基于單片機的低成本心電監(jiān)護系統(tǒng)設(shè)計開題報告

1、<p>　　基于單片機的低成本心電監(jiān)護系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　開題報告</b></p><p>　　1．研究的目的和意義 </p><p>　　心血管疾病，特別是冠心病和心源性猝死已成為危害人類健康常見的疾病，過去只是在老年人群體中發(fā)病比例較高，但隨著事業(yè)及家庭雙重重擔的壓力，近年來中年人的心臟病的發(fā)病率也呈現(xiàn)

2、升高的趨勢。常規(guī)的靜態(tài)體表心電圖（12導(dǎo)聯(lián)）是各種心臟疾病的重要檢查手段，一般是在醫(yī)院專業(yè)技術(shù)人員操作心電圖儀將病人的心電波形記錄在心電圖紙上，然后進行閱讀和分析，為醫(yī)生提供有用的臨床診斷資料。然而，有時患者常常自感心慌胸悶不適，待趕到醫(yī)院進行檢查時，往往又錯過了出現(xiàn)異常的短暫變化期，查不出問題使得醫(yī)生不能及時掌握患者的心跳記錄?，F(xiàn)在，無線遙測技術(shù)已經(jīng)成為產(chǎn)品競爭力的一個重要因素。從發(fā)展的角度來看，醫(yī)療監(jiān)護產(chǎn)品的無線化、網(wǎng)絡(luò)化是發(fā)展趨勢

3、，移動型、具備無線聯(lián)網(wǎng)功能的監(jiān)護產(chǎn)品將成為未來市場的主流，另外，遠程醫(yī)療的發(fā)展也將使無線監(jiān)護與無線互聯(lián)技術(shù)大有用武之地。無線應(yīng)用的前景廣闊，因此研制開發(fā)無線監(jiān)護產(chǎn)品勢在必行。心電監(jiān)護是遠程醫(yī)療的一個重要組成部分，是指利用現(xiàn)代通信技術(shù)、計算機技術(shù)、電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等來對受試者進行長時間的心電監(jiān)測，受試者的活動范圍可以不受醫(yī)院的限制。 </p><p>　　研究心電監(jiān)護的目的和意義在于：縮短了醫(yī)生和患者之間的距離，

4、為患者提供及時救助，減少患者或醫(yī)務(wù)人員的旅途奔波；對自理能力較差的老年人和殘疾人的日常生活實施心電監(jiān)護，不僅能對受試者的心電信息進行準確、及時的監(jiān)測，提高診斷的科學性和全面性，還可以充分評估監(jiān)護對象的獨立生活能力和健康狀況，提高患者的生活質(zhì)量；心電監(jiān)護可以在患者熟悉的環(huán)境中進行，減輕了患者的心理壓力，提高了診斷的準確性；對健康人群的遠程心電監(jiān)護，可以發(fā)現(xiàn)疾病的早期癥狀并予以預(yù)警和提示，從而達到保健和預(yù)防疾病的目的。因此，心電監(jiān)護對于人們

5、的生活質(zhì)量和健康水平的提高將發(fā)揮著越來越重要的作用。</p><p>　　2．國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析 </p><p>　　監(jiān)護系統(tǒng)的發(fā)展，可追溯至1962年，北美建立第一批冠心病監(jiān)護病房（CCU），以后，監(jiān)護系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展，隨著計算機和信號處理技術(shù)的不斷發(fā)展，以及臨床對危重患者和潛在危險患者的監(jiān)護要求的不斷提高，對CCU/ICU監(jiān)護系統(tǒng)功能要求也不斷提高；1988—

