基于智能手机的心律失常远程监护平台的软件技术研究

论文摘要

心血管疾病是全球范围内造成死亡的重要原因,心电监护是检测和预防心血管疾病的重要手段。随着医学技术的发展,现在的医学模式逐渐转变为以预防为主、以家庭和社区为中心的模式,因此远程医疗系统的研究越来越受到重视,而基于无线通信的远程医疗系统的研究在近年来更是得到了快速发展。将移动通信技术用于远程监护系统,可以给使用者带来更大的灵活性,使用者可以不受时间、地点的限制,随时接受监护中心提供的心电监护、日常健康咨询以及在紧急情况下获得及时救治。此外,随着智能手机的普及和发展,将远程监护与智能手机相结合已经成为了国内外的研究热点。本文在总结前人工作的基础上,对基于智能手机的心律失常监护系统的软件进行了研究。完成的主要研究工作如下:第一,总结现有的QRS复合波检测的各种方法后,选用小波变换方法来进行QRS波定位。首先使用4尺度上的Marr小波变换结合动态阈值法定位R波,并用修正算法来排除漏检和误捡。然后采用平面几何法定位Q波及S波,确定QRS波的起点和终点。使用Matlab设计定位算法并进行仿真,采用MIT-BIH心律不齐数据库里的部分心电数据进行测试,测试结果显示检测准确度达到90%以上。第二,根据病例特征和常用的临床诊断经验,制定诊断心房颤动、心律不齐、心动过速、心动过缓、停搏、漏搏、房性早搏、室性早博、插入性室早、R on T波形、室早成对、阵发性室速、室性二联律、室性三联律这十四种心律失常症状的标准。根据定位出的QRS波群计算RR间期、RR间期差和QRS波长等诊断参数,编写诊断算法根据标准对上述症状进行初步的智能诊断。第三,分析并比较现有的智能手机硬件性能及操作系统,选择使用Windows Mobile 6.5手机操作系统的智能手机作为开发平台。将设计好的定位及诊断算法移植到智能手机上,并在智能手机上编写心律失常监护平台的软件。该软件能实现如下功能:读取心电数据并在显示屏上显示心电波形,同时对心电数据进行实时的处理和分析,计算心率并诊断是否出现心律失常症状,并在显示屏上显示心率和诊断结果。心电数据和诊断结果都通过GPRS网络传送到远程监护中心端。此外,还在显示屏上添加了实时钟显示。软件使用C#编写,在Visual Studio 2005和Windows Mobile 6 Professional SDK所搭建的开发平台上开发,并进行了性能测试,测试结果显示,3s钟的数据所用的处理时间仅为0.15s,完全能够满足系统的实时性要求。第四,在前人的工作基础上,使用LabView开发远程监护中心端的软件,通过网络接收智能手机发送的数据和诊断信息,并同时在显示屏上进行波形显示和报警灯报警。此外,还可以进行报警信息的记录和显示。整个系统进行联机测试,运行良好。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.1.1 课题的研究背景
• 1.1.2 智能手机在远程医疗系统中的研究意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 课题的研究目的和研究内容
• 1.3.1 课题的研究目的
• 1.3.2 课题的研究内容
• 2 无线远程医疗系统的结构
• 2.1 无线远程医疗系统的结构
• 2.2 用户端与远程监护中心端之间的通信方式
• 2.3 智能手机平台的选择
• 2.3.1 智能手机处理器选择
• 2.3.2 智能手机操作系统选择
• 2.4 本章小结
• 3 基于小波变换的对部分心律失常症状的诊断算法研究
• 3.1 心电信号的产生原理及波形特点
• 3.1.1 心电信号的产生原理
• 3.1.2 心电信号的波形特征
• 3.1.3 MIT-BIH 心律失常数据库
• 3.2 小波分析概述
• 3.2.1 小波分析理论
• 3.2.2 常用小波函数
• 3.3 基于小波的QRS 波检测算法
• 3.3.1 QRS 波检测算法的流程
• 3.3.2 分析小波函数及尺度的选择
• 3.3.3 QRS 复合波定位方法
• 3.4 对部分心律失常症状的诊断
• 3.4.1 对部分心律失常症状的诊断标准
• 3.4.2 心动过缓和心动过速的诊断分析
• 3.4.3 心律不齐的诊断分析
• 3.4.4 停搏、房颤和漏搏的诊断分析
• 3.4.5 早搏的诊断分析
• 3.5 本章小结
• 4 基于智能手机的心律失常监护平台的设计
• 4.1 智能手机开发环境的搭建
• 4.2 基于智能手机的心律失常监护平台软件设计
• 4.2.1 数据读取模块
• 4.2.2 控制模块
• 4.2.3 处理模块
• 4.2.5 显示模块
• 4.2.6 网络通信模块
• 4.3 智能手机上的软件测试
• 4.4 本章小结
• 5 心律失常监护中心的设计
• 5.1 LABVIEW 编程语言简介
• 5.2 心律失常监护中心的搭建
• 5.2.1 服务器用户界面
• 5.2.2 网络通信模块
• 5.2.3 心电波形显示模块
• 5.2.4 报警模块
• 5.2.5 信息显示模块
• 5.3 系统调试结果
• 5.4 本章小结
• 6 总结和展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录