基于心音和心電的心功能檢測系統(tǒng)研究.pdf

1、心血管疾病已成為導致人類死亡最主要的原因，是世界范圍內的臨床醫(yī)學和人類社會負擔。在臨床方面：心臟性猝死、孕產婦心臟健康問題，麻醉安全問題與心臟都有著直接或間接的聯(lián)系。目前，臨床關于心臟性猝死的預警、心臟監(jiān)護室和危重病人監(jiān)護、麻醉安全監(jiān)測項目中都沒有對心臟儲備指標的監(jiān)測，忽略了從心力、心律、心率等幾個方面同時觀察研究。因此，開展基于“心音和心電綜合分析”的研究具有重要的學術意義和實用價值。
　　 本文在總結前人工作的基礎上，圍繞基

2、于心音和心電的心功能檢測系統(tǒng)研究進行，完成的主要研究工作如下：
　　 1、完成一種基于心音和心電的心功能檢測系統(tǒng)原型設計，進而提出一種基于USB Hub的模塊化醫(yī)療儀器構建方法。該方法是：各功能電路采用模塊化設計，各模塊中獨立采用一個微處理器，具有獨立的AD轉換和USB通信控制功能；各功能模塊通過USB總線與具有電氣安全隔離功能的USB Hub模塊連接；USB Hub模塊通過USB總線實現(xiàn)與基于PC的軟件平臺連接，組成完整的醫(yī)療

3、儀器系統(tǒng)。
　　 基于心音和心電的心功能檢測系統(tǒng)包括：多生理參數(shù)信號硬件采集模塊、USB Hub模塊、電源模塊、計算機處理系統(tǒng)和輸出設備。其中，多生理參數(shù)信號硬件采集和處理模塊包括：心音信號采集模塊、心電信號采集模塊和無創(chuàng)血壓采集模塊。
　　 系統(tǒng)硬件設計中采用分頻段進行心音信號檢測，USB Hub控制器采用美國TI公司的全速通用串行總線集線器TUSB2036實現(xiàn)，采用恩智浦半導體公司(NXP Semiconductor

4、s)推出的PRTR5V0U2X為USB2端口提供ESD保護，采用一體化的USB總線隔離器ADuM4160實現(xiàn)USB總線的醫(yī)療級電氣安全隔離，采用模塊化50Hz陷波器MXT050實現(xiàn)50Hz陷波。系統(tǒng)軟件設計包括：啟動界面模塊、數(shù)據采集模塊、數(shù)據顯示模塊、數(shù)據處理模塊、數(shù)據庫管理模塊、診斷報警模塊。在數(shù)據處理模塊設計中采用LabVIEW與MATLAB混合編程技術，通過希爾伯特-黃變換對心音進行定位分析，提取心臟儲備指標D/S、S1/S2，

5、S1和S2倒置等，在心音信號處理模塊中還設計了FFT頻譜分析程序，可對所有WAV格式的心音文件進行時頻域分析；通過基于Maxican hat小波變換算法實現(xiàn)QRS波檢測，采用雙閾值法，平面幾何方法等多種判別策略對P波和T波的形態(tài)進行判斷，實現(xiàn)心電信號的識別和相關指標的提取。
　　 2、初步提出一種基于“心音和心電綜合分析”的心功能無創(chuàng)檢測方法。
　　 根據預防醫(yī)學、混沌醫(yī)學和穩(wěn)態(tài)理論，結合無脈性電活動的特點提出了一種基于

6、心音和心電的心功能無創(chuàng)檢測方法。該方法指的是同步采集心音信號、心電信號、手臂動脈脈搏波信號；獲得同步的心音圖、心電圖；提取心臟儲備指標、心電圖指標、心音圖和心電圖綜合指標、無創(chuàng)血壓指標；從心率變異性，心肌變力性、變時性和變傳導性等幾個方面全面觀察心臟功能狀態(tài)。該方法可為探明心臟性猝死機制的最初環(huán)節(jié)和找到猝死的早期線索，提供一種新思路；有益于及早發(fā)現(xiàn)孕產婦圍生期的心臟功能異常，為臨床采取保障婦幼健康的措施提供新依據；為圍麻醉期和圍手術期的