毕业设计-心电信号分析管理系统

目录 3 3 第三章方案确定 38 4.3系统参数模块 4.4数据分析模块 4.5授权用户模块 4.6报表打印模块 4.7文件管理模块 4.8关于和帮助 4.9本章小结 第五章计算机与单片机通讯过程的实现 5.18051单片机串行通讯方式的简介 5.2串口工作方式的选择 5.4通讯软件接口的设计 5.5本章小结 附录1翻译 附录3动态心电图形显示程序 参考文献 —2—1.1.1概述1957年美国物理学博士，实验物理学家Nor-manJ·Holter测人体24～72小时的心电变化，经信息理分析及打印记录的心电图。2特点：1)心电记录仪随身佩带，不受检测距离影响，不受体位变2)心电信息量远远大于常规ECG,尤其对短暂性心律失常3)选择导联必须不影响日常生活的活动和防止由这种活动(1)简易动态心电图仪(RTDA)可记录至少24小时的心电信息，但由于易受干扰，信号失真b)闪光卡式记录仪(内、外置)插拔卡式(外置式)记录仪是开放式的，做完24小时记录疗提供了重要的有价值的信息，由于其对心律失常的检测率高，a)Holter在单纯动态心电领域，记录仪体积越来越小，功b)随着医学临床及科研的需求，动态监测的领域亦从单纯0.11s,波幅在肢体导联中不超过0.25mV,胸导联中小于0.15mP—R间期它是指从P波开始处到QRS波群的起点相隔的时0.20s之间。肌的复极波。它的形状较钝而宽且两腰不对称,其方向应与QRSQ—T间期它是从QRS波群开始到T波终端的时间,代表心的，而是可以分解成不同频率,不同比例的正弦波成分。也就是范围可达(40～70)Hz,偶尔可达200Hz,而S—T段几乎平直，从名称时间(s)二次谐波(H)PT25~13表1正常心电波的频谱而肾脏一血管紧张及其它体液按新陈代谢的需要调节心血管功国内研究现状利用电子计算机技术自动分析诊断心电图以有20余年的历实用阶段。前不久我国绝大多数的医院都使用不带自动功能的心自动诊断、自动打印报告，人工测量的精度较低，人纪50年代末，目前国际上应用最广泛的是12导联同步心电图自动检测，我国现在正在推广12导联同步心电图自动检测技术。心起步很晚，但是发展的速度很快，但是在心电图形的分析方面，一的频域分析方法来研究心电信号。显然这两种方法都不能同时oop进行编程，提供了集成的环境IDE工具，使开发windo第二章信号分析原理心电信号的计算机分析，已经有近30年的历史，但是，其医生的临床目测来分析的指标进行诊断。那么,如果想让计算机对这些信号进行分析与处理，促使人们寻求有效的数学分析工具。Gabor于1946年提出了窗口傅里叶变换[1](WFT:WindowFourier效地应用于如信噪分离，提高时频两域的分辨率等.讨论小波变换止频率Fh和W值，对于心肌缺血(冠心病)者其值普遍高于无心肌缺血(冠心病)者.并且揭示了急性心肌缺血时心电信息的高频成份动开，这种方法适合变化平稳的信号，而对于非平稳变化信号(如天气预报、地震预测、洪水预防、股市分析、图像识别等等)效油信号处理的工程师J.Morlet在1974年首先提出的，通过物理的多年来最辉煌的继承、总结和发展，对分析工具起着承前启双重意义。它与Fourier变换、窗口Fourier变换(Gabor变换)相化分析(MultiscaleAnalysis),解决了Fourier变换不能解决的许多处理(图像可以看作是二维信号),在小波分析地许多分析的许多图2心电信号的基线漂移现象基线漂移的消除在心电信号的预处理中十分重要，但又是比较麻烦的。由于基线漂移的特点为非周期直流分量，利用小波变换的带通滤波特性和尺度函数的低通滤波特性，可以将显现于小波分解大尺度上的基线漂移直接去除，并由重构算法恢复去除基线漂移后的心电信号。2小波变换去除基线漂移的方法小波或小波基函数就是满足可容许性条件的具有特殊性质的函数，所谓小波变换就是选择适当的基本小波或母小波，通过对基本小波平移、伸缩而形成一系列的小波，然后将欲分析的信号投影到由平移、伸缩小波构成的信号空间中。式(1)为小波变换表达式，其中平移参数b的变化决定时窗的位置，而尺度参数a的变化不但当小波变换的平移因子和尺度因子为离散情况时称为离散小分别为二进小波尺度函数及其数字信号的算法为：S²,=S₂fH,在本文心电信号的分解及合成中选择了样条小波作为小波基函谱如图3所示。w-4rvw-4rv6(b]图3心电图小波谱(a)心电信号小波变换细节(b)心电信号小波变换逼近由于信号的小波变换相当于小波分解在不同尺度的带通滤波度8上的分解波形可以看出，信号中的直流分量及趋势项明显地显究中心电信号的采样频率为360Hz,三次样条小波分解在尺度8下基于小波变换心电信号基线矫正方法的研究结果说明，基线漂2.1.3小波变换在心电信号波形识别上的应用在心电信号上识别患者是否有病，或者是有什么病的话，那就要看出心电信号的异常点。以前都是有医生通过目测来判断心电信号是否存在异常，这种做法效率低，而且不能针对大数据量的经历了Gabor变换到STFT(短时傅立叶变换)再到小波变换的发展过程，小波概念于1984年才真正建立起来。