论文摘要
心电图技术以其操作简单、无创、易阅、重复性好等特点,成为心脏学临床诊断、观察、科研等不可缺少的手段之一。数十年来心电图临床应用的范围不断扩大,有的技术把心电图作为时相的定标,如心音图、超声心动图、无创性心功能测定等。在国家863计划资助项目“心血管系统功能状态监测技术与装置”(项目编号:2006AA02Z4D9)中,心电信号同样是用作心音和脉搏波信号的定标,共同评价人体的心血管系统功能状态。虚拟医学仪器是随着计算机技术、现代医学测量技术的发展而发展起来的新型技术,代表着当今医学仪器发展的最新趋势,尤其适合于医学或生物医学工程的研究。本文针对项目中对心电信号检测的要求,设计了一套基于虚拟仪器的心电信号采集系统。主要研究内容如下:(1)心电放大滤波电路的硬件搭建。人体心电信号的主要频率范围为0.05～100Hz,幅度约为0～4mV,信号十分微弱。由于心电信号中通常混杂有其它生物电信号,加之体外以50Hz工频干扰为主的电磁场的干扰,使得心电噪声背景较强,测量条件比较复杂。本文设计的心电放大器具有高精度、高稳定性、高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声及强抗干扰能力等性能,能不失真的检出有临床价值的干净心电信号。(2)安全性能及导联优化。由于心电电极直接与人体皮肤接触,为了保证被测者的安全,设计了一套安全隔离方案,通过电源隔离与信号隔离双重保护,使系统处于全浮地状态而保护人身安全。此外,由于在项目中要同时测量心电以及其他生理信号,为了保证被测者的舒适度和测量的方便性,优化了导联的选择。(3)基于虚拟仪器的采集系统。利用虚拟仪器的图形化编程语言LabVIEW组建了一个心电测量系统,为心电信号进一步的分析处理做好准备。用LabVIEW设计的虚拟仪器可以脱离LabVIEW开发环境,用户最终看到的是和实际硬件仪器相似的操作面板,同时LabVIEW还为虚拟仪器设计者提供了一个便捷、轻松的设计环境,设计者利用它可以轻松组建一个测量系统以及构造自己的仪器面板,而无需进行任何烦琐的程序代码的编写。(4)心电信号的分析和处理。本文基于小波变换多分辨率分析理论和小波变换模极大值理论,去除了心电信号的基线漂移,并提取出特征点R波,取得了良好的实验效果。(5)总体调试。总体调试系统,得到符合项目要求的心电信号。