【正文】 床診斷意義 ....................................................... 10 167。 ST 段 ............................................................................... 9 167。 心電圖的產(chǎn)生及其特點(diǎn) ......................................................... 6 167。 關(guān)鍵詞 ： 心功能檢測(cè)，心電圖，虛擬儀器， LabView，功能模塊 II DESIGN OF CARDIAC FUNCTION DETECTION SYSTEM BASED ON VIRTUAL INSTRUMENT ABSTRACT With the quickening pace of modern society, the incidence of cardiovascular diseases is increasing year by year because of people’s immoderate habits of diet and workrest. They are not only the serious threats to human health, but also one major reason causing death, and many patients may get into a danger of death after heart attack as the result of failure to rescue and discover it in time. In order to capture the arrhythmia waveform, a more effective approach, which is based on the record of electrocardiogram for 24 hours or longer, is usually accepted to analyze ECG. But such kind of monitoring is more expensive and time consuming. They are not conducive to the patients with cardiovascular disease for the rapid detection and diagnosis but also make the doctors’ operation more plex and cumbersome. At the same time, they will increase investment of the hospital in equipment and the medical treatment cost of patients. Thus, it will be a very important and meaningful issue how to assist the doctors to detect and diagnose the cardiovascular disease. Virtual Instrument Technology (LABVIEW) is the product bining with the modern measurement techniques and puter technology, and can be used to enhance the flexibility and extendibility of testing through digital and software technology. This gradually makes it possible to design biomedical equipments based on virtual instrument, such as the integrated design of cardiac function detection and analysis system. This system mainly dealt with the designs of hardware, software and other function modules. In this paper, the cardiac function testing system, which is a putercontrolled, simple, open, flexible and practical detection system based on the virtual instrument, was designed with the help of software development platform (LABVIEW). With the advantage of III graphical language of LABVIEW, ECG signals acquired by the electrodes are displayed, analyzed, saved or printed by the programming software. This made the system suitable for ECG signal acquisition, datasaving and some signal processing algorithms. And the system could be used to assist doctors’ diagnosis better. KEY WORDS： cardiac function testing, ECG, Virtual Instrument, LABVIEW, function modules IV 目 錄 摘 要 ........................................................................................................ I ABSTRACT ............................................................................................ II 前 言 ......................................................................................................... 1 第一章 緒 論 .......................................................................................... 3 167。 虛擬儀器技術(shù) (LabView)是現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，并用數(shù)字化和軟件技術(shù)提高測(cè)試的靈活性和可擴(kuò)充性。它們嚴(yán)重威脅著人類的健康，是導(dǎo)致疾病患者死亡的主要疾病之一，許多患者心臟病發(fā)作后由于未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和搶救極易發(fā)生死亡?，F(xiàn)在較為有效的檢測(cè)方法就是采用記錄 24 小時(shí)以至更長時(shí)間的心電圖并加以分析以期捕捉到心律失常波形。這使得基于虛擬儀器的生物醫(yī)學(xué)儀器，如心功能檢測(cè)和分析系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)逐漸成為可能。 研究背景及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ................................................. 3 167。 