分类号：密级：U D C ：编号：学位论文基于虚拟仪器的远程心电信号诊断系统设计胡世帅指导教师姓名：王宝珠教授河北工业大学申请学位级别：硕士学科、专业名称：通信与信息系统论文提交日期：2012年11月论文答辩日期: 2012年12月学位授予单位：河北工业大学答辩委员会主席：评阅人：年月Dissertation/Thesis Submitted toHebei University of TechnologyforThe Master Degree ofElectronicsand Communications EngineeringDesign for Remote Diagnosing System of ECG on Virtual InstrumentbyHu Shi-shuaiSupervisor: Prof. Wang Bao-zhuDecember 2012河北工业大学硕士学位论文基于虚拟仪器的远程心电信号诊断系统设计摘要心血管疾病已经对人类的健康造成了极大的威胁，而对心电信号的检测分析是能够正确诊断这类疾病的首要手段。
本文通过分析研究心电信号检测技术、虚拟仪器技术，利用LabVIEW虚拟仪器软件开发工具设计了一套心电信号诊断系统。
本课题所设计的系统主要包含心电信号读取、心电信号预处理、心电信号特征点提取、心电信号诊断、心电信号数据库建立和远程诊断模块。
文中重点阐述了心电信号分析处理部分，通过深入研究心电信号的时频域特征以及相关医学知识，应用时频域插值、IIR滤波器设计、小波分析、噪声处理、频谱分析等现代数字信号处理技术和数据库和网络编程等计算机技术。
在LabVIEW开发平台下，系统能够完成对心电信号的数据读取，数据分析、数据诊断和结果显示。
实验结果表明，系统设计方案合理，将对于远程心电信号的诊断带来极大的帮助。
特别是系统很好的解决了有效去除心电信号的干扰、噪声这一难题，并且能够快速、正确地给出初步诊断结果。
所设计的系统人机交互性强，界面友好，而且还可以通过IE浏览器在线调用本系统，实现远程心电信号诊断，以利于专家会诊，提高心血管疾病治疗的有效性。
关键词：心电信号，虚拟仪器，LabVIEW，信号处理，远程诊断i基于虚拟仪器的远程心电信号诊断系统设计ii DESIGNFOR REMOTE DIAGNOSING SYSTEMOF ECG ONVIRTUAL INSTRUMENTABSTRACTAlthough heart disease has already posed a great threat to human health，the detection and analysis of ECG constitutes the primary means to correctly diagnose such diseases. This paper，based on the analysis of ECG signal detection technology and virtual instrument technology，designs a set of ECG remote diagnosing system by using LabVIEW virtual instrument software development tools.The system this subject has designed mainly include six modules: ECG signal reading, ECG signal preprocessing, feature points extraction, ECG signal diagnosing, ECG signal database established and remote diagnosing.This paper emphatically expounds ECG signal analysis and processing parts, and by means of researching ECG time-domain and frequency-domain features and medical knowledge, we focus on application of time-domain and frequency-domain interpolation, IIRfilter design, wavelet analysis, noise treatment, spectral analysis and other modern digital signal processing technology, and then this paper also applied to database and network programming.Based on LabVIEW development platform, the system can complete data reading, data analysis, data diagnosing and result showing.Finally the experimental results showed that the designed scheme of this system is reasonable, and this system could offer help for ECG diagnosing.In particular, the problem that how to remove the interference and noise of ECG signal has been solved well and the system can rapidly generate the result. Moreover, the system designed is highly human-machine interactive and user-friendly and can be called by IE that can achieve remote diagnosing and promote effectiveness of heart disease diagnosing.KEY WORDS: ECG signal, virtual instruments, laboratory virtual instrument engineering workbench, signal processing, remote diagnosing河北工业大学硕士学位论文目录第一章绪论 (1)§1-1课题研究的目的和意义 (1)§1-2 心电信号检测技术的国内外研究现状及发展趋势 (2)§1-3虚拟仪器LabVIEW的及其在医学领域应用的简单介绍 (2)§1-4课题研究的内容及主要工作 (3)第二章系统的整体框架设计 (5)§2-1系统主要功能及技术指标 (5)§2-2系统框图及主要模块介绍 (5)第三章原始心电信号读取模块设计 (7)§3-1 获取原始数字心电信号 (7)3-1-1 获取心电信号 (7)3-1-2 MIH心电数据库的下载获取和解释分析 (7)§3-2 恢复原始的心电信号的时域波形 (9)§3-3 对原始心电信号做频谱分析 (11)3-3-1 去除直流分量 (11)3-3-2 利用Lomb归一化周期图法做功率谱分析 (11)第四章数字心电信号预处理模块设计 (13)§4-1 心电信号的插值处理 (13)4-1-1 时域插值算法分析 (13)4-1-2 频域插值算法 (18)§4-2 重采样处理 (19)§4-3 滤波去噪处理 (21)4-3-1 高、低通滤波器设计 (21)4.3.2 工频陷波器设计 (24)4.3.3 去除基线漂移 (24)iii基于虚拟仪器的远程心电信号诊断系统设计iv 4.3.4 去除宽带噪声 (26)第五章心电信号的特征点提取 (28)§5-1 心电信号的医学特征描述 (28)§5-2 R特征点和QRS波段的提取 (29)§5-3 其他特征点的检测 (30)第六章心电信号的诊断 (32)§6-1 医学上对心电信号的诊断 (32)§6-2 心率变异性分析 (32)§6-3 其他病情诊断 (34)第七章心电数据库的建立和远程诊断模块设计 (35)§7-1 标准心电信号数据库的建立 (35)§7-2 远程诊断模块的设计 (37)7.2.1 客户端/服务器模式 (38)7.3.2 远程面板连接方式 (39)第八章系统测试 (41)§8-1 心电信号处理和诊断部分测试 (41)§8-2 远程诊断模块测试 (43)结论 (45)参考文献 (46)附录A (49)致谢 (50)攻读学位期间所获取得的相关科研成果 (51)河北工业大学硕士学位论文第一章绪论§1-1课题研究的目的和意义心脏病（heart disease)已经成为了人们生命健康的最大公敌。
据世界卫生组织调查，全世界每年因心脏病而导致生命终结的有近2000万人，每3例因病死亡者中，就有1例是因心脏而死亡的。
在我国，每年有近三百万人死于心脏病，平均每12秒就有一人死于心血管疾病。
因此，对于心脏病的临床检测与诊断，特别是早期检测与诊断越来越重要。
心电信号是医学家们最早研究的生理信号。
人们身体内部的体液和组织都是可以导电的，所以人体就相当于一个可以导电的三维立体。
心脏好比发动机，成千上百万个心肌细胞兴奋刺激电位变化的总和可以从体表反映出来。
人体体表相邻的点是有电位差的，当然也有很多点之间是无电位差的。
在每个心跳周期内，心脏由起搏点、心房、心室相继得到刺激，且随着生物电的变化，心电信号就是由这些电位的变化而产生。
现代临床医学中检测心电信号早已成为了诊断心脏病过程中最重要也是最有效的方法，面对着病在人类中蔓延地愈演愈烈的严峻形势，如何快速有效的检测心电信号变得越来越必要了[1]。
心电图（ECG: electrocardiogram)是记录心电信号在一个心动周期内幅值变化的图形，也是检测心脏病的最重要的手段。
现在临床上普遍采用心电图机来绘制心电图。
传统的心电图机对医学事业做出了不可磨灭的贡献，但是随着医学检测水平的不断提升，它也暴露出了很多的缺点。