嵌入式心电图分析系统

　　1引言

　　心电信号的处理是生物医学领域重要的研究对象之一。心电信号的特征参数检测和波形识别是心电图(electrocardiogram，简称 ECG)自动分析诊断系统的关键，直接影响到诊断的准确性和可靠性。而 QRS 波群由于波形幅度大，占据的时间窄，所以成为 ECG 检测的首要问题。QRS 波群的检测不仅是诊断心脏疾病的重要依据，而且只有在QRS 波群确定后才能分析ECG 的其他波形信息。而由于传统心电分析仪体积庞大，价格昂贵，因此只有医院才能配备这样的专用检测设备，很不方便个人和家庭在日常生活中检测自己的心率情况正常与否，为此课题设计了此便携式心电分析仪，它使用方便，精确度高，非常适合个人和家庭的使用。

　　2课题实施方案

　　心电信号记录了心脏产生的身体表面的电活动。通过放置在身体特定部位的体表电极,就可以采集到心电信号。目前的检测方法从算法实施的依托来看，有硬件方法也有软件方法,有的将软、硬件结合起来,不仅提高了检测速度，同时也提高了检测正确率。采用硬件实现 QRS 波检测具有处理速度快、结构相对简单的优点，但对于复杂的情况应付能力较差。典型的 QRS 波检测由滤波电路、整合处理电路和判别电路等部分组成。采用软件实现 QRS 波检测可以灵活选择调节各类参数，对复杂情况能够进行判断处理，可以方便地增加检测的参数，用软件方法可以方便地进行数字滤波、线性和非线性变换以及判定处理等。本课题采用软硬件结合的方法，主要的研究内容可分为两个大部分：硬件平台的设计和开发，软件的设计。下面就将针对这两大部分进行详细的介绍。

　　2.1 硬件电路设计

　　整个心电数据采集系统的电路设计分成两大模块———采集电路(即模拟心电信号处理电路)和处理电路(即数字心电信号处理电路)，如图1 所示。心电图反映心脏兴奋的产生、传导和恢复过程中的生物电变化。心电信号是一种低频微弱电信号，检测设备具有较高的灵敏度，所以对干扰很敏感。对体表电极测量而言，信号幅度在 10μV到4mV 之间，典型值为1mV。频率范围在0.05Hz 到 250Hz，频谱能量主要集中在0.25Hz～35Hz 之间。由于心电信号检测的信号源是人体本身，而人体又处在各种纷繁复杂的电磁环境中，所以心电信号中不可避免地会混有各种高强度的干扰。常见的干扰有：工频干扰, 电极极化干扰, 肌电干扰, 基线漂移和呼吸时 ECG 幅值的变化, 信号处理中所用电设备产生的仪器噪声。

　　2.1.1 导联选择

　　临床上为了统一和便于比较所获得的心电图波形，对描记的心电图的电极位置和引线与放大器的联接方式有严格的统一规定。人们将这种电极联接系统和测记录下的心电，称为心电图导联系统，简称心电图导联或导联。