P 波 .................................................................................. 9 167。 T 波 ................................................................................. 9 167。 ST 段變化 ..................................................................... 10 167。 心律失常 .......................................................................11 第三章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) ............................................................. 12 167。 二階低通有源濾波器的工作原理 ............................ 14 167。 陷波電路設(shè)計(jì) ........................................................................ 18 167。 單片機(jī)采集電路的設(shè)計(jì) ............................................. 20 167。 系統(tǒng) 軟件程序結(jié)構(gòu) ............................................................... 24 167。 系統(tǒng)信號(hào)處理模塊的設(shè)計(jì) ......................................... 30 167。 而 虛擬儀器的軟件開發(fā)平臺(tái) LABVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering)是一種圖形化的編程語言 [2]。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過程都生動(dòng)有趣，簡單。因此，關(guān)于心電信號(hào)的處理和分析的研究顯得越來越重要了 [ 3]。本文對(duì) 心功能檢測(cè) 系統(tǒng)作了 多方面的 的 比較分析 ， 參考市場(chǎng)上的多種類似心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，最終 確定了 課題研究的硬件和 軟件 各主要 模塊 的 組成 ，并側(cè)重 完成了 LABVIEW軟件開發(fā) 平臺(tái)下 的 虛擬 檢測(cè) 系統(tǒng)各個(gè)模塊的具體設(shè)計(jì)，開發(fā)了 VISA串行通信，數(shù)據(jù) 采集 ，數(shù)據(jù)處理 和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等 模塊。第三章主要是本系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)，給出了相應(yīng)的硬件電路設(shè)計(jì)方法及其選取，包括心電放大電路、濾波電路、 USB接口電路等的設(shè)計(jì)。 本文使用所開發(fā)的虛擬儀器心 功能 檢測(cè)系統(tǒng)，在 虛擬 操作中對(duì)系統(tǒng)各功能模塊的具體應(yīng)用情況進(jìn)行了檢驗(yàn)，完成了在 設(shè)計(jì)中 的任務(wù) 要求。同時(shí)，本心 功能 檢測(cè)系統(tǒng)還具有良好的專用性、相通性和開放性。美國在 20世紀(jì) 50 年代首先研究用計(jì)算機(jī)來處理心電圖，并逐漸用于臨床，可長時(shí)間監(jiān)測(cè)病人在各 種工作、生活等狀態(tài)下的心肌生理變化和病變情況及嚴(yán)重程度。并且，經(jīng)過廣大科研人員的努力，我國也已生產(chǎn)出了適合我國國情的特別適合廣大 中小醫(yī)院使用的心電儀系列，如深圳邁瑞、上海光電、廣東寶萊特等公司 [ 5]。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)輔助診斷系統(tǒng)和單片機(jī)等技術(shù)設(shè)計(jì)而成的醫(yī)用電子監(jiān)護(hù)已逐漸應(yīng)用于臨床診斷。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，還可與醫(yī)院的醫(yī)院信息系統(tǒng) (HIS)進(jìn)行直接聯(lián)機(jī)，以實(shí)現(xiàn)有用信息的資源共享和對(duì)比分析等。 眾所周知，心電信號(hào)幾乎涵蓋了所有心功能正常與否的信息，是評(píng)價(jià)心臟功能的主要依據(jù)，因而也是心血管疾病最基本的檢測(cè)和監(jiān)護(hù)參數(shù)。因而，利用計(jì)算機(jī)分析能力強(qiáng)、存儲(chǔ)空間大、可裝載多種仿真軟件且便于網(wǎng)絡(luò)傳輸和打印等便捷資源，結(jié)合集成電路技術(shù)、心臟疾病的心電診斷等依據(jù)，可設(shè)計(jì) 出 基于虛擬儀器的由計(jì)算機(jī)控制的、簡便、開放、靈活、實(shí)用的心功能檢測(cè)系統(tǒng)，這樣既能輔助醫(yī)生更好 地 進(jìn)行診斷，又能提高醫(yī)院的經(jīng)濟(jì)效益。 總體方案 1) 介紹與課題相關(guān)一些背景知識(shí)，如心電信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理，心電圖的分析及心功能檢測(cè)儀的發(fā)展等。主要是虛擬儀器 LABVIEW 軟件的功能概述，及本課題欲采用該軟件開發(fā)平臺(tái)所要實(shí)現(xiàn)的有關(guān)心功能檢測(cè)的編程過程和部分程序設(shè)計(jì)。 一片心肌是由多個(gè)心肌細(xì)胞所組成 ，這些細(xì)胞具有細(xì)長的形狀，典型的心肌細(xì)胞約長 100 μm，寬 15 μm，每個(gè)細(xì)胞都被一層厚度為 8 nm~10 nm 的細(xì)胞膜所包圍，膜內(nèi)有導(dǎo)電的細(xì)胞內(nèi)液，膜內(nèi)有導(dǎo)電的細(xì)胞間液，他們都是電解液。在靜息狀態(tài)下，細(xì)胞內(nèi)鉀離子濃度約為細(xì)胞外鉀離子濃度的 30 倍，相反細(xì)胞外鈉離子濃度約為細(xì)胞內(nèi)鈉離子濃度的 15 倍。 因而使膜內(nèi)電位維持在 –90 mV 的水平上，形成了靜息電位 [14–15]。但 除極 過程是一個(gè)極其短暫的過程， 心肌細(xì)胞經(jīng)過除極后，又逐漸恢復(fù) 為原來的內(nèi) 負(fù) 外正狀態(tài)，即 復(fù)極 過程。以心室肌細(xì)胞動(dòng)作電位示意圖為例，如圖 2–2 所示。以 T 波為例， T 波代表晚期心室復(fù)極時(shí)的電位改變，是 S–T 段后出現(xiàn)的 8 一個(gè)占時(shí)較長的波，而 T 波低平代表心室激動(dòng)過程顯著異常，或是心肌功能的改變。其起點(diǎn)表示竇房結(jié)開始激動(dòng)，終點(diǎn)表示兩心房激動(dòng)結(jié)束。 167。 電壓： Q 波的深度小于同導(dǎo)聯(lián) R 波的四分之一，時(shí)間小于 s 各導(dǎo)聯(lián)的 R 波和 S 波中， RV1 小于 mV， RaVL 于 mV， RaVF 小于 mV，RV5 小于 mV， RaVR 小于 mV， RV5+SV1 小于 mV。觀察 ST 段有無變化，要以 J 點(diǎn)后 s 或 s 為準(zhǔn)，其正常電壓值在肢體導(dǎo)聯(lián)上升高小于 mV，右側(cè)胸導(dǎo)聯(lián)升高小于 mV，左側(cè)胸導(dǎo)聯(lián)升高小于