6、1997年的10年間，一大批有價值的項目相繼啟動，它代表了第二代遠程醫(yī)療，其聲勢和影響遠遠超過了第一代技術(shù)。在遠程醫(yī)學系統(tǒng)的實施過程中，美國和西歐國家發(fā)展速度最快，聯(lián)系方式多是通過衛(wèi)星和綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)（ISDN),在遠程咨詢、遠程會診、醫(yī)學圖像的遠距離傳輸、遠程會議和軍事醫(yī)學方面取得了較大進展。目前，監(jiān)護系統(tǒng)除具有以前的多參數(shù)生命體征監(jiān)護的智能報警外，還要求在監(jiān)護質(zhì)量以及醫(yī)院監(jiān)護網(wǎng)絡(luò)方面有進一步的提高，以更好地滿足臨床監(jiān)護、藥物評價和現(xiàn)

7、代化醫(yī)院管理的需要。 </p><p>　　中國金衛(wèi)醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)即衛(wèi)生部衛(wèi)生衛(wèi)星專網(wǎng)于1997年7月正式開通。它可以為各地疑難急重癥患者進行遠程、異地、實時、動態(tài)電視直播會診，它已成功地進行大型國際會議全程轉(zhuǎn)播、組織國內(nèi)外專題講座、學術(shù)交流和手術(shù)觀摩數(shù)十次，標志著我國醫(yī)療衛(wèi)生信息化事業(yè)跨入了世界先進水平。1997年9月，中國醫(yī)學基金會成立了國際醫(yī)學中國互聯(lián)網(wǎng)委員會（IMNC）。該組織經(jīng)過十年三個階段即：電話

8、線階段；DDN、光纜、ISDN通訊聯(lián)網(wǎng)階段；衛(wèi)星通訊階段，逐步在我國開展醫(yī)學信息及遠程醫(yī)療工作，目前開展了可視電話系統(tǒng)的遠程醫(yī)療。 </p><p>　　現(xiàn)有監(jiān)護產(chǎn)品的分類： </p><p>　　1） 按產(chǎn)品性能和使用功能分為多參數(shù)固化式監(jiān)護儀、便攜式監(jiān)護儀、插件式監(jiān)護儀和中央站監(jiān)護儀。</p><p>　　2） 按監(jiān)測參數(shù)

9、方法可分為無創(chuàng)生命參數(shù)監(jiān)測、有創(chuàng)參數(shù)監(jiān)測及特殊測試參數(shù)的監(jiān)測（血氣、生化分析監(jiān)測、除顫及特殊麻醉氣體的監(jiān)測）。</p><p>　　2．1 ECG（心電圖）監(jiān)測的發(fā)展歷史： </p><p>　　最早，醫(yī)務(wù)人員對ECG的監(jiān)測和需求，是從危重病人搶救開始的。 </p><p>　　1）1933年：Hooker首次進行實驗動物心臟復(fù)蘇，通過密切觀察

10、心臟跳動狀況，來總結(jié)和判斷病人的危重搶救效果。 </p><p>　　2）1943年：Claude Beek首次在手術(shù)室內(nèi)實施電除顫，開始ECG的監(jiān)測和臨床應(yīng)用。  </p><p>　　3）1952年：Zoll首次推出心臟起搏術(shù)，通過對心臟功能未完全恢復(fù)的病人進行起搏、監(jiān)護，使病人得以康復(fù)； </p><p>　　

11、4）1956年：體外除顫儀問世，提高了危重病人搶救的存活率； </p><p>　　5）1960年：Kauwenhoven報道胸外心臟按摩有效，心臟復(fù)蘇技術(shù)日漸成熟；   </p><p>　　6）1970s：持續(xù)床邊ECG監(jiān)測，能夠適時不斷地監(jiān)護病人的ECG狀況，使得心臟病人及危重病人得以密切和連續(xù)的觀察，同時幫助醫(yī)務(wù)人員能對病人的心電情況做出連續(xù)

12、的分析和判斷； </p><p>　　7）1980s：Swan-Ganz肺動脈漂浮導(dǎo)管的出現(xiàn)及臨床應(yīng)用，將血流動力學監(jiān)測（有創(chuàng)壓、心排量等）引入臨床，監(jiān)測功能更加多，醫(yī)務(wù)人員獲取的客觀監(jiān)測信息更加豐富，從而大大促進醫(yī)療水平和科研； </p><p>　　8）1990s：臨床開始應(yīng)用持續(xù)無創(chuàng)血壓監(jiān)測技術(shù)；   </p><

