0 导言
据世界卫生组织的数据，心血管病已经成为构成全球人口逝世的首要因素。因为心电图查看在确诊此病上具有精确牢靠、办法简洁、对患者无危害等特色，在临床上被广泛运用。但是现在遍及选用的依据PC机渠道的心电图机，虽功用全面，但体积巨大、本钱较高。而商场上便携式心电图机大多选用等级低单片机完结，无操作体系，处理才能弱，功用简略，只能进行心电信号的收集、显现与简略的数据处理，人机界面不友好。跟着大规模的专用集成电路和核算机芯片的开展，依据32 bit微处理器的嵌入式体系以低本钱、较高的功用和牢靠性等许多优势，运用日益广泛。依据这种现状，本文提出了一款高功用、多功用的便携式心电图机，选用 AU1250处理器与Windows CE操作体系，全面提升了产品的处理才能，并运用具有接触功用的大型LCD显现屏，能同步全体显现十二导联同一心动周期的波形，让医师可以愈加精确地作出判别，然后进步了精确率。该机并能对心电波形数据进行丈量剖析、存储、回放、修正、打印等。
1 硬件体系简介
体系硬件结构如图1所示。
本体系挑选AU1250作为操控中心。AU1250是一款高功用、低功耗(400 @400″>mW@400 MHz)、高集成度的嵌入式处理器。AU1250归于MIPS架构，集成USB(OTG)、SD卡等接口。也是现在商场上为数不多的支撑分辨率为1 280*800大型LCD显现屏的处理器之一。
依据软件体系对实时处理以及永久保存很多数据的需求，以AU1250为中心的主板装备了128 MB的SDRAM、2 MB的NOR FLASH以及2 GB的NAND FLASH等存储芯片。并对外供给USB、SD卡(可用于外扩数据存储)、UART、100 Mb／s以太网口等通讯接口，完结对收集卡、热敏打印、数据存储等模块的调度。
2 软件体系规划
本软件体系，首要由两部分组成：
(1)Windows CE嵌入式实时操作体系；
(2)心电图运用程序。
2．1 Windows CE嵌入式实时操作体系
Windows CE体系是一种紧凑、高效、可弹性的32位的操作体系，其所具有的多线程、多使命、彻底抢占式的特色是专为各种有很严厉资源约束的硬件体系所规划的。其模块化的规划使嵌入式体系和运用程序开发者可以便利地加以定制以习惯一系列产品。
归纳考虑到软件的功用要求，以及操作体系对硬件的支撑及二次开发的简洁性等方面，本体系选用了微软公司的Windows CE。并运用Pl-atform Builder5．0集成开发环境，依据产品的需求及硬件资源的考虑，裁剪内核、增加所需的驱动，定制一款精简的契合产品需求的操作体系。
2．2 心电图运用程序规划
心电图运用程序全体框图如图2所示，首要包含以下几个首要功用：
(1)人机交互
(2)数据收集
(3)波形显现
(4)数据处理与丈量剖析
(5)数据存储
其间数据收集、波形显现和人机交互三个功用要求可以并发的同步进行，不然体系会有比较大的延时现象。所以本运用程序运用多个线程别离完结不同的使命。
2．2．1 人机交互
本体系的人机交互包含机器面板的功用键以及用户图形界面两部分，作为响运用户的操作，并接纳音讯操控各个模块的运转。
(1)功用键部分：包含ID键，开端／中止记载键，形式切换键等。其呼应处理的完结办法为：事情+注册表。底层驱动运用中止的办法，检测按键的动作，如键按下便把对应的键值写到注册表，然后经过SctEvent()办法告诉运用程序。运用程序首要拓荒一个线程，运用WaitF- orSingleObject()等候按键事情的发生，然后读取并判别注册表的键值，调用对应的功用函数。考虑到驱动进程与运用程序有或许一起拜访并改写注册表，为了确保数据拜访的安全性，在读写注册表时，运用Mutex同步机制来确保一次只要一个进程运用该资源。
(2)用户图形界面：依据商场开展需求，并构成竞争力，产品界面须既漂亮时髦，又便利易用。依据此方面的考虑以及软硬件体系的支撑，本体系图形界面的按钮均选用加载位图的办法，把艳丽的图片运用于各个按钮。字体方面，也运用AddFontResource()函数动态加载了微软雅黑与华康圆体字库。并归纳医师定见，简化操作流程，使整个操作界面极富人性化。
2．2. 2 数据收集
为了确保数据的收集不被其他线程中止，本体系拓荒了一个优先级较高的线程来收集数据。
