人體心電心音信號同步檢測系統設計

摘要：設計了一種動態心電心音信號同步檢測系統，對系統的整體設計方案進行了介紹，采用內置A／D的MSP430F149單片機和USB通信接口傳輸的采集系統進行同步采集、實時存儲，并用VC++6．0開發了客戶定征分析軟件系統。最后經過臨床驗證，本系統誤差小，實用意義很大。
關鍵詞：心電信號；心音信號；小波變換：數據采集

O 引言
心電信號是心臟電生理活動在體表的表現，提供了心臟功能等生理狀況的有重要價值的臨床醫學信息，是臨床心臟病智能診斷的基礎。心音同樣也能夠反映心臟活動及血液流動的狀況，但目前用心音尤其心音圖診斷疾病經驗少，而且目前臨床存在著動態心電和心音圖檢查相分離狀況，二者不能同步采集數據、進行同步分析，即使有也只是短時、瞬間的心音心電檢測，而無連續長時間記錄心電和心音的同步動態檢測儀，因此為心血管疾病的早期準確診斷和進行心血管病的發病機理并及早預防研究帶來一定的困難。為此，開展對動態心音心電同步定征檢測技術分析研究，可為心血管疾病的早期診斷提供理論和關鍵技術基礎。
本系統是以心電心音同步定征檢測為目標，設計了相應的電路和同步采集系統，并進行了臨床實驗驗證。本系統填補了現在臨床不能進行心電和心音同步實時采集的空白，同時儀器操作簡單，體積小巧便于攜帶，功耗低，在醫院和家庭都可使用，且所用檢測方法可以輔助醫生更快速、更準確地做出診斷，減輕病人的痛苦甚至拯救病人的生命。

1 系統硬件設計
1．1 系統總體設計方案
本系統主要由兩部分組成：模擬部分和數字部分。模擬部分由心電和心音兩個回路組成，心電回路由心電電極、前置放大、光電隔離、濾波電路、電平抬升電路和后置放大電路組成，主要是將人體獲得的微弱心電信號變成沒有負值的、干擾和噪聲較小的、放大在MSP430F149采集范圍之內的模擬信號，然后送入內置A／D轉換的單片機中。心音回路由心音傳感器、心音放大、有源濾波、絕對值檢波和后置放大電路組成，主要也是獲取準確的不帶干擾和噪聲的微弱心音信號并放大到MSP430F149采集范圍之內。兩個回路是同步檢測的。數字部分由A／D轉換、MSP430F149單片機、USB通信接口電路和PC機組成，以MSP430F149單片機作為核心器件，實現對系統工作流程的控制，既能滿足速度要求又成本簡單，體積小巧，便于攜帶。數字系統主要是將前面的模擬信號數字化，并以單片機作為下位機，PC機作為上位機，將單片機采集到的人體心電和心音信號通過USB接口電路傳給上位機，通過PC機強大的運算能力對數字化的人體心電和心音信號進行分析處理及顯示。采用雙通道、雙采樣率、高精度同步數據采集方法實現心音和心電信號同步檢測。系統總體原理框圖見圖1。