基于嵌入式Web服務(wù)器的遠(yuǎn)程生理參數(shù)檢測(cè)儀與信號(hào)分析研究

頁數(shù) 72 字?jǐn)?shù) 38155
摘 要
隨著現(xiàn)代通信技術(shù)，特別是因特網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程醫(yī)療正步入快速的發(fā)展階段，已經(jīng)成為世界各國(guó)爭(zhēng)相發(fā)展的一項(xiàng)高新技術(shù)。遠(yuǎn)程醫(yī)療作為一種全新的醫(yī)療模式將改變?nèi)藗兊纳?。在遠(yuǎn)程醫(yī)療中，生理信號(hào)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)是一個(gè)相當(dāng)重要的內(nèi)容。本文提出了一種技術(shù)先進(jìn)的基于嵌入式Web服務(wù)器的遠(yuǎn)程生理參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，還將先進(jìn)的Web技術(shù)、多微處理器嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)數(shù)字化儀器設(shè)計(jì)。
整個(gè)遠(yuǎn)程生理參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)采用的B/S架構(gòu)。生理參數(shù)檢測(cè)儀是整個(gè)遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)中最重要的終端設(shè)備，它能夠?qū)崟r(shí)采集心電、心音、頸動(dòng)脈波和血壓等常用的生理信號(hào)，并能夠進(jìn)行波形的實(shí)時(shí)顯示、生理數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理和遠(yuǎn)程傳輸。監(jiān)護(hù)中心還可以通過因特網(wǎng)訪問生理參數(shù)檢測(cè)儀，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷和監(jiān)護(hù)。
本文具體講述了生理參數(shù)檢測(cè)儀的具體實(shí)現(xiàn)過程。遠(yuǎn)程生理參數(shù)檢測(cè)儀由傳感器、信號(hào)預(yù)處理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理模塊、32位主機(jī)模塊和網(wǎng)絡(luò)接口等組成。該儀器采用了DSP微處理器和32位嵌入式微處理器組成的多處理器結(jié)構(gòu)，滿足了數(shù)據(jù)的采集、顯示和傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性的要求；把Web技術(shù)應(yīng)用于嵌入式設(shè)備之中，為嵌入式醫(yī)療設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程通信提供了一種解決方案；該儀器結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧美觀，便于攜帶，具有自動(dòng)報(bào)警和自動(dòng)診斷的功能。
遠(yuǎn)程生理參數(shù)檢測(cè)儀內(nèi)置嵌入Web服務(wù)器，負(fù)責(zé)完成遠(yuǎn)程控制命令的響應(yīng)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。以嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-II作為應(yīng)用軟件的開發(fā)和運(yùn)行的平臺(tái)，具有良好的實(shí)時(shí)性，大大提高了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的效率，給系統(tǒng)的軟件維護(hù)和功能擴(kuò)展帶來了方便。
本文還對(duì)生理信號(hào)的分析和處理作了一些研究。采用了自適應(yīng)濾波算法對(duì)工頻干擾進(jìn)行行之有效的濾波處理。最后還分析了信號(hào)奇異點(diǎn)(R峰點(diǎn))與其小波變換模極大值對(duì)的零交叉點(diǎn)的關(guān)系，采用了小波分析方法和一系列的策略來檢測(cè)QRS波，大大提高了QRS波的正確檢測(cè)率。


關(guān)鍵詞：嵌入式Web服務(wù)器；遠(yuǎn)程醫(yī)療；醫(yī)療儀器；嵌入式系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)。