再此之前无论时傅立叶变换还是δ函数分析法都是无法像小波分析那样能兼及其倍频附近的工频干扰和0.7hz以下的基线漂移是两个重要的干扰源。一般正常的心电信号在0.01-100hz频率范围之内，而90%的ECG信号频率能量又集中在0.25hz—40hz之间。为了总强心电信号特征参数处理QRS波处理P波处理T波处理十二导联平均波形处理表1:软件处理模块层次结构b000对应于图2(b)(c)(d)(e)(f),(a)为运动试验阳性病例的原始运则称X(t)在t。处的李氏(lipschitz)指数为a,式中h式一原始心电信号Mallat算法分解得W2(j)f{j=检测W2(2)的一系列正极大值---负极小值对No极小阈值s2No丢弃正的极大值---负的极小值点左右开窗得到R峰值图5:检测R峰值的程序流程图QRS波群它是心电图上最尖最大的波群。特点是上大。aVR导联R波不应超过0.5毫伏，超过此值，可能为右室肥均小于0.5毫伏或每个心前导联QRS电压的算术和均不超过0.8QRS波检测不仅是诊断心率失常的最重要的根据，而且只有在QRS波确定后才能分析ECG的其他细节信息。2.2.2QRS波群的检测为了得到ECG信号特征点的准确位置，算法所用的小波变换必须保证变换后得到的信号与原始信号之间有良好的对应关系。为此，本算法采用了支持紧支集并具有一阶消失矩的二次样条小波。它符号^表示离散Fourier变换2R波检测令峰点总是对应于>0,且多数情况下>0。尽管，少数R波因高频分++≤0。因此，仅从α1+z+的值不能分辨R波、高频噪声和多数R波来说α′>0,心律失常的变异R波往往会使α′稍微增声的频带与QRS波的频带存在重叠。在前面所得到的模极大值一个正极大值点(或负极小值点),k≠i)为同一尺(k≠i)相应的模极大值列称作孤立模极大值列，并将从模极大值列集合中删除。本文中所用间距阈值根据经验选用120ms。其次，去除多余的模极大值列。通常R波只产生两条模极大值其他都是多余的。多余的模极大值列可以通过下面的准则予以去极大值来判别。设两个极小值点分别为Min1和Min2,其幅值分别为A1和A2,而它们与该正极大值点的距离分别为L1和L2。判断准则1:若A1/L1>1.2A2/L2,Min2为多余点；准则2:若A2/L2>1.2A1/L1,Min1为多余点；小值对的过零点。在我们从模极大值列集合中删除孤立的、多余的模极大值列之后，得到的集合nk(k=1,2A,N₂)中只有尺度2上的正极大值负极小值对的位置信息。于是，找到这些正极大值负3QRS波的起点和终点的检测波的终点是指S波(当S波不存在时为R波)的终点。QRS波的起点对应于R波生成的模极大值对之前的第一个模极大起点或终点(过零点或趋零点),它们分别就是QRS波的起点或终在),则R波生成的模极大值对的起点或终点就是QRS波的起点或终点。我们之所以在尺度2上而不在原始信号上检测QRS波的起口是根据以前所检测到的QRS波的起点或终点与其R峰点的间距2.3.1P波的医学认识及意义波。形态可以为单向(正向和负向)、双向。双向P波是指波的描称正负(+-)双向，起始转折在参考水平线以下称负正(-+)双PR段是继P波之后，心脏沿心房肌(结间束)、经房室交界2.3.2P波的检测波后进行小波变换，系统采用Morlet小波将信号进行5个尺度上的分解，QRS波主要集中在第2、第3层频率段上，因此在第2ECGECG信号预处理ECG信号小波变换求出每个周期的R波位置根据变换系数的模极大值对确定所有P波求得每个P波的起点和终点根据P波弧度筛选P波根据P波与折线P波的相关系数筛选P波得到真正的P波如能求出P波的起点和终点，则可以给出P波形态方面的信息，对P波见到具有很大的作用。有人用小波变换的方法求P波(1)确定一个在P波一点左边，但是靠近起点的点。由前述般对应了P波的两个腰点。如图7中顶点P对应了模极大值1、2,而点1、2的位置处于P波的两个腰上。根据P波宽度的经验值，在点2左边50ms范围内一点C,则一般能保证点C在P波左边，(2)连接点C和P波顶点P,得到直线CP。其中距离最大的那个点就是P波的起点，图7中点A为所求得的用同样的方法，可求出P波终点，图7中B点为所求得的P(1)如图8所示，连接P波起点A和终点B,得到直线AB。(2)求出P波顶点P到直线AB的距离L和线段AB的长度(3)距离除以线段AB的长度|AB|的结果就是P波的弧度。设一弧度临界值D,若求得的弧度值小于D,则认为是非P波；(1)连接P波起点A和顶点P,,得到直线AP。(2)求出P波AP曲线段上到直线AP距离最大的点，该点就是折线的交点，如图8中点E。(3)同样的方法得到曲线BP的折线交点F。(4)连接AE、EP、PF、FB,就是折线P波。计算出的相关系数小于D。,则认为是非P波；反之，就是P波。该方法在检测噪声产生的非P波时由很好的效果。如图9所示，图9噪声产生的非P波示意图波为主导联中，T波的振幅不应低于同导联R波的1/10,心前导Q-T间期约为0.40秒。一般可查表。凡Q-T间期超过正常最高值延长见于心动过缓、心肌损害、心脏肥大、心力衰竭、低血钙、同时，还有S一T段，自QRS波群的终点至T波起点的一段本章详细的介绍了对心电信号的分析方法，就是利用先进的小波变换的方法，对心电信号各个波段进行对应的小波变换的尺度上的特征进行提取和判断，在此基础上，在对心电信号进行医学上的分析。