(1)数据接纳
因为收集卡的采样率为1 000次／秒，数据量较大，为了进步其与上位机传输数据的速度以及考虑到接口的可扩展性，本体系的数据收集卡集成了USB操控器FT245芯片，并在软件体系中加载了FTD2XX．DLL驱动，完结了以USB协议传输数据、上位机仿照串口接纳数据的办法。收集线程只需翻开串口不断接纳数据，此后再依据界说的数据包协议别离解出各个通道的数据以及导联掉落状况信息，并送到数据预处理模块进行滤触及导联掉落处理。
(2)数据同步收集的办法
数据预处理结束后，选用SetEvent()的办法告诉显现线程读取数据显现。为了确保公共数据缓冲区数据的正确性，选用临界区Critical Section来完结收集与显现线程的同步。
2．2．3 波形显现
本体系选用了医疗体系中较常见的实时显现办法，即扫描式，从左到右画，新进的点掩盖本来的点，中心有一段缓冲区刷掉旧点，画到最右端时，又从最左端画下一幅图，不断重复。一起为了避免闪耀，选用了双缓存技能。
心电图机一般需显现的波形有两种：导联波形显现，如12导联同步显现；节律波形显现，如查看心率不齐时，长期接连的显现单一和多通道导联波形。为了便利医师在导联与节律两种形式下切换调查，本体系创建了两个后台绘图线程。当为导联显现形式时，把所绘导联波形的内存DC不断拷贝到屏幕DC上显现，节律绘图线程依然后台运转。反之，为节律显现形式。
2．2．4 数据存储
(1)患者基本信息及剖析成果存储：
SQLite是一个轻量级的嵌入式联系数据库，可以较为便利地运用于嵌入式体系中。相对于传统数据库，SQLite具有更好的实时性、体系开支小、底层操控才能强的特性。
因为本体系的患者基本信息及剖析成果的存储，只触及树立表格、查询、修正、刺进、删去、排序等操作，因而选用精干高效的SQLite彻底可以满足本渠道的要求，并运用其支撑的SQL指令及供给的API接口，操作非常便利。
(2)患者心电数据存储：
鉴于心电数据量比较大，为了快速存储以及便于管理，选用了文件的存储办法。首要在SQLite中树立心电数据PatiemEcgData表，包含患者 ID、名字、心电数据长度、心电数据文件的相对途径等字段，心电数据以文件办法保存的一起，将该文件的相对途径存到数据库。当进行前史波形回放时，只需依据患者ID，查找心电数据文件途径，读取文件数据进行绘图显现即可。
2．2．5 数据处理与检测剖析
2．2．5．1 数据滤波处理
ECG和绝大多数的生物数字信号相同，都是信噪比很低的弱小信号，往往混有很强的背景噪声，如工频搅扰、肌电搅扰、基线漂移等。噪声严峻时可彻底吞没 ECG信号或使基线漂移剧烈。因而有必要从硬件设备消除噪声影响的一起，也要从软件上去消除，本体系的数据滤波处理首要依据各噪声的频率特性规划不同的数字滤波器予以滤除。
2．2．5．2 数据检测剖析
(1)特征提取
进行主动剖析前，首要要进行特征提取。特征提取包含两部分：(1)波形辨认，对ECG所包含的P波、T波和QRS波群进行辨认。(2)丈量出各波形的起伏和间期，以便供给给后边的剖析程序。
精确地检测每一个QRS波是波形辨认的首要使命，假如QRS波检测呈现过错，这以后进行的T、P波检测，各种参数丈量及确诊分类均失去了含义。依据嵌入式渠道的特色，QRS波群检测算法上选用了传统差分阈值法，可完结实时检测。
QRS波一旦辨认，便可依据PQPST各波斜率特性，核算并定位各自的分界点。此后进行各种参数丈量和核算，包含心率、P波时限、P-R(P-Q)间期、QRS时限、Q-T(QTC)间期、均匀心电轴、各波振幅等。
(2)主动剖析：
图3所示的是整个ECG剖析办法。将特征提取进程发生的丈量参数作为输入量，进入决议计划逻辑或计算进程。决议计划逻辑是依据规矩的专家体系来仿照专家的决议计划进程以确认和描绘患者的病况。这些规矩集是依据医学专家的常识来开发的，经过一组IF-THEN句子，最终成为一个或多个剖析成果句子，并打印在剖析成果陈述上。
3 总结
本文扼要介绍了依据wince的心电图机硬件体系的组成，以及对整个软件体系的规划进行了分模块的论述与剖析。现在已完结榜首版别产品样机的开发，经测验体系运转杰出，剖析算法也以美国的MIT心电数据库为规范进行测验，其精确性到达契合临床确诊要求。该产品已预备进入工厂量产阶段。
