毕设（正文）

南昌航空大学学士学位论文

参考文献 ········································································ 28

致 谢 ·········································································· 29 附录 ······························································ 30

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第一章 前言

1.1课题的背景及意义

当前，我国的心脑血管疾病仍呈逐年上升趋势。它的发病率和死亡率均居各种疾病之首，是人类死亡的主要原因之一。因此，认识、预防及早期发现这些疾病是十分必要的，而人体内部各个生理系统之间是相互耦合的。它能间接的反映出人们当前的身体状况，因此人们可以通过对心率波的分析来提前预防疾病。在以前，几乎全世界上所有民族都用过“摸脉”作为诊断疾病的手段。心率波所表现出的形态(波形)、强度(波幅)、及节律(周期)等方面的综合信息，在很大程度上反映出人体心血管系统中很多生理病理的特征,所以对心率波的处理具有很高的医学价值和应用前景。目前心率信息已经应用于以下几个方面的研究:(1)中医脉象信息的检测与识别系统;(2)血压的临床检测实验;(3)心率稳定性的一种简便估计方法;(4)血管功能的一种早期、无创检测方法。

MATLAB(Matrix Laboratory,矩阵实验室)是由美国MathWorks公司开发的一种功能强、效率高、简单易学的可视化软件,其覆盖面包括控制、金融、图像处理、生物学等几乎所有的行业及科学领域。除了一些经典的算法外,MATLAB还提供了丰富的数据分析及处理功能模块,例如神经网络、小波分析、信号处理、图像处理、模糊控制、系统仿真等,因此MATLAB是一种高效的编程软件。本文就介绍利用MATLAB软件作为技术平台,从而实现对心率波准确实时的显示,并且实现的方法简单而有效,并且具有一定的实用性。

1.2国内外研究概况及发展趋势

随着科学技术的发展，心率测量技术也越来越先进，对心率的测量精度也越来越高，国内外先后研制了不同类型的心率测量仪。目前心率测量仪在多个领域被广泛应用，除了应用于医学领域，如无创心血管功能检测，妊高症检测、中医脉象，脉率检测等等，商业应用也不断拓展，如运动，健身器材中心的心率测试都用到。

心跳（脉搏）测试仪是用来测量一个人心率跳动次数的电子仪器，也是心电图的主要组成部分，因此，在现代医学上具有重要的作用。当前检测脉搏的仪器种类虽然很多，但是能实现精确测量、精确显示且计时功能准确等多种功能的便携式全数字脉

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搏测量装置却是很少。随着人们生活环境及经济条件的改善，以及文化素质的提高，人们的生活方式，保健需求以及疾病控制，治疗措施等发生了明显的变化。在国外到06年低，就已经开始研究可佩戴的心率计及植入人体式心率计。而国内的心率计产品起步相对较晚，但随着市场的需求一些公司也逐步开始研究心率计。到现今，也取得了不小的成果如手环运动表等产品都有了心率计的功能。但这种单一的心率计并不能有效的预防疾病，因此，在未来的心率自动监测中它的功能及内容会更加详细，自动分析诊断的功能也会更强大。并且计算心率的算法也会更优化受干扰能力会更强。所以我坚信在未来心率测量仪的集成度会更高，更便于携带，更会大众化。数字信号处理的运用将会使干扰更小，测量更加准确，功能更加突出。

1.3研究内容及实验方案

1．设计要求

设计一个简单的心电信号分析系统。对输入的原始心电信号，进行一定的数字信号处理，进行频谱分析。采用Matlab语言设计。实现心电信号的基本处理功能。该系统包括

1、心电信号的读取、显示、保存； 2、心电信号的滤波； 3、心电信号QRS复波检测；

4、心率检测；

2.设计方案

（1）为了心电数据的读取简单方便，我采用其txt格式的数据文件作为我们的原心电信号数据。再利用Matlab提供的文件textread或textscan函数，读取txt数据文件中的信号，并且还原实际波形。

（2）为了对信号做出更准确的分析，在分析处理之前我们要做一些必要的预处理。由于信号中存在噪声的特点，基线漂移和呼吸等低频干扰在1Hz 以下，而脉搏信号主要在低频范围，所以可以设计让信号先通过一个巴特沃斯带通滤波器，借以滤除基线漂移、呼吸引起的干扰（考虑到不丢失太多的其他信息，通带截止频率设置为Wp=[0.9,50]，阻带截止频率设置为Ws=[0.3,140],通带波纹系数Rp=3,阻带波纹系数Rs=10。

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再通过一个窗函数滤波。 流程图如下1.1：

去除基线漂移

通过Buttord和butter命

令组成的巴特沃斯带通 滤波器

通过哈明窗函数滤波

滤波信号

1.1 滤波流程图

（4）QRS复波是代表两个心室之间兴奋传播过程的电位变化。是由窦房结发生

的兴奋波经过传导系统首先到达室间隔的左侧面，以后按一定路线和方向，并由内层向外层依次传播。随着心室各部位先后去极化形成多个瞬间综合心电向量，在额面的导联轴上的投影，便是心电图肢体导联的QRS复合波。典型的QRS复合波包括三个相连的波动。第一个向下的波为Q波，继Q波后一个狭高向上的波为R波，与R波相连接的又一个向下的波为S波。由于这三个波紧密相连且总时间不超过0.10秒，故合称QRS复合波。QRS复合波所占时间代表心室肌兴奋传播所需时间，正常人的在0.06～0.10秒之间。

用textread命令读取脉搏信号的TXT文件 5