第三章：总的方案的确定3.处理数据的记录4.病例库记录新患者复诊患者患者基本情况的录入病例库中查询患者信息患者的原始心电信号的录入对心电信号的处理列出分析结果室性节律查询缓查询医生诊室性节律查询缓查询医生诊断录入心率情况查询S-T段分析查询患者综合信息打印图10主要功能实现流程图了大致的功能流程图，这样就可以为以后的设计定下了一个明确第四章：软件的详细设计4.1新患者模块在新患者的界面中，要包括患者的一些基本信息，如下图所示：心电信号分析系统心电信号分析系统新患者导联图|病例库|系统设置|授权用户界面中，带有“*”的是必须填写的内容，文件在记录开始之前，要对这些信息进行检查，如果存在没有填写的带“*”选项，系统就提出警告，然后清除所填写的信息，提示操作员重新填写。其要求操作人员输入患者的基本情况检查是否有带“*”无是否想保存信息是清除输入的信息重置建立新患者信息，存入文件开始日期AsString*20性别As身高AsString*104.2病例库模块新患者导联图病例库系统设置分析结果授权用户患者性别：男患者年龄：22查找重置断时间：10:20联系电话：02154445重置确定信息，这样就要求能够很全面的显示患者的全部信息，同时，如果是患者来复诊的话，那就还要求能够继续读入这位患者的心电信号，因为心电信号的数据量非常的大，所以，我们只是一次性的记录患者的心电信号的原始数据，在病人复诊的时候，读入的心电信号数据将覆盖上次的心电信号数据。但是在病例库中，还容然保存着患者的上次的诊断情况，因此，医师还可以根据上次输入要查找患者姓名重置确定显示患者的基本情况和诊断情况复诊追加记录下读入心电信号数据诊断补充进行心电信号处理诊断补充输入重置新患者导联图病例库系统设置分析结果授权用户总时间ST模式确定帮助语言4周期二：程序流程图二：程序流程图系统默认参数设置重新设置系统参数系统接受设置的参数 了解到出错的原因，来诊断出造成这种毛病的原因是什么,可能查看图形室早总数0查看图形查看图形停搏大于2.5秒：0重置在医生仔细查看心电信号的分析结果之后，就可以依据自己对心电信号的熟识来诊断出患者的病情了。因此，在接下来的就是病人的诊断输入。原始的心电信号数据原始的心电信号数据心率性事件最小心率缓分析性事件分析查看图形查看图形查看图形查看图形查看图形医师下诊断跳周期检测T波检测检测检测为了记录患者的处理信息，我们定义了一个记录处理信息的数据类型“chulijilu”。其具体的定义格式如下：然后在用到这个数据类型的时候就直接调用就行了。4.5授权用户模块授权认证心电信号分析系统心电信号分析系统新患者|导联图|病例库|系统设置|分析结果[授权用户授权用户添加用户管理员确定取消2则除用户添加 输入用户名和密码户权限进入授权用户和删除界面输入要授权的户信息?判断用户是否以存在?记录用户信息输入要删除的用户名要删除?删除用户信息退出删除退出Y其流程图如下.在文件中查找此用户是确实要删除?是否否退出删除操作从此用户开始复制下一个信息覆盖上一信息创建一临时文件，并把开始到最后第二个用户信息复制到临时文件中删除原来的用户信息文件并把临时文件改名为原来的用户信息文件地址：诊断：诊断医师：df身高：122最大心率：75最小心率；59平均心率；72室早总数：0室速总数：0最长室速：0房早总数：1房速总数：0最长房速：0心房颤动：无总ST分钟最长ST段：0停搏大于最长停搏时间：无21大于2.5秒的停搏是0个，室性早搏有0个，有0阵室速和0次成对室早，有在本系统中，包括患者的基本信息，患者的心电信号的数据记录和数据处理信息。因此，一定要对这些信息进行定期的维护。对过期的就是没有超过一定的时限的文件就要对其进行删除。在此模块中，就是来实现此种功能的。要想对患者信息进行管理，你必须是管理员权限的用户，否则你就不可以对这些信息进行删除。这是对信息的一种保护方法。登陆的界面如同授权认证的界面相同，它和授权认证的要求权限也是相同的。所以，在此就不再显示登陆界面了。登陆到界面之后，你就可以对患者信息进行删除的操作了，在此有两种删除的方式：1:是删除全部信息。执行此操作后，系统中的患者信息、患者的心电信号及数据处理的信息统统的被删除掉了。因此，在执行此操作的时候，务必谨慎!2:是选择性删除。选择此菜单后，系统自动的把所有的患者都显示在桌面上，你可以选中想删除的患者，然后单击删除即可。其界面如下：恩者列墨xiaom-dsf/sdf/dfs----sdfdsf其具体的操作流程如下：权限认证权限认证进入删除操作全部删除选择性删除删除所有文件选择想删除的患者删除患者信息没通过在选择性删除里面，首先是打开文件”xinhzh.dat”,找到对应的患者信息，然后按照患者的姓名，找到它对应的数据信息文件”“患者名”.dat”文件，把它删除了，再找到数据处理的文件“患者名”chl.dat文件把它也删除了，最后把xinhzh.dat文件中的患者信息删除了，所采用的方法如同yonghu.dat文件中删除用户信息的方法是相同的。在此就不再累述。这是对本系统的介绍和一些基本的操作指南。