基于wince的心電圖機(jī)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
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2．2. 2 數(shù)據(jù)采集
為了保證數(shù)據(jù)的采集不被其他線程中斷，本系統(tǒng)開辟了一個(gè)優(yōu)先級(jí)較高的線程來采集數(shù)據(jù)。
(1)數(shù)據(jù)接收
由于采集卡的采樣率為1 000次／秒，數(shù)據(jù)量較大，為了提高其與上位機(jī)傳輸數(shù)據(jù)的速度以及考慮到接口的可擴(kuò)展性，本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集卡集成了USB控制器FT245芯片，并在軟件系統(tǒng)中加載了FTD2XX．DLL驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了以USB協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)、上位機(jī)模擬串口接收數(shù)據(jù)的方式。采集線程只需打開串口不斷接收數(shù)據(jù)，爾后再根據(jù)定義的數(shù)據(jù)包協(xié)議分別解出各個(gè)通道的數(shù)據(jù)以及導(dǎo)聯(lián)脫落狀態(tài)信息，并送到數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊進(jìn)行濾波及導(dǎo)聯(lián)脫落處理。
(2)數(shù)據(jù)同步采集的方法
數(shù)據(jù)預(yù)處理完畢后，采用SetEvent()的方式通知顯示線程讀取數(shù)據(jù)顯示。為了保證公共數(shù)據(jù)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)的正確性，采用臨界區(qū)Critical Section來實(shí)現(xiàn)采集與顯示線程的同步。
2．2．3 波形顯示
本系統(tǒng)采用了醫(yī)療系統(tǒng)中較常見的實(shí)時(shí)顯示方法，即掃描式，從左到右畫，新進(jìn)的點(diǎn)覆蓋原來的點(diǎn)，中間有一段緩沖區(qū)刷掉舊點(diǎn)，畫到最右端時(shí)，又從最左端畫下一幅圖，不斷重復(fù)。同時(shí)為了防止閃爍，采用了雙緩存技術(shù)。
心電圖機(jī)一般需顯示的波形有兩種：導(dǎo)聯(lián)波形顯示，如12導(dǎo)聯(lián)同步顯示；節(jié)律波形顯示，如檢查心率不齊時(shí)，長時(shí)間連續(xù)的顯示單一和多通道導(dǎo)聯(lián)波形。為了方便醫(yī)生在導(dǎo)聯(lián)與節(jié)律兩種模式下切換觀察，本系統(tǒng)創(chuàng)建了兩個(gè)后臺(tái)繪圖線程。當(dāng)為導(dǎo)聯(lián)顯示模式時(shí)，把所繪導(dǎo)聯(lián)波形的內(nèi)存DC不斷拷貝到屏幕DC上顯示，節(jié)律繪圖線程仍然后臺(tái)運(yùn)行。反之，為節(jié)律顯示模式。
2．2．4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
(1)病人基本信息及分析結(jié)果存儲(chǔ)：
SQLite是一個(gè)輕量級(jí)的嵌入式關(guān)系數(shù)據(jù)庫，可以較為方便地運(yùn)用于嵌入式系統(tǒng)中。相對于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，SQLite具有更好的實(shí)時(shí)性、系統(tǒng)開銷小、底層控制能力強(qiáng)的特性。
由于本系統(tǒng)的病人基本信息及分析結(jié)果的存儲(chǔ)，只涉及建立表格、查詢、修改、插入、刪除、排序等操作，因此采用精干高效的SQLite完全能夠滿足本平臺(tái)的要求，并利用其支持的SQL命令及提供的API接口，操作十分方便。
(2)病人心電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：
鑒于心電數(shù)據(jù)量比較大，為了快速存儲(chǔ)以及便于管理，采用了文件的存儲(chǔ)方式。首先在SQLite中建立心電數(shù)據(jù)PatiemEcgData表，包括病人ID、姓名、心電數(shù)據(jù)長度、心電數(shù)據(jù)文件的相對路徑等字段，心電數(shù)據(jù)以文件方式保存的同時(shí)，將該文件的相對路徑存到數(shù)據(jù)庫。當(dāng)進(jìn)行歷史波形回放時(shí)，只需根據(jù)病人ID，搜索心電數(shù)據(jù)文件路徑，讀取文件數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖顯示即可。
2．2．5 數(shù)據(jù)處理與檢測分析
2．2．5．1 數(shù)據(jù)濾波處理
ECG和絕大多數(shù)的生物數(shù)字信號(hào)一樣，都是信噪比很低的微弱信號(hào)，往往混有很強(qiáng)的背景噪聲，如工頻干擾、肌電干擾、基線漂移等。噪聲嚴(yán)重時(shí)可完全淹沒ECG信號(hào)或使基線漂移劇烈。因此必須從硬件設(shè)備消除噪聲影響的同時(shí)，也要從軟件上去消除，本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)濾波處理主要根據(jù)各噪聲的頻率特性設(shè)計(jì)不同的數(shù)字濾波器予以濾除。
2．2．5．2 數(shù)據(jù)檢測分析
(1)特征提取
進(jìn)行自動(dòng)分析前，首先要進(jìn)行特征提取。特征提取包括兩部分：(1)波形識(shí)別，對ECG所包括的P波、T波和QRS波群進(jìn)行識(shí)別。(2)測量出各波形的幅度和間期，以便提供給后面的分析程序。
準(zhǔn)確地檢測每一個(gè)QRS波是波形識(shí)別的首要任務(wù)，如果QRS波檢測出現(xiàn)錯(cuò)誤，其后進(jìn)行的T、P波檢測，各種參數(shù)測量及診斷分類均失去了意義。基于嵌入式平臺(tái)的特點(diǎn)，QRS波群檢測算法上采用了傳統(tǒng)差分閾值法，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測。
QRS波一旦識(shí)別，便可根據(jù)PQPST各波斜率特性，計(jì)算并定位各自的分界點(diǎn)。爾后進(jìn)行各種參數(shù)測量和計(jì)算，包括心率、P波時(shí)限、P-R(P-Q)間期、QRS時(shí)限、Q-T(QTC)間期、平均心電軸、各波振幅等。
(2)自動(dòng)分析：本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/150855.htm
圖3所示的是整個(gè)ECG分析方法。將特征提取過程產(chǎn)生的測量參數(shù)作為輸入量，進(jìn)入決策邏輯或統(tǒng)計(jì)過程。決策邏輯是基于規(guī)則的專家系統(tǒng)來模仿專家的決策過程以確定和描述病人的病情。這些規(guī)則集是根據(jù)醫(yī)學(xué)專家的知識(shí)來開發(fā)的，通過一組IF-THEN語句，最后成為一個(gè)或多個(gè)分析結(jié)果語句，并打印在分析結(jié)果報(bào)告上。
3 總結(jié)
本文簡要介紹了基于wince的心電圖機(jī)硬件系統(tǒng)的組成，以及對整個(gè)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分模塊的闡述與分析。目前已完成第一版本產(chǎn)品樣機(jī)的開發(fā)，經(jīng)測試系統(tǒng)運(yùn)行良好，分析算法也以美國的MIT心電數(shù)據(jù)庫為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試，其準(zhǔn)確性達(dá)到符合臨床診斷要求。該產(chǎn)品已準(zhǔn)備進(jìn)入工廠量產(chǎn)階段。
評(píng)論