便携式心电图监测软件系统的研制【毕业论文,绝对精品】

便携式心电图监测软件系统的研制【毕业 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 ,绝对精品】 毕业设计(论文) 题目名称:便携式心电图监测软件系统的研制 年 级: ?本科 ? 专科 学生学号: 学生姓名: 指导教师: 学生单位:信息工程学院 技术职称:讲 师 学生专业:电子信息工程 教师单位:信息工程学院l 便携式心电图监测软件系 统的研制摘要:心电图ECG是一种可反映心脏功能变化的检测方法，已在临床医学 上获得了普遍认可和较广泛的应用。本文对心电图监测的原理、方法和关键技术等 进行了研究，并且利用可视化程序设计语言 VC开发了相应的工作于 Windows 环 境下的软件系统。文中简要介绍了心电图监测的基础，讨论了其中软件系统的主要 任务及其解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ;对该系统的核心部分，即利用面向对象技术与工具(Visual C 6.0)开发的心电图监测软件系统，从功能、构成及设计要点等方面进行了重点介绍。 初步的实验结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，该软件系统在主要的功能和性能上已基本完成心电图监测系 统的要求，为今后将该心电图监测系统投入临床实验和应用打下了较好的基础。关 键字:心电图;USB2.0 接口程序;VC ;MFCl Research on Software System of Portable Electrocardiogram MonitoringAbstract: Electrocardiogram ECG is an approach to measurement of heart functions.In order to develop a relevant system with advanced functions and high performancesThe principles methods and primary techniques of ECG based diagnosing and/ormonitoring of ECG was studied. Furthermore a relevant software system by using avisual programming tool namely VC has been developed which works with WindowsOS. In this dissertation biomedical principles of ECG based diagnosing and/ormonitoring of the electrocardiogram are introduced firstly. Secondly the functions andperformances that the software system comprised are discussed along with some possibleapproaches to them. Finally the corresponding software system was given in detail withemphases on its functions its structure and key of its implementation. The preliminaryexperiments show that the software system developed is basically practical in terms of itsmain functions and performances and that it has some merits in preciseness of measuringconvenience of manipulating and reliability of operating. Thus our efforts havecompleted basic system requirementswhich comprises the software system and aUSB-based data acquisition system to become qualified for clinical applications.Keyword: Electrocardiogram USB Interface Procedures VC MFCl 目 录 第 1 章 绪论.............................................................................................. 1 1.1 课题背 景及意义 ...................................................................................................... 1 1.2 国内外 研究现状、生产需求状况 ......................................................................... 1 1.3 本文主要 工作及内容安排 ..................................................................................... 3第 2 章 心电 图的基本原理 ...................................................................... 