虚拟心电监护系统软件设计

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      当今心脏病已成为威胁人类健康最严重的疾病之一,因此需要一种能够连续记录或者智能记录并分析心脏活动的心电监护系统,对患者进行实时监护[1]。至今心电监护技术经过40年的临床实践和技术发展,其监护内容和仪器技术有了相当的发展。目前国内外心电监护的发展呈现出模块化设计、长时数据保存、低功耗小型化、网络信息化趋势。理论和技术的不断发展也为心电监护的进一步研究创造了条件。

      LabVIEW是一种基于图形编程语言—G语言的可视化开发平台,多被应用于仪器控制、数据采集、数据分析等领域[2] 。鉴于实际心电监护仪难以普及和虚拟仪器的强大优势[3],我们采用LabVIEW的开发环境,设计了虚拟心电监护仪系统,实现了对心电信号进行采集读取、滤波、保存和回放,自动计算心率并对异常心电给予报警。此心电监护仪可以实现长时间的数据保存,而且操作界面简洁友好,便于掌握。

      心电监护系统

      此心电监护系统采用模块化设计,包括读取模块、滤波模块、保存和回放模块、心率计算和异常报警模块,各模块间的关系如图1所示。我们采用的数据取自心电数据库,不需滤波,因此略去滤波模块;其中“双阈值+校正阈值”的设计方法包含在心率计算与异常报警模块中,引入校正阈值的目的是为了“放大”心电的某些波段,针对性的检测某些心脏疾病。

     系统子模块的实现

      读取模块

      获取心电信号有三种主要方式:数据采集卡现场采集;软件仿真心电信号;从数据库中读取。鉴于开发成本和真实性,我们采用最后一种方法。

      我们采用著名的MIT-BIH数据库,其心电数据由.atr .dat .hea三种文件描述。我们采用LabVIEW脚本接口控件MATLAB Script Node, 利用读取心电数据的MatLab程序rddata.m[4],读取心电信号,输出心电波形。

     滤波模块

      心电信号总是存在各种干扰,如工频干扰、基线飘移、肌电干扰等,噪声严重时可完全淹没ECG(心电)信号,因此必须消除噪声,对心电信号进行滤波处理。

      由于本设计采用的心电数据基本不需滤波处理,故这里的滤波是为校正阈值而设计的特殊处理模块。我们选用的是平滑滤波器,它能很好地滤除心电信号中混杂的高频噪声信号。

     保存和回放模块

      本模块是以“写入测量文件”和“读取测量文件”控件为核心,辅以“数据转换”控件,可以实现心电异常时自动保存以及有选择地回放,可以在8道(可增删)心电通道间任意切换,也可以选择保存的文件类型。

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