MIT-BIH生理信號管理及回放系統(tǒng).pdf

1、近年來心臟病仍是威脅人類生命的主要疾病，世界上心臟病患者的死亡率仍占首位，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)全世界死亡人數(shù)中約有三分之一死于該疾病。在我國因心腦血管疾病而死亡的人數(shù)占總死亡人數(shù)的44％，可見心臟病己成為危害人類健康的常見病癥，因此心臟系統(tǒng)疾病的防治和診斷是當(dāng)今醫(yī)學(xué)界面臨的首要問題。近年來現(xiàn)代電子技術(shù)的進(jìn)步和數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展極大的促進(jìn)了心電信息研究向縱深方向發(fā)展，特別是DSP、ARM等高級運(yùn)算處理單元的出現(xiàn)，室性波識別檢測、T波交替檢測

2、等理論檢測算法的日趨完善，更多的是人們對自己生命安全呵護(hù)的需要，呼喚一款先進(jìn)、實(shí)用、方便的遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)儀器盡快出現(xiàn)。 MIT—BIH生理信號管理及回放系統(tǒng)是遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)儀器研制中的重要部分。該系統(tǒng)對MIT—BIH主要的心電數(shù)據(jù)庫(包括少數(shù)外庫)中的心電數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和回放，并建立試驗(yàn)數(shù)據(jù)平臺，來產(chǎn)生模擬的心電信號，將其用于遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)儀器的研發(fā)調(diào)試。 在該平臺設(shè)計(jì)中，本文首先對國際上常用的三個心電數(shù)據(jù)庫及本項(xiàng)目中所需要的

3、典型的心電數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了簡要介紹；并對生理數(shù)據(jù)庫的識讀方法進(jìn)行了介紹，包括頭文件的識讀、數(shù)據(jù)文件的識讀及注釋文件的識讀等等。在頭文件的識讀中對其所包含的文件名、通道數(shù)、采樣數(shù)、采樣點(diǎn)、ADC的分辨率、ADC的零值、校驗(yàn)數(shù)及導(dǎo)聯(lián)情況等等進(jìn)行了詳細(xì)的說明；在數(shù)據(jù)文件的識讀中，通過文件的十六進(jìn)制顯示(片斷)介紹了數(shù)據(jù)的存儲方式，并根據(jù)其顯示的十六進(jìn)制的值確定了實(shí)際代表的幅值；在注釋文件的識讀中，對MIT格式或AHA格式進(jìn)行了判定，并對該格式下的

4、存儲方式進(jìn)行了簡介。數(shù)據(jù)庫的識讀是D/A同步回放、數(shù)據(jù)檢索回放的基礎(chǔ)，為其實(shí)施做好準(zhǔn)備。 其次，對回放系統(tǒng)的硬件平臺搭建及軟件平臺的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。在硬件搭建中，考慮心電信號存儲的特征、實(shí)時回放對硬件的要求、軟件開發(fā)工具的高效等等綜合因素，最終選取具有DA轉(zhuǎn)換模塊功能的，基于USB2.0的MP411板卡；接著對MP411的原理框圖及主要芯片CY7C68013微控制器及DAC7613 DA轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行了介紹；D/A部分原理部

5、分介紹了該模塊用來實(shí)現(xiàn)DA轉(zhuǎn)換功能的操作函數(shù)；最后給出了D/A模塊的性能指標(biāo)。軟件平臺的設(shè)計(jì)基于Visual C++的MFC框架，分為三個主要模塊來實(shí)現(xiàn)，包括：數(shù)據(jù)庫管理模塊、D/A回放模塊、屏幕檢索功能模塊。數(shù)據(jù)庫管理模塊主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫及檢索后存儲的數(shù)據(jù)文件的打開、關(guān)閉等等一些基本的文件操作，并把這些數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成Uniform數(shù)據(jù)存入內(nèi)存，供其它模塊使用。關(guān)于D/A回放模塊，文章分別介紹了其波形屏幕顯示、D/A同步回放功能，及

6、它們的實(shí)現(xiàn)流程和關(guān)鍵算法；通過任意回放兩段波形，作者分析屏幕波形及回放波形，確定了兩信號完全同步并且D/A回放幅值與理論幅值相同。關(guān)于屏幕檢索功能模塊，文章介紹了波形的檢索過程和對檢索到的信號以Uniform格式存儲過程。 文章最后對在軟件平臺中所用到的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了說明，包括調(diào)用動態(tài)鏈接庫技術(shù)、微秒級延時技術(shù)、多線程技術(shù)、同步通信機(jī)制、雙緩沖繪圖技術(shù)等等，并說明了這些技術(shù)在本系統(tǒng)中的應(yīng)用。在對動態(tài)鏈接庫技術(shù)的描述中，作者對動態(tài)

7、調(diào)用和靜態(tài)調(diào)用的特點(diǎn)及使用方法進(jìn)行了介紹，同時對本項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)對D/A模塊動態(tài)庫調(diào)用的主要技術(shù)也進(jìn)行了介紹；對微秒級延時技術(shù)進(jìn)行了簡介并對在本項(xiàng)目中的應(yīng)用進(jìn)行了說明；對多線程技術(shù)的優(yōu)勢及特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，在本項(xiàng)目創(chuàng)建多線程及利用線程函數(shù)來實(shí)現(xiàn)D/A回放也進(jìn)行說明；簡要介紹了五種線程同步通信機(jī)制，對本項(xiàng)目中利用全局變量技術(shù)來實(shí)現(xiàn)兩線程同步的技術(shù)進(jìn)行了介紹；最后對雙緩沖技術(shù)包括雙緩沖區(qū)、雙緩沖區(qū)繪圖進(jìn)行了詳細(xì)介紹，及在本項(xiàng)目中利用雙緩沖繪圖來解