13、p>　　2．2 心電的監(jiān)測技術(shù)： </p><p>　　心電的監(jiān)測技術(shù)也是在70年代發(fā)展起來的，直到80年代中期還沒有廣泛應(yīng)用于臨床。國內(nèi)較早應(yīng)用的是單純SPO2的監(jiān)護儀及單純的心電的監(jiān)護儀。由于微處理機和快速電子系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，監(jiān)護參數(shù)ECG、SPO2、NIBP、TEMP等集于一體的監(jiān)護儀越來越得到醫(yī)護人員的認可應(yīng)用與廣泛的臨床應(yīng)用。 </p><p>

14、;　　二代監(jiān)護的發(fā)展，在隨后的發(fā)展中，心輸出量和EtCO2監(jiān)護儀也作為床邊監(jiān)護儀在臨床得以發(fā)展和使用，特別在ICU、CCU、麻醉科應(yīng)用非常廣泛。   </p><p><b>　　1）顯示與參數(shù)： </b></p><p>　　監(jiān)護儀最初只是作為適時地監(jiān)測病人的主要生命參數(shù)，ECG、NIBP和SPO2，由最早的數(shù)字顯示，發(fā)展到數(shù)

15、字和波形同屏顯示。在監(jiān)護儀的屏幕顯示方面，也在不斷地更新和改進，由最初的LED顯示，CRT顯示，發(fā)展到液晶顯示，直至目前更為先進的彩色TFT顯示，即能保證很高的分辨率和清晰度，消除視角問題，在任何角度都能完整地觀察病人監(jiān)護參數(shù)和波形。在使用中，能夠保證長期高清晰、高亮度的視覺效果。  </p><p>　　2）分析聯(lián)網(wǎng)功能： </p><p>　　隨著電路的高

16、度集成化，監(jiān)護儀的體積越來越趨于小巧，功能也更加齊全，在可以監(jiān)測ECG、NIBP、SPO2、TEMP等基本參數(shù)的同時，也可以連續(xù)監(jiān)測有創(chuàng)血壓、心輸出量、特殊麻醉氣體等參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，監(jiān)護系統(tǒng)逐漸發(fā)展到有強大的軟件分析功能，如心律失常分析、起搏分析、ST段分析等，并可根據(jù)臨床需求進行監(jiān)測信息回顧，包括趨勢圖、表的信息存儲功能，存儲時間長，信息量大。 </p><p>　　隨著通訊網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，單臺監(jiān)護

17、儀監(jiān)測病人，已經(jīng)不能滿足大量病人信息的處理和監(jiān)測，通過中央網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，將醫(yī)院多臺監(jiān)護儀聯(lián)網(wǎng)，可以提高工作效率。特別是在夜間，工作人員較少的情況下，也能同時監(jiān)測多個病人，通過智能分析報警，使每個病人都能得到及時的監(jiān)護和治療。中央監(jiān)護系統(tǒng)通過與醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，將醫(yī)院其他科室病人的相關(guān)資料進行匯總存儲，使得病人在醫(yī)院的所有檢查、病情等資料都能存儲到中央信息系統(tǒng)，便于更好的對病人進行診斷和治療。  </p>

18、<p><b>　　3）操作方式： </b></p><p>　　為了能讓更多的醫(yī)務(wù)人員盡快地掌握儀器的使用，目前銷往中國的監(jiān)護儀操作菜單也由以往的純英文發(fā)展成中/英文菜單可選。最初醫(yī)院應(yīng)用的監(jiān)護儀監(jiān)測功能簡單，但操作為按鍵方式，操作也比較繁瑣，監(jiān)護儀體積也比較大。隨著技術(shù)的改進和提高，現(xiàn)在的操作方式已由原先的按鍵方式，發(fā)展到觸摸式，及目前最為流行的旋轉(zhuǎn)鼠標鈕的操作方式

