便携式数字化心音分析仪的研究

发布时间：2017-04-08 20:29

  本文关键词：便携式数字化心音分析仪的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 听诊是对心脏疾病进行检测的一种重要手段,具有心电图、超声心电图不可取代的优势。但是,传统的心音听诊器存在多方面的不足,从而阻碍了医学在心音诊断方面的发展。在国内,到目前为止,心音信号采集和分析系统仍相当不成熟,基本上是停留在理论研究的水平,很少有实用意义上的心音信号分析诊断方面的电子医疗产品。 本文研制了一种基于嵌入式计算机的便携式心音分析仪器,实现了以下功能:心音数据的采集,抓取及当前心音信号的显示;管理病人信息和心音数据文件;对心音信号进行时域和频域分析;心音信号的波形回放及声音回放;查看及分析先前记录。该仪器体积小、成本低、灵活方便,特别是对一些因患心脏疾病的而不方便行动的病人可以实行床旁动态监护和诊断。本研究针对心音信号的临床研究提供了基本的分析方法和分析工具,为心音用于心脏疾病辅助诊断奠定了基础。本文设计的基于LabVIEW及嵌入式计算机的便携式心音分析仪为心音的数据采集及分析提 供了一个低成本、可靠且可行的解决方案。 本论文主要作了以下几个方面的研究: 1)研究了心音的基础理论,包括产生机制、传输原理、心音信号特性等,以及传统心音图产生机制; 2)研究了多种心音传感器,制作了一种比较适合心音采集的传感器; 3)研究了适合于心音和心电信号采集的模拟电路,数字电路和信号处理方法,如用∑??调制法来处理心音信号,小波去躁等; 4)在嵌入式计算机PCM-5825上实现了对心音软件的运行; 5)用Labview软件开发应用程序的用户平台,使其具有如下功能:管理病人信息及数据文件;采集、显示当前的心音信号并加以保存或者显示以前已采集的数据;对心音和心杂音进行能量和时-频特性分析,获取心音信号的特征;用心电的R波和Shannon能量两种方法实现心音的准确定位; 6)临床数据的采集及分析。
【关键词】：心音传感器 心音分析 Labview
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH772
【目录】：

• 中文摘要4-5
• 英文摘要5-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 本课题的研究意义10-11
• 1.2 国外研究现状11-15
• 1.2.1 对人工心脏瓣膜的无创伤检测11
• 1.2.2 对心音微弱成分的研究11-12
• 1.2.3 心音的模式识别与自动解释12-13
• 1.2.4 心胸传播特性的建模与分析13-15
• 1.3 国内研究现状15
• 1.4 本课题研究的主要内容15-17
• 2 心音特性传感器的研究17-22
• 2.1 心音产生的原理17
• 2.2 PVDF 压电膜型传感器的工作原理17-19
• 2.2.1 PVDF 结构18
• 2.2.2 所选用的心音传感器的参数和特性18-19
• 2.3 基于听诊头和驻极体电容的心音传感器19-22
• 2.3.1 驻极体话筒的原理20-21
• 2.3.2 自己制作的传感器采集的心音图21-22
• 3 硬件系统总体设计22-40
• 3.1 心音模拟电路的设计23-25
• 3.1.1 心音前置放大23
• 3.1.2 高通滤波电路23-24
• 3.1.3 低通滤波电路24
• 3.1.4 主放大电路24-25
• 3.1.5 电平抬升电路25
• 3.2 心电模拟电路的设计25-30
• 3.2.1 心电前置放大25-27
• 3.2.2 心电前置放大电路27-28
• 3.2.3 基线复零电路28-29
• 3.2.4 低通滤波电路29-30
• 3.2.5 主放大电路和电平抬升30
• 3.3 数字电路的设计30-35
• 3.3.1 单片机选型31
• 3.3.2 Σ-ΔA/D 的选择31-33
• 3.3.3 CPLD 控制PCM1801 的实现33
• 3.3.4 与上位机的通信33-35
• 3.4 电源电路35
• 3.5 MAX+PLUSⅡ的设计过程概述35-38
• 3.5.1 设计输入35-36
• 3.5.2 设计处理36
• 3.5.3 设计效验36-37
• 3.5.4 器件编程37-38
• 3.6 ESD 保护和安全性设计38-40
• 4 心音分析算法及软件设计40-52
• 4.1 心音分析技术的发展40
• 4.2 心音分析技术的研究概况40-42
• 4.3 心音信号处理软件42-46
• 4.3.1 心音采集模块43-44
• 4.3.2 心音数据存储模块44
• 4.3.3 心音数据预处理模块44-46
• 4.3.4 心音数据回放模块46
• 4.4 心音的成分的提取46-50
• 4.4.1 基于心电R 波定位的心音成分提取47-49
• 4.4.2 基于Shannon 能量的心音成分提取49-50
• 4.5 心音信号的三维动态谱分析50-52
• 5 嵌入式计算机平台的构建52-55
• 5.1 嵌入式系统发展状况52-53
• 5.2 嵌入式计算机的选取53
• 5.3 嵌入式操作系统的选取53-55
• 6 临床采集分析55-69
• 6.1 心音分析技术的临床应用进展55-59
• 6.1.1 在瓣膜疾病中的应用55-56
• 6.1.2 在冠状动脉狭窄疾病中的应用56-57
• 6.1.3 对心功能的评价57
• 6.1.4 在教学方面的应用57-58
• 6.1.5 在其他方面的应用58-59
• 6.2 心音听诊部位59
• 6.3 临床采集方法59-60
• 6.4 正常人的心音图60-61
• 6.5 心脏杂音的特点61-62
• 6.6 常见杂音的时期和形态62
• 6.7 心脏杂音与心脏瓣膜疾的关系62-64
• 6.8 临床采集的心音图64-68
• 6.9 结论68-69
• 7 结论与展望69-70
• 7.1 主要结论69
• 7.2 后续研究工作的展望69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-75
• 附录作者在攻读硕士学位期间发表的文章75-76
• 独创性声明76
• 学位论文版权使用授权书76

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 李苗苗;董琪;;基于STM32的无线脉搏信号监测系统设计[J];计算机与现代化;2012年02期

2 王晓燕;曾庆宁;粟秀尹;;基于FPGA的心音信号采集[J];微型机与应用;2012年11期

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 王佳;基于心音信号分析的嵌入式身份识别系统开发[D];杭州电子科技大学;2012年

2 周酥;心音信号特征分析及其在辅助诊断中的价值[D];华南理工大学;2012年

3 黄海丽;基于Qt的心音分析系统的设计[D];济南大学;2012年

4 包君康;复合型心脉无创检测传感器的研究与设计[D];杭州电子科技大学;2011年

5 赵卫强;基于RFID与心音识别技术的门禁系统研究与设计[D];杭州电子科技大学;2013年

6 张艳芳;先心病心音采集分析系统设计与实现及收缩期杂音分析研究[D];云南大学;2013年

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本文编号：293632