关于的界面如下：版权所有(C)1981-2001MierosoftCorpa确定“关于”窗体在“关于”中，设置了API函数，报告了软件运行的计算机的一些系统的信息和本软件的一些相关信息。同时，我还为本系统提供了帮助文件，在你操作系统的时候，只要有什么地方有疑问的时候，可以随时按“F1”得到系统的帮助，或者，你可以直接到菜单项中，点帮助的连接，就可以同样得到系统的帮助了。在系统的帮助中，加入了菜单的操作方法，以及菜单的连接内容的介绍；系统的各个模块的功能和具体的操作方法。帮助的具体界面如下：目录C)索引()后避面打印P心电信号方析系统目最使用心电信号分析系统信号输授权认证文件菜单操作菜单帮助菜单在本章中，把本软件中的各个模块进行了详细的介绍，包括里面的程序流程图，文件的格式等，各模块之间的联系。以及系统的“关于”和“帮助”的窗体。第五章计算机与单片机通讯过程的实现本设计是采用MCS51系列的单片机，他们要实现与计算机之间的通信，采用8051的串行口于计算机RS-232的串口进行连接。5.18051单片机串行通讯方式的简介8051单片机串行口具有四种通信方式，三种异步方式，一种同步方式。当工作于一步方式的时候，可以进行全双工操作，即能够同时接受和发送。由于串行口中的接收器采用了双缓冲结构，因而在第一个收到的字节从接收寄存器(SBUFTX)读走之前，就可以开始接受第二个字节。串行口的发送寄存器(SUBFTX)和接受寄存器(SBRF_RX)在物理上分开的，但可以通过同一个串行口缓冲寄存器SBUF(位于99H地址单元)去访问它们。但发送缓冲器只能写入，不能读出，接收缓冲器只能读出，不能写入。8051单片机串行口是可编程接口，对它初始化编程只用两个控制字分别写入特殊功能寄存器SCON(98H)和电源控制寄存器PCON(87H)中即可。5.2串口工作方式的选择方式0:是一个同步方式或称作移位寄存器方式，在此方式中，8051单片机用RXD引脚作为串行数据发送/接受端，另外TXD用于输出位移时钟，作为外接部件的同步信号。无论发送8位还是接收8位数据，都是最低有效位在前。发送过程中，当执行一条将数据写入发送缓冲器的指令时，串行口把SBUF中8位数据以fosc/12的波特率从RXD(P3.0)端输出，发送完毕置中断T1=1。写SBUF指令的时候在S6P1处产生一个正脉冲，在下一个机器周期的S6P2处数据的最低位输出到RXD(P3.0)脚上，再在下一个机器周期的S3,S4,S5输出移位时钟位低电平，而S6及下一个机器周期的S1,S2为高电平，就这样将8位数据由低位至高位一位一位顺序通过RXD线输出，并在TXD脚上输出fosc/12的位移时钟。接受时，用软件置REN=1(同时R1=0),即开始接收。方式1:真正拥有串行发送或接受，为10位通用异步接口。TXD分别用于发送与接受数据。收发一条数据的格式为1位起始位、8位数据位(低位在前)、1位停止位。共10位。在接收时，停止位进入SCON的RB8,此方式的传送波特率可调。值得注意的是，在整个接受和发送过程中，保证REN=1是一个先决条件。只有当REN=1时，才能对REN进行检测。方式2和方式3:其均为每帧11位异步通信格式，由TXD和RXD发送与接收(两种方式操作时完全一样的，所不同的只是波特率)。每帧11位，即1位起始位，8位数据位(低位在前),1位可编程的第9数据位和1位停止位。其发送和接收的时的操作与方式1类似。考虑到数据的传送的方式和经济的要求，本设计采用的时异步通信方式实现单片机与计算机的主从式连5.3RS-232串口的简介EIARS-232是目前最常用的串行接口标准，拥有实现计算机与计算机之间、计算机与外设之间的数据通信。该标准的目的是定义数据终端设备(DTE)之间的电气特性。一般的串行通信系统是指个人计算机和调制解调器(Moden)。调制解调器叫数据调路终端设备(简称DCE)。RS-232C提供了单片机与单片机、单片机与PC机之间的串行数据通信的标准接口。通信距离可达15m。RS-232C接口的具体规定如下：RS-232C标准适用于DCE和DTE间的串行二进制通信，最高的数据速率为19.2kb/s。如果不增加其它设备的话，RS-232C标准的电缆长度最长为15m。RS-232C不适应与接口两边设备间要求绝缘的情况。(2)RS-232C的信号特征为了保证二进制数据能够正确传送，设备控制准确完成，有必要使用的信号电平保持一致。为满足此要求，RS-232C标准规定了数据和控制信号的电压范围。由于RS-232C是在TTL集成电路之前研制的，所有它的电平不是+15v和地，而是采用负逻辑，规定+3v～+15v之间的人员电压表示逻辑0电平，—3v～—15v之间的任意电压表示逻辑1电平。(3)部分RS-232C接口信号及引脚说明表5—1给出了RS—232C串行标准接口信号的定义以及信号分类。表5—1部分RS-232C接口标准引脚名方向保护地×出入入出出入允许发送入出数据设备准备就绪入出信号地××接收线路信号检测入出出入信号质量检测数据信号速率选择在使用RS-232C标准接口应注意的问题：(1)RS-232C可用于DTE和DCE之间的连接，也可以用于两个DTE之间的连接。