便携式心电监测仪的设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1研究意义

随着社会经济的发展、人口老龄化的加快及居民生活方式的转变，我国的疾病谱发生了巨大变化。根据《中国心血管病报告2018》相关数据显示，中国心血管病防治工作在取得初步成效的同时,又面临新的严峻挑战.总体上看,中国心血管病患病率及死亡率仍处于上升阶段.推算心血管病现患人数2.9亿,其中脑卒中1 300万,冠心病1 100万,肺原性心脏病500万,心力衰竭450万,风湿性心脏病250万,先天性心脏病200万,高血压2.45亿;心血管病死亡率居首位,高于肿瘤及其他疾病,占居民疾病死亡构成的40%以上,特别是农村近几年来心血管病死亡率持续高于城市.心脑血管病住院总费用也在快速增加,2004年至今,年均增速远高于国民生产总值增速.中国心血管病负担日渐加重,已成为重大的公共卫生问题,防治心血管病刻不容缓.远程和移动医疗的兴起将在心血管疾病的早期发现、早期诊断、早期干预和实时监测方面，发挥重要的作用。中国医学科学院阜外医院统计，我国有2.8亿名心血管病患者。2018 年，有 54.4 万人发生心脏性猝死，数量达到了全球之首。心血管疾病的高发病率、高伤残率使得民众的生活质量受到影响，使很多家庭陷入了困境，成为了一个必须关注的问题。

心电信号是心脏节律性活动的原发性生理信号，心电图（ECG：Electrocardiogram）是起搏点、心房、心室相继兴奋以后，心肌所产生的电位变化的波形记录，是心血管疾病诊断的重要依据。早识别、早发现、及时干预是预防心血管疾病，降低急性心血管疾病致死、致残的重要途径。医院常用的大型 12 导联心电监测仪器和 Holter 机等是传统的心电监测设备，由于他们体积庞大、功耗高、不便于携带，往往难以作为一种用户可以在日常生活中长期使用的心电监测仪器。因此，一种穿戴式的心电监测系统有广泛的应用前景。

1.2国内外研究现状

心电监测的方法很多，临床上常用的主要有这么几种：

第一种认为是最常见的，就是十二通道的静态心电图监测的时间就是十秒钟，可以看到急性的心肌梗死，一些传导阻滞，心律失常像早搏，另外像肺栓塞，心房、心室肥大，离子改变等等这些都可以看到；

第二种是比较特殊的就叫心律失常捕捉，是在十秒钟静态心电图的基础上再延长到1分钟。对于早搏的个数，阵发性的室上速或者是阵发性的房颤，另外像传导阻滞，二度一型、二度二型或者三度房室传导阻滞，短暂的窦性停搏等等，如果1分钟内发作比较频繁，也可以捕捉到一些；

第三种就是负荷心电图，负荷心电图包括药物负荷心电图和运动负荷心电图，他们都有各自的应用范围和指征。药物负荷心电图有心得安试验，或者是阿托品药物负荷试验。运动试验心电图分平板试验和踏车试验，通过运动可以诱发肌缺血或者是一些与运动有关的心律失常；

第四种是动态心电图，动态心电图分24小时的、48小时的和72小时的，因为它记录的时间比较长所以包含的信息量也比较大，像阵发性的房颤，或者是像凌晨出现的变异性的心绞痛等等，平时抓不到但这个动态心电图就可以，使得它的优势就比较明显。

第五种是食管内心电图，食管内心电图是通过食管电极，尤其是对于左心房的心电图比较准确的记录；

第六种是心腔内心电图，心腔内心电图就是在做一些特殊的心理心电检查的时候，尤其是在在做射频消融等等，这些心律失常有关的特殊的技术的时候用的比较多。所以咱们在临床上最常见的还是第一种，就是常规的十二通道心电图检查。不管在什么样的情况下做个心电图检查总是获益的。

心电监测仪是可随身携带的、可对个人心脏进行随时随地监护，其检测原理与医院使用的心电图机检测原理一样，但其具有携带方便、操作简单、及时检测以及自适应调整ECG显示幅度等优点，为心脏疾病的早期检测和亚健康人群进行预防提供了有效的检测手段，为医生提供病人相关的有效信息。

