多格式、多抽樣頻率生理信號(hào)管理及實(shí)時(shí)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(shù),它們是心電、血壓、呼吸、血氧飽和度和體溫。各種生理參數(shù)都需要對(duì)慢性疾病患者進(jìn)行隨時(shí)隨地地監(jiān)測(cè),此外多數(shù)慢性疾病患者具有自由活動(dòng)的能力,但是有線(xiàn)連接是床頭多生理參數(shù)監(jiān)護(hù)設(shè)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(cè)。在這個(gè)背景下,面向家庭、個(gè)人的多生理參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)逐漸成為遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在多生理參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的幫助下,患者可以隨時(shí)隨地將各種生理參數(shù)傳送給遠(yuǎn)端的醫(yī)生,及時(shí)得

2、到醫(yī)生的診斷或治療。人的大腦對(duì)數(shù)字信息和模擬信息的識(shí)別能力有強(qiáng)有弱,對(duì)于以模擬圖形方式表達(dá)的信息識(shí)別能力更強(qiáng)一些,因此多生理參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)急待解決的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題就是多生理參數(shù)曲線(xiàn)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示。多生理參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提高了我國(guó)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(hào)管理及實(shí)時(shí)回放系統(tǒng)是多生理參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)儀研發(fā)中的重要部分,該系統(tǒng)主要是用公開(kāi)發(fā)表于PhysioNET的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)的文件數(shù)據(jù)作為樣本信號(hào)進(jìn)行讀取研

3、究和實(shí)時(shí)回放,利用Visual C++6.0開(kāi)發(fā)工具建立多格式、多抽樣頻率生理信號(hào)管理及回放軟件平臺(tái)。系統(tǒng)首先通過(guò)VC++編程讀取一個(gè)多格式、多抽樣頻率生理數(shù)據(jù)并在PC機(jī)上顯示其波形,然后經(jīng)過(guò)D/A硬件設(shè)備進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換后使用示波器輸出其波形,實(shí)現(xiàn)輸出的波形與原始的波形能同時(shí)回放。系統(tǒng)可作為模擬信號(hào)源,為多生理參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)儀的研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
　　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(xiàng)目中所使用的多格式、

4、多抽樣頻率生理信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù),詳細(xì)說(shuō)明了各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄文件的特點(diǎn)及其識(shí)讀方法,包括“212”多抽樣頻率數(shù)據(jù)格式的識(shí)讀、“16”多抽樣頻率數(shù)據(jù)格式的識(shí)讀、“80”數(shù)據(jù)格式的識(shí)讀和“EDF/EDF+”數(shù)據(jù)格式的識(shí)讀。具體識(shí)讀過(guò)程為:首先識(shí)讀原始數(shù)據(jù)的頭記錄,把通道數(shù)、抽樣頻率、抽樣頻率放大的倍數(shù)、采樣點(diǎn)數(shù)、數(shù)據(jù)文件名、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式等有用的信息讀入計(jì)算機(jī)內(nèi)存中;然后根據(jù)讀取到的文件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式等有用的信息將數(shù)據(jù)記錄讀取到內(nèi)存中,為以后系統(tǒng)對(duì)原始

5、數(shù)據(jù)的使用做好保障。
　　其次,對(duì)管理及回放系統(tǒng)硬件平臺(tái)及軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。硬件設(shè)備采用意法半導(dǎo)體公司開(kāi)發(fā)的基于Cortex-M3內(nèi)核的新型32位微控制器STM32F103RCT作為主控芯片,首先上位機(jī)應(yīng)用程序通過(guò)USB2.0不斷向STM32發(fā)送數(shù)據(jù),然后使用SPI把硬件設(shè)備USB端點(diǎn)接收緩存接收到的數(shù)據(jù)不斷發(fā)送到DAC8568的寄存器中,DAC8568在定時(shí)器的觸發(fā)下完成D/A轉(zhuǎn)換,最后在示波器上顯示出模擬信號(hào)。軟

6、件平臺(tái)的設(shè)計(jì)基于Visual C++6.0 MFC框架,由數(shù)據(jù)文件管理模塊、實(shí)時(shí)回放模塊、數(shù)據(jù)文件設(shè)置模塊、區(qū)間管理模塊和屬性模塊5個(gè)模塊構(gòu)成。數(shù)據(jù)文件文件管理模塊負(fù)責(zé)讀取數(shù)據(jù)庫(kù)記錄的文件,轉(zhuǎn)化生理數(shù)據(jù)的格式;實(shí)時(shí)回放模塊負(fù)責(zé)把選擇的信號(hào)數(shù)據(jù)發(fā)送到硬件設(shè)備中,完成數(shù)據(jù)的D/A回放,上位機(jī)利用多線(xiàn)程技術(shù)實(shí)時(shí)同步顯示D/A轉(zhuǎn)化的數(shù)據(jù)波形;數(shù)據(jù)文件設(shè)置模塊負(fù)責(zé)調(diào)整波形幅度和時(shí)間寬度;區(qū)間管理模塊負(fù)責(zé)選定回放區(qū)間的起點(diǎn)和終點(diǎn),保存區(qū)間數(shù)據(jù);屬性

7、模塊負(fù)責(zé)顯示文件的基本屬性。1mV方波信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的1mV信號(hào)作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),用來(lái)檢驗(yàn)系統(tǒng)打開(kāi)庫(kù)文件后顯示波形的正確性。
　　最后介紹了在軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)中所用到的關(guān)鍵技術(shù),包括MFC基礎(chǔ)類(lèi)庫(kù)、MFC雙緩沖繪圖技術(shù)、多線(xiàn)程技術(shù)、應(yīng)用軟件程序Release發(fā)布等,這些關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用,確保了平臺(tái)的穩(wěn)定、高效的運(yùn)行。
　　在多格式、多抽樣頻率生理信號(hào)管理及回放系統(tǒng)平臺(tái)中,各個(gè)模塊的功能得到了很好的實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)可作為多生理參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)