便捷式多导联无线心电监测设备及方法_3

文档序号:9735199阅读:来源:国知局
模块9用于给屯、电采集模块2、控制器1供电,其中电源电 路主要采用AS1360及LM2576对外部供电进行滤波及稳压;
[0071] 此外,终端设备3接收控制器1通过无线通讯模块6(WIFI通信或蓝牙通信)或通讯 接口单元5(USB通讯接口)传输过来的处理后的实时屯、电信号数据,并通过内置的存储模块 进行存储,并通过内置的显示屏显示处理后的实时屯、电信号所对应的屯、电波形;其中终端 设备3包括:个人计算机或移动终端(手机APP或平板电脑)。
[0072] 本发明的另一个实施例还提供一种多导联无线屯、电监测方法,参考图7,包括如下 步骤:
[0073] 步骤S501:开机自检,控制器通电后进行自检;
[0074] 步骤S502:连接终端设备,控制器的与终端设备建立通信,并执行步骤S508;
[0075] 步骤S503:数据采集,屯、电采集模块将采集到的人体实时屯、电信号传输给控制器;
[0076] 步骤S504:数据处理,控制器对屯、电采集模块采集到的人体屯、电信号进行数据处 理,并传输给终端设备;
[0077] 步骤S505:数据存储,终端设备将处理后的实时屯、电信号进行存储,通过内置的显 示屏显示处理后的实时屯、电信号所对应的屯、电波形,如果屯、电数据异常则执行步骤S506;
[0078] 步骤S506:紧急报警,控制器发出报警信号,并执行步骤S507;
[0079] 步骤S507:信息接收及发送,接收和发送报警信息;
[0080] 步骤S508:导联脱落检测,通过导联脱落检测电路判断导联线是否脱落,如果导联 线脱落,则向发出报警提示。
[0081] 下面对多导联屯、电采集技术进行描述:
[0082] 人体是一个导体,屯、脏壁收缩引起的毫伏级动作电势使电流由屯、脏传播至整个人 体,所传播的电流在人体的不同部位产生不同的电势,可W通过电极在皮肤表层感应得出。 为了完整地记录屯、脏的电活动状况,水平和垂直方向的十八种不同导联作记录,即i、n、 虹、aVR、a 化、曰¥。、¥1、¥2、¥3、¥4、¥5、¥6、¥33、¥41?、¥51?、¥7、¥8、¥9导联,共计十八导联。测量时 须在人体上安放16个电极,分别为:右手电极VR、左手电极化、右腿电极化、左腿电极VF、左 胸部6个电极C1-C6,右胸C3R-巧R,左胸后背部V7-V9。根据国标,由运些电极可W合成标准 多导联屯、电图,合成方式如下:
[0083] (1)标准肢体导联:
[0084] 导联 I=^-VR.
[00 化]导联 II =VF-VR.
[0086] 导联III =VF-Vl;
[0087] (2)加压单极肢体导联:
[008引 aVR = VR-(VL+VF)/2;
[0089] a化二化-(VR+VF)/2;
[0090] aVF = VF-(VL+VR)/2;
[0091] (3)常用的胸导联:
[0092] 胸导Vi = Ci - (VR+VL+VF) /3,式中,VR、化、VF和C i (1 -6)表示右臂、左臂、左腿和胸 壁的电位。
[0093] WV6导联为基础向左后方按一定角度推衍出V7、V8、V9导联,用W检测左屯、室正后 壁屯、肌缺血、损伤情况;Wvi导联为基础向右后方按一定角度推衍出V3R、V4R、V5RS个导 联,用W检测右屯、室屯、肌缺血、损伤情况。
[0094] 标准多导联屯、电图可包括如下导联:
[0095] I、n、虹、aVR、a化、aVF、Vl、V2、V3、V4、V5、V6、V4R、V5R、V6R、V7、V8、V9
[0096] 其中;
[009引下面控制器的各个具体功能进行说明
[0099] (1)数据采集
[0100] 数据采集是软件功能中的关键,STM32F103通过应用程序调用SPI程序实现,硬件 驱
[0101] 动程序是操作系统内核和硬件电路之间的接口,应用程序通过调用驱动程序实现 对硬件的控制。驱动程序编写完成W后,需要使用交叉编译器来编译驱动程序。
[0102] (2)数据预处理
[0103] 由零漂、溫漂、接触电阻变化等原因导致的基线漂移会使屯、电信号产生失真,但是 屯、电信号中的ST、PT段能量集中在低频,在去除基线漂移的同时,需要尽量避免ST段等区段 的波形明显失真。
