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1、本科毕业设计（论文）题目基于Lab VIEW的心电处理系统软件设计学院虞山学院年级07专业电子信息工程班级 Y101071 学号Y10107118学生姓名指导教师职称讲师论文提交日期 2010-5-21基于LabVIEW的心电处理系统软件设计摘要心电检测在心脏病的临床诊断中具有重要价值，能为心脏疾病的正确分析、 诊断和治疗提供客观依据，具有十分重要的社会价值和经济价值。虚拟仪器具有 的优越性使其成为测试仪器未来发展的主流方向，因此开发基于虚拟仪器的心电 处理系统，具有一定的现实意义。本文采用LabVIEW开发环境，实现了一种基于虚拟仪器的心电处理系统的 分析处理软件设计。主要工作内容包括：分析
2、心电信号的噪声来源，对心电信号 进行适当的预处理，消除基线漂移、工频干扰和其它高频噪声；对心电信号特征 点进行检测，提取若干特征参数（RR间期、QRS宽度等），并根据一定的判 断准则实现简单的自动诊断。通过实际数据对系统进行初步测试，测试结果表明，本文设计的分析处理软 件可以较为准确地识别心电波形的部分特征点，并给出一定的自动诊断意见，基 本达到了设计目标。关键词：LabVIEW 虚拟仪器 心电Software Design of an ECG Processing System based on Lab VIEWAbstractElectrocardiogram (ECG) is of gr
3、eat value in clinical diagnosis of heart disease.lt is able to provide an objective basis for the analysis, diagnosis and treatment of heart disease and thus is of great social value and economic value. The virtual instrument, with a variety of advantages, has become a major trend in the future deve
4、lopment of testing instrument. Therefore, the development of ECG processing system based on virtual instrument has a certain practical significance.In this paper, the software design of an ECG processing system based on Lab VIEW is proposed. The major works include: analysis of the ECG noise sources
5、; appropriate ECG signal preprocessing to eliminate baseline drift, power frequency interference and other high frequency noises; detection of ECG feature points; extraction of some characteristic parameters (RR interval, QRS width, etc.) and automatic diagnosis according to some simple guidelines.T
6、he preliminary testing results of the system with actual data show that the processing software designed in this paper could successfully identify some ECG feature points and make some automatic diagnosis. Therefore, the initial design goals have been achieved.Key Words: Lab VIEW; visual instrument;
7、 electrocardiogram1、绪论11.1心电图在临床上的应用11.2动态心电监护以及心电信号自动诊断技术的发展11.3国内外心电信号自动诊断技术的发展状况31. 4本文主要内容32、基于虚拟仪器的心电采集处理系统整体设计52. 1虚拟仪器的构成及开发软件52. 2系统总体设计63、心电信号预处理研究83. 1引言83. 2心电信号中的噪声来源93. 2. 1呼吸和运动所产生的基线漂移93. 2. 2工频干扰103. 2. 3肌电干扰103. 2.4电极接触噪声113. 2.5电子设备产生的高频仪器噪声113. 3心电信号去噪113. 3. 1滤除工频干扰和高频肌电噪声123. 3.
8、 2滤除基线漂移164、心电信号特征点检测与自动诊断194.1 R波位置的检测194. 2 QRS波群的检测214.3简单的自动诊断235、程序设计与系统测试255. 1程序总体设计255. 2各子程序模块设计255. 2.1读取波形数据及滤波预处理255. 2. 2心率检测265. 2. 3QRS区域估算275. 2.4QRS波群精确定位285. 2.5T波检测305. 2. 6ST 段检测305. 3 系统测试316、总结和展望33参考文献34致谢351、绪论1.1心电图在临床上的应用近年来.心脏病的发病率逐年提高，严重威胁人类健康，已经成为造成人类 死亡的三大疾病之一。心电图(Elect
