可穿戴动态心电监护系统与心电信号处理方法研究

  本文关键词：可穿戴动态心电监护系统与心电信号处理方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近几年来,随着医疗方式由被动治疗向主动监测和预防的转变,基于可穿戴计算技术的健康监护在老年人健康辅助领域中成为一种更加有效的模式。可穿戴健康监护将超微型化电子元器件、微机电系统、电子织物以及先进的交互技术融入其中,协助患者进行实时监护和科学的个性化健康管理,成为现代医疗的主要研究方向之一。针对可穿戴健康监护中的心电信号检测,基于不同织造技术的织物电极得到广泛研究,心电信号的自动分析也成为必然的发展趋势,但是由于在长期监测中织物电极无法时刻紧贴皮肤以及具有低阻抗的特性,在人体运动的情况下极易受到噪声尤其是运动伪迹噪声信号的干扰,对心电信号的特征检测造成很大的困难,所以设计信号质量高的可穿戴心电监护系统以及研究信号处理方法成为学者日益关注的问题。鉴于以上分析,本文以可穿戴动态心电监护系统与心电信号处理方法研究为主题,设计能够在人体运动状态下进行长期检测的可穿戴心电监护系统,深入研究心电信号的处理方法。主要研究内容如下:(1)介绍在可穿戴监测诊疗系统中心电信号分析的基本知识和检测原理,阐述心电图以及典型的心电波形、心电图各个波段的特性以及对诊疗康复的意义。分析了心电信号的特点以及检测方法,以及在心电采集的过程中需要抑制的几个主要噪声信号。(2)设计基于STM32微处理器的可穿戴动态心电监护系统,设计柔性织物传感电极,设计保证系统工作的基本电路模块,如具有高共模抑制比和高输入阻抗的信号调理模块对动态信号进行放大和滤波处理,以满足A/D转换的电压需求,以及数据采集模块、电源模块、数据存储模块、数据传输模块以及数据接口等,将心电信号无线传输给移动终端(手机、平板电脑等)和PC机,分别进行波形的实时显示和分析。最后设计尺寸较小,稳定可靠的PCB板。(3)阐述动态心电信号的处理方法。对于信号的滤波处理,本文着重阐述了运动伪迹噪声干扰的抑制方法,设计自适应滤波器,并在传统LMS自适应算法的基础上提出了一种归一化LMS算法,并将其运用到动态心电信号运动伪迹的抑制中。对于心电信号的特征检测,采用动态自适应阈值的R波检测方法,对传统的阈值检测方法进行了改进,为后续的病情诊断提供准确度较高的数据。

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