多格式、多抽樣頻率生理信號管理及實時回放系統(tǒng).pdf

1、人體最重要的生命指征包含五大生理參數,它們是心電、血壓、呼吸、血氧飽和度和體溫。各種生理參數都需要對慢性疾病患者進行隨時隨地地監(jiān)測,此外多數慢性疾病患者具有自由活動的能力,但是有線連接是床頭多生理參數監(jiān)護設備采用的傳統(tǒng)方式,使得病人只能待在醫(yī)院和病床上才能被監(jiān)測。在這個背景下,面向家庭、個人的多生理參數遠程監(jiān)護系統(tǒng)逐漸成為遠程醫(yī)療技術領域的研究熱點。在多生理參數遠程監(jiān)護系統(tǒng)的幫助下,患者可以隨時隨地將各種生理參數傳送給遠端的醫(yī)生,及時得

2、到醫(yī)生的診斷或治療。人的大腦對數字信息和模擬信息的識別能力有強有弱,對于以模擬圖形方式表達的信息識別能力更強一些,因此多生理參數遠程監(jiān)護系統(tǒng)急待解決的一個關鍵問題就是多生理參數曲線的實時動態(tài)顯示。多生理參數遠程監(jiān)護系統(tǒng)的實現(xiàn)提高了我國基層醫(yī)療單位的醫(yī)療水平。
　　多格式、多抽樣頻率生理信號管理及實時回放系統(tǒng)是多生理參數遠程監(jiān)護儀研發(fā)中的重要部分,該系統(tǒng)主要是用公開發(fā)表于PhysioNET的標準數據庫的文件數據作為樣本信號進行讀取研

3、究和實時回放,利用Visual C++6.0開發(fā)工具建立多格式、多抽樣頻率生理信號管理及回放軟件平臺。系統(tǒng)首先通過VC++編程讀取一個多格式、多抽樣頻率生理數據并在PC機上顯示其波形,然后經過D/A硬件設備進行D/A轉換后使用示波器輸出其波形,實現(xiàn)輸出的波形與原始的波形能同時回放。系統(tǒng)可作為模擬信號源,為多生理參數遠程監(jiān)護儀的研發(fā)奠定了基礎。
　　本論文主要完成了以下幾方面的研究工作:
　　首先介紹了本項目中所使用的多格式、

4、多抽樣頻率生理信號數據庫,詳細說明了各個數據庫中記錄文件的特點及其識讀方法,包括“212”多抽樣頻率數據格式的識讀、“16”多抽樣頻率數據格式的識讀、“80”數據格式的識讀和“EDF/EDF+”數據格式的識讀。具體識讀過程為:首先識讀原始數據的頭記錄,把通道數、抽樣頻率、抽樣頻率放大的倍數、采樣點數、數據文件名、數據存儲格式等有用的信息讀入計算機內存中;然后根據讀取到的文件數據存儲格式等有用的信息將數據記錄讀取到內存中,為以后系統(tǒng)對原始

5、數據的使用做好保障。
　　其次,對管理及回放系統(tǒng)硬件平臺及軟件平臺的設計進行了詳細的介紹。硬件設備采用意法半導體公司開發(fā)的基于Cortex-M3內核的新型32位微控制器STM32F103RCT作為主控芯片,首先上位機應用程序通過USB2.0不斷向STM32發(fā)送數據,然后使用SPI把硬件設備USB端點接收緩存接收到的數據不斷發(fā)送到DAC8568的寄存器中,DAC8568在定時器的觸發(fā)下完成D/A轉換,最后在示波器上顯示出模擬信號。軟

6、件平臺的設計基于Visual C++6.0 MFC框架,由數據文件管理模塊、實時回放模塊、數據文件設置模塊、區(qū)間管理模塊和屬性模塊5個模塊構成。數據文件文件管理模塊負責讀取數據庫記錄的文件,轉化生理數據的格式;實時回放模塊負責把選擇的信號數據發(fā)送到硬件設備中,完成數據的D/A回放,上位機利用多線程技術實時同步顯示D/A轉化的數據波形;數據文件設置模塊負責調整波形幅度和時間寬度;區(qū)間管理模塊負責選定回放區(qū)間的起點和終點,保存區(qū)間數據;屬性

7、模塊負責顯示文件的基本屬性。1mV方波信號發(fā)生器產生的1mV信號作為一個標準,用來檢驗系統(tǒng)打開庫文件后顯示波形的正確性。
　　最后介紹了在軟件平臺的設計中所用到的關鍵技術,包括MFC基礎類庫、MFC雙緩沖繪圖技術、多線程技術、應用軟件程序Release發(fā)布等,這些關鍵技術的應用,確保了平臺的穩(wěn)定、高效的運行。
　　在多格式、多抽樣頻率生理信號管理及回放系統(tǒng)平臺中,各個模塊的功能得到了很好的實現(xiàn)。該系統(tǒng)可作為多生理參數遠程監(jiān)護