四种测量方法，用户可以根据需要选择下面所示测量方法中的一种进行测量。推荐使用导联线测量法或胸部测量法进行测量;在不方便的情况下，可使用手部测量法进行测量。

导联线测量法

电极贴导联线测量方法导联线属于选配件，配有导联线的才能使用此种测量方法并使用与监测仪生产公司相匹配的导联线使用导联线测量时，可将电极放在胸部相应位置进行测量，也可将电极放在肢体相应位置测量。将导联线插头插入主机导联插口，一次性心电电极片贴在胸部或肢体相应位置后，连接好导联线即可进行测量。

胸部或肢体电极位置:

注意:使用导联线测量时，两手不能接触两侧的金属电极片，否则会产生干扰。

胸部测量法

胸部测量法右手握住心电监测仪，右手食指紧贴右侧金属电极，左侧金属电极紧贴在左锁骨中线与第5肋间的交叉点处，左侧金属电极放置的具体位置可参考下面的提示或联系医生，让医生帮您确定准确的位置。

腿部测量法

右手握住心电监测仪，右手食指紧贴右侧金属电极，左侧金属电极紧贴在左腿脚腕内侧。

手部测量法

右手握住心电监测仪，右手食指紧贴右侧金属电极，左侧金属电极紧贴在左手手掌心。

注意:测量时，两手不能相互接触。

目前市场上动态心电图存储方:

1、简易动态心电图仪（RTDA）：采用实时分析技术，只能间断记录或定时记录心电信息，存储量小，达不到24小时全信息记录的要求，且误判率较高，不便于修改，国外已不开发，在我国基层医疗单位仍有一定使用量。

2、闪光卡式记录仪（内置、外置）：插拔卡式（外置式）记录仪是开放式的，做完24小时记录后插到专用回放器中与电脑相连接收信息，由于反复插拔易造成接触不良，病人佩戴时易产生干扰或系统接收不正常，已逐步退出使用。内置式是把闪光卡固定在记录仪内，用一根通讯电缆与计算机联接，用于回放数据，回放一个病人的全天数据仅需要数分钟，这样对闪光卡几乎无损伤，从而延长记录仪的使用寿命，且功耗低，体积小，目前市场占有率最大，产品比较成熟，也是最受医院欢迎的类型。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究内容（1）信号采集电路的设计，选取心电传感器提取人体的心电信号；（2）信号处理电路的设计，对采集的心电信号进行放大和滤波等操作；（3）模-数转换电路的设计，将模拟的心电信号转换成数字信号送入主控单元；（4）存储电路的设计，完成对心电信息的存储及数据回顾；(5)主控芯片的选择和设计，主控芯片要对采集的心电信息进行处理和判断，从而完成实时存储、显示和播报等功能；(6)电源驱动电路的设计，设计稳压电源，提供±15v、±12v和5v电源；

2.2研究目标：首先设计的便携式心电监测仪需要抗干扰能力强，由于人体的心电信号具有随机性、不稳定性等特点，又有来自各方面的干扰，因此，心电监测仪要具有很强的抗干扰能力，能正确的采集到心电信号，完成后续的处理。同时需做到操作简单，体积小，重量轻，携带方便。最后能实时播报监测数据，利用外部存储器将需要存储的心电信息保存，便于患者在就医时回顾病情，作为诊断的参考。

2.3拟采用的技术方案和措施便携式心电监测系统总体上说是一个智能化的信号采集处理系统，其结构上主要由完成人体心电信号采集、滤波放大的前端硬件电路部分和完成数据分析和处理的中央处理系统构成，这两部分协调配合工作完成整个系统功能。系统的整体框图如下图所示。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需理论知识，对系统要求进行分析，确定方案，完成外文文献翻译和开题报告；

第4-7周：学习单片机相关知识，设计心电检测方案；

第8-11周：设计心电检测系统的硬件电路，并完成系统主要计算机软件编程及调试工作；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]张权.基于ad8232的穿戴式心电监测系统设计与实现.信息通信，2019，7：52-54;

[2]李学武.面向家庭的心电检测与人体活动传感技术研究.北京交通大学，硕士论文,2018;

[3]赖汝南.便携式心电检测设备的心律失常算法研究.重庆大学，硕士论文，2018;