19、，方便快捷，更加適合臨床應(yīng)用。  </p><p>　　4）監(jiān)護儀外型結(jié)構(gòu)： </p><p>　　根據(jù)不同科室的需求，監(jiān)護儀外型的選購也不同。一般在臨床應(yīng)用中，多選擇固化式監(jiān)護儀，監(jiān)護的參數(shù)包括心電、呼吸、無創(chuàng)血壓、血氧飽和度、體溫等。插件式監(jiān)護儀則主要應(yīng)用ICU、CCU、麻醉科等，插件式監(jiān)護儀的優(yōu)點是，可根據(jù)不同病情的病人，選擇相應(yīng)的功能模塊，對病人進行有

20、選擇地參數(shù)監(jiān)測。這些科室所監(jiān)護病人的病情復(fù)雜，病種多，對監(jiān)測參數(shù)的需求也不同，模塊化設(shè)計的插件式監(jiān)護儀，可以靈活方便地組合監(jiān)測參數(shù)，對于常用的監(jiān)測功能模塊，可以每臺儀器配備，對于特殊的功能模塊，可以根據(jù)使用情況有選擇的配備。這種設(shè)計方式，既可滿足臨床監(jiān)測各種特殊病例的需求，又能為醫(yī)院減少不必要的資金投入，使各種功能模塊均能得到充分、合理地使用。 </p><p>　　先進的醫(yī)療儀器裝備，同時也促進了醫(yī)院

21、業(yè)務(wù)項目的開展，如社區(qū)服務(wù)、現(xiàn)場緊急救護等，為了滿足這方面的需求，便攜式監(jiān)護儀也應(yīng)運而生，輕巧方便的設(shè)計，可以更好地滿足急救以及危重病人的轉(zhuǎn)運。 </p><p>　　目前，監(jiān)護儀的發(fā)展非常迅速，展望監(jiān)護儀未來的發(fā)展趨勢，監(jiān)護儀本身的監(jiān)護功能只是眾多功能的一個方面，監(jiān)護儀代表了高新技術(shù)在醫(yī)療電子產(chǎn)品的集中體現(xiàn)，通過遠程會診，可以將病人的信息資料快速傳遞，可以使專家的診斷和治療建議，更快、更準確地反饋到疑

22、難病人的治療中，使病人盡快地康復(fù)。 </p><p><b>　　3．主要研究內(nèi)容 </b></p><p>　　移動式心電監(jiān)護系統(tǒng)由心電監(jiān)護終端、移動通信網(wǎng)絡(luò)和中心服務(wù)站三大部分組成。主要涉及到的內(nèi)容包括：</p><p>　　1：整個系統(tǒng)總體架構(gòu)的設(shè)計，包括系統(tǒng)模型的建立，通訊介質(zhì)的選擇，系統(tǒng)的通用性、可靠性、可擴展性等

23、。</p><p>　　2：心電監(jiān)護終端的設(shè)計：包括心電信號采集器和接入模塊的選擇或設(shè)計，通訊方式的確定。</p><p>　　3：心電信號壓縮算法的研究和傳輸協(xié)議的定義，包括ECG壓縮算法的選擇、信號采樣、數(shù)據(jù)量化、噪音消除、傳輸?shù)膶崟r性以及協(xié)議結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)內(nèi)容的無關(guān)性、協(xié)議的可擴展性等。</p><p>　　4：心電信號的分析模塊的設(shè)計，包括心電信號的實時處理和離

24、線分析。</p><p>　　5：數(shù)據(jù)管理和文件管理，包括中心數(shù)據(jù)庫的設(shè)計和管理以及用戶相關(guān)文件的管理。</p><p>　　6：監(jiān)護系統(tǒng)管理軟件的開發(fā)。本文主要是針對心電數(shù)據(jù)信號的處理和心電數(shù)據(jù)的波形檢測，以及一些主要病癥的智能診斷。 </p><p>　　3.1心電數(shù)據(jù)信號的處理： </p><p>　　心電數(shù)據(jù)信號預(yù)