目 錄


摘要…………………………………………………………………………………………（I）
Abstract…………………………………………………………………………………… （II）
第一章 緒 論………………………………………………………………… （1）
1.1 課題立項(xiàng)的依據(jù) ………………………………………………………………（1）
1.2 課題研究的意義…………………………………………………………………（1）
1.3 遠(yuǎn)程醫(yī)療的發(fā)展?fàn)顩r和應(yīng)用現(xiàn)狀 ……………………………………………（2）
1.4 現(xiàn)代數(shù)字化醫(yī)療儀器和生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理 …………………………………（4）
1.4.1現(xiàn)代數(shù)字化醫(yī)療儀器……………………………………………………（4）
1.4.2虛擬儀器技術(shù)在現(xiàn)代數(shù)字化醫(yī)療儀器中的應(yīng)用………………………（4）
1.4.3多微處理器嵌入式系統(tǒng)在現(xiàn)代數(shù)字化醫(yī)療儀器中的應(yīng)用……………（5）
1.4.4生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理………………………………………………………（6）
1.5 本論文的主要內(nèi)容與特點(diǎn)………………………………………………………（6）
1.6 本章小結(jié) ………………………………………………………………………（7）
第二章 基于嵌入式Web服務(wù)器的遠(yuǎn)程生理參數(shù)檢測(cè)儀的總體設(shè)計(jì)………（8）
2.1 嵌入式Web技術(shù)簡(jiǎn)介……………………………………………………………（8）
2.1.1嵌入式Web服務(wù)器的原理……………………………………………… （8）
2.1.2 Web服務(wù)器和嵌入式Web服務(wù)器…………………………………………（9）
2.2基于B/S架構(gòu)的遠(yuǎn)程生理參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)………………………………………（10）
2.2.1 系統(tǒng)的硬件組成……………………………………………………… （10）
2.2.2 系統(tǒng)的軟件組成……………………………………………………… （11）
2.3 遠(yuǎn)程生理參數(shù)檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)…………………………………………………（12）
2.3.1 本儀器的基本要求…………………………………………………… （12）
2.3.2 儀器的總體架構(gòu)……………………………………………………… （13）
2.3.3 儀器的主要特點(diǎn)……………………………………………………… （14）
2.4 本章小結(jié) ……………………………………………………………………（15）
第三章 遠(yuǎn)程生理參數(shù)檢測(cè)儀的硬件設(shè)計(jì)……………………………………（16）
3.1 嵌入式微處理器 ……………………………………………………………（16）
3.1.1 ARM嵌入式微處理器……………………………………………………（16）
3.1.2嵌入式微處理器的選擇…………………………………………………（18）
3.2 主機(jī)模塊 ……………………………………………………………………（18）
3.2.1 主機(jī)模塊的硬件組成………………………………………………… （18）
3.2.2主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)的接口設(shè)計(jì)………………………………………………… （20）
3.3 DSP模塊………………………………………………………………………（23）
3.3.1 DSP模塊的組成…………………………………………………………（23）
3.3.2 C54X的主機(jī)接口……………………………………………………… （24）
3.3.3 S3C44B0X與C54X DSP的接口設(shè)計(jì)………………………………… （25）
3.4 本章小結(jié) ……………………………………………………………………（26）
第四章 遠(yuǎn)程生理參數(shù)檢測(cè)儀的軟件設(shè)計(jì)……………………………………（27）
4.1 嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)…………………………………………………………（27）
4.2 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)…………………………………………………………（28）
4.2.1嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介…………………………………………… （28）
4.2.2使用嵌入式實(shí)時(shí)操作的意義………………………………………… （28）
4.2.3μC/OS-II簡(jiǎn)介…………………………………………………………（29）
4.2.4 μC/OS-II在S3C44B0X上的移植………………………………… （29）
4.3 硬件驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)…………………………………………………………（35）
4.3.1 TMS320C5416與主機(jī)接口程序…………………………………………（35）
4.3.2 NIC驅(qū)動(dòng)程序……………………………………………………………（35）
4.4 嵌入式Web服務(wù)器軟件…………………………………………………………（39）
4.4.1 相關(guān)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)………………………………………………………… （39）
4.4.2 嵌入式Web服務(wù)器的系統(tǒng)模型………………………………………（40）
4.5 應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)………………………………………………………………（42）
4.6本章小結(jié) ……………………………………………………………………（43）
第五章 生理信號(hào)分析研究…………………………………………………… （44）
5.1 常規(guī)心電圖……………………………………………………………………（44）
5.2心電信號(hào)中的噪音干擾分析……………………………………………………（45）
5.3 采用自適應(yīng)陷波器濾除工頻干擾……………………………………………（46）
5.3.1自適應(yīng)濾波器的結(jié)構(gòu)及原理……………………………………………（46）
5.3.2 LMS算法…………………………………………………………………（47）
5.4 心電信號(hào)的QRS綜合波的檢測(cè)………………………………………………（49）
5.4.1心電信號(hào)的分析…………………………………………………………（49）
5.4.2小波變換理論……………………………………………………………（49）
5.4.3波變換檢測(cè)信號(hào)的奇異點(diǎn)………………………………………………（52）
5.4.2小波變換檢測(cè)信號(hào)的QRS波……………………………………………（53）
5.5本章小結(jié) ……………………………………………………………………（55）
結(jié)論 ………………………………………………………………………………（56）
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………（58）
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文 …………………………………………………（61）
致謝 ………………………………………………………………………………（62）



參考文獻(xiàn)

【1】 岑人經(jīng)，吳效明，李賓. 一種新型的小波分析儀. 世界醫(yī)療衛(wèi)生器械，1999，5(3):46-50
【2】 吳效明，李賓，崔文生等. 多道生理參數(shù)檢測(cè)儀與分析軟件的研究. 暨南大學(xué)學(xué)報(bào). 2000, 21(1):73-76
【3】 Wright D. Telemedicine and developing counties. A report of study group 2 of the ITU Development Sector. J Telemedicine Telecare 1988,4(suppl 2):1-85
【4】 Wright D. Telemedicine and developing counties. A report of study group 2 of the ITU Development Sector[R/OL]. Rapporteur,ITU-D Study Group2, Question6, 1998
【5】 楊友春. 遠(yuǎn)程醫(yī)療的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì). 醫(yī)學(xué)信息. 1999,12(3):33