LabVIEW 心电图诊断系统

心电图的生理

我们的目标是构建一个心电图 (ECG),它不仅可以自动计算心率,还可以检测其他心脏异常。 这需要对 ECG 信号进行更高级的分析。 为了实现这一目标,需要完成几个步骤,如下面的流程图所示。

在我们详细介绍如何构建 ECG 之前,了解 ECG 的工作原理以及如何解释您收到的数据会很有帮助。

监测心脏状况

心电图是一种非侵入式诊断设备,可通过其电活动监测心脏的状况。 该信号是通过附着在皮肤上的外部电极获得的。 一个简单的临床导线放置使用三个导线:左臂、右臂和左腿(图 2)。 电活动与时间的关系形成电图,可用于确定和诊断心脏异常和心律失常。 该原理基于埃因托芬定律。

心电图的所有记录的电活动对应于心脏中随时间推移的净电流,依次去极化心脏的各个部分。电脉冲由窦房 (SA) 结发起。这会导致心房收缩,并且在心电图上表现为 P 波。接下来,脉冲传导到房室 (AV) 节点会导致延迟,因此心房的物理收缩有时间在心室收缩之前完成。 ECG 上的 QRS 波群是由于心室的去极化,在心室收缩时出现。最后,心电图上的 T 波是由于心室的复极化。因此,每个心跳对应于 ECG 上的一个脉冲,以每个 P 波开始,以每个 T 波结束。心率可以通过确定完成一次心跳所需的时间来确定,通常以每分钟心跳次数报告。下图,展示了健康患者的波形特征形状。

为了进行心电信号的自动检测,需要有一些东西可以从其他信号中清楚地描绘出某种异常。 因此,选择的信号处理是检测心室肥厚和陈旧性心肌梗塞。 幸运的是,这些类型的异常对于医生诊断患者非常有用,并且具有可区分的心电图特征。

心室肥大是任一心室的扩大。 左心室肥厚在运动员中尤为常见,也是高血压的一个指标。 它还用于 Framingham 风险方程,以预测患者未来可能面临的心脏问题。 其特征性心电图模式之一是倒 T 波

通过构建可以自动检测这些和潜在的其他心脏异常的心电图,医生可以更轻松地监测多个患者。 这在某些国家尤其重要,因为在这些国家,一个诊所里的病人往往太多,一名医生或护士无法充分照顾。

收集心电图信号的硬件

信号调理

模拟带通滤波器设计

使用LabVIEW的数字滤波器

心电信号分析异常检测

滤波器组分析的Matlab实现

用于信号处理和接口的 LabVIEW 编程

LabVIEW 框图

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