因此，在两个数据处理设备通过RS-232C接口互联的时候，应该注意信号线对设备的输入/输出方向以及它们之间的对应关系。(2)RS-232C虽然定义了20根信号线，但在实际应用中，使用其中多少信号并无约束。也就是说，对于RS-232C标准接口的使用是非常灵活的。对于微机系统，通常有其中适用方式。引脚号线送收工工应用1———07√√√√2√√√03√04√05√√√06√√√0X×X×0X×X×08√√0注：√表示必须配备，×表示使用公共电话网时配备，0表示设计者决定，一表示需要决定。5.4通讯在软件的设计VB中有一通信控件为MSComm,属于ActiveX控件，对应的文件时MSCOMM32.COX,它的主要属性有：Commport属性：该属性设置并返回通道端口号Setting属性：该属性以字符串的形式设置并返回波特率、奇偶校验、数据位、停止位。Portopen属性：该属性设置并返回端口的状态，也可以打开或关闭端口。Input属性：当属性从接受缓冲区返回和删除字符。Output属性：该属性向传输缓冲区写一个字符串。的数据不产生Oncomm事件，应该通讯软件必须定时主动查询接收数据缓冲区以检测是否有新数据到来；当Rehreshold>0时，例如Rehrehold=1,则接收到字符等于或多于1个时就产生Oncomm事件，通讯软件可以响应该事件。SThreshold属性：当SThreshold=0时，发送数据时不产生Oncomm事件，因此通讯软件必须定时主动查询接收发送缓冲区以检测是否需要检测新数据；当Sthreshold>0时，例如SThreshold=0,则发送缓冲区的字符小于1个就产生OnComm事件，通讯软件可以响应该事件以及时写入新字符来继续发送。在程序初始化的时候，我们对通讯作了如下的约双方传送的波特率设置为9600,因为心电信号的输送是有三路信号，所以，我们设定，在传送数据的时候，第一次接收的是第一路的心电信号，接下来的就是第二路和第三路信号，接下来就是一、二、三路信号这样的循环的接收。所以，在接收的时候，我们就对应的把各路的信号分别存放在各自的文件中去。同时在第一次发送数据的时候，第一位发送个心电信号开始记录的时间，这个要单单的给它接收下来，作为判断信号的起始位，以后在处理信号的时候，对可疑的信号定位都是要见来在这个时间的基础上的。在三路信号的选择上，程序如Put#4,haol,shuju本章中，介绍了数据的传入，通过VB中的MSComm记录上，是三路导联的信号分别输入，因此，在接受数据的时候，是采用三个文件分别接受，每次接受一个数据，就换一个文件。这样就把三路导联的信号分别的记综合上面的叙述，我总结如下：1.在心电信号的处理方法上，采用现在最新的小波变换的方法，把原始的信号数据，先经小波变换，然后接入本系统中，做相应的分析。这是系统不足的地方，现在的心电信号分析处理，在VB中编入小波变换的程序的方法，目前还没有。所以，这还有待于更进一步的完善。2.软件中对患者基本信息、处理数据等信息的处理，都是采用文件的形式处理的。因为考虑到数据类型的都是比较简单，而且，特别是新电信号数据方面，数据的类型就是单一的。如果采用数据库处理的话，道显的麻烦。所以，本系统采用的是文件的形式来处理。处理起来，简洁方便。3.在软件的使用权限上，本系统涉及有两种类型的用户权限：管理员权限和一般用户权限。一般用户的权限，只可以使用本系统，但是不可以对系统的患者信息记录进行管理；管理员权限的用户，不仅可以使用本系统，同时，还可以对系统患者的信息记录进行管理，还有对其他用户授权的功能。4.系统的帮助文件，可以在系统运行的同时，进行跟踪帮助。即你在使用系统的过程中，无论在那儿有疑问的话，你可以随时的按“F1”键来得到系统的帮5.系统进行演示的数据问题，这些数据都是通过自己去点而生成的，因此，有很大的认为因素在里面，与实际的心电信号数据相差甚远。系统中还要注意的问题：1.本次设计的目的就是实现对心电信号的QRS波的查找、R峰值的定位、P波的查找、心率的计算、早搏的判断、室性事件和房性事件的判断、心电信在现实中，这几种判断室远远不够的。比如：房扑房颤、ST段分析、QT段分析、QT突变检测、心率变异分析、晚电位分析、房速判断、结性心搏判断、室性二联率和室性三联率判断、房速和成对房早等等。因此，要想把系统进行更加完善，还要很多很多的医学方面的专业性知识，同时，还需要大2.系统的接口方面，因为没有条件能够进行调试，所以，我只是把程序进行了编写。虽然在理论上是可以的，但是，理论和现实的距离太远太远，在实际的应用过程中，肯定会出现一些这样或者那样的问题，因此，这方面还是要继续进行调试的。最后，我想告诉对此方面感兴趣的人，可以在此基础上，对此进行不断的完善，增加其功能，使其真正能够运用道现实生活中，为医疗事业作出一点点的贡献。转眼大学的最后一个学期即将结束，回顾这三个多月的毕业设计感想颇多。从针对与毕业设计的实习起，我就开始认真的把心态调整好，在课题分发下来的同时，我就开始着手必要的知识准备，对于本系统的开发语言VB,以前从来没有接触过，因此，也就是从那时候起，才开始学习VB的基本知识。