应用于纳米刀设备的心脏不应期检测算法研究及其嵌入式系统实现

发布时间：2023-12-04 17:48

　　纳米刀作为一种非热能的新型肿瘤消融技术,在治疗肝癌、胰腺癌以及其他恶性肿瘤的场景下发挥着越来越重要的作用。然而纳米刀释放的高压脉冲对心电信号的产生和传导会产生极大的干扰,增大了引发心律失常等术中并发症的机率,因此需要应用与仪器配套的心脏同步器进行实时检测,使纳米刀释放的高压脉冲在心脏的有效不应期内释放。故能否准确识别患者心脏的有效不应期,及时指导纳米刀释放高压脉冲,对降低术中并发症的发生几率有着重要的作用。本文将心脏有效不应期检测问题转化为R波实时检测问题,以MIT-BIH心率失常数据库和QT数据库作为样本库,针对这一问题展开研究,主要研究成果如下:1)系统地设计了心电信号预处理的流程及相关参数。在不影响检测效果的前提下,将滤波预处理过程的理论延时控制在15ms以内,同时提出在预处理过程中加入低阈值归零处理步骤,进一步突出R波特征,简化计算量;2)提出了一种结合Pan&Tompkins算法和斜率法改进的R波实时检测算法。在检测过程中排除QS、Qr、rS、rSr’此类心电波形对不应期定位的干扰;结合移动窗口平均法和动态阈值法将每个心跳周期分为有效信号区段和疑似噪声区段,降低了误判...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状及发展趋势
        1.2.1 心电信号预处理技术的研究现状
        1.2.2 QRS复波特征检测技术的研究现状
        1.2.3 心脏不应期检测的研究现状
    1.3 本文主要工作及结构安排
        1.3.1 主要工作内容
        1.3.2 研究难点及设计要求
        1.3.3 论文组织结构
第二章 心电信号理论基础
    2.1 心电图的波性特征
    2.2 心电信号的噪声来源
    2.3 体表心电图与心脏不应期的对应关系
    2.4 心电图的标准导联
    2.5 标准心电数据库
    2.6 本章小结
第三章 心电信号预处理算法研究
    3.1 心电信号预处理概述
    3.2 心电信号噪声处理的滤波算法研究
        3.2.1 针对基线漂移的中值滤波法
        3.2.2 针对高频噪声的小波变换滤波法
        3.2.3 数字滤波器法
    3.3 其他预处理过程的算法研究
        3.3.1 微分
        3.3.2 低阈值归零
        3.3.3 平方
        3.3.4 移动窗口平均
    3.4 本章小结
第四章 R波检测算法研究
    4.1 心电信号R波识别算法概述
    4.2 R波检测算法
        4.2.1 几种常用R波检测算法分析
        4.2.2 结合Pan&Tompkins算法和斜率法改进的R波实时检测算法
    4.3 仿真分析
        4.3.1 仿真数据及方法
        4.3.2 评价标准
        4.3.3 仿真结果分析
    4.4 本章小结
第五章 心电信号采集分析系统的设计
    5.1 系统概述
    5.2 硬件电路设计
        5.2.1 主控芯片选型
        5.2.2 心电采集电路模块
        5.2.3 触发信号输出电路模块
        5.2.4 交互电路模块
        5.2.5 辅助电路模块
        5.2.6 系统实物图
    5.3 软件设计
        5.3.1 交互线程
        5.3.2 心电数据处理线程
        5.3.3 不应期定位线程
    5.4 功能测试
        5.4.1 使用心电信号模拟器作为数据源的测试结果
        5.4.2 使用人体实测心电作为数据源的测试结果
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 工作展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3870414