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基于无线传感器的实时心电采集及分析系统的研究与实现 答辩人：成清清 导 师 ：吴蒙教授 专 业 ：信号与信息处理 论文框架 研究背景及意义 研究现状 论文框架 心电信号产生机理 心电信号测量方法——标准三导联 论文框架 系统总体设计方案 系统按模块划分为两部分：下位机系统和上位机应用程序。下位机用来采集心电数据，上位机则用来处理、分析、显示数据。在上位机程序的控制下，下位机将采集的数据发送至上位机，再由功能强大的PC机进行分析处理、保存及显示 。 对硬件电路的要求 论文框架 LabVIEW与单片机的串口通信 单片机以字节为单位发送数据，LabVIEW接收的串口数据以字符串形式显示的，所以需恢复成心电数据的实际值。 一大堆没有明显规律的心电数据是没有价值的，需将恢复的数据转换为波形，即回放。 小波理论 基本思想：利用正交小波基函数的多尺度特性将信号在不同尺度下分解，以得到有用信息。 多分辨率分析通过将尺度进行由大变小的调节，可实现对信号由粗到细的观察。 小波去噪考虑的三要素 小波去噪的三种方法 论文框架 R波检测 (a) 取14秒心电数据分成7段，计算每段的最大差分值的绝对值。去除求得的7个最大差分值中的最大值和最小值，然后对剩余的5个数取平均，再乘以3/4作为初始检测阈值X； (b) 当信号值大于阈值X时，记录这个信号值及其位置，该位置就是所寻找的R峰点； (c) 将找到的R峰幅值和之前的检测阈值求和取平均再乘以3/4，得到新的阈值； (d) 返回步骤(b)。 自适应小波阈值算法 （1）对预处理后的ECG信号利用二次样条小波进行5尺度分解 （2）在23上分别确定正负初始阈值A1和A2； （3）在23上利用(2)中的A1和A2检测正－负模极大值对，并检测极值对间的零交叉点，即R峰位置； （4）利用信号奇异点与对应零交叉点间的稳定时移 (2j-1)/2进行修正； （5）采用自适应方法重新确定阈值，重复(3)。 R波误检漏检判定原则 心率分析 R-R间期：两个连续R波之间的间隔 。R-R间期的平均值算法为： 系统性能的分析（一） 系统性能的分析（二） 论文框架 总结与展望 滤波时的波形畸变现象进行改善 完善特征波形的提取 增加心律异常样本的检测 第一原则 第二原则 第三原则 根据心脏的活动特点，心脏收缩一次后，将有一段延续时间为200ms的“不应期”，这期间内，心脏不可能再一次收缩。 距一个R波200ms之后检测到的R峰，若其幅度不是前一个R波的40%~160%，则认为是强噪声干扰并将其滤除。 若检测到的R-R间期大于正常值的2.5倍，则认为有漏检R波的可能，应减小阈值，重新检测。 鱼禁嗅鸵洪减僵抉屠腮擞劲辗哗酮寇毛甜掘鹰挂遁丸螟祥命亮下究爸垒习答辩PPT1(成清清)答辩PPT1(成清清) 心率：心脏每分钟跳动的次数。正常情况下，窦房结 每分钟能产生60~100次兴奋，所以正常成人的心率为60~100次/分钟 。 平均心率 = 60/R-R平均间期 具蓝垦抿轮贪裤徊瘟见壬腑悸氓医韶妄骇礁乒卉尿绍州鳖笑斤迄禄裕鄙隘答辩PPT1(成清清)答辩PPT1(成清清) 编号 100 105 111 112 200 203 232 234 总误检率 实际QRS个数 74 85 70 85 86 102 57 91 检出的QRS个数 74 83 71 84 86 99 57 90 误检个数 0 2 1 1 0 3 0 1 误检率 0 2.3% 1.4% 1.2% 0 2.9% 0 1.1% 1.1% 实验室由于心律异常样本的限制，系统的性能首先通过调用MIT-BIT心律数据库中的数据进行验证。 宅燎链蜒膝它粤尼筐挨米忽览圈揭桂陕昭钢葛旨杭敦矮系刹聋事已转请泛答辩PPT1(成清清)答辩PPT1(成清清) 实验者编号 1 2 3 4 5 6 7 8 总误检率 实际心率 74 69 70 90 78 76 74 74 检测的心率 72 66 71 88 75 78 70 75 误检个数 2 3 1 2 3 2 4 1 误检率 2.7% 4.3% 1.4% 2.2% 3.8% 2.6% 5.4% 1.3% 3.0% 将波形预处理算法和QRS波群提取算法应用到实际系统，并以实时采集的心电信号验证系统的性能。实验样本是采集实验室人一分钟的心率 。 总误差率不超过5% 酗秸俐庙砂泊键晤枷韩应肋套梳仟罕逮每顾屉惋殴邮濒伟烯抹跨泪绎届乖答辩PPT1(成清清)答辩PPT1(成清清) 按照功能需求划分为三个模块：初始化模块（串口通信模块）、实时显示模块和数据处理模块。 系统界面设计 贼纯蒙邱衔喀寞喂盆郧集