体外自动除颤仪设计与关键技术研究

发布时间：2017-09-25 22:30

  本文关键词：体外自动除颤仪设计与关键技术研究

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【摘要】：心源性猝死(SCD)俗称心脏骤停,是危害人类健康的重要疾病之一。其中80%~90%的SCD是由心室纤颤(VF)所引起的。目前,除颤是防止心脏室颤导致猝死的唯一有效方法。传统除颤仪操作复杂,其除颤时机、放电量等一般由专业医生在医院条件下,根据测得的心电波形进行判断和操作。智能体外自动除颤仪(AED)一般是放在距离医院较远的公共场所,如机场等。操作者定位为非专业医生。本文采用ARM公司Cortex-M3内核的32位高性能微处理器STM32F103VCT6为核心进行了AED的软、硬件设计和相关算法研究。本文对体外自动除颤仪的硬件设计主要分为以下几个模块:生理参数采集与自动除颤控制模块、微处理器控制模块、除颤模块。生理参数采集与自动除颤控制模块是通过除颤专用电极提取心电信号以及胸阻抗,进而确定除颤时机并选择合适的能量,从而达到最佳除颤效果,是本文关键技术之一;微处理器控制模块是除颤仪软硬件设计相结合的核心;除颤模块包括充电模块和放电模块,根据需要进行电击除颤,其中过阻尼二阶放电电路也是本文关键技术研究之一。在上述模块基础上,本系统还增加了自动心电信号采集分析、语音操作提示等功能。在信号分析部分,采用标准心电信号数据,在MATLAB环境下,重点对室颤/室性心动过速检测算法理论进行了近似熵和样本熵两种算法的仿真对比实验。仿真结果表明,采用改进的样本熵快速算法可以实现AED除颤最佳时机的选择。
【关键词】：自动除颤仪 放电控制 波形产生 近似熵 样本熵
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH789;R197.39
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 除颤仪的发展以及相关技术的国内外研究现状11-14
• 1.2.1 除颤仪的发展历史11-12
• 1.2.2 除颤技术的国内外研究现状12-14
• 1.3 本文的主要研究内容14-16
• 第2章 AED的基本原理及整体设计16-24
• 2.1 心电图及室颤/室性心动过速与除颤16-18
• 2.2 除颤设备的基本工作原理18-19
• 2.3 心脏除颤器的分类以及主要技术参数19-22
• 2.4 AED的总体设计22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 AED硬件模块设计24-41
• 3.1 微处理器控制模块24-29
• 3.1.1 微处理器选型以及数据A/D转换控制24-25
• 3.1.3 系统显示界面以及语音提示25-27
• 3.1.4 数据传输以及存储27-29
• 3.2 除颤模块29-33
• 3.2.1 反激式开关电源高压充电电路29-31
• 3.2.2 过阻尼二阶放电电路31-33
• 3.3 生理参数采集与除颤控制模块33-40
• 3.3.1 生理参数——心电信号采集34
• 3.3.2 生理参数——胸阻抗的检测原理34-35
• 3.3.3 生理参数——胸阻抗采集的整体设计35-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 除颤时机算法研究41-57
• 4.1 算法评估实验数据来源41-42
• 4.2 基于近似熵的除颤时机算法的研究与仿真实验42-45
• 4.2.1 近似熵的理论基础42-43
• 4.2.3 数据实验结果分析43-45
• 4.3 基于样本熵的除颤时机算法研究与仿真实验45-51
• 4.3.1 样本熵计算理论45-48
• 4.3.2 算法可行性分析研究48-51
• 4.4 算法性能评估51-54
• 4.4.1 两种检测算法的比较51-52
• 4.4.2 基于样本熵算法的数据仿真实验52-54
• 4.5 除颤控制的实现54-56
• 4.5.1 除颤时机的确定54-55
• 4.5.2 除颤能量的选择55-56
• 4.6 本章小结56-57
• 第5章 体外自动除颤仪软件设计与系统测试实验57-65
• 5.1 体外自动除颤仪软件系统设计57-60
• 5.1.1 系统编程测试环境57-58
• 5.1.2 系统主要软件流程图58-60
• 5.2 系统硬件测试实验60-64
• 5.2.1 实验方案设计60
• 5.2.2 除颤能量实验60-61
• 5.2.3 过阻尼放电回路实验61-63
• 5.2.4 阻抗测量电路实验63-64
• 5.3 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-70
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果70-71
• 致谢71-72
• 作者简介72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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5 顾伟;李春盛;;自动体外除颤器:开创人类征服猝死的新纪元[J];中国医疗器械信息;2010年09期

6 徐巧玉;赵传锋;王军委;冯倩;李鹏;;基于STM32的高精度0～24mA恒流源的设计[J];仪表技术与传感器;2014年11期

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中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 李海燕;体外自动除颤仪心电信号处理方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

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本文编号：919963