4 2.1 心电图产生的基本原 理 ......................................................................................... 4 2.2 心电图检测的基本原 理 ......................................................................................... 5第 3 章 便携式心电图监 测软件系统方案论证 ..................................... 7 3.1 系统硬件设计方 案 .................................................................................................. 7 3.2 系统软件设计方 案 .................................................................................................. 7 3.3 系统软件开发方 法介绍 ......................................................................................... 9 3.4 主机端 USB 接 口数据接收 ................................................................................... 9第 4 章 便携式心电 图监测软件系统开发............................................. 12 4.1 心电图监测软件系统界面程 序设计................................................................... 12 4.1.1 总体界面设 计 ..................................................................................................... 12 4.1.2 检测方式的 实现 ................................................................................................. 13 4.1.3 监测方式的实现 ................................................................................................. 21 4.2 编程要点与设计技巧............................................................................................ 22第 5 章 软件系统调试及实验结果....................................................... 26 5.1 调试情况概 述 ........................................................................................................ 26 5.2 实验结果及改进建议............................................................................................ 27结论 ......................................................................................................... 28l致谢 ......................................................................................................... 29参考文献 ................................................................................................. 30l 第 1 章 绪论1.1 课题背景及意义 众所周知，随着科学技术的推进、人类社会的发展进步，全球医疗仪器的发展也是日新月异。 世纪的医疗行业主要呈现以下两个特点: 21 第一、未来的医疗世界，主要的代表产品是纳米机械元件、随身佩戴式化学感测器、居家保健应用医疗器材等。第二、信息与医疗技术紧密地结合在一起。而心脏病一直是威胁人类生命的头号杀手，是发病率和死亡率最高的疾病之一。随着生活水平和健康意识的提高，人们需要随时对心脏进行健康监护并且能在比较危急的情况下进行及时的诊治。所以，便携式心电图监测软件系统的研制具有非常重要的意义。 心电的自律性、兴奋性和传导性，都以生物电为活动基础。心脏电活动的变化与某些心脏疾病，尤其是各种类型的心率失常的发生有着密切的联系。心电图是记录心脏电活动状态的记录，对了解心脏的节律变化和传导情况有着重要的价值1。 本课题的主要目标是研制便携式心电图监测仪，利用可视化程序设计语言VC，设计工作于 Windows 环境下的心电图监测软件系统——它应具备数据采集、波形及参数显示、报告打印等基本功能。该软件系统与相关的 USB 接口心电数据采集系统相配合，便可构成高性/价比的便携式心电图监测系统。