第一章绪论
随着生活水平的提高,人们对自身健康的重视程度口益提高。目前人口老龄化程度在逐渐加剧,心脏类疾病的患病几率也口益增加。据统计美国每年大约有超过0万人死十心律不齐,其中10万人死十心)JJ L梗塞,而在我国心脏病患者超过两千多万,每年死十心血管疾病至少有100多万人。心脏病发作的随机性和危险性,成为威胁人类健康的直接因素。
临床研究证明,心脏病的防治手段主要体现在预防和保健,这就要求心脏病患者定期地做心脏病常规检查,及早发现致病因素,从而做好预防和治疗,因此需要患者经常出入医院等医疗机构,这给人们的生活带来了不必要的不便。而市场上现有的心电监测类医疗设备多应用十医院、社区等医疗机构的应用,而应用十家庭的监测设备有待研制。因此,设计一种面向家庭的心电实时监测系统具有重要的意义「。
1. 1课题的研究背景及意义
心脏类疾病严重地威胁着人们的口常生活与工作,随着如今生活节奏的加快和口益增多的压力,心脏类疾病成为人们无法避免的杀手。因此心脏病的诊断与治疗是一项重要的国际课题,而这首先需要获取心脏病患者病态的心电图。心电图C Electrocardiogram,简称ECG)是表征心脏病患者心脏状况重要依据,在临床应用上已经有百年的历史。尽管临床诊断技术越来越现代化「川,但心电图至今仍是临床诊断心脏疾病的重要辅助手段。
心电图作为一种无创检查手段,经大量的临床医学研究,证明对心脏肥大、心梗塞具有重要的、决定性的诊断价值,对某些心脏疾病,如心)J)t炎、心包炎、药物中毒等所引起的心脏病变也具有良好的辅助诊断意义「3」。现如今主要应用的是常规心电图和动态心电图。常规心电图主要是记录患病者在静息状态下大约1分钟的心电信息,常见的是12导联记录,记录心脏由兴奋产生的电位变化,对患者发病当时的心律失常类型以及传导阻滞的诊断、心)J)t缺血、异常Q波的定位诊断、急性心)J)t梗塞等心电图改变以及动态衍变有不可代替的作用。但是,常规心电图记录的心电信息是静息状态下所取得的,而 b‘时间短,不足以完整捕捉到心律失常的电位变化,降低了记录的正确率,尤其致使一些阵发性的心律失常患者得不到更及时的诊断和治疗。
而动态心电图便可以在口常生活中24小时连续不间断的记录各种情况下的心电信息,可以实时的监测病人心脏情况,捕捉到异常的电位信息,尤其对症状较轻的患者,或者是偶感不适的患者,可以得到很好的效果。因为其症状只是一时的出现,维持几秒到十几秒时间,当再去医院或社区做常规心电图时便无法捕获异常心电,因为症状消失了,心脏活动恢复正常,心电信息也趋十平稳,最终无法准确诊治,而错过了最佳诊断治疗时机。
因此,研究动态心电图仪,尤其是面向家庭使用的监测系统尤为重要,它能够24小时不间断提取患者的心电信号,不但可以为医生提供患者长时间、不同运动状态下的动态心电信息作为判断病情、制定针对性治疗方案的重要依据,还可以在患者心脏出现典型异常时立即报警,提醒患者或亲属及时采取急救措施,为就医争取宝贵时间。动态心电图仪已是临床上不可或缺的医用电子设备,所以本文旨在研究面向家庭的、低成本的、便携的心电实时检测系统。
1. 2国内外研究现状及趋势
上世纪五十年代末期,首先由美国物理学家Holter提出一种记录媒介为磁带的心脏病患者各种口常活动状态下心电信号连续、长时记录的思想,这一思路不但首创了心电信息全时间信息和全环境信息获取的新技术领域,还在一定程度上解决了常规静息心电图获取信息时间短、环境特定的不足之处。这种心电图记录技术称为动态心电l纠(Dynamic electrocardiogram简称DCG,有时也称为Holter),它的显著技术优势是对诊断早期心血管病变、研究生物生理与心律失常关系、诊断各种典型心律失常、客观评价抗心律失常治疗方案的治疗效果等都具有非常重要的意义。1961年,DCG技术率先在美国用十临床应用,并以其在心电信息检测的技术优势和临床应用取得的良好效果,迅速广泛推广到世界各国。我国自80年代开始首先在大型医院引入DCG技术,经过二十多年临床应用实践和推广和产品国产化引发的成本显著下降,DCG技术已在中小型医院普及应用。目前,DCG技术是获取全时间和全环境心电信息的主流技术,并以其无创伤、实用、高效、准确、安全以及可重复性强等技术优势成为心血管疾病诊断领域中的重要检测手段「{」。
摘要 4-6
ABSTRACT 6-7
英文缩写词表 8-11
第一章 绪论 11-16
1.1 课题............ 11-12
1.2 国内............ 12-14
1.3 课题主要研究内容 14
1.4 论文的结构与安排 14-16
第二章 心电图学的基本知识 16-24
2.1 心电导联体系 16-19
2.2 典型的............ 19-21
2.3 心电信号的特征 21-22
2.4 心律失常 22-24
第三章 心电监测系统总体设计 24-28
3.1 系统整体设计原则 24-26
3.2 系统整体............ 26-28
结论和展望 79-81
参考文献 81-85
作者简介及在学期间所取得的科研成果 85-86
致谢 86
结论
本论文提出了一种面向家庭的、便携的、智能化的心电实时监测系统的设计方法,较为全面地讨论和分析了系统硬件以及软件的设计。该系统以单片机作为心电监测系统的MCU硬件部分实现心电信号的采集与变换,软件部分实现心电信号的显示、存储、传输以及心电信号自动分析等工作。本论文的主要成果及创新点如下:
1.完成了心电采集模拟电路部分的设计。本文选择美国模拟器件公司的一款可编程、高性能仪表放大器AD8221作为前置主放大器,它具有低噪声、低漂移、高输入阻抗、高共模抑制比特性,AD8221的增益可以通过一个外接电阻调节,设计心电采集初级增益为10倍,二级放大采用同相比例运算放大电路,最终使得心电信号放大总增益约996倍,达到设计要求。电路结构上采用右腿驱动电路与屏蔽驱动电路消除共模干扰及共模误差。