基于全相位谱分析与滤波的新型心电检测软件系统的设计与实现

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随着心血管系统疾病患者的增多,加之人们对医疗水平要求的提高,传统的动态心电图检测技术已经无法满足人们的要求。近年来,心电检测技术在不断地发展和进步,但寻找更加高效和精确的心电图检测技术一直是研究者们的追求。心电检测的算法主要包括心电信号的去噪和波形检测两个核心部分,而其技术则主要体现在心电工作站系统中。由于心电信号中总是会掺杂着基线漂移和工频干扰信号,严重影响了心电信号的波形检测。因此,心电检测技术的关键目的是去噪,获得干净的心电信号。针对这个问题,本文提出了一种高效的去除基线漂移和工频干扰的FIR数字滤波设计方法,即用一个截止频率为0.67Hz的高通滤波器和陷波频率为50Hz及其谐波的陷波器构成的组合滤波器来实现消噪目的。实验证明,高通滤波器能完全滤除信号中的基线漂移,且节省了94.35%的乘法器,而陷波器则可以去除50Hz及其谐波频率的工频干扰。同时,该组合滤波器抗噪性能良好,算法复杂低,高效可行。而针对实际心电信号的工频干扰并不总是正好处于50Hz整频处这一现象,本文提出了一种基于全相位的滤波器设计方法解决该问题,该滤波器是由0.05Hz~250Hz的带通滤波器和任意点陷波的全相位陷波器组合而成。其关键技术是先利用全相位谱校正理论估计出工频干扰的准确频率,从而设计出特定频率的全相位陷波器。实验结果表明,该组合滤波器不仅能去除基线漂移,且能根据实际情况下的工频干扰信号进行精确的陷波。因此,该方法适用性更广,将有更高的实用价值。在对心电信号进行了一系列的预处理之后,本文提出了一种检测QRS波形的算法。实验表明,该算法能准确的检测出P波、QRS波群和T波的位置,且不存在误检和漏检的情况。最后,将本文的心电检测算法实现于心电工作站系统中。该系统主要包括12导联心电图、心室晚电位、心电向量图、心率变异性分析和高频心电图五个部分,本文主要针对前四个部分的理论、软件设计和实现做了详细的介绍。
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