在这同时，我还要着手查找与我们特别陌生的医学方面的书籍。重点查找在新电信号处理方面的信息。虽然这方面是一个比较新的课题，资料很多，但是，由于医学专业知识的匮乏，开始根本就不能理解其中的含义，久了，才能有所理解。虽然这些知识对我来说都很陌生，但是，这也让我学到了很多的新的知识。首先对软件编程有了进一步的了解；对新电信号的有关知识也有了一定程度上的了解；更重要的是，对我个人分析问题、解决问题的能力的培养，和对我一些好的工作作风的初步形成都有莫大的帮在此过程中，首先要感谢指导老师黄民副教授给了我很的帮助，从整个设计的宏观方向上给我作了非常重要并且即使的指导，百忙中金昌的督促我们的设计进度，帮助我解决了很多的疑难问题。在这里我要感谢黄民老师的指导和支持。同时，还要感谢黄老师的两位研究生张宁老师和袁晓明老师，他们给我提供了很倒的心电信号方面的资料，还在很多的细小的方面给我一些好的建议。以及在黄老师的和叶老师的研究室里的陈磊老师、李功老师等等。他们都曾给我很多的帮助，在这里，也要好好的感谢他们。四年一瞬!但母校让我永远不会忘记，在这儿，帮助过我关怀过我的老师和同学们，感谢你们的培养的恩情，感谢你们友情!附录A英文翻译NonlinearanalysisofcontinuousECG1DepartmentofPsychiatry,UniversityofMainz,Abstract.InrecentTherefore,theapplicTherefore,theapplicobtainedwiththetwoapproachessuitableforthetoposuitableforthetopologicallyproperbytheinvestigationofseveralsimulatedtimebytheinvestigationofseveralsimulatedtimeseries,i.e.chaoticLorenzwhetheralstudentstudentpopu-lationandthegeneralpubliclaboratoryconditions,polysomnographicdataonthechintorecordsubmentalelectromyographicartifacts,eachunambiguouslycorrespondingtoclassificationwascheckedthemajorityofcases.Properreconstructionthreshold,thatis,whenR41(k,i)-Ra(k,i)≥RMSweregeneratedfromthree-periodic(three-torus)—78—andfive-periodicdynamics(five-torespectively.TheincommensurablefrequenB(x)=0otherwise!:[yi:statevectorspace;C(R):correlationsums;R:Euclidiantocalculateimaginarypartsofthefrequencyvaluesarechangedvaluedtimeseries,thesymmetry[p()=-p(-flhabepreserved.Finaliydetectionofdi.erscrambledsurrogate(bottom).SinceSincethecorrelationdimensionoftheLorenzsystemisslightlyandfive-periodicdynamics,aswellasforwhitenoiseneighbouranalysesforECGsignalsofthedi.erentnorforthecorrespondingsurrogates.Valuesubjects.D2estimatesfor世REMsaturationofthecorrelationthesuggestionsofAbarbaneIandcoworkers(1993).towardsaplateauatembedddimension,largestLyapunovdimension,largestLyapunov睡眠时连续心电图非线型分析I再造1Departmentofpsychiatry,UniversityofMainzUntere2DepartmentofChemistry,IndianInstitueofTechnology,600036Madras,Chennai,India进几年逐渐积累的经验证明心电图信号是有非线型性质。目前已经证实，严格的讲，心电图的周期频率与健康状况无关，相反地，与疾病状况有关。因此应用非线型系统理论分析心电图信号已经越来越受青睐。此非线型理论的应用极关重要的一点是在适当尺寸的一个相位的连续再现，在这个研究中，通过对12个健康的人的不同睡眠时期的心电图信号图进行分析。适当的嵌入尺寸由2种技术正负相邻技术以及相关尺寸的应用，将心电图信号与模拟数据(单周期力学，Lorenz数据)以及相随机数进行比较，结果包含2种方法，暗示了从6到8的尺寸可以认为适应适当布局的再造心电图信号。