基于LABVIEW的有自动诊断功能的心电图仪

基于LABVIEW的有自动诊断功能的

心电图仪

1、 系统方案

心电信号采集、记录系统如下图所示，主要由硬件和软件两大部分组成，硬件主要包括多路心电放大器、数据采集卡和PC机组成。其主要功能是实现心电信号的采集、处理和A/D转换，将信号通过myDAQ采集并引入PC机进行处理。软件采用LabVIEW 2010对采集到的心电信号进行显示、分析和处理。

多路心电放大器为自行设计，其组成主要包括前置放大器、带通滤波器、工频陷波器、主放大器。前置放大器选用AD公司的高性能精密仪表放大器件AD620组成，采用该器件设计出的生物电前置放大器，电路结构简单、调试方便，很容易满足心电前置放大器高输入阻抗、高增益、低噪声、低漂移等技术指标;带通滤波器由截止频率为0.05Hz的一阶有源高通滤波器和截止频率设计为400Hz的4阶Butterworth低通滤波器组成，实现对干扰信号的滤除和让0.05～100Hz的心电信号无失真地通过;工频干扰的滤除由采用双T有源滤波器形式的50Hz陷波器完成;主放大器用来对处理过的心电信号进行调理，以满足myDAQ数据采集卡对输入信号的电平要求.

LabVIEW2010开发平台下编制的程序称为虚拟仪器程序，简称为VI。VI包括三个部分：前面板程序、框图程序。前面板程序的功能是实现信号采集的控制、处理和直观表达;框图程序程序乃系统程序的图形化源代码，主要包括函数、结构和代表前面板上各控制对象和显示对象的端子以及连线等，用于实现对信号的采集处理和分析等操作。

利用LabVIEW2010设计的心电采集系统的前面板。虚拟仪器的前面板是仪器与用户交互的可视化操作界面，用户通过操作前面板的各种开关和按钮，可以实现心电信号的实时采集、心率计算与显示、波形存储等各项功能。前面板中设置了两个波形显示控件，左上面用来实时显示调理后的心电波形以利于医生观察、诊断所需，左下面用来显示原始采集到的波形。前面板如下：

2、

设计方法

1、系统框图 LabVIEW 屏蔽驱动电路 人体

电极前置放大电路 硬件电路滤波处理DAQ数据采集信号调理与诊断 右腿驱动电路 2、硬件电路模块：

输入包括屏蔽驱动，右腿驱动，前置放大电路。

心电图机接收到的心电信号的频率在0.2 ～100Hz 范围、电压在0.1～8mV 范围。主放大器的设计要求为与前置放大器级联后可以实现200~1000倍的放大才能使输出信号达到V(伏特)的量级。主放大器的电路部分需要保证级联之后不能产生过大的自激。可能需要采用频率补偿方法。

对于增益可调的第三级放大电路来说，由于第二级放大电路已经起到了阻高频，通低频的作用，故只要选择简单的同向结构即可。 3、软件程序模块：

一般来说ECG信号的频率在几百赫兹左右，可以通过1k到5k左右的采样率进行采样；根据应用的精度区别，可以选择14～16bit采样精度，NI公司的myDAQ数据采集设备可以满足ECG的采样需求。从功能上来说，心电信号的处理可以大致分为两个阶段：预处理和特征提取。预处理阶段消除和减少原始心电信号中的噪声，而特征提取阶段则从心电信号中提取诊断信息。我们通过第一级IIR滤波器消除了50Hz工频干扰（即电源干扰）。我们设计的高截止频率为58Hz，低截止频率为42Hz。第二级IIR滤波器是带通滤波器，消除了高频的干扰以及由呼吸引起的基准漂移。通过对调理后的波形进行波峰检测得到基于心电图对受测试者心脏情况判断的相关数据。如R-R波之间的时间差，我们可以计算出心率=60/（R-R）。可以比较的出被检测者的心率是否过慢或者过快。

如图，对象心率为80，QRS波峰值为0.79，T波峰值为0.15375

如图，对象心率为108

3、总结

LabVIEW2010为研制开发智能化医学仪器提供了很好的开发环境，利用LabVIEW2010开发虚拟医学仪器具有结果显示直观、程序设计简单和开发周期短等优点。可以进一步研究六导联自动选择程序控制（标准心电图有六类导联方式）、对智能判断系统的完善等，相信经过算法上的不断优化，可以满足医学电子仪器实验教学和临床诊断的需要。

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