本课题的现状及发展趋势:
心电图 (ECG)是心脏除极和复极过程的一种电生理过程的反应。在医学上,心电图是诊断心脑血管疾病(如心率失常、心肌梗塞、心肌病等 )的一种有效手段,对心电图的特征和规律进行研究分析,就能大体诊断出患者患有的心脏疾病。如何准确地采集心电信号,并在此基础上对心电信号进行辅助分析和初步诊断是一个重要而有意义的研究课题。医学实践表明,在冠心病初期阶段,心脏容易出现心慌、心率不齐或者早搏的现象,这些症状有时不会引起人们注意,但是时间长久就会产生严重的后果,所以定期筛查并积极地干预大动脉异常,在管腔壁发生病变之前及时的治疗是十分必要的。因此需要采集患者在平时的心电信号是否发生了异常,需要一种便携式的心电信号采集系统。
过去几十年,已有许多型号的心电信号采集系统被研发出来。传统的心电图仪就是其中一个最杰出的代表,但它们都有一个设计复杂和成本过高的通病。随着计算机技术与电子技术的不断发展,尤其是低成本高性能的计算机资源得到普及应用,虚拟仪器(virtualinstrument)应运而生。所谓“虚拟仪器”,就是在一台计算机上配备应用软件和低成本硬件,完成传统仪器的功能。虚拟仪器技术已经得到工业界的广泛接受与运用,成为仪器技术的主流。人们纷纷试图引入该技术以减少工作量,降低成本。范寿年、何保全等利用NI公司开发的数据采集卡(DAQ)和 LabVIEW虚拟仪器技术构建了一个虚拟心电信号采集系统,但该系统的数据采集卡的成本较高,而且该采集卡的设计是基于工业安全标准设计的,因此不便也不适合于推广。戚仕涛等利用单片机技术制作了前端数据采集卡,在降低成本的同时利用电源隔离和信号隔离技术提高了安全标准 ,但是该采集卡的通带频率范围(0 ~ 50 Hz)有限,使得有助于医学诊断的心电信号高频成分的信息丢失了。
传统的心电图机体积较大、价格高、功耗大、不便于携带,不适合个人使用。市场上有很多种动态心电图仪,由于价格比较昂贵,使大部分患者没有能力使用这些仪器,导致他们错过最佳治疗时机,甚至危及他们的生命。因此,非常需要一种低成本、能够采集日常心电信号的系统,对早期心脏病的患者进行长时间心电信号检测。
本课题研究的意义和价值:
为了治疗心脏类疾病,就需要了解心电信号,而心电图是反映心电信号的主要依据。心电图的诊断在现代医学中,占有十分重要的地位。常规心电图是病人在静卧的状态下,在心电图仪上显示心电活动,由于心脏病的发生大多都是突发性的,尤其是心脏病初期的患者,不发病时的表现与正常人无异。而非重症患者在医院进行监测的时间必然有限,在如此有限的时间内发生心率失常的概率是很低的。这些患者不可能长时间地在医院进行监测,因此就需要使用相应的装置对患者进行长时间的监测,并采集患者的心电信号数据。然后通过电脑的提示初步反应出心脏是否出现了异常工作,便于做出相应的下一步措施。
传统心电图机体积较大,难以移动,操作复杂,需要具有专业知识的医护人员进行处理,由于设备的体积限制,使其无法在家庭中使用,只适用于医院等大型监护场所。但是在医院进行长期监护的成本过高,导致许多心脏病患者无法承担高额的费用而放弃监护。这就会影响对心脏病情的跟踪调查,甚至延误治疗的时机导致丧命。便携式心电信号采集系统的出现,使得患者可以在医院外,甚至家中监护心电。
随着心电信号采集技术的飞速发展,心电信号采集系统逐渐向多功能、低功耗以及仪器小型化方向发展。在我国人口多,心脏病的患病率大,医疗资源却极度匮乏的现状下,适合家用的、价格低廉的便携式心电信号采集系统的发展和应用具有重大的意义。
参考文献:
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