心脏泵血功能储备测量仪的研究

论文摘要

心脏在循环系统中所起的主要作用就是泵出血液以适应机体新陈代谢的需要。心脏泵血功能是正常或是不正常,是增强或是减弱,这是医疗实践以及实验研究工作中经常遇到的问题。大多数心力衰竭病人的主要问题是心肌收缩力的降低,与此同时,心脏变力性、变时性和变传导性也因病情的不同或者治疗的不同而处于一种复杂的、不断变化的状态。由于任何心脏病最终都有可能导致心力衰竭,因此在心血管病诊断和治疗过程中对心脏变力性、变时性和变传导性进行实时监测和评估是非常必要的常规工作。论文在此背景下展开研究。为了无伤性、简便、低代价地测试和评估心脏泵血功能储备情况,本文在重庆大学肖守中教授提出的基于第一心音幅值相对值法的“心音图运动试验”的基础上,加入心电和心输出量的同步测量,更加全面的对心脏泵血功能储备进行测试。通过对这三个信号内在的联系进行分析、处理和判断,降低外界干扰因素引起的误差,增加分析结果的可靠性。论文研究设计了一套硬件电路,该电路能够同时测量心电、心音、心阻抗信号。它采用PIC 单片机和USB 传输接口的硬件结构,具有体积小、使用方便、传输速率快、性能稳定等优点。电路软件部分初步实现了上位机系统的系统管理、USB 数据通信、波形显示、数据预处理、波形回放和数据库等几个主要功能模块。运用小波分析实现了心电信号的伪差消除,并运用小波分析和斯坦似然估计实现了心音信号的消噪处理。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出与研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本课题的研究目的与研究内容
• 1.3.1 本课题研究的目的
• 1.3.2 论文规划
• 2 心脏泵功能与心脏储备的理论研究
• 2.1 心脏储备及其无创检测
• 2.1.1 心脏泵功能与心脏储备
• 2.1.2 心肌收缩能力与心音的产生传导机制
• 2.1.3 心输出量与心阻抗
• 2.1.4 心脏储备的无创检测
• 3 系统硬件设计
• 3.1 系统总体结构
• 3.2 信号检测电路设计
• 3.2.1 生物信号的特征
• 3.2.2 心电信号检测电路
• 3.2.3 心音信号检测电路
• 3.2.4 心阻抗信号检测电路
• 3.3 单片机系统设计
• 3.3.1 单片机的选择
• 3.3.2 USB 通信芯片的选择
• 3.3.3 单片机系统接口电路设计
• 3.3.4 单片机系统软件设计
• 3.4 系统抗干扰设计和安全性
• 3.4.1 电路设计的硬件抗干扰
• 3.4.2 单片机设计的软件抗干扰
• 3.4.3 电气安全的设计考虑
• 3.5 本章小结
• 4 系统软件设计
• 4.1 系统总体结构
• 4.1.1 开发平台
• 4.1.2 系统总体设计框图
• 4.2 USB 通信模块
• 4.2.1 数据的读取发送
• 4.2.2 通信协议与数据效验
• 4.3 数据处理分析模块
• 4.3.1 数据预处理模块
• 4.3.2 心输出量的计算
• 4.3.3 信号消噪
• 4.3.4 参数求值
• 4.3.5 波形显示和回放
• 4.4 数据库模块的设计
• 4.5 本章小结
• 5 总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
• 独创性声明
• 学位论文版权使用授权书