便携式四导心音采集系统

发布时间：2017-08-28 00:14

  本文关键词：便携式四导心音采集系统

  更多相关文章： 心音 CPLD 硬件电路 Visual C++ 压缩感知

【摘要】：长期以来,心血管疾病作为人类健康的主要杀手之一,随着人类生活水平的提高,其发病率仍在逐年递增。目前临床上,听诊是评价心血管系统功能状态的一种常用方法。由于常见心血管疾病多为混合病变,对单一部位的听诊不能同时提供多瓣膜的病理信息,只有临床经验丰富的医生才能进行较为准确的判定,且诊断结果易受听诊者的主观经验影响。因此,如何提高听诊的方便性和准确性,是一项有重要意义的研究。针对以上问题,本文提出了便携式四导心音采集系统的设计思想,并对其进行实物设计。采用四导听诊服同步检测主动脉瓣、肺动脉瓣、三尖瓣和二尖瓣四个听诊位置的心音信号,方便临床心音的听诊和心音数据的采集,并利用压缩感知技术对心音数据进行简单分析,最后用Visual C++中的MFC模块对心音波形进行显示与存储。为完成以上目标,本文的研究工作主要从以下几方面展开:(1)心音知识介绍。从临床医学的角度出发,了解心音的产生机制、基本特征、听诊方法和听诊内容,对现有的几种心音采集方法进行介绍和比较,从而提出“便携式四导心音采集系统设计”的必要性。(2)采集板硬件电路设计。硬件电路的设计主要包括心音传感器、放大电路、滤波电路、陷波电路、A/D转换、USB通信及电源电路。本章详细说明了各电路模块中元器件的选取和电路中关键参数的计算,并且给出了关键参数的仿真图和模拟电路处理之后的实际心音波形图,最后总结了系统在PCB布线时遵循的几个重要原则。(3)心音采集仪软件设计。首先,阐述软件的基本功能和工作流程;其次,依次介绍数据发送和接收模块、波形显示模块和数据存储模块,并给出心音波形显示时的方案对比及部分代码作为参考。(4)压缩感知在心音采集中的应用研究。首先,介绍了压缩感知的原理以及其适用的信号特征。其次,证明了心音信号的稀疏性,可以应用压缩感知技术对其进行处理。最后,利用OMP算法对欠采样(不满足奈奎斯特定律)的心音信号进行了重构,分别对原始心音数据和欠采样后重构的心音数据进行仿真和相似度分析。通过对以上几个主要部分的分析,经过系统测试实现了对临床四个听诊部位心音的同步采集,该采集仪对临床心音数据的收集及临床听诊具有重要意义,也为后续心血管疾病的远程智能诊断系统奠定了坚实的基础。
【关键词】：心音 CPLD 硬件电路 Visual C++ 压缩感知
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R54;TN912.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-13
• 1 心音介绍13-19
• 1.1 心音信号的产生及特征13-15
• 1.2 心脏听诊和心音采集方法15-17
• 1.2.1 心脏听诊部位15
• 1.2.2 心脏听诊内容15-16
• 1.2.3 心音采集方法16-17
• 1.3 本章小结17-19
• 2 四导心音采集系统硬件设计19-43
• 2.1 模拟电路设计20-32
• 2.1.1 心音传感器20-21
• 2.1.2 心音放大电路21-23
• 2.1.3 滤波电路23-26
• 2.1.4 工频陷波电路26-32
• 2.2 数字电路设计32-40
• 2.2.1 AD采样电路32-36
• 2.2.2 USB通信电路36-39
• 2.2.3 乒乓缓冲结构39-40
• 2.3 电源电路设计40-41
• 2.4 PCB布线规则41-42
• 2.5 本章小结42-43
• 3 四导心音采集系统软件设计43-51
• 3.1 数据接收模块44-46
• 3.1.1 数据采集44-45
• 3.1.2 数据暂存45-46
• 3.2 波形显示模块46-49
• 3.3 数据存储模块49-50
• 3.4 本章小结50-51
• 4 基于压缩感知的心音采样研究51-57
• 4.1 压缩感知基本结构51-54
• 4.1.1 信号的稀疏性表示51
• 4.1.2 观测矩阵的设计51-53
• 4.1.3 信号重构算法53-54
• 4.2 心音信号的压缩感知验证54-56
• 4.2.1 心音信号的稀疏性验证54-55
• 4.2.2 心音信号的压缩与重构55-56
• 4.3 本章小结56-57
• 结论57-59
• 参考文献59-62
• 附录A 电路板原理图62-64
• 附录B 印制电路板图64-65
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果65-66
• 致谢66-67

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