基于Cortex的實(shí)時(shí)心電處理及檢測(cè)技術(shù).pdf

1、心臟疾病是威脅人類健康的重要因素，室性心律失常(ventricular arrhythmias)、心臟性猝死(sudden cardiac death，SCD)等更是因?yàn)槠浒l(fā)病突然、難于及時(shí)救治而成為醫(yī)學(xué)界的難題，因此研制一種便攜式隨時(shí)隨地進(jìn)行心電監(jiān)護(hù)的儀器，對(duì)于檢測(cè)和診斷心臟疾病具有重要意義。心電圖信號(hào)(ECG)的實(shí)時(shí)處理與檢測(cè)技術(shù)是目前信號(hào)處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本文主要針對(duì)心電信號(hào)的預(yù)處理、心電信號(hào)的有效性檢測(cè)、心電信號(hào)中QRS波

2、及室上性QRS波識(shí)別和心率計(jì)算等關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)研究，并將上述研究?jī)?nèi)容在以Cortex-M3為內(nèi)核的STM32F103系列芯片搭建的硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)信號(hào)的實(shí)時(shí)處理。
　　心電信號(hào)預(yù)處理技術(shù)的研究:基于監(jiān)護(hù)系統(tǒng)對(duì)ECG信號(hào)分析和診斷的實(shí)際需要，運(yùn)用數(shù)字濾波技術(shù)及現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)，本文采用一種簡(jiǎn)單綜合的心電信號(hào)去噪算法:FIR加窗數(shù)字濾波器、簡(jiǎn)單整系數(shù)50Hz陷波器以及改進(jìn)的小波閾值去噪法。仿真實(shí)驗(yàn)證明該算法能有效抑制基線漂移、工頻干擾、肌

3、電干擾，算法簡(jiǎn)單且易于實(shí)現(xiàn)，通過(guò)計(jì)算信號(hào)的信噪比及改進(jìn)的信噪比，實(shí)驗(yàn)證明該算法整體效果優(yōu)于其他算法。
　　心電信號(hào)有效性檢測(cè)的研究:本文提出了一種基于小波變換理論的心電信號(hào)有效性檢測(cè)算法。對(duì)預(yù)處理后的心電信號(hào)，取滑動(dòng)窗長(zhǎng)度為4s，檢測(cè)該段內(nèi)信號(hào)是否有效。為了驗(yàn)證算法的準(zhǔn)確率及對(duì)不同心電波形是否具有普遍適用性，對(duì)MIT-BIH Arrhythmia Database中48個(gè)記錄，CU及MIT-BIH Noise Stress Tes

4、t Database中部分記錄進(jìn)行了仿真、驗(yàn)證。仿真實(shí)驗(yàn)證明該算法準(zhǔn)確率高且易于實(shí)現(xiàn)，能減少后續(xù)心電診斷和分析的計(jì)算量并能提高檢測(cè)的準(zhǔn)確率，符合心電分析的要求，因此可將其應(yīng)用在遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中。
　　QRS波及室上性QRS波識(shí)別的研究:利用經(jīng)典的差分閾值法和小波變換法檢測(cè) QRS波。使用二次 B樣條小波，運(yùn)用多孔(a-trous)算法對(duì)預(yù)處理后的心電數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換，檢測(cè)識(shí)別心電信號(hào)的特征點(diǎn)，即 R波峰值位置、QRS波群起點(diǎn)和終

5、點(diǎn)位置，計(jì)算出 QRS波間隔及瞬時(shí)心率。文中給出了部分仿真結(jié)果，實(shí)驗(yàn)證明兩種檢測(cè)方法準(zhǔn)確率都在99％以上。一般識(shí)別室性和室上性QRS波的方法都僅依據(jù)室性QRS波與室上性QRS波寬度不同來(lái)區(qū)分，但這樣常引起誤判，不能準(zhǔn)確的區(qū)分某些室性波。在QRS波寬度的基礎(chǔ)上，引入了建立在Lipschitz指數(shù)理論基礎(chǔ)上的室上性QRS波和室性QRS波的判別方法，該方法彌補(bǔ)原算法的不足，提高檢測(cè)準(zhǔn)確率。
　　單通道動(dòng)態(tài)心電便攜實(shí)時(shí)檢測(cè)儀，應(yīng)便于攜帶、