基于DSP的EASI十二導(dǎo)聯(lián)多功能Holter系統(tǒng)
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傳統(tǒng)基于單片機(jī)的Holter能實(shí)現(xiàn)心電信號的顯示、傳輸及簡單的判病報(bào)警，但受限于單片機(jī)的運(yùn)算速度，難以采用檢測準(zhǔn)確但耗費(fèi)資源相對較多的算法實(shí)現(xiàn)對心電數(shù)據(jù)的在線分析。本文以TI公司的TMS320VC5509A為處理系統(tǒng)核心，搭配具有高共模抑制比的EASI十二導(dǎo)聯(lián)心電信號采集方案，實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有實(shí)時(shí)檢測、無線傳輸和24小時(shí)心電數(shù)據(jù)記錄功能的多功能Holter系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以方便醫(yī)生實(shí)時(shí)監(jiān)測病人的心電信息以應(yīng)對疾病的突發(fā)狀況，這將是新一代“數(shù)字醫(yī)療社區(qū)/醫(yī)院”在遠(yuǎn)程醫(yī)療方面的重要發(fā)展方向。
1 EASI十二導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)
EASI十二導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)是臨床醫(yī)學(xué)診斷中常用的心電導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)。EASI心電圖是一種衍生的十二導(dǎo)聯(lián)心電圖，最大優(yōu)點(diǎn)是可以通過5個(gè)心電電極產(chǎn)生三路雙極導(dǎo)聯(lián)數(shù)據(jù)，并推導(dǎo)出極近似標(biāo)準(zhǔn)十二導(dǎo)聯(lián)的心電數(shù)據(jù)。此導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)由5個(gè)電極E（胸骨下部平第5 肋間）、A（左腋中線平E點(diǎn)位置）、I（右腋中線平E點(diǎn)位置）、S（胸骨柄）和RL（右腿驅(qū)動電極，一般置放右腹）組成[1]。電極貼放位置如圖1所示。
EASI十二導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)可以通過數(shù)學(xué)公式：Ld=a(A-I)+b(E-S)+c(A-S)轉(zhuǎn)化后得出十二導(dǎo)聯(lián)心電信息。其中A-I、E-S、A-S為三路雙極導(dǎo)聯(lián)數(shù)據(jù)，能分別反映心電向量在冠狀面、矢狀面和額狀面的心電變化，a、b、c為經(jīng)過大樣本研究后得出的精確相關(guān)系數(shù)[2]。經(jīng)過大量的臨床研究證實(shí)，通過EASI十二導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)獲得的心電信息量非常接近標(biāo)準(zhǔn)的十二導(dǎo)聯(lián)心電圖[3]。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2.1 系統(tǒng)方案
系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)如圖2所示。
本Holter系統(tǒng)主要由EASI十二導(dǎo)聯(lián)心電采集電路、TMS320VC5509A、外圍大容量存儲器(如SD存儲卡)、液晶顯示模塊、Zigbee模塊和電源管理部分組成。電極從人體體表獲取生物心電信號，低通濾波后接入帶通放大電路進(jìn)行兩級放大及A/D轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)除了能直接存儲在MicroSD卡以便離線分析外，還可由TMS320VC5509A運(yùn)行經(jīng)二次微分小波變換算法對心電信號進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，或者通過Zigbee傳輸方式將心電信號傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)護(hù)中心進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)。
2.2 帶通放大電路
心電信號幅度一般在0.5 mV～4 mV，頻帶通常為0.05 Hz～100 Hz，頻帶范圍不寬，但50 Hz工頻干擾和人體其他信號（如肌電干擾、運(yùn)動基線漂移）幾乎都落在這個(gè)頻帶范圍內(nèi)。人體體表阻抗比較大，容易吸取較多共模噪聲。為了使心電信號受到的干擾更小，本系統(tǒng)的心電放大電路采用兩級放大的架構(gòu)，體表兩點(diǎn)的電位差為心電信號源，前級放大使用高輸入阻抗的儀表放大器INA326，采用差分輸入，把心電信號放大5倍；后級放大采用高精度運(yùn)放OPA2335設(shè)計(jì)帶通放大電路，把0.5 Hz～106 Hz的信號放大200倍[4]。
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