人體心電心音信號同步檢測系統設計

摘要：設計了一種動(dòng)態(tài)心電心音信號同步檢測系統，對系統的整體設計方案進(jìn)行了介紹，采用內置A／D的MSP430F149單片機和USB通信接口傳輸的采集系統進(jìn)行同步采集、實(shí)時(shí)存儲，并用VC++6．0開(kāi)發(fā)了客戶(hù)定征分析軟件系統。最后經(jīng)過(guò)臨床驗證，本系統誤差小，實(shí)用意義很大。
關(guān)鍵詞：心電信號；心音信號；小波變換：數據采集

O 引言
心電信號是心臟電生理活動(dòng)在體表的表現，提供了心臟功能等生理狀況的有重要價(jià)值的臨床醫學(xué)信息，是臨床心臟病智能診斷的基礎。心音同樣也能夠反映心臟活動(dòng)及血液流動(dòng)的狀況，但目前用心音尤其心音圖診斷疾病經(jīng)驗少，而且目前臨床存在著(zhù)動(dòng)態(tài)心電和心音圖檢查相分離狀況，二者不能同步采集數據、進(jìn)行同步分析，即使有也只是短時(shí)、瞬間的心音心電檢測，而無(wú)連續長(cháng)時(shí)間記錄心電和心音的同步動(dòng)態(tài)檢測儀，因此為心血管疾病的早期準確診斷和進(jìn)行心血管病的發(fā)病機理并及早預防研究帶來(lái)一定的困難。為此，開(kāi)展對動(dòng)態(tài)心音心電同步定征檢測技術(shù)分析研究，可為心血管疾病的早期診斷提供理論和關(guān)鍵技術(shù)基礎。
本系統是以心電心音同步定征檢測為目標，設計了相應的電路和同步采集系統，并進(jìn)行了臨床實(shí)驗驗證。本系統填補了現在臨床不能進(jìn)行心電和心音同步實(shí)時(shí)采集的空白，同時(shí)儀器操作簡(jiǎn)單，體積小巧便于攜帶，功耗低，在醫院和家庭都可使用，且所用檢測方法可以輔助醫生更快速、更準確地做出診斷，減輕病人的痛苦甚至拯救病人的生命。

1 系統硬件設計
1．1 系統總體設計方案
本系統主要由兩部分組成：模擬部分和數字部分。模擬部分由心電和心音兩個(gè)回路組成，心電回路由心電電極、前置放大、光電隔離、濾波電路、電平抬升電路和后置放大電路組成，主要是將人體獲得的微弱心電信號變成沒(méi)有負值的、干擾和噪聲較小的、放大在MSP430F149采集范圍之內的模擬信號，然后送入內置A／D轉換的單片機中。心音回路由心音傳感器、心音放大、有源濾波、絕對值檢波和后置放大電路組成，主要也是獲取準確的不帶干擾和噪聲的微弱心音信號并放大到MSP430F149采集范圍之內。兩個(gè)回路是同步檢測的。數字部分由A／D轉換、MSP430F149單片機、USB通信接口電路和PC機組成，以MSP430F149單片機作為核心器件，實(shí)現對系統工作流程的控制，既能滿(mǎn)足速度要求又成本簡(jiǎn)單，體積小巧，便于攜帶。數字系統主要是將前面的模擬信號數字化，并以單片機作為下位機，PC機作為上位機，將單片機采集到的人體心電和心音信號通過(guò)USB接口電路傳給上位機，通過(guò)PC機強大的運算能力對數字化的人體心電和心音信號進(jìn)行分析處理及顯示。采用雙通道、雙采樣率、高精度同步數據采集方法實(shí)現心音和心電信號同步檢測。系統總體原理框圖見(jiàn)圖1。