[0104] 去除基线漂移常用的方法有:中值滤波、高通滤波、移动平均滤波、插值拟合、自适 应滤波等,在处理效果方面,中值滤波法效果较好并且计算简单。
[0105] (3)数据存储
[0106] 采样得到的屯、电数据经过预处理W后降低了干扰,首先需要存储到Flash中的临 时文件中然后再发送。存储的意义不仅在于防止信号不稳定、无线切换等原因导致的数据 丢失。采用连续采集、间断发送的方式还能够降低蓝牙等模块的功耗,从而降低整个嵌入式 硬件系统的功耗。
[0108] 屯、电信息数据结构
[0109] (4)导联脱落检测
[0110] 便携式监护终端采用窗口比较器作为导联脱落检测电路,系统每Is检测一次输入 信号,检测到电平变化则认为导联已经脱落,触发蜂鸣器和Lm)报警,提示患者注意并将导 联脱落报警发送到APP端。
[0112] 导联脱落数据结构
[0113] (5)低功耗设计
[0114] 嵌入式系统硬件电路采用电池供电,待机时间是一个重要指标。功耗和设备的运 行情况相关,嵌入式硬件系统中功耗比较大的器件是蓝牙或者WIFI通信模块,采用了连续 采集、间断发送的方式来降低模块的功耗。
[0115] 现实环境中有大量的干扰存在,为了避免信号干扰,在硬件设计上增加了抗干扰 电路,在软件设计上增加了掉线后自动无线连接程序,加上监护终端合理的软硬件设计,在 程序运行过程中无线通信基本不受外界干扰的影响,整个系统的实时性和稳定性有着很好 的表现,在实验过程中系统很少掉线,信号良好的情况下掉线后在数秒内能重新进行自动 连接。
[0116] (6)信号分析与处理
[0117] 屯、率是屯、脏状况的一项重要生理指标,通常由RR间期来分析计算。二阶差分算法 计算屯、律,具有准确性高、计算量小的特点,适合于云服务系统,该算法包括信号预处理、阔 值计算、检测策略=部分。检测到了 R波W后,不仅能够准确计算屯、率,还可W根据时间窗来 定位P波、QRS波群W及ST区段,对屯、电信息进行全面分析。针对本文的数据特点,该算法需 要进行一定的改进。
[011引(7)信号处理
[0119] 虽然监护终端已经采用了大量的电路来降低干扰,为了有利于信号分析,还需要 进行数字滤波。此外,由于差分算法对高频信号特别敏感[40],需要采用低通滤波器去除高 频信号。最后,需要按公式进行二阶差分运算。Y(n)=X(n)-2X(n-l)巧(n-2)
[0120] (8)阔值计算
[0121] W二阶差分运算作为判别R波的依据,需要在内存中建立3个缓冲区,分别是原始 数据缓冲区、二阶差分缓冲区和R波峰值缓冲区。缓冲区中的数据按照"先进先出"的顺序运 行。原始数据和二阶差分缓冲区含5s时间长度的信息,R波峰值缓冲区中保存10个左右已检 出R波的位置和对应的二阶差分极小值。
[0122] 原始数据缓冲区中,Wls时长的信号作为1个单位,对初始的5个单位时长的数据 进行自学,计算每个单位的二阶差分极小值点的幅度,然后将5个极小值中的中位数的0.7 倍作为检测初始值。
[0123] 每当检测到1个R波,刷新R波数据缓冲,将该R波和其对应的极小值压入缓冲区。检 测到10个R波波峰W后,W缓冲区中对应的二阶差分值取中位数的0.7倍作为新的检测阔 值。
[0124] 算法进入回扫进程时,检测阔值降低到当前值的0.4倍,如果检测到R波则重新恢 复到之前大小,继续进行检测。W中位数作为检测标准主要是为了防止干扰对差分值的影 响。
[0125] 检测策略如下:
[0126] 如果1个二阶差分极小值满足W下条件,就可W认为其对应于1个R波:幅度小于检 测阔值;与前一个R波对应的极小值上超过200ms的时间;证明不是由于伪迹引起。
[0127] 检测到极小值W后,就可W确定其对应的屯、电信号中R波的波峰位置。通过R波峰 值检测结果,可W方便地推算出RR间期,判断屯、率情况。
[0128] 典型的屯、率失常描述如下:
[01巧]屯、动过缓:平均屯、率小于40次/分;
[0130] 屯、动过速:平均屯、率大于120次/分;
[0131] 停搏:3s内没有出现R波;<
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