心脏频率的概念在20世纪80年代晚期得到发展。它有点像振动的周期，研究显示心脏与不规则甚至有点无秩序的动力学有关(例如Babloyante和Destexhe1988)好几个人研究证明：从外部来看，心脏组织不断分叉发展，像周期间歇式倍增，具有非线型活动的系统的特征 (例见Chialvo和Jalife1987;Chalvoetal1990)其他作者假设帕金叶系统的破碎可能代表了无秩序心脏力学当代化的结构。有证据证明周期的心脏力学与健康状况无关，相反地却与疾病有关。此外，所谓混沌控制的方法应用于心室细胞，暗示了心脏疾病可用新一代精密的起博器使非线型力学具体化。应用于测量数据的非线型方法是以所谓的嵌入为依据。比如，在多种尺寸空间的信号再造。最佳嵌入尺寸的选择对适当信号的再造和非线型特征的评估是至关重要的，这一部分我们将在实验第2部分讲解。我们已经了解人是弹造轨道在嵌入下发生并有可能导致相位结构的扭转。目前由Kennel和其同事对相近技术的研究用于检查可能存在的。(Ofthise.ect)在连续睡眠心电图数据中。)相邻技术的推广是可应用于一些连续模拟时间的调查之中的，比如。无次序的劳伦滋力学，3周期和(VE-PEIODIC)力学。在进一不调查融合关联处的尺寸平谷中。附加了一个插入尺寸选择工具。可能有人会想。这些为作正确决定的测试实际上是于非线性决定力学有关呢，还是为作适当进一不的调查线性随机数据会类似地满足所需要的要求呢?因此，我们用高斯随机来做为替代，使其相同的振幅干扰和类似力大THEILERETAL,1992)这样我们可将连续心电图与线性随机数据做比较分析。2.数据的获得12名健康男性作为志愿者假如了我们的调查中，他们部分是移民大学学生也有一般群众，年龄在21到34岁之间，他们都声称有固定的睡眠起床模式并且身体状况良好。他们没有人靠滥吃药来催眠的习惯，也没有人大量饮酒吸食卡因或尼古丁。他们当中没有人有任何历史记录或者目前症状说他们在接下来他们适应了实验室睡觉环境之后，第二天从晚上11:00到早上7:00不段有数据采样出来，在头颅上安放了表面电极(Fz,Pz,C3,和C4;10+/-20系统)和用来记录脑电图行为的颅骨状突起。按在人的左，右眼间处的颅骨突起是用来记录眼睛活动下巴的来记录潜意识机动电流图活动。里面电流阻抗都在5KW之下。由连在两手笔的导线来测试心电图信号。心电图由一个12比特频率为100赫兹的模拟数字交流器将资料数字化，输入电脑做一年分析。曾经一个资ECG进行了依次栩栩如声的分析，(从睡眠心电图所择取的)(在n=16.384数据点，持续2:44分钟)没有技术处理和认为移动影响，每一个或对应着睡眠阶段1,阶段另一个评定人校核。3.分析方法3.1相邻技术。相邻技术方法是利用几何原理来决定最足够大的，能保证适当的再造相位力学，此处d是包含吸引器系统的副本的尺寸。最近Sauer和同事们(1991)证明了大部分例子中2倍于吸引器系统容量能够足够的。适当的再造暗示了相位抛射线的轨道是展开的，并且没有任何的几何交叉。因此，插入过程有个明显的迹象：如果相位状态很接近其插入尺寸，但是增大插入尺寸时独立存在。也就是说，系统吸引器已经在一个极低尺寸中再造，并且这个极低尺寸的我们按照Abarbanel及其同事的提议，检测了假设的最邻近的数据，通过波形的开端由R分离成的两个最近点k及i之间，将尺寸d与d+1比较。我们选择一个正方形作为基础，这个正方形一时间为起点。当坐标d中2个最邻近的数据：在坐标d+1中被分离，此时它们之间的距离大于下限。当我们认为这组数据不是最近的。虚假的最邻近数据的百分比可用时间轴的所有点按下列步骤算出。因为这个测量是在给定下限的前提下进行的，被认为是一个可用的数据，用于决定最理想的埋入面积相互作用的数据的最小值被用作再造时间增量t。此时，推荐一个选择，由Grassberger及其同事所推荐的。(t=12的点对应的李氏指数；t=4的尺度上；t=3对应的是白色噪声)我们用时间系统模拟动态及白色干扰数据来进行模拟最近数据分析及与心电图数据的比较。一组模拟数据设置L系统中的X元素参数值b=4,q=40,r=16(Lorenz1963).另外两组模拟时间系统在3—周期的特别是ve-periodicd动力学中设定。那里有些数据不可测量频率被选定为(f1=9.99Hz,/2=√15Hzʃ3=√150Hzf4=√30Hz,fs=√300Hz)对于所有的时间系统样品区间取0.01s,数据长度16K。3.2.尺寸估计：饱和对插入尺寸的估计是建立在相关总数的对数平面同周期空间内点的对数距离比较的基础上的(GrassbergerandProcaccia1983)相关总数C(R,d)波形或成对的数据在半径小于R的平面D的插入空间内。相关尺寸D2由以下公式得出简而言之，我们执行了50个参考点在一个R-轴范围内及延迟时间的误差。(Theiler1986)当插入面积d增加时，弧线(hCR.d/nRvsInR)应该和nite尺寸系统中的nite值D2相交。从原则上讲，对于D2的估计在达到插入面积S之后,应该保持恒定，——达到适当的插入尺寸。