25、處理的目的是改善信號質(zhì)量，提高信號噪比。主要是進行基線校準及消除極限飄逸干擾、濾波等。基線的確定對研究ST段偏移尤其重要。濾波的目的是要濾除信號中可能存在的不需要的高頻部分。由于數(shù)字濾波器具有精度高、穩(wěn)定性強、可以通過軟件來靈活控制等優(yōu)點，數(shù)字濾波在生物醫(yī)學信號處理中得到了廣泛的應(yīng)用。采用數(shù)字濾波器對心電信號進行濾波是ECG信號預(yù)處理的重要方法，也是目前計算機自動分析心電信息的重要步驟。濾波器的設(shè)計方法主要有傅立葉級數(shù)展開法，窗函數(shù)法，

26、頻率采樣法等，具體采用何種方法應(yīng)根據(jù)實際問題而定。一般的設(shè)計的思路是：根據(jù)實際問題確定濾波器的技術(shù)參數(shù)→求出濾波器的系統(tǒng)函數(shù)或單位脈沖響應(yīng)→檢驗所求得的數(shù)字濾波器是否滿足要求→進行參數(shù)修正。 </p><p>　　3.2 心電信號的特征檢測： </p><p>　　心電波形又稱ECG波形，是病人心電數(shù)據(jù)的圖形化表示，一個典型的ECG波形（見圖1）包括QRS波群

27、、P波和T波。ECG波形代表了整個心臟電激動的綜合過程，它的基礎(chǔ)是一個個心肌細胞的電激動。其中QRS波形代表心室的電激動過程，是心電圖中最重要、最顯著的波群。QRS模板統(tǒng)計就是對QRS進行劃分和歸類，是動態(tài)心電圖分析系統(tǒng)的一項重要的功能，所以對其算法的研究是實現(xiàn)動態(tài)心電圖軟件系統(tǒng)設(shè)計中的一個關(guān)鍵技術(shù)  。   </p><p>　　3.2.1 QRS波群

28、的檢測： </p><p>　　QRS波群的檢測是實現(xiàn)ECG計算機輔助分析的基礎(chǔ)，其重要性是不言而喻的。QRS波群檢測包括R波峰值定位，Q波起點和S波終點的定位。正因為該波群在一切ECG輔助分析的工作中都是必須要完成的，所以提出的檢測方法也非常多。但總的可分二類，一是基于R波具有最大斜率這一特點的斜率法，二是建立在匹配相關(guān)上的模板法。一般心電周期中R波和T波的相對位置是固定的,特別對于早期診斷來說,一般

29、R波和T波的間隔為200ms左右。相對位置的確定可以附以人工干預(yù)。QRS波群中,R波處的斜率是最大的,可以此確定R波位置。斜率法的種類也很多，如簡單差分法，拋物線求導(dǎo)法，最小二乘法等。在求出差分值后，一般取在一段時間內(nèi)的最大差分值的某一百分比作為閥值，可認為檢測到一個R波。模板匹配法的思路是：先建立心電QRS波群的模版，將一個新到來的信號與之做相關(guān)運算，當相關(guān)值大于給定的閥值時，則認為一個新的QRS波群被檢出。在ECG分析中，對QRS的

30、檢出率要求是很高的，一般應(yīng)在98%以上，對于一般監(jiān)護、一般也應(yīng)該在95%以上。一個好的分析軟件，應(yīng)作嚴格的檢驗。檢驗的方法之一是用美國的MIT心電數(shù)據(jù)庫。 </p><p>　　3．2.2 P波檢測: </p><p>　　一般認為，當PR間隔大于0.21s時，該ECG將伴有房室傳導(dǎo)阻滯。因此，P波檢測是該類疾病自動診斷的關(guān)鍵。由于P波的幅度遠小于R波的檢測，

