心电与心音信号检测系统研究

发布时间：2017-10-09 15:42

  本文关键词：心电与心音信号检测系统研究

  更多相关文章： 心电信号 心音信号 Cortex-M3 神经网络

【摘要】：心脏疾病给人类身体健康带来极大危害同时，也一直是世界范围内的临床医学难题之一。目前医学临床无创诊断中，对于人体各种心脏疾病检测与诊断的方法，主要有心电图和心音图。该技术诊断手段各自具有其长短处，如利用心电图机对人体心脏功能状态进行诊断，虽然它能有效地检测人体心脏血管与血液循环相关的生理疾病，但是对心脏畸形等病类缺乏预测判断能力；而心音图机却有着心电图机明显的优势，能够通过心脏中的心音变化，对心电图机无法预测的心脏器官变形，心脏瓣膜受损等疾病进行准确识别与诊断。因此结合心电与心音信号两者的优缺点，设计了以嵌入式系统为核心的心电与心音信号研究方案。 本文首先提出了以Easy-Cortex-M3-1300开发平台为核心控制芯片LPC134的硬软件设计方案，将嵌入式技术应用于生理信号处理系统中，，具有成本功耗低、运算速率快、操作方便及环保等特性，能够很好的实现生理医学工程技术与嵌入式系统的相互交融。 对于心电与心音信号提取与识别的算法，提出了小波变换与BP神经网络方法分别对心电和心音信号进行去噪与识别，该方法具有强大的抗干扰、扩展能力及系统性与完整性等显著优点，有效地提高了系统对心电与心音信号特征波形的区分与识别，改善整个系统稳定性与准确性。 心电与心音信号数据采集硬件电路，采用了独立模块化设计，具有良好的稳定与扩展性能，便于系统硬件和软件升级。软件部分就程序的编写，系统开发平台，数据显示处理界面等进行了设计。选择了集成开发环境Keil uVision4，利用其强大的软件仿真调试工具对系统进行编译与调试。 本文基于嵌入式系统的心电与心音信号研究，初步满足了预期的目标，系统在可靠实现对冠以病，心血管等心脏疾病进行诊断的同时，还能准确地对心脏畸形及房室瓣膜受损进行预测分析。将生物医学与嵌入式技术互相结合渗透的应用方法，为今后研究人体生理信号提供了良好的平台与方向，奠定了生物电子医学技术向智能化，人性化发展的基础。
【关键词】：心电信号 心音信号 Cortex-M3 神经网络
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R318.04;TN912.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题的研究背景9-10
• 1.1.1 冠心病疾病的严重性9
• 1.1.2 医疗设备市场前景9
• 1.1.3 国产医疗设备近况9-10
• 1.2 课题的研究意义与现状10-13
• 1.2.1 心电与心音信号研究的意义10-11
• 1.2.2 心电与心音信号研究的现状11-13
• 1.3 嵌入式技术的发展现状13-14
• 1.4 本课题的研究内容14-15
• 第二章 系统设计方案15-19
• 2.1 系统整体原理设计15
• 2.2 系统模块功能设计15-18
• 2.2.1 硬件功能设计与实现15-17
• 2.2.2 软件功能设计与实现17-18
• 2.3 本章小结18-19
• 第三章 心电与心音信号系统硬件设计19-34
• 3.1 心电信号采集模块电路19-26
• 3.1.1 心电图导联19-20
• 3.1.2 前置级放大电路20-21
• 3.1.3 中级放大器21-22
• 3.1.4 右腿驱动电路22
• 3.1.5 带通滤波电路22-24
• 3.1.6 光电隔离电路24
• 3.1.7 微控制器选型24-25
• 3.1.8 A/D 转换电路25-26
• 3.2 心音信号采集模块电路26-31
• 3.2.1 拾音头27-28
• 3.2.2 心音信号调理电路28-29
• 3.2.3 陷波电路29-30
• 3.2.4 微控制器选型和 A/D 转换电路30-31
• 3.3 人机交互接口设计31-32
• 3.4 电源设计32-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第四章 心电与心音信号的处理算法研究34-45
• 4.1 心电与心音信号算法分析34
• 4.2 心电与心音图波形特点及参数34-35
• 4.2.1 心电信号波形特征34-35
• 4.2.2 心音信号波形特征35
• 4.3 心电与心音的时域特征35-36
• 4.4 小波变换特性及规则36-38
• 4.4.1 小波变换原理36
• 4.4.2 小波消噪分析36-38
• 4.5 人工神经网络概述38-42
• 4.5.1 BP 网络结构与应用39-40
• 4.5.2 BP 网络的训练算法40-42
• 4.6 心电与心音仿真结果42-44
• 4.6.1 心电信号识别结果42-43
• 4.6.2 心音信号识别结果43-44
• 4.7 本章小结44-45
• 第五章 心电与心音信号系统软件设计45-50
• 5.1 软件设计原则45
• 5.2 软件操作系统设计45
• 5.3 软件开发环境45-46
• 5.4 系统界面设计46-48
• 5.4.1 启动界面模块46
• 5.4.2 数据采集界面46-47
• 5.4.3 心电信号采集47-48
• 5.4.4 心音数据处理48
• 5.6 复位电路48-49
• 5.7 本章小结49-50
• 第六章 结论与展望50-51
• 6.1 结论50
• 6.2 展望50-51
• 参考文献51-54
• 致谢54-55
• 个人简历 攻读硕士学位期间发表论文55

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 陈天华;;基于DSP的数字心音信号检测系统设计[J];测控技术;2010年11期

2 李彬彬;袁中凡;杨春生;;改进HHT算法及在心音信号分析中的应用[J];四川大学学报(工程科学版);2007年04期

3 胡晓,王威廉;基于小波变换心音定位[J];生物医学工程与临床;2002年04期

本文编号：1001016