由于数据的数量要求重建相交空间结构，由此算出D2在尺寸系统中呈指数地增加，对于D2的精确估计本质上依赖于数据点的数目。当用少量试验点一个尺寸系统时，会发现D2的谬误饱和，用适当的插入尺寸来观察D2饱和应是因为理论比假设的最邻近点技术缺少可靠性。3.3数据替代原始的时间被FFT转化成复杂的频率，用以周相随机替代的产生。结构复杂水平中的周相被那些采[Re(f)=A(/)'cosφ(f);Im(f)=A(f)'sin这是通过加入一个(0,2π)之间的随机分配值，周相而变成随机，频率值的实部和虚部也相应地变化。以次，频率值的振幅为了达到一个真实的数据时间，对称性[p()=-p(-f必须受保护。最终，随机周相频率值通过FFT被随机时间所代替。虽然，随着傅立叶随机周相的转换，结果是随普通振幅的时间和原始的时间有相同的光谱。上面描述简单周相随机性的傅立叶变换的计算，被应用于目前的调查研究。这个程序改变了原始数据的非普通振幅分配，它将引导原始数据和简单替代之间的真假检测(Rappetal1994)在变换的步骤中形成了一系列随机数字的普通分配。接着，一系列的高斯数据结构在一系列的高斯装置和一系列原始时间的承认下重新排序，以至结构同意高斯数据装置的随机周相结构。这个程序允许随机周相数据代替装置结构显示和原始数据一样的振幅分配。进一步说原始信号的光谱能量被保存。实际上，观察到一条接近白色光谱的斜纹。(SchreiberandSchmitz1996)在目前研究中，心电图信号的光谱与相应的替代的平均相关误差在8%左右。图1表明图2显示了对几个模仿时间的错误的最近的计算。对白色噪音，错误率的范围在50%以上。在增加插入尺寸方面的减少不明显，因为Lorenz系统的相应尺寸稍大于2,由插入尺寸1产生的20%的错误率下降到插入尺寸2产生几乎为零的错误率，而且由于尺寸的增加保持在一个很低的值。错误的最邻近的百分比随着插入尺寸的增加而连续下降，各自随着插入尺寸的范围在5以上和10以上，以低于1%浮动，而保持稳定。图3说明了分析心电图信号的睡眠阶段的最接近错误超过了所有科目，平均的信号出现时间代用品的结果出现在底端。非常明显的是它没有明确的关系在睡眠阶段和临近的错误的百分比之间，既不是心电图信号也不是相应的代替品。代替品的价值微微减少了一点。从30%的包埋尺寸减少到大约25%的包埋尺寸15,出现了最小的(demon-strable)价值相反，计算心电图的价值开始在20%和25%范围内并减小了大约5%的包埋5+/-9,在微弱的上升之前已经增大了包埋尺寸。这些分析得出了这样的结论：(1)它有标志在心电图和线条的代替品之间，对应于相应的最接近的错误；(2)最适当的包埋尺寸对于心电图的分析对应于相应的最接近的错误在5+/-9范围☆SWS图4说明了饱和的相关尺寸估计心电图选择从睡眠阶段是一个科目。D2估计信号的代替品被描绘在比较图的底端，代替品的增长尺寸没有各自的饱和尺寸。相反。心电图信号是和D2的集中开始增长尺寸6+/-8有关系的。这样，同意了最接近的错误理论，显示了有标志的行为和任意状态的代替品相比较。5结论这个研究的主要目的是调查最合适的包埋尺寸继续心电图记录在睡眠阶段利用最接近的错误技术和对饱和的相互作用的估计。最接近的错误分析开始于(kennel)和协会被(modired)和(abarbanel)和(coworkers)的建议相一致的。在最初的建议中最接近的错误的(clasticatis)的距离界限被拒绝作为各自的下一个包埋尺寸，被各自的包埋尺寸所分开。事实是各自的足以接近点自动将会增加并和包埋尺寸增加有关系，这种方法和低的包埋尺寸有关系。我们因此利用一个临界价值，它不依赖于关系，但是依赖于绝对的分开最接近点在下一个高包埋尺寸，问题是正确与否在于最可能的包埋尺寸最大值能否让其代替品图2的错误百分比三个阶段和白色噪音。最合适的选择包括可能的重建，在当插入直径比所要求的规格大时理论上可以获得。然而实际上过多的插入量是不利的，因为(1)可利用的信息长度被缩短了(关于尺度，插入直径半间隔时间);(2)信息中的干扰作用可能会引起插入空间的同质的污染，进而导致对非直线测量的估计的曲解(例如，D2的计算与标准有偏差)(3)算法估计非直线性能的增加与插入直径有关，因此，最佳插入直径的选择决定了实际应用的目的。这项研究的结果表明。关于插入方面，ECG信号与高斯随机相重限定尺寸来控制时间相比，ECG信号能显著地显示行为而后者具有相同振幅分布和相似能量光谱等特征。在文中，需要强调的是对ECG信号作总体分析是不需要自动控制R-R速度和P-Q-R-S-T循环。这两者与医学有关。对于R-R时间间隔选用小尺寸是缺乏显示在1998年分别提出。他们提出了特征猜测，或使用大尺寸非线性速度，另一方面，P-Q-R-S-T虚幻在健康专题方面是由相组成的且是可预测的，这就表明决定论的起源主要是非混乱的(kantz和schreiber与1998年提出)。因此，介于连续ECG信号和随机的控制时间就不足为奇了。最恰当的反证法表明，插入直径为5+/-9很适合睡眠中ECG信号的再建。饱和状态的相互作用尺寸确定了正确插入量下的见解数据。使用反证法假设技巧比直接获得解雇缺乏可靠性。当插入直径为6+/-8的插入直径很