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基于Visual C++的MIT-BIH心电数据管理系统的设计

作　者: 王纪奎
导　师: 赵捷
学　校: 山东师范大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: ECG MIT-BIH D/A转换双缓冲绘图实时回放
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 120次
引　用: 2次
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内容摘要

近年来心脑血管疾病已成为威胁人类生命安全的主要疾病,由于我国人口老龄化程度增强,心脏病已成为人类的头号杀手。由于心脏病无任何先兆、发展迅速、危险性高,对心脏病患者、尤其是中老年心脏病患者的危害性极大。因此心脏病的预防和诊断已成为目前医学界的重要课题。近年来随着电子硬件技术的进步和计算机软件技术的发展,室速/室颤识别、LOWNS分类、HRV、QT、QTd、TWA等理论检测算法的日趋完善,为心电监护系统的研制奠定了良好的基础。由于研制心电检测仪需要心电样本信号,在早期的理论研究阶段,采用国际公认的标准心电数据库作为样本信号具有重要意义。目前可作为标准的心电数据库主要有美国麻省理工学院提供的MIT-BIH数据库,美国心脏学会的AHA数据库以及欧洲ST-T心电数据库。其中MIT-BIH数据库应用最为广泛。本课题使用Visual c++6.0编程工具,搭建了心电数据管理系统。该系统主要识别美国麻省理工学院提供的MIT-BIH数据库中的心电信号,经过对其处理输出到心电检测设备中,用于心电检测算法的验证。同时在上位机搭建软件平台对心电信号可以实时回放波形,检索浏览波形以及截取保存重要数据片段。本文主要完成了以下几方面的研究工作:首先研究了心电信号的基本原理和特征,以及典型心电数据库中的数据格式,文章对国际公认的三大数据库做了简单介绍,同时提出了识读MIT-BIH心电数据库中数据的具体方法。具体识读方法为:首先识读心电数据的头文件,头文件包括心电数据的文件名、通道数、采样数、ADC的分辨率、ADC的零值、校验数等;然后依据头文件中的参数,识读数据文件,通过显示文件的十六进制片断,介绍了数据的存储方式,并根据十六进制的数值确定了信号的幅度值;最后识读注释文件,对注释文件中MIT格式和AHA格式进行了判定,并对该格式下的存储方式进行了介绍。其次是系统平台的具体实现,本文详细介绍了系统平台实现的软件设计和硬件结构。软件设计主要采用模块化设计,分为数据管理、实时回放和屏幕检索三大主要模块,同时介绍了程序开发后期的打包发布。数据管理模块通过响应菜单函数实现心电数据的识读、处理,为其他模块提供数据。实时回放模块负责系统向硬件检测设备输出信号,同时在上位机屏幕中同步显示心电波形,可以直接对比检测结果和实际心电波形。屏幕检索模块实现静态浏览心电波形,通过拖动滑动条可以观察整个心电记录的波形,同时可以选取重要的心电数据片段保存。系统的硬件构造主要是D/A转换模块的设计,由于实际心电数据是模拟信号,而心电数据库中的数据为数字信号,所以需要将其转换成模拟信号,作为实际临床心电信号。D/A转换模块采用了基于USB2.0的MP411板卡来实现,本文对MP411的原理框图及主要芯片进行了介绍,同时对用来实现DA转换功能的操作函数和D/A转换的具体流程进行了说明,最后给出了D/A模块的性能指标。最后是系统关键技术的设计及实现,本文详细介绍了在系统开发过程中用到的几项关键技术,主要包括:MFC类库介绍、文档视图、MFC框架类中的数据传递、多线程技术及其同步通信机制、windows平台显示技术以及屏幕绘图中的双缓冲技术。在系统平台中,各模块的功能得到了很好的实现。心电信号经过D/A转换后就可以直接输出到心电检测设备中,为理论研究提供信号源。并为项目中心电便携式实时监测仪的研制打下了良好的基础。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-11
第一章绪论  11-15
  1.1 论文研究的目的和意义  11-12
  1.2 心电监护设备的研究现状及趋势  12-13
  1.3 论文的内容及章节安排  13-15
第二章心电生理学基础及典型数据库的识读  15-23
  2.1 心电信号基本原理及特点  15-17
  2.2 标准心电数据库分类及其识读  17-22
    2.2.1 典型心电数据库  17
    2.2.2 数据库的格式分析  17-18
    2.2.3 数据库中记录的读取  18-22
  2.3 本章小结  22-23
第三章系统关键技术的设计与实现  23-42
  3.1 系统的整体架构  23-24
  3.2 MFC 类库的介绍及文档视图  24-27
  3.3 MFC 框架类中的数据传递  27-32
  3.4 多线程技术  32-37
    3.4.1 Win32API 下的编程  33-35
    3.4.2 基于MFC 的多线程编程  35-37
  3.5 平台显示中的双缓冲技术  37-41
  3.6 本章小结  41-42
第四章 MIT-BIH 心电数据管理系统平台的设计与实现  42-53
  4.1 系统概述  42-43
  4.2 系统软件模块设计  43-50
    4.2.1 数据管理模块  43-45
    4.2.2 实时回放模块  45-49
    4.2.3 屏幕检索模块  49-50
    4.2.4 实现帮助文档调用  50
    4.2.5 系统软件程序打包发布  50
  4.3 系统的硬件平台  50-51
  4.4 本章小结  51-53
第五章总结与展望  53-56
参考文献  56-58
攻读硕士学位期间的科研工作和发表的文章  58-59
致谢  59

基于Visual C++的MIT-BIH心电数据管理系统的设计

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