人體心電心音信號同步檢測系統(tǒng)設計

摘要：設計了一種動態(tài)心電心音信號同步檢測系統(tǒng)，對系統(tǒng)的整體設計方案進行了介紹，采用內(nèi)置A／D的MSP430F149單片機和USB通信接口傳輸?shù)牟杉到y(tǒng)進行同步采集、實時存儲，并用VC++6．0開發(fā)了客戶定征分析軟件系統(tǒng)。最后經(jīng)過臨床驗證，本系統(tǒng)誤差小，實用意義很大。
關(guān)鍵詞：心電信號；心音信號；小波變換：數(shù)據(jù)采集

O 引言
心電信號是心臟電生理活動在體表的表現(xiàn)，提供了心臟功能等生理狀況的有重要價值的臨床醫(yī)學信息，是臨床心臟病智能診斷的基礎(chǔ)。心音同樣也能夠反映心臟活動及血液流動的狀況，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動態(tài)心電和心音圖檢查相分離狀況，二者不能同步采集數(shù)據(jù)、進行同步分析，即使有也只是短時、瞬間的心音心電檢測，而無連續(xù)長時間記錄心電和心音的同步動態(tài)檢測儀，因此為心血管疾病的早期準確診斷和進行心血管病的發(fā)病機理并及早預防研究帶來一定的困難。為此，開展對動態(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(chǔ)。
本系統(tǒng)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(tǒng)，并進行了臨床實驗驗證。本系統(tǒng)填補了現(xiàn)在臨床不能進行心電和心音同步實時采集的空白，同時儀器操作簡單，體積小巧便于攜帶，功耗低，在醫(yī)院和家庭都可使用，且所用檢測方法可以輔助醫(yī)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(tǒng)硬件設計
1．1 系統(tǒng)總體設計方案
本系統(tǒng)主要由兩部分組成：模擬部分和數(shù)字部分。模擬部分由心電和心音兩個回路組成，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有負值的、干擾和噪聲較小的、放大在MSP430F149采集范圍之內(nèi)的模擬信號，然后送入內(nèi)置A／D轉(zhuǎn)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(nèi)。兩個回路是同步檢測的。數(shù)字部分由A／D轉(zhuǎn)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，實現(xiàn)對系統(tǒng)工作流程的控制，既能滿足速度要求又成本簡單，體積小巧，便于攜帶。數(shù)字系統(tǒng)主要是將前面的模擬信號數(shù)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USB接口電路傳給上位機，通過PC機強大的運算能力對數(shù)字化的人體心電和心音信號進行分析處理及顯示。采用雙通道、雙采樣率、高精度同步數(shù)據(jù)采集方法實現(xiàn)心音和心電信號同步檢測。系統(tǒng)總體原理框圖見圖1。