基于BLE和安卓的心率变异分析显示系统的研究与实现

发布时间：2017-05-17 04:13

  本文关键词：基于BLE和安卓的心率变异分析显示系统的研究与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：心率变异性(HRV)是指逐次心跳周期之间的微小差异,蕴含有神经体液对心血管系统调节的大量信息,心率变异性的大小实质上是反映神经体液因素对窦房结的调节作用。近年来的大量流行病学资料表明,心率变异性的降低对于心血管疾病人群都预示着不良预后,包括糖尿病、心肌梗死、高血压等心律失常神经症等,这对于相关疾病的无创检测具有重大的临床意义。而心率变异分析的关键则在于信号的分析处理,目前的研究方法主要可分为三类:时域分析法、频域分析法和非线性分析法,而临床上的检查多为时域分析法。近年来心率变异性分析已然成了心电信号处理领域的研究热点。随着移动互联网技术的高速发展,数字移动医疗设备的出现,使传统医疗方式发生了巨大的变化。特别是一些便携式智能医疗设备的的横空出世,使人们对于自身健康状况可以及时的了解及关注,然而心率变异分析在移动端的应用目前仍是一片空白。Android系统巨大的市场占有率和蓝牙在医疗卫生新领域的应用,特别是蓝牙低能耗(BLE)技术的出现,使得基于Android和BLE技术的心率变异性分析显示系统的研究具有重大的价值和应用前景。本文旨在设计一款安卓下的心率变异分析显示系统,数据采集端使用迈欧的心率手环,通过光电传感器获取R-R间值序列。软件端通过蓝牙通信模式和智能手环进行数据通信,接收R-R间值序列并进行样条插值、重采样等处理,然后利用AR模型估计法对处理过的数据进行功率谱估计从而求得心率变异的频谱密度和相关数据,其中AR模型的参数采用Burg算法来实现。在估计功率谱密度曲线时利用辛普森算法求得低频段(0.04~0.15Hz)和高频段(0.15~0.4Hz)的能量值,然后即可参考一些临床上的指标,对测试者做出是否健康的判断。兼容性测试显示该系统适用于所有的Android4.3版本以上的移动设备,糖尿病患者和健康人群的实际样本对比测试分析表明,该系统一定程度上达到了预期的目标。但由于不同的分析方法的指标反映了心率变异的不同面,本系统也存在着一定的局限性,但对于频域法对心率变异的分析在移动端的应用,使其可方便的对心血管等疾病患者进行随时随地的监测预防都有着正面的作用。文章首先介绍了课题的研究背景、意义及发展前景,其次是分析显示系统的总体设计方案和重点模块,接着阐述了蓝牙4.0的协议以及通信应用,心率变异分析现阶段的主要研究方法,对本文中所采用的AR模型估计法进行了仿真分析和编程实现,最后则是安卓平台下该软件的详细开发过程,心率变异功率谱的实时绘制,以及实际样本的测试分析结果。
【关键词】：心率变异性(HRV) Burg算法 AR模型 蓝牙低能耗(BLE)
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH789
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 引言10-15
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 心率变异性分析的研究现状11-12
• 1.2.2 心率变异的研究方法12-13
• 1.3 研究内容13-15
• 第2章 系统总体设计方案15-22
• 2.1 系统结构15-16
• 2.2 系统硬件平台16-17
• 2.3 系统软件平台17-22
• 2.3.1 Android系统17-20
• 2.3.2 数据存储模块20-21
• 2.3.3 分析显示模块21-22
• 第3章 数据传输的设计与实现22-32
• 3.1 蓝牙 4.0 的概述22-25
• 3.1.1 低能耗蓝牙的协议栈22-24
• 3.1.2 蓝牙 4.0 的兼容性24-25
• 3.2 Android蓝牙的数据传输25-29
• 3.2.1 Android蓝牙 4.0 的权限26
• 3.2.2 Android蓝牙 4.0 的功能包26-27
• 3.2.3 使能蓝牙27-28
• 3.2.4 蓝牙搜索及配对28
• 3.2.5 建立连接和数据传输28-29
• 3.3 蓝牙心率手环协议29-32
• 3.3.1 心率服务Heart Rat Service30
• 3.3.2 心率测量属性30-32
• 第4章 功率谱算法设计及编程实现32-42
• 4.1 心率变异时域分析法32-33
• 4.2 心率变异频域分析法33-39
• 4.2.1 经典谱估计法34-35
• 4.2.2 现代谱估计法35-39
• 4.3 功率谱算法在移动端的实现39-42
• 4.3.1 NDK的编译环境40
• 4.3.2 JNI的调用流程及算法的编写40-42
• 第5章 系统显示分析功能的实现42-54
• 5.1 Android下R-R间值数据的获取及处理43-44
• 5.2 Android下的界面布局44-48
• 5.2.1 初始界面布局45-46
• 5.2.2 主界面布局46-48
• 5.3 心率变异功率谱曲线的绘制48-54
• 5.3.1 绘图49-50
• 5.3.2 界面显示50-54
• 第6章 测试结果与分析54-59
• 6.1 系统的兼容性测试54
• 6.2 显示模块的测试54-56
• 6.3 功率谱分析结果测试56-59
• 结论59-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-64
• 攻读学位期间取得学术成果64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

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2 ;Heat rate variability and dyssomnia and their correlations to neurological defects in cerebral infarction patients complicated by insomnia A concurrent non-randomized case-control study[J];Neural Regeneration Research;2008年01期

3 饶世俊;施陈刚;苏微微;王雅洁;;冠心病合并脑梗死患者心率变异性及心律失常的研究[J];实用医学杂志;2011年07期

4 何九龙,王永东,杜坚;慢性肺源性心脏病患者24小时心率变异性的研究[J];心肺血管病杂志;2001年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 夏文芳;焦虑和抑郁对慢性心力衰竭患者生活质量和预后的影响[D];武汉大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 何牡禄;研究时间压力对心脏自主神经系统的影响[D];上海交通大学;2008年

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本文编号：372531