它将既可用于门诊病人诊断、住院病人监护，又可用于居家动态监护，其可视化界面也将更便于操作。因此，本课题接触生物医学工程学科的发展前沿，具有重要的理论意义和研究价值。1.2 国内外研究现状、生产需求状况 心脏之于人体，如同发动机之于汽车。在一个人的一生中，如果他的寿命 70岁，心脏平均每分钟跳动 70 次，那么他的心脏就要跳动近 26 亿次。一旦心脏停止跳动而且通过抢救不能复跳，那就意味着，一个人的生命结束了。 近年来，心脏病患者日益增多，已成为人类生命的头号杀手。心电图是心脏疾病诊断的重要方法。然而在临床中一些心脏病患者在短时间内其心电图并无异常，这就需要长期住在医院中进行监护和治疗，不仅给患者造成了不小的经济压力，也给医院带来了不小的门诊压力。因此，在信息技术、微电子技术和医疗器械技术非常发达的今天，功能更强、体积小巧的便携式心电图仪成为开发者研究的热门。 当前，拥有便携式心电图全球领先技术的地区主要是日本、欧美等经济发达地区以及中国台湾地区2。l 2002 年 9 月，日本光电工业株式会推出一种体积小、重量轻，可以挂在脖子上的便携式心电图计“RAC-3103”。该产品的最大特点是体积仅为之前同类产品的 40左右，重量只有 98 克。由于便携式心电图计“RAC-3103”体积小、重量很轻，所以可以挂在脖子上后装入衣服口袋中，也可以挂在腰间。由于采取了防雾设计，因此即使放在外衣里边也不会受蒸气的影响。在功能方面，“RAC-3103”具备数据收集、波形、参数显示、报告打印、生命状态识别及异常状态报警等功能，而且“RAC-3103” “RAC-3103”价格为 95 万日元约合 7917 美元。通过改进电极而增 强了抗干扰能力。现在，便携式心电图计“RAC-3103”的销量在 3000 台以上。 2004 年 12 月，日本欧姆龙保健品公司与在日本心电图仪领域占第一位的日本福田电子，成功地联合开发出家用便携式心电图仪“HCG-801”。“HCG-801”有指电极和胸电极 2 个电极。只要将右手食指放到指电极上，同时把胸电极直接接触到左胸，就能测定出 30 秒钟的心电图。测定后心电图会显示在液晶面板上，同时还会显示诸如“心率过快，心电图好像有紊乱”等 13 种信息。显示信息只是心电图的分析结果，并不报告预测的病名等信息。机身内置的内存可记录 5 次心电图，SD 卡可记录 300 次心电图。2005 年 1 月 11 月起在日本关东上市，2005 年夏天在日本全国上市。“HCG-801”的价格比“RAC-3103”便宜很多，但是还是蛮昂贵的，为 36750 。日元(约合 350 美元) 中国台湾知名企业微星 ， (CES) (MSI)在 2007 年 1 月 8 日登场的美国消费电子展上，秀出世界上第一台可直接测量心脏健康状况的心电图概念笔记本 CES，是全球首款“ECG”(心电图)笔记本。通过内建的电子心电图测量仪以及外接式的感应器 ，使用者可以不限时间地点的纪录自己的心脏健康状况。所记录下来的心(Sensor)电图，可以利用 Email 将数据寄出，也可利用记忆卡存储记录，将心电图送交给检验所或者是医院诊断。微星心电图概念笔记本如图 1-1 所示。l 图 1-1 微星全球首台心电图概念笔记本 国内由于信息技术落后，精通各方面软件技术的顶尖人才少，研究还处在起步阶段。但是令人可喜的是，现在已经有很多医疗器械公司投入巨资和组织专业人才致力于便携式心电图监测软件的研 。1.3 本文制。相信不久的将来，中国将成为便携式心电图仪的主要研发生产国家3主要工作及内容安排 根据分析、调研结果，我们将研制高性/价比的便携式心电图监测系统。其特点是:利用嵌入式系统技术、逻辑/模拟可编程器件和表面焊接工艺等，设计功能更强、体积小巧、便于携带的数据采集盒，它可通过 USB 接口与笔记本电脑或台式机方便地连接;编制测量精度和智能化程度高的软件，其可视化界面也将更便于操作。这样，所研制的系统将既可用于门诊病人诊断、住院病人监护，又可用于居家动态监护，因而将具有较强的竞争力。本文的主要工作是对上述系统的软件?糠纸 醒芯亢褪迪郑 咛灏 ǎ?1. 开发相应的检测程序界面。 2. 利用 VC编程，实现具备数据采集、波形及参数显示、参数测算、报告打印等基本功能的软件系统。 在后续章节中，第二章将简要介绍心电图产生的基本原理、检测方法等;第三章将讨论便携式心电图监测软件系统的设计方案及主机端 USB 接口数据接收;第四章将详细介绍所开发的软件系统的开发方法、处理流程及程序设计等;第五章将总结全文，说明对所开发的软件系统的调试、测试方法及结果，指出存在的问题及可能的解决方法/思路。l 第 2 章 心电图的基本原理 本章将主要介绍心电图产生的基本原理及检测方法，为后续的便携式心电图监测软件系统设计打下一简要的基础。2.1 心电图产生的基本原理 频率范围为 0.01,250 Hz 标准临床应用 ECG 带宽为 0.05,100 Hz， 其体表电压为 0,4mV 左右。 心脏的基本活动是心电活动及机械活动(收缩和舒张)，而每一个心动周期cardiac cycle都是先有心电活动，后出现机械活动，所以形成了“兴奋-收缩耦联”。心脏本身的生物电变化通过心脏周围的导电组织和体液，反映到身体表面上来，使体表不同部位在每一心动周期中也都发生有规律的电变化活动。 心脏电的自律性、兴奋性和传导性，都以生物电为活动基础。心电活动的变化与某些心脏疾病，尤其是各种类型的心率失常的发生有着密切的联系。心电图是记录心电活动状态的记录，对了解心脏的节律变化和传 导情况有着十分重要的价值。 正常心脏的激动来源于窦房结发出的激动。窦房结有节律的定时发出激动，沿房间、结间传导束分别传入两侧心房及房室结。窦房结位于右心房上部，激动首先传入右心房，稍后传入左心房，相继引起右心房和左心房的除极作用而产生 P 波。激动自心房下传自房室结后，传导速度骤然减慢。