[发明专利]基于节律模式的便携式心电诊断监测设备

说明书

技术领域

本发明属于医疗器械领域，涉及一种新型的基于基于节律模式的便携式心电诊断监测设备。

技术背景

从1903年恩特霍文(W.Einthoven)第一次记录下人体的心电图(ECG)至今一个多世纪，心电图作为心脏功能评价和心血管疾病诊断的基本手段，由于其方便快捷、收费低廉已经得到广泛使用。心电信号处理分析手段也已取得了长足进步。由对常见心电图的自动分析，发展到体表多导心电图的描记，及由其逆向求解心肌动作电位激发波前，以及心电图中微电势的分析，如晚电位、高频电位等。近几十年来心跳节律变异(HRV)信号，成为心电图信号处理中又一前沿研究热点。

然而在实际应用中，存在以下问题：ECG波形幅度易受干扰；特定波形起始截止点检测存在误差。同时，分析参数众多且缺少统一标准和范围。目前检索到的同类设备和医生所用的主要还是基本的参数如心率，和目测典型波形形态的异常来辅助诊断。心电图定量分析参数用于临床诊断的功能和自动化诊断的功能没有能够得到完全发挥。因此挖掘与生理、病理状态密切相关的特异性参数，并将其应用于临床心脏功能评价和疾病辅助诊断设备中具有重要的实践意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明的技术方案如下：

一种基于节律模式的便携式心电诊断监测设备，包括ECG信号采集模块、信号前端处理模块、A/D转换模块、主处理器、数据存储单元和显示模块；ECG信号采集模块采集的信号经信号前端处理模块处理后，再经A/D转换模块后传入主处理器；主处理器分别和数据存储单元、显示模块连接；主处理器完成特征提取和分类诊断。

所述信号前端处理模块包括一级放大电路、二级放大滤波电路、工频陷波电路；心电信号经一级放大、二级放大后，再经工频陷波得到1±0.1V的ECG信号；所述一级放大电路是10倍放大的仪表放大器；二级放大滤波电路是运放芯片构成的100倍放大滤波电路；工频陷波电路是50Hz陷波器。

ECG信号采集模块采用模拟V5导联，即正极在左胸第4肋间腋中线处，负极置于胸骨上缘的导联方式。主处理器通过PIO口完成数据采集。所述一级放大电路还连接有右腿共模负反馈电路(即右腿驱动电路)进行进一步共模干扰抑制。

所述显示模块是液晶显示模块。本装置还包括无线收发模块；所述液晶显示模块通过PIO口与主处理器接口；所述无线收发模块与主处理器之间通过SPI接口通信；主处理器对无线收发芯片进行参数配置和数据传送；无线传输的工作分为：用户端注册过程和数据传输过程。

本设备还设有数据存储功能：所述数据存储单元与主处理器通过SPI接口通信；数据存储单元采用通用的快闪记忆存储卡，如SD卡。

SPI接口是串行外围接口；PIO是并行传输接口。

主处理器根据心跳节律变异模式，完成特征提取和分类诊断。步骤是，从采集的心电图ECG信号提取R波峰位置，得到节律间期信号；再提取节律变异模式，统计其分布规律，并通过指标定量描述其分布规律；然后根据变异模式分布，建立多维空间模型，对未知数据进行分类。

本发明的有益效果是：

本发明是基于嵌入式技术的便携式心电图检测系统，体积小，功耗低，便于随身携带，长期记录心电图信号。采用通用的快闪记忆存储卡存储心电图数据，体积小、重量轻、容量大、成本低。另外，系统还具备无线数据传输功能。采用心脏节律信号作为对象，不易受噪声和测量精度的影响。所基于的特征参数心脏节律变异的模式分布与生理状态、病理状态密切相关，具有明确的物理意义，以及简单的描述形式，对特定状态具有特异性分布，使用短时数据就可以产生稳定的结果，适合临床使用。算法简单，便于基于单片机、ARM等微控制器系统实现。

附图说明

图1为设备工作原理结构框图；

图2为设备硬件的结构框图；

图3为前端模拟放大模块框图

图4为分类系统原理图

图5为主处理器中的程序流程图

具体实施方案

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明。

本设备工作原理结构框图如图1所示。其中包括：心电图获取模块(主要完成心电图采集)、存储与显示、无线传输；心跳节律信号、节律变异模式分布特征提取；定义指标以定量描述模式分布特征；构建多维空间模型进行分类、输出结果。

其具体实施方案如下：