【正文】 均可作為心臟疾病 (如傳導(dǎo)阻滯、早搏、室顫、房顫、心肌缺血、梗塞等 )診斷的依據(jù)。 U 波變化 運動后 U 波倒置是冠心病診斷的一條重要線索，對 ST 段無變化的病例更具診斷意義，其多見于左前降支或左主干明顯的狹窄。作 為一種 低功耗的儀用放大器， AD620 特別適合做小信號的前置放大級，經(jīng) AD620 放大后的小信號失真度很小，加一 級 AD620 組成的前置放大，同樣可以把系統(tǒng)誤差控制在系統(tǒng)設(shè)計要求的范圍內(nèi) 。為了使輸出電壓在高頻段以更快的速率下降，以改善濾波效果，可在一節(jié)濾波電路中再加一節(jié) RC 濾波環(huán)節(jié)，構(gòu)成二階有源濾波電路。 18 圖 3–5 二次放大電路 放大倍數(shù)為rf1 RRG ?? 。 167。 USB 接口電路的設(shè)計 計算機(jī)的使用使得 心電檢測 系統(tǒng)在信號分析、儲存、打印等方面比傳統(tǒng)的心電圖機(jī)具有明顯的優(yōu)勢。由于 Windows 操作系統(tǒng)中已包含了總線驅(qū)動程 序和一些群組驅(qū)動程序，因此用戶只需編寫自己的用戶設(shè)備驅(qū)動程序或選用Windows 提供的群組驅(qū)動程序即可。這是因為虛擬儀器能夠借助于計算機(jī)的軟硬件平臺，只需 配以少量的輔助設(shè)備 (或器件 )，就能構(gòu)成功能適合用戶要求的儀器。用戶必須指定連線端口與前面板的控制和顯示一一對應(yīng) [21–23]。其主要功能模塊設(shè)計如下。 (5)報告是否有錯誤發(fā)生，錯誤首先在哪里發(fā)生。該模塊前面板如 圖 4–9所示，相應(yīng)的程序框圖如 圖 4–10所示。該設(shè)計過程包含了硬件部分對心電信號的放大、濾波、陷波等預(yù)處理，單片機(jī)與 PC及之間的數(shù)據(jù)通信及 LABVIEW 軟 件部分的編程等步驟，內(nèi)容較為煩瑣，尤其是在 LABVIEW 編程時遇到不少問題。 33 總 結(jié) 本文基本完成了心功能檢測系統(tǒng)主要硬件及軟件部分預(yù)定功能的設(shè)計?；?NILabViewDAQ的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如 圖 4–8所示。 圖 4–5 串口通信程序框圖 這個 VI 程序主要做如下工作 [ 26]： (1)配置串行通信的參數(shù)，為數(shù)據(jù)傳送做準(zhǔn)備工作。 為了簡化整體程序框圖的設(shè)計，可將各功能模塊的程序設(shè)為子 VI，以方便調(diào)用。對程序框圖的設(shè)計涉及到數(shù)據(jù)端口、節(jié)點、圖框和連線等的設(shè)計。相對于傳統(tǒng)儀器，虛擬儀器具有明顯的優(yōu)點：靈活性、高性價比、技術(shù)更新快、易于網(wǎng)絡(luò)化、能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)儀器不可能實現(xiàn)的功能。尤其是它與筆記本電腦相結(jié)合構(gòu)成移動式心電信號檢測分析儀 時 ， 可 方便地應(yīng)用于野外、救護(hù)車、病房等傳統(tǒng)心電分析儀不便使用的場合，具有很高的實用推廣價值。本系統(tǒng)可選擇內(nèi)部時鐘源，頻率16 MHz，并采用內(nèi)部電壓基準(zhǔn) VDD。其截止頻率約為 35 Hz，Q 約為 7，可符合實際要求。 同理：二階高通濾波電路的參數(shù)設(shè)置也可采用對偶形式進(jìn)行設(shè)計。該類有源濾波電路具有體積小、重量輕、性能穩(wěn)定、調(diào)理方便等優(yōu)點，因而被廣泛用于信息處理、數(shù)據(jù)傳輸、抑制干擾等方面。 前置放大 帶通濾波 二次放大 5 0 H z 陷波 3 5 H z 陷波 A / D 轉(zhuǎn)換 圖 3–2 心電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理框圖 13 167。 167。 167。 PR 間期 PR 間期是 P 波起點至 QRS 波起點的時間間隔，它表示激動從竇房結(jié)發(fā)出，經(jīng)結(jié)間傳導(dǎo)束，房室交界區(qū)心室肌興奮，該過程所需時間，成人為 s~ s，兒童不超過 s。 