31、因此其檢測方法也較為困難。 </p><p>　　3.2.3 T波檢測: </p><p>　　T波是反映心室復(fù)極過程的心電波形。正常T波是一個上升支緩慢、下降支持較陡的步態(tài)對稱的寬大光滑的波，方向與ＱＲＳ波群的主波方向一致，寬波約為0.05-0.25s。Ｔ波前部常與ＳＴ段光滑連接。因此依據(jù)ＳＴ段的變化來分析心肌缺血從而作出診斷時心電圖分析中的一個重要組成部分

32、。因此Ｔ波的檢查也和Ｐ波一樣重要。 </p><p>　　3.2.4 P—R期間、QRS寬度、S—T段檢測: </p><p>　　這些參數(shù)的計算依賴于前述P波、QRS波群及T波的正確檢測。</p><p>　　P—R期間是指P起點至QRS波起點的時間，在P波及R波定位后不難得到，此參數(shù)主要用于傳導(dǎo)阻滯的診斷。</p>&

33、lt;p>　　QRS波群寬度的檢測要確定Q波起點及S波的終點，一般方法是在R波峰值點前、后以更小的差分閥值作一段范圍內(nèi)的搜索，以連續(xù)若干點小于該閥值為判定Q波起點和S波終點的依據(jù)。 </p><p>　　S-T段形態(tài)測量是心電Holter、心電負荷試驗中所關(guān)心的問題，是心肌缺血臨床診斷的重要依據(jù)。但該參數(shù)的測量有一定的困難，如：多數(shù)病例由于冠狀動脈供血的改善或惡化使得S-T段呈現(xiàn)的動態(tài)變化，醫(yī)生對

34、S-T段變化與心肌缺血的關(guān)系還有著不同的看法，在測量上，參數(shù)的臨床習慣與工程可實現(xiàn)性的矛盾等。 S-T短波形態(tài)測量包括S波、T波的定位，S-T間拐點的確定，S-T段斜率的測量，S至T波起點或S至T波終點面積的測量等各個方面。 </p><p>　　3.3 病類判別的算法:</p><p>　　對ECG作各種預(yù)處理及特征提取的目的是對心電圖作出診斷，即該拍（或該

35、段）心電是否異常？若是，屬何種異常。一般來說，在心電圖自動分析中，所使用的參數(shù)大致有：瞬時及平均R-R期間，瞬時及平均QRS波群寬度，P-R期間、S-T段的形態(tài)，R及T波的極性等。所判別的病類由五種至幾十種直至20幾種不等。大體有：停搏、漏搏、心動過速、過緩、室早、二聯(lián)律、三聯(lián)率、R-on-T、插入性室早、連發(fā)性室早、室早及室顫等。目前，比較常見的幾種癥狀的判斷依據(jù)如下： </p><p>　　&

36、;#61557; 停搏：連續(xù)3秒內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)QRS波群； </p><p>　　&#61557; 漏搏：瞬時R-R期間大于平均R-R間期的1.8倍而小于其3.2倍；&#61557; 心動過速與過緩：若連續(xù)五個以上的R-R間期小于或大于給定值； </p><p>　　&#61557; 室性早搏：若等第i-1拍QRS波群增寬，之前無P波，第i拍R-R間

37、期可完全補償，第i-2拍QRS波寬度正常，第i-1拍的QRS波期前及第i拍QRS波寬度正常，則認為第i-1拍為一個室性早搏。 </p><p>　　3.4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò): </p><p>　　人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（artificial neural networks,ANN）是在生物神經(jīng)系統(tǒng)研究成果的基礎(chǔ)上提出的人工智能概念，它以神經(jīng)元為信息處理的基本單

38、元，是對人腦神經(jīng)組織結(jié)構(gòu)和行為的數(shù)學模擬。由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學理論本質(zhì)是非線性數(shù)學，與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法相比，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論在以下幾個方面具有獨特的優(yōu)越性：模糊的數(shù)據(jù)、需要確定的模式特征不是很明顯、隨機數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)中含有較多的噪聲等?；谶@些特點，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在在信號處理、模式識別、故障診斷、智能控制等領(lǐng)域得到比較廣泛的應(yīng)用，在心電、腦電、誘發(fā)電位等生物醫(yī)學信號處理和識別方面也有比較深入的研究。 </p><p

