基于自适应消噪的心电特征检测与预警装置

发布时间：2020-07-03 01:32

【摘要】：近年来,随着生活节奏的加快,冠心病作为心血管疾病主要组成部分之一,对人类的健康威胁日趋上升。对心电图(Electrocardiogram,ECG)的特征进行检测可以发现心脏异常状况,对冠心病的诊断和慢性疾病的预警有一定的价值。目前可穿戴检测装置成为测量ECG的发展趋势,而研制可穿戴设备也面临着导联电极连接易脱落、采集信号存在运动干扰、特征检测精度较低等问题。本文从以下方面来解决目前存在的问题:(1)为了提高检测心电信号的稳定性并降低系统功耗,设计了一种可穿戴无线心电检测装置。装置以紧身背心作为可穿戴载体,紧身背心镶嵌的导联电极模块采用USB接口与装置稳定连接,利用电子开关模块实现系统充电与供电的切换,通过生物电采集芯片检测人体的胸腔阻抗和心电信号,利用加速度传感器采集三轴加速度,采用北斗定位模组输出卫星定位信息;在软件设计中,采用有限状态机的驱动方式让模块有序地运行,从而装置能稳定地采集体征信号。(2)针对在人体运动状态下检测的心电信号存在基线漂移与运动伪迹的问题,以传感器输出的胸腔阻抗和三轴加速度作为参考信号,设计自适应滤波器和FIR低通滤波器对心电信号作预处理。首先仿真了不同收敛步长的自适应滤波算法,通过比较滤波器的信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)表明采用归一化的最小均方算法的SNR较高,而且SNR随步长的减少而增大;然后设计了步长为0.05的自适应滤波器来消除心电信号的运动干扰;另外采用差分平方阈值法来定位R波,并结合斜率突变算法提取QRS波群,装置能实时地测量心率值。搭建实验平台对心电检测装置设计了样机测试实验,结果表明心电检测装置的样机尺寸小、功耗低,续航时间超过10小时,在10米活动范围内无线传输心电数据的误帧率小于0.1%。通过采集多名受试者在运动中的心电信号,实验表明心电检测装置输出的心电信号基线平稳,QRS波群检测精度达99%以上,在运动状态下测量心率值的相对误差率为4%以内。心电检测装置具有易佩戴、精度高与成本低的优势,测量的参数满足心电检测的指标要求。
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R540.4;TN911.7
【图文】：

图 1.3 Active 心电采集装置roduct/cardiosecur-active-790?category=3） ePatch ，该产品采用了多导联心电电在人体上连接图如图 1.4 示。它的重量

图 1.4 ePatch 与人体连接的外观图（图片来源：https://epatch.madebydelta.com/）2017 年，新加波 Spyder 公司生产的无线心电检测产品 Spyder Personal，该产品提供了无线远程传输心电数据的解决方案，并能够在 Android 智能手机上显示心

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本文编号：2738981