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

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)成為世界各國爭相發(fā)展的一項高新技術(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，生理信號的遠(yuǎn)程監(jiān)測是一個相當(dāng)重要的內(nèi)容。本文提出了一種技術(shù)先進的基于嵌入式Web服務(wù)器的遠(yuǎn)程生理參數(shù)檢測系統(tǒng)，還將先進的Web技術(shù)、多微處理器嵌入式系統(tǒng)設(shè)計理念應(yīng)用于遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)數(shù)字化儀器設(shè)計。
整個遠(yuǎn)程生理參數(shù)檢測系統(tǒng)采用的B/S架構(gòu)。生理參數(shù)檢測儀是整個遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)中最重要的終端設(shè)備，它能夠?qū)崟r采集心電、心音、頸動脈波和血壓等常用的生理信號，并能夠進行波形的實時顯示、生理數(shù)據(jù)的實時處理和遠(yuǎn)程傳輸。監(jiān)護中心還可以通過因特網(wǎng)訪問生理參數(shù)檢測儀，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷和監(jiān)護。
本文具體講述了生理參數(shù)檢測儀的具體實現(xiàn)過程。遠(yuǎn)程生理參數(shù)檢測儀由傳感器、信號預(yù)處理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號處理模塊、32位主機模塊和網(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)膶崟r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，具有自動報警和自動診斷的功能。
遠(yuǎn)程生理參數(shù)檢測儀內(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)，并進行實時的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。以嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-II作為應(yīng)用軟件的開發(fā)和運行的平臺，具有良好的實時性，大大提高了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的效率，給系統(tǒng)的軟件維護和功能擴展帶來了方便。
本文還對生理信號的分析和處理作了一些研究。采用了自適應(yīng)濾波算法對工頻干擾進行行之有效的濾波處理。最后還分析了信號奇異點(R峰點)與其小波變換模極大值對的零交叉點的關(guān)系，采用了小波分析方法和一系列的策略來檢測QRS波，大大提高了QRS波的正確檢測率。


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)信號處理………………………………………………………（6）
1.5 本論文的主要內(nèi)容與特點………………………………………………………（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)檢測儀的總體設(shè)計………（8）
2.1 嵌入式Web技術(shù)簡介……………………………………………………………（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)檢測儀的設(shè)計…………………………………………………（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……………………………………………………… （14）
2.4 本章小結(jié) ……………………………………………………………………（15）
第三章 遠(yuǎn)程生理參數(shù)檢測儀的硬件設(shè)計……………………………………（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 主機模塊 ……………………………………………………………………（18）
3.2.1 主機模塊的硬件組成………………………………………………… （18）
3.2.2主機與網(wǎng)絡(luò)的接口設(shè)計………………………………………………… （20）
3.3 DSP模塊………………………………………………………………………（23）
3.3.1 DSP模塊的組成…………………………………………………………（23）
3.3.2 C54X的主機接口……………………………………………………… （24）
3.3.3 S3C44B0X與C54X DSP的接口設(shè)計………………………………… （25）
3.4 本章小結(jié) ……………………………………………………………………（26）
第四章 遠(yuǎn)程生理參數(shù)檢測儀的軟件設(shè)計……………………………………（27）
4.1 嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計…………………………………………………………（27）
4.2 嵌入式實時操作系統(tǒng)…………………………………………………………（28）
4.2.1嵌入式實時操作系統(tǒng)簡介…………………………………………… （28）
4.2.2使用嵌入式實時操作的意義………………………………………… （28）
4.2.3μC/OS-II簡介…………………………………………………………（29）
4.2.4 μC/OS-II在S3C44B0X上的移植………………………………… （29）
4.3 硬件驅(qū)動程序的設(shè)計…………………………………………………………（35）
4.3.1 TMS320C5416與主機接口程序…………………………………………（35）
4.3.2 NIC驅(qū)動程序……………………………………………………………（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………………………………………………………………（42）
4.6本章小結(jié) ……………………………………………………………………（43）
第五章 生理信號分析研究…………………………………………………… （44）
5.1 常規(guī)心電圖……………………………………………………………………（44）
5.2心電信號中的噪音干擾分析……………………………………………………（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 心電信號的QRS綜合波的檢測………………………………………………（49）
5.4.1心電信號的分析…………………………………………………………（49）
5.4.2小波變換理論……………………………………………………………（49）
5.4.3波變換檢測信號的奇異點………………………………………………（52）
5.4.2小波變換檢測信號的QRS波……………………………………………（53）
5.5本章小結(jié) ……………………………………………………………………（55）
結(jié)論 ………………………………………………………………………………（56）
參考文獻 …………………………………………………………………………（58）
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文 …………………………………………………（61）
致謝 ………………………………………………………………………………（62）



參考文獻

【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
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【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. 醫(yī)學(xué)信息. 1999,12(3):33