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基于ARM的心电远程监护终端的设计

作　者: 苏丽敏
导　师: 王杰；戴启军
学　校: 郑州大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 远程监护 监护终端 嵌入式系统 心电信号采集处理 QRS波群检测
分类号: TH789
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


近年来,心脏病的发病率和死亡率都有不断增高的趋势,心血管疾病是威胁人类健康和生命的主要疾病之一。由于这类病症都具有偶然性和突发性的特点,因此要防治心脏病就必须对患者进行长时间的跟踪治疗,进行实时监护。本文设计一种心电远程监护终端,这个系统具有抗干扰能力强、体积小、功耗低,以及能通过GPRS/Internet等网络通信传输到医疗监护中心,进一步得到医护人员的帮助,能够及时有效地预防心血管疾病。本文设计了一种基于ARM(Advanced RISC Machines公司的32位的RISC处理器)的心电远程监护终端。体表心电信号经过放大、滤波、模数转换后,在嵌入式系统中完成心电信号的预处理、波形显示、QRS波群检测。1)分析了心电信号的产生机理及其特点,设计了心电信号数据采集模块。采用前置放大、带通滤波、陷波及二级放大等信号调理电路,获得有价值的心电信号。2)分析了现有微处理器的特点,设计了基于嵌入式的心电远程监护终端。采用以ARM9为内核的微处理器S3C2410X,在此基础上移植了具有图形用户界面GUI(Graphical User Interface)的嵌入式Linux操作系统。主要包括Boot Loader、Linux内核和带Qt图形界面的文件系统的移植,能够在触摸屏上实时显示心电信号。采用以太网、串口、Internet、GPRS无线网络等通信方式使系统具有良好的通用性。3)研究了平滑滤波、自适应数字陷波等常用的数字信号滤波方法及其滤除心电信号中工频干扰的性能,采用了基于自适应小波的心电信号滤波方法。结果表明,基于自适应小波的方法具有算法实现简单、降低了波形失真度等特点。4)研究了数学模型、模板匹配及图形识别等几种常用的QRS波检测方法,采用了基于B样条双正交小波变换的QRS波检测方法。结果表明该方法有效地提高了QRS波群的检测率。设计的嵌入式远程心电监护终端,具有成本低、体积小、重量轻、功耗低、稳定性高等特点。采用的双正交小波变换提高了检测QRS波的准确率,减轻了医务人员的工作,为进一步的产品实际应用开发奠定了良好的基础。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章 绪论  11-14
  1.1 研究的背景及意义  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-13
  1.3 本文研究的主要内容  13-14
第二章 远程监护系统总体设计  14-20
  2.1 医疗监护中心  14-17
  2.2 通信网络  17-18
  2.3 监护终端  18-19
  2.4 本章小结  19-20
第三章 监护终端硬件设计  20-37
  3.1 心电数据采集模块  20-29
    3.1.1 心电数据采集模块的结构  20-24
    3.1.2 心电数据采集模块  24-29
  3.2 中央处理模块  29-36
    3.2.1 S3C2410X微处理器  30-31
    3.2.2 外围电路模块  31-36
  3.3 本章小结  36-37
第四章 监护终端系统软件设计  37-47
  4.1 嵌入式操作系统  37-43
    4.1.1 嵌入式操作系统的选择  37-38
    4.1.2 交叉编译环境  38-39
    4.1.3 NFS和TFTP的安装和调试  39-41
    4.1.4 Boot Loader的移植  41-43
  4.2 交互界面应用程序  43-46
    4.2.1 建立Qt/Embedded开发环境  43-44
    4.2.2 交互式界面应用程序  44-46
  4.3 本章小结  46-47
第五章 心电信号预处理和分析  47-63
  5.1 MIT-BIH心电标准数据库  47
  5.2 心电信号预处理  47-57
    5.2.1 常用的滤波方法  48-51
    5.2.2 自适应小波滤波  51-56
    5.2.3 几种滤波方法的比较  56-57
  5.3 R波的标定和QRS波的检测  57-62
    5.3.1 常用的检测方法  57-58
    5.3.2 基于双正交小波变换方法  58-62
  5.4 本章小结  62-63
结论与展望  63-64
参考文献  64-68
攻读学位期间发表的学术论文  68-69
致谢  69

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 医药卫生器械 > 其他医疗器械
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