导联心电融合算法。算法中,利用局部加权线性预测基本思想对多导联心电信号实施融合。为了有效保留多导联心电信号的质量特征,模糊推理系统被设计用于加权值估计。实验结果表明本文所提算法能够对拟合心电信号和实际心电信号实施有效融合。研究中,使用相空间重构理论和量化递归分析对心电信号质量特征进行提取。通过实验结果分析,最终选取递归度、确定性和熵叁个指标作为信号质量特征参数。2)为了对心电信号质量实施有效分类,本文提出了基于局部投影距离的谱聚类算法。在算法中,定义了局部投影邻域,该区域是任意两数据点所构成的局部邻域,邻域内数据点投影到两数据点间的直线。利用投影点之间的欧几里得距离,数据局部空间结构便能被该数据之间相似度很好地描述。根据数据点间的结构信息,对投影距离进行压缩或者拉伸,从而获得亲和矩阵。通过对拟合数据、实际数据和图像的聚类实验结果说明基于局部投影距离的谱聚类算法具有较好的算法性能。3)为了检测心电信号中的R波,本文提出了一种能够自适应地将信号分解为一系列调幅-调频分量的改进总体局部均值算法。面对低分辨率信号,总体局部均值算法在信号分解过程中常出现信号的模式混迭,从而难以在调幅-调频信号中提取有用信息。本文提出了一种基于叁次样条插值的总体局部均值算法,通过对数据点插值处理从而提高了信号的分辨率。实验结果表明本文所提算法能够有效克服信号的模式混迭,进而提取到心电信号特征信息。因此,本算法性能优于局部均值算法和总体局部均值算法。4)本文提出了基于改进的总体局部均值算法的R波检测算法。算法中,R波的检测分为叁个过程:信号预处理阶段、特征提取阶段和决策阶段。利用MIT心律不齐数据库对本算法性能进行评估,实验结果表明所提算法能够有效实现心电信号R波的检测。5)对于心率变异性分析,庞加莱散点图对心率变异信号的非线性动力学特征描述不足。本文提出了叁维庞加莱散点图,在原散点图基础上充分利用了散点间内在联系,从而进一步提高了庞加莱散点图对非线性系统的描述能力。将叁维庞加莱散点图分别用于健康人、冠心病患者和充血性心力衰竭患者的RR间期序列分析。实验结果表明叁维庞加莱散点图对于上述叁类人群的心血管系统具有较好的描述能力。
参考文献：
[1]. 人体心电信号的采集与压缩系统的研究[D]. 熊颖. 哈尔滨工程大学. 2003
[2]. 心电脉搏信号同步采集分析系统的研究[D]. 柴龙. 兰州理工大学. 2008
[3]. 嵌入式起搏心电信号压缩感知特性研究[D]. 孟春艳. 重庆理工大学. 2015
[4]. 远程心电检测技术研究[D]. 黄振. 哈尔滨工业大学. 2006
[5]. 基于GPRS的远程心电监护系统研究[D]. 张开玉. 哈尔滨理工大学. 2008
[6]. 叁维医学超声系统的图像数据高速采集与同步控制方法的研究[D]. 徐福燕. 福州大学. 2002
[7]. 护理服务机器人及其体域网心电信号压缩感知研究[D]. 彭向东. 南昌大学. 2014
[8]. 氩氦刀治疗中的远程监控技术研究[D]. 张瑞杰. 河北工业大学. 2007
[9]. 基于柔性MEMS干电极阵列的智能心电监护系统关键技术研究[D]. 孟莹. 上海交通大学. 2015
[10]. 心电信号质量评估与心率变异性分析方法研究[D]. 刁晨. 兰州理工大学. 2016
标签：计算机软件及计算机应用论文; 心电监护论文; pdms论文; 压缩感知论文; 脉搏传感器论文; 柔性管理论文; 功能分析论文; 算法论文;