当激动缓慢通过房室结后，便以较高的速度穿过房室束、束支以及蒲肯野纤维到达心室，几乎同时传入左右心室的心内膜，随后从内膜传至外膜。心室除极过程中产生的除极向量环在各个导联中的QRS 波群。心电图反映心脏激动的综合过程，它产生的基础是一个个心肌细胞的动作电位。静息状态下，细胞膜内外的离子浓度差别很大，形成“跨膜电位”;当心肌细胞收到刺激时，在浓度剃度、电场剃度以及细胞膜上钾、钠、钙通道蛋白质的选择通透性及主动转运机制的作用下，通过控制各离子在膜内外的转移，造成细胞膜内外的为电荷分布变化，完成除极、复极的过程，形成细胞动作电位。心电细胞的除极、复极可以看作是一个等效电偶，刺激传播则可以认为是等效电偶的移动。对各个电偶的电矩进行矢量合成，可以得出瞬时综合心电向量。在各周期中，瞬时心电向量作周期变化，其变化轨迹称为心电向量环。临床诊断中广泛应用体表心电图所反映的就是立体心电向量环二次投影的结果。第一次投影将立体向量环在额面极横面上，形成平面向量环。第二次投影将平面向量环按不同角度投影在移动的心电l图纸上(25mm/s)便形成心电图形。简单而言，就是按照心脏激动的时间顺序，将此体表电位的变化记录下来，形成一条连续曲线，即为心电图。而且，在正常情况下，每次心动周期在心电图上均可出现相应的一组波形。 以上简单介绍了心电图产生的基本原理，这也是心电图能够反映心脏特性变化的理论依据。简单的说，心电图是心房及心室除极和复极过程中电位变化的记录，心电图各导联上的波形是心电图向量环在相应体表前额面上的导联轴的两次投影。但由于人体可以认为是一个容积导体，心电的变化可以在体表获得，因而临床使用的心电图并不是直接从心电向量环获得，而是采用采集记录的方法。临床应用的心电图是通过在体表特定部位设置电极并使用一定的连接方式构成心电导联，由心电图记录各导联心电信号的变化情况，供医生对病人的心脏功能进行评价4。2.2 心电图检测的基本原理 心肌极化的生物电位经置于体表的电极、导联线送至心电信号采集系统。心电 、滤波电路、后极放大电路等。信号采集系统从原理上可分为输入回路(前置放大)如图 2-1: 传感器接人体 放大后的 心电信号 前置放大 滤波 后极放大 心电信号 显示放大后波形 图 2-1 心电图检测原理框图 检测到的心电信号幅值在 0.05,4 mV，频率在 0.05,72Hz。而检测中存在的主要干扰信号有电极板与人之?涞募 缪埂?0Hz 工频干扰、仪器内部噪声和仪器周围电场磁场电磁场的干扰等。心电信号中 50Hz 工频干扰可以利用自适应 模板 个人简介word模板免费下载关于员工迟到处罚通告模板康奈尔office模板下载康奈尔 笔记本 模板 下载软件方案模板免费下载 法消除，则心电图机模拟部分可以采用如图 2 所示的硬件结构。心电信号经电极或导联线采集后，先要进行电压放大。电压放大器一般由两级组成，前级采用负反馈差动放大电路。 前置放大电路有高的输入阻抗，一般都在 10M 以上，通常采用射极跟随的缓l冲放大器。此外还应有过电压、过电流的保护电路，有右腿驱动电路或屏蔽驱动电路以减少 50Hz 干扰等措施。 滤波电路设计中，由于 72Hz 以上的干扰信号较强而 0.05Hz 以下的干扰信号相对较弱，所以在滤波电路中，采取先低通滤波取出 72Hz 以下的信号，然后接高通的方式，这样就能滤除极化电压信号得到心电信号。 后级放大器主要是进行电流放大，以及对信号进行滤波以获得特定的频率响应特性，这包括阻容耦合电路、 闭锁电路、增益选择、截止频率和 50Hz 陷波等5 6。l 第3章 便携式心电图监测软件系统方案论证 在理解和掌握心电图的有关基本概念、基本原理、参数计算及其检测方法的基础上，根据用户需求并结合调研结果，我们提出了研制高性/价比的便携式心电图监测系统的整体方案并且进行了初步论证。下面，将根据该系统的研制目标，对该系统的整体设计方案以及硬件系统的设计要点加以说明，以便读者较为全面地了解该系统的设计原理和工作过程，从而更便于理解软件系统的研制目标、设计思路和开发方法。3.1 系统硬件设计方案 根据上述研制目标，整个系统被设计为由基于 USB2.0 接口硬件数据采集系统和基于 VC语言编写的软件监测系统组成。其硬件系统主要由心电信号采集电路、生理信号放大电路、MCP3208 型 A/D 采样板、USB 接口电路等组成。心电等信号数据经 USB 接口总线驱动上传到 PC 主机上，在主机上，通过一定的波形分析与处理获得对心率的诊断。 对于心电信号的采集电路如图 3-1 所示。它主要由波形检测电路和滤波电路等组成。 图 3-1 心电信号采集电路框图 系统中的 USB2.0 接口电路具有总线供电5V特性，可以与笔记本电脑相连以构成移动监护系统，3.2 系统软件设计方案 心电图监测软件系统按功能分主要有数据采集、数据处理与显示、数据后处理三大主要模块。对于数据采集部分一般称为下位机程序，其作用是完成心电信号的实时采集，即控制有关硬件电路，完成心电信号的采集并将其数据通过 USB 接口上传到 PC 主机中，而另外两部分又称为上位机程序，其作用是以良好的人机界面，l对传输上来的数据进行实时显示及后处理，包括波形显示、波形回放、波形特征点的识别与修正，心率的计算以及诊断结果打印等各项操作。它们统称为心电图监测软件系统该软件系统的界面结构图如图 3-2: 树形用户界面结构 图 3-2 主窗口 软件系统启动后，首先进入主窗口，主窗口探出病案录入对话框，在此对话框 病案录入填写基本信息后，如果系统以前有同样的 id，则询问是否覆盖，否则显示启动系统成功。进入主界面后，有检测功能和监测功能可供选择。检测功能包含以下几个基 启动系统本功能:波形采集、波形显示、波形暂停、波形前进、波形后退、文件波形回放、波形保存。监测功能包括波形监测、波形保存、打印预览、打印等基本功能。 在利用该软件系统进行心电图监测功能时具体实现流程图如图 3-3: 检测方式 开始 监测方式 病案录入 文 波 波 波 波 波 .