9、rocardiogram ECG)在心脏病的临床诊断中具 有重要价值，能为心脏疾病的正确分析、诊断、治疗和监护提供客观依据。它不 仅广泛应用于心血管疾病的常规检查，而且还应用于对运动员、航空航天飞行人 员等特殊职业人员的身体素质检查和临床医学研究上，在现代医学中得到了十分 广泛的应用。当前心电信号的处理仍然是生物医学工程界重大研究对象之一，临 床医学需要研究更先进、更可靠的心电信号分析技术，以辅助医生更快速、更准 确地做出诊断，减轻病人的痛苦甚至拯救病人的生命。值得关注的是，在临床诊断中同形异病、异病同形的现象时有发生。即因为 同一种疾病可能有不同类型的心电图变化，而不同的疾病也有相似的心电图
10、表 现，心电图异常并不能确诊患有某种心脏疾病，因此心电图仅是一种协助诊断的 工具，必须紧密结合临床症状和其他诊断方法才能正确诊断。此外，心电图是反 映一定时间和空间的生物电活动，不能直接反映心脏物理活动和血流动力学改 变，有时患者在临床上已确诊有心脏病，甚至已发生心力衰竭，而心电图检查仍 可能是正常的，所以心电图正常并不能完全肯定心脏无疾病。心电图主要反映心脏电激动过程，是诊断心肌电生理变化、心律失常的重要 手段。90%以上的心律失常通过体表心电图分析可以做出诊断。此外，对心肌缺 血、心肌梗死、某些先天性心脏病及药物和电解质紊乱等，心电图均有不同程度 的参考价值。1.2动态心电监护以及心电信号
11、自动诊断技术的发展动态心电图是(Oynamic Electrocardiography,简称DCG)于1949年由美国人 Holter首创，故又称Holter心电图。国外80年代已经在临床广泛应用，国内近 十几年来迅猛发展，在各大医院被广泛使用。动态心电记录仪可以连续长时间记 录被测试者的心电活动的全过程，包括休息、活动、进餐、工作、学习和睡眠等 不同情况下的心电图资料。因此，动态心电图常常可以发现隐匿性心律失常、快 速性心律失常、室速、房颤等常规心电图不易发现的病症。正是由于动态心电图具有的诸多优点，目前已经成为临床心脏病诊断所不可 或缺的主要检查手段之一。目前医院采用较多的动态心电记录仪称
12、为Holter记录 仪，其记录介质也逐渐由磁带式记录发展为固态式记录、闪存卡记录等。Holter 记录仪是病人佩戴在身上的一种便携式仪器，用来采集病人的心电图并存储于记 录介质上。等全部检测完毕，将记录介质送回医院，再由医生对存储下来的心电 图进行分析。据统计20%患有心脏病的病人在发病时需要紧急处理，在这种情 况下，时问变得尤为重要，对病人心脏活动的实时监控常常成为挽救病人生命的 关键点。最近几年，随着现代化通信技术和信息技术的快速发展，远程医学也得到了 迅速的发展。远程医学在医学领域采用多项现代化的通讯和信息工程技术，远距 离为患者提供医疗服务。远程医学便于医生及时了解病人的病情，及时给病
13、人自 行救治提供指导，帮助病人自我监护，提高患者生活质量。远程心电监护系统是 在这样的背景下应运而生的。远程心电监护系统可以实时地采集病人的动态心电 图并通过现代通讯技术传送至医院，医生可以随时了解病人的情况并与病人保持 联系，便于在病人出现心脏病发作症状时予以紧急救治或通知其就近就医。而且 远程心电监护系统可以长期采集病人心电图，不受记录介质容量的限制，还可以 灵活地选择是否传送心电数据，例如，病人可以选择在感觉不适或易发病时间段 传送数据，在状态好时选择不传送数据，具有方便灵活的特点。远程心电监护系 统也是家庭医疗保健、护理不可缺少的手段，有利于提高家庭医疗保健、护理的 质量，缓解医院里就
14、医患者过多的压力，有利于社会和谐发展。心电信号自动诊断技术是使用计算机对心电图进行处理的技术，主要用于去 除心电图中的杂波、特征值提取、波形判断等。心电信号自动诊断技术中使用了 现代信号处理技术、模式识别技术、数学形态学等技术，是一门多学科交叉的学 科。随着医学水平的不断提高以及Holter记录仪的出现，心电图的数量急剧增 加，完全由医生手工分析所有心电图数据已经不可能实现。心电信号自动分析技 术可以帮助医生提高分析心电图的速度，减少医生的工作量。据一九七七年统计， 美国每五千万至八千万份心电图中，有五百万份由电子计算机自动分析诊断，日 本每两千万份心电图中，有二十万份由电子计算机自动分析诊断
15、。在二十一世纪 的今天，通过电子计算机自动分析诊断心电图的趋势已经越来越明显。1.3国内外心电信号自动诊断技术的发展状况早期的心电信号分析诊断是由医生完成的，这一过程无疑费时费力且可靠性 不高。计算机辅助的心电信号自动分析诊断系统开始于上世纪50年代末，其后 心电信号自动分析诊断系统迅速发展为几个不同的领域：（1）静态ECG系统，检 测病人安静状态下的心脏功能，主要用于医院病房；（2）心律失常检测及监护ECG 系统，主要用于冠心病病房（CCU）、外科手术、急救中心等对心律失常节拍进行 检测，或者对病人ECG进行实时显示作为监护；（3）运动ECG系统，在病人完 成一系列规定运动后测量其ECG以诊
16、断其冠状动脉疾病；（4）动态ECG,也常称 Holter系统，对病人在正常生理和外界环境下的ECG进行长时期记录。该系统 由于对早期心血管疾病和一过性心律失常的检测有其独特功能，因此得到越来越 广泛的应用。在过去的四十年中，心电信号自动分析诊断技术已经有很大的发展，上世纪 70年代后，心电信号自动分析与诊断系统进入实用化和商业化阶段。目前在进 一步提高信号的检测率、准确率以及使分析诊断系统小型化方面，仍有大量的研 究工作在进行1.4本文主要内容本文主要研究内容为基于Lab VIEW平台的心电信号分析处理软件的设计。 该软件系统设计的最终目标是用于实现一种基于虚拟仪器的心电采集处理系统， 用于动