39、>　　3.4.1 知識表示的兩重性: </p><p>　　在傳統(tǒng)的人工智能和知識工程中，人們習慣于知識表示的假說，即知識用一些表達式或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等符號來表示。傳統(tǒng)的知識表示，不管是產(chǎn)生式系統(tǒng)，還是框架和語義網(wǎng)絡(luò)，都可以看作是知識的顯式表示；而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的知識可看作是一種隱式表示，即將某一問題的若干知識表示在同一網(wǎng)絡(luò)中。知識的產(chǎn)生式表示法與人的思維相近，人們易于理解其內(nèi)容。而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的知識建模是

40、通過學習(訓練)完成的。通過學習從實例中提取有關(guān)知識，將有關(guān)知識以網(wǎng)絡(luò)的形式表示。多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部表示可用聯(lián)結(jié)權(quán)值矩陣和偏置值向量描述。 </p><p>　　3.4.2 對照的相似性： </p><p>　　醫(yī)學專家的診斷經(jīng)驗是一種直覺性知識。醫(yī)學專家在多年的臨床實踐中，頭腦里儲存了許多有意義的病例，同時又具有一種模糊的直覺聯(lián)想力。當遇到新的病例時，由

41、相似性而聯(lián)想到某一個或某些過去的病例,并與之比較。這種相似性是很難用嚴格的邏輯形式描述清楚的，是實例與實例的對比，并非實例與規(guī)律的對比。醫(yī)學專家通過這種實例比較進行的分類往往是正確的。按照傳統(tǒng)的專家系統(tǒng)方法。將專家的經(jīng)驗性知識收集整理，用規(guī)則或框架等表示，則很難體現(xiàn)出這種實例對照的相似性，而利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分布式存儲結(jié)構(gòu)就可以很好地體現(xiàn)這一相似性。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過對幾類若干樣本的學習，可以得到它們分類的權(quán)值分布。盡管對這種權(quán)值分布很難給出意義

42、明確的邏輯解釋，但它能很好地反映這種實例對照的相似性，把直覺性知識隱含于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值中。當輸入的非學習樣本略有變化時，該網(wǎng)絡(luò)仍可以將其正確分類。前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正適合解決這類問題，采用該網(wǎng)絡(luò)可將人們積累的工作經(jīng)驗輸入計算機，通過學習訓練,使之具備在診斷方面與人腦相似的分析判斷能力。</p><p>　　3.4.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的推理機制： </p><p>　　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的推理

43、機制不同于傳統(tǒng)的演繹推理，而是一種并行計算的過程。推理過程只是簡單運算，效率高。在推理過程中，根據(jù)需要可通過學習算法對網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進行訓練和調(diào)整，它是一種有自適應(yīng)能力的適應(yīng)推理。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用數(shù)據(jù)驅(qū)動的正向推理策略，向前推理到目標狀態(tài)為止。網(wǎng)絡(luò)的學習過程是由已知輸入向量和輸出向量，求解權(quán)值矩陣的過程。用迭代運算求解權(quán)值相應(yīng)于人的學習記憶過程，而網(wǎng)絡(luò)的推理過程是由已知輸入向量和權(quán)值矩陣，求解輸出向量的過程。這種推理過程具有如下特點： 

44、</p><p>　　&#61548； 由于一般同層神經(jīng)元數(shù)遠大于網(wǎng)絡(luò)層數(shù)，而同層內(nèi)神經(jīng)元完全是并行，因此它是一種并行推理方式。不需要進行規(guī)則的前提匹配，克服了傳統(tǒng)推理中出現(xiàn)的“無窮遞歸”和規(guī)則匹配的沖突問題。</p><p>　　&#61548； 推理過程只與網(wǎng)絡(luò)自身的參數(shù)有關(guān)，其參數(shù)又可通過學習算法進行自適應(yīng)訓練，因此具有自適應(yīng)能力。</p><p&

