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用于社区医院的无线心电监护系统研究与设计

作　者: 贺新颖
导　师: 王剑钢
学　校: 吉林大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 心电信号无线监护小波变换蓝牙
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

医疗体制改革（以下简称医改）是事关民生的头等大事，随着我国医改的不断深入，就医环境、医保覆盖率等多方面已颇见成效，但是有些难点问题仍未得到根本解决，比如，大医院就诊人数过多，而小医院门可罗雀；病人承担的医药费用比例仍然较高等等。专家认为，我国要想切实加速深入推进医疗体制改革，重点在于大力发展社区医院医疗卫生服务体系，改善社区医院的就医环境，解决医疗设备陈旧问题，提高医务人员整体水平，使大多数常见病能在社区医院确诊、治疗。实现大医院和社区医院之间分级诊疗、双向转诊、有序就医的新格局。心血管疾病是常见病、多发病，往往发病突然、来势凶猛，很容易威胁到患者的生命，近年来，备受世界各国关注。对于已确诊或者正在住院接受检查的心脏病患者来说，如何实时监测患者的心脏状况，并在心脏病发作的第一时间告知医务人员采取紧急抢救至关重要。本课题从以上实际情况出发，研制和开发一种用于社区医院的心电监护系统，为住院检查、住院治疗或术后康复的非重症心脏病患者提供实时、方便、安全、价格低廉的心电监护。鉴于目前无线传输技术发展的很成熟，本课题设计的心电监护仪采用无线传输方式，省去传统繁琐的电线连接，更加方便患者使用。本文首先综述了用于社区医院的无线心电监护网络模型。若干个蓝牙设备构成了覆盖整个社区医院的无线网络，每位患者佩戴的无线心电监护仪都是一个蓝牙从设备，社区医院PC端的蓝牙适配器工作在主模式，主动搜索蓝牙从设备并建立连接。病人的心电数据可以通过此通信链路传输到社区医院计算机上，用于医生监测和诊断。对于无法确诊的患者，医生可以将其心电数据通过互联网发送到大医院，由专家协助确诊。两种网络、优势互补，大大降低了心脏病患者突然发作时因未获得及时抢救而丧命的风险。同时，无线网络的使用，减轻了医生的工作量，有助于缓解社区医院医务人员紧张的现状。从第三章开始，本文分析并设计了无线心电监护系统的硬件电路，包括心电放大滤波电路、微处理器的选型、数据存储模块、心电数据显示模块和蓝牙无线数据传输模块。实现了实时采集心电信号、初步滤除噪声和将放大后的模拟信号转换成数字信号等功能，为后面软件处理和心电分析提供了可靠的数据。软件采用Windows CE嵌入式操作系统，完成了软件开发环境的构建、BSP包的移植及驱动程序和应用程序的开发。本文还重点研究了小波变换非线性阈值法去除心电噪声和一种改进的小波算法检测QRS波，实验结果表明，此算法滤波效果很好，能准确地检测出QRS波。最后，简单地介绍了异常心电分析算法。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-14
  1.1 课题研究的背景及意义  11
  1.2 国内外研究现状  11-13
  1.3 论文的主要研究内容  13-14
第2章无线心电监护系统的总体功能规划  14-19
  2.1 无线心电监护系统设计目标及原则  14-15
  2.2 无线心电监护系统的工作原理  15-16
  2.3 各模块的功能划分  16-19
第3章无线心电监护系统的硬件设计  19-38
  3.1 心电基础理论  19-21
    3.1.1 心电图的产生机理  19
    3.1.2 心电图的典型波形  19-20
    3.1.3 心电信号的特点概述  20-21
  3.2 心电信号放大滤波电路的原理分析与电路设计  21-31
    3.2.1 前置放大电路特性与电路设计  22-24
    3.2.2 滤波调理电路设计  24-27
    3.2.3 主放大电路分析与设计  27-28
    3.2.4 右腿驱动电路分析与设计  28-29
    3.2.5 导联脱落检测电路分析与设计  29-30
    3.2.6 电平提升电路  30-31
  3.3 微处理器的选型  31-32
  3.4 A/D 转换分析与设计  32
  3.5 存储模块分析与设计  32-33
  3.6 显示模块设计  33-34
  3.7 无线数据传输模块的研究与设计  34-38
    3.7.1 蓝牙技术概述  34-35
    3.7.2 蓝牙模块的选型  35-38
第4章无线心电监护系统的软件设计  38-53
  4.1 软件开发环境的选择和搭建  38-43
    4.1.1 Windows CE 操作系统简介  38-41
    4.1.2 基于 Windows CE 6.0 软件开发环境的搭建  41-43
  4.2 BSP 移植  43-44
  4.3 应用程序开发  44-48
    4.3.1 心电数据采集线程  45-46
    4.3.2 心电数据存储线程  46-47
    4.3.3 心电数据处理和分析线程  47
    4.3.4 心电数据显示线程  47
    4.3.5 系统状态监测线程  47-48
  4.4 蓝牙数据传输程序的设计及实验测试结果  48-53
    4.4.1 数据通路的建立流程  48-50
    4.4.2 数据传输过程中采用的软件处理策略  50-51
    4.4.3 实验结果  51-53
第5章心电信号的数字滤波及特征识别  53-63
  5.1 心电信号中的各种干扰  53-54
  5.2 基于小波变换的心电信号去噪算法  54-60
    5.2.1 小波变换  54-56
    5.2.2 改进的小波阈值降噪算法  56-57
    5.2.3 实验步骤及 MATLAB 仿真结果  57-60
  5.3 异常心电判断  60-63
    5.3.1 基于双正交样条小波的 QRS 波检测算法  60-62
    5.3.2 异常心电分析  62-63
第6章结论  63-65
参考文献  65-68
作者简介及在学期间所取得的科研成果  68-69
致谢  69

用于社区医院的无线心电监护系统研究与设计

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