心肌細(xì)胞受刺激時鈉通道開放，細(xì)胞膜對 Na+的通透性急驟升高，使細(xì)胞外液中的大量 Na+滲入細(xì)胞內(nèi)，膜內(nèi)電位從靜息狀態(tài)的 –90 mV 迅速上升到 +30 mV，當(dāng)一個心肌細(xì)胞的甲端受刺激而首先除極，由于 Na+的內(nèi)流使此處膜內(nèi)變?yōu)檎娢?，膜外變?yōu)樨?fù)電位 ，并且興奮可沿著細(xì)胞依次向下傳播。 4) 介紹課題的軟件設(shè)計。 總之，目前的心電檢測系統(tǒng)逐漸趨于便攜式、智能化、多導(dǎo)同步檢測且又節(jié)約成本等方向發(fā)展?；趫D形編程語言開發(fā)平臺的 LABVIEW能大幅度縮短虛擬儀器應(yīng)用程序的開發(fā)周期。 其中，在醫(yī)療領(lǐng)域， 心臟病已被公認(rèn)為 威脅人類健康的最嚴(yán)重的疾病之一 ， 我國人口的心臟病發(fā)病率很高 ， 呈逐年遞增的趨勢，所 以心臟病的防治和診斷已成為當(dāng)今醫(yī)學(xué)界面臨的主要問題，而心電信號 (electrocardiogram， ECG)是診斷心血管疾病的重要依據(jù)。 軟件開發(fā)平臺 —LABVIEW ................................................. 24 167。 U 波變化 ........................................................................11 167。 關(guān)鍵詞 ： 心功能檢測，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。這使得基于虛擬儀器的生物醫(yī)學(xué)儀器，如心功能檢測和分析系統(tǒng)的綜合設(shè)計逐漸成為可能。 ST 段變化 ..................................................................... 10 167。 單片機(jī)采集電路的設(shè)計 ............................................. 20 167。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有趣，簡單。 本文使用所開發(fā)的虛擬儀器心 功能 檢測系統(tǒng)，在 虛擬 操作中對系統(tǒng)各功能模塊的具體應(yīng)用情況進(jìn)行了檢驗，完成了在 設(shè)計中 的任務(wù) 要求。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，利用計算機(jī)輔助診斷系統(tǒng)和單片機(jī)等技術(shù)設(shè)計而成的醫(yī)用電子監(jiān)護(hù)已逐漸應(yīng)用于臨床診斷。 總體方案 1) 介紹與課題相關(guān)一些背景知識，如心電信號的產(chǎn)生機(jī)理，心電圖的分析及心功能檢測儀的發(fā)展等。 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]。其起點表示竇房結(jié)開始激動，終點表示兩心房激動結(jié)束。 10 167。 QRS 波振幅、間期及形態(tài)的異常變化反映了心室肌新店不穩(wěn)定性、心室肌結(jié)構(gòu)及功能紊亂，而運動試驗則使上述表現(xiàn)更加充分，并能揭示靜息狀態(tài)下不能發(fā)現(xiàn)的問題。并且心電信號中通常混雜有其它生物電信號，加之體外以 50 Hz 工頻干擾為主的電磁場的干擾，使得心電噪聲背景較強(qiáng)，測量條件比較復(fù)雜。 U1, U2 主要用于穩(wěn)定輸入信號和提高輸入阻抗，進(jìn)一步提高共模抑制比。將 二階低通有源濾波器電路 R 與 C 的位置互換，就構(gòu)成了的單正反饋型二階高通有源濾波器電路 ，電路如圖 3–3 所示。 35 Hz 陷波電路設(shè)計 由于人體肌電隨著個體的差異也會對心電信號造成不同程度的干擾，有時甚至淹沒心電信號，因而有必要加以抑制。根據(jù)系統(tǒng)需要，可將其端口 –、 – 配置成 12 路心電模擬信號的輸入端。此外，它還帶有增強(qiáng)版的 8051 核心和 4 kB 或 8 kB 的RAM 端點 ， 數(shù)量為 32 個， 且 CY7C64613 是帶智能 USB 接口的單片機(jī)， 因