45、gt;　　&#61548； 當輸入信息部分丟失或模糊時，只要輸入模式接近于某個學習樣本的輸入模式，推理機制仍然輸出接近學習樣本的輸出模式,因此具有聯(lián)想記憶能力。</p><p>　　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主要特點是其分布式存儲和并行處理。網(wǎng)絡(luò)通過對幾類樣本的學習,可以得到它們分類的權(quán)值分布，這種權(quán)值分布很好地反映了實例對照的相似性，即把直覺性知識存在網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值中。為了充分發(fā)揮神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的這一特性，從模擬人的形象思維出發(fā)

46、，本文把心電圖(醫(yī)學圖象之一)不經(jīng)特征提取直接送入網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　4．研究方案及進度安排，預(yù)期達到的目標 </p><p>　　在該課題完成之時，希望能夠設(shè)計出一個切實可行的適合民用的樣機，為下一步的產(chǎn)品完善奠定良好的基礎(chǔ)。 </p><p><b>　　進度安排： </b></p>&l

47、t;p>　　2015年2月至2015年3：全面查找資料，針對現(xiàn)在所出現(xiàn)的信號處理方法和心電波形檢測算法進行總結(jié)。</p><p>　　2015年3月至2015年4：從課題的開發(fā)背景和目的出發(fā)，選擇出適合課題需要的信號處理方法和心電波形的檢測算法，對其進行合理的分析和改進。 </p><p>　　2005年4月至2005年5月：進行編碼和實現(xiàn)，測試，分析實驗結(jié)果，得出結(jié)論。進

48、行系統(tǒng)整合連接測試 。 </p><p>　　2005年5月至2005年6月：總結(jié)，完成論文，準備答辯。</p><p>　　5．為完成課題已具備和所需的條件和經(jīng)費</p><p>　　本課題為實際應(yīng)用產(chǎn)品研制，現(xiàn)具有良好的研究試驗環(huán)境，但還缺少一些數(shù)據(jù)采集設(shè)備，以及數(shù)據(jù)發(fā)送接收設(shè)備。 </p><p>　　6．

49、預(yù)計研究過程中可能遇到的困難和問題以及解決的措施 </p><p>　　根據(jù)目前的情況，預(yù)計在本課題的進行過程中，將有一些困難存在，由于在心臟疾病識別這個領(lǐng)域，還沒有成形的理論和完善的應(yīng)用例子，還處于摸索和研究階段，因此，相關(guān)資料會很有限。而且，由于本課題是跨學科的應(yīng)用，所以，需要了解大量的有關(guān)醫(yī)學方面的知識，特別是對心電圖的診斷，心臟疾病的分類判別。這就需要我們深入到具體實際應(yīng)用場景里去，到醫(yī)院去深入

50、調(diào)研和學習，大量閱讀國內(nèi)外資料，并借鑒計算機在其他領(lǐng)域成功應(yīng)用的經(jīng)驗和方法，從而提出自己對問題的解決方法和理論證明，以及試驗檢測。 </p><p><b>　　7．主要參考文獻 </b></p><p>　　楊宣兵,高潮,郭永彩,郭孝恩; 基于單片機的便攜式無線家庭監(jiān)護儀的設(shè)計[J];儀器儀表學報;2004年基于單片機的便攜式無線家庭監(jiān)護儀的設(shè)計

51、S2期； </p><p>　　李樹峰; 家庭監(jiān)護系統(tǒng)的無線傳輸及USB接口的設(shè)計與實現(xiàn)[D];中國醫(yī)科大學;2003年；</p><p>　　魏巍; 基于USB總線的家庭監(jiān)護數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計[D];中國醫(yī)科大學;2002年；</p><p>　　葉樹明,張文昌,陳杭; 基于C8051F040單片機的便攜式心電監(jiān)護儀的低功耗設(shè)計[J]. 電子器件. 20