心电信号滤波算法与预警系统的研究与设计

来源 :重庆邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liyan2006
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科学技术是第一生产力,它的快速发展极大地推动了人类的经济繁荣与国家富强。先进的科学技术给心血管疾病的临床治疗带来了许多新方法,使患者的治疗效果得到了极大地提升,并且延长了人类的寿命。然而,随着人们经济水平的提高,生活节奏也逐渐加快,心血管疾病的发病率也呈逐年上升的趋势。医务人员通过对患者心电图(Electrocardiogram,ECG)的分析可以诊断心脏的异常情况。然而,目前很多人是在心脏感觉明显不适之后才去医院做心电图,而这时可能会错过最佳治疗时间。为此,便携式心电检测装置应运而生。本文针对可穿戴式心电检测装置中基线漂移、运动伪迹噪声及QRS识别不准确等问题进行了探索。本课题以低功耗元器件及信号滤波算法为基础,设计了一种可穿戴式的无线心电检测系统。以舒适的T恤衫作为穿戴载体,嵌入差分导联电极并通过USB Type-C接口与装置进行连接。装置利用MOSFET管开关电路切换系统的供电与充电状态,并且通过软件方式,利用无线蓝牙的连接与否切换装置的睡眠与工作状态,以尽可能的降低系统功耗。对于便携式心电检测装置,运动伪迹噪声与基线漂移会严重干扰后续QRS波群的定位。为此,装置硬件中设计了三轴加速度传感器并以采集到的人体加速度信号为参考量,采用改进的自适应滤波算法对信号进行实时滤波,并通过差分阈值与斜率突变算法实时定位QRS特征波,从而使装置稳定地输出心电信号与心率值。最后,对样机的稳定性与可靠性进行试验,测试结果表明样机具有便于携带、工作稳定、功耗低以及续航长达12小时等优点。装置通过采集多名实验者的体征信号,试验结果表明:装置能够稳定不失真地输出心电信号与心率值。在静息时,其R波定位准确率达到99%,心率误差率在2%以内;在运动状态下,其R波定位准确率达到了96%,心率误差率为4%以内。综上所述,该装置具有便于佩戴、输出信号稳定和续航长等特点,并且满足便携式心电检测设备的相关测试指标。
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