心电图信号建立心脏活动观察系统图形模板为心电图上心跳状态识别(源码)
随着心脑血管疾病近年来在不断的增加，心脏病患者的数量也在逐年上升。在如今的医学诊断中，医生是以心电图作为参考来诊断心脏疾病的。我们本次实验采用的是以心电图QRS波形来判断心电信号是否正常的功能，并最终得到结果。我们采用的判别方法是建立模板法，然后再令它与其它的心电波形进行比较。同时，为了能够更好的完成课题，我们实验采用的是Matlab软件环境语言。Matlab程序主要是应用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算机语言和交互式环境。心电图的计算机自动分析系统，作为一个完整的系统，应该包括采集原始心电数据，存储心电数据，根据模板判断，然后进行计算机自动分析等到答案。关键词ECG，QRS波形，建立模板，MATLAB，计算机分析
目 录
1 引言 1
1.1课题的研究背景 1
1.2国内外研究现状 2
2认识心脏 2
2.1心脏的基本功能 2
2.2心脏的传导系统 3
2.3心电图产生原理 3
3识别心电图 4
3.1 基本波形介绍 4
3.2 十二导联 6
3.3心电信号的特征 6
3.4心电信号单导联特征提取技术 7
3.5 ECG文件 8
3.6 心电图几种类型 8
3.7 几种QRS判别方法 9
4 实验软件和工具 10
4.1 MATLAB软件介绍 10
4.2 采取心电信号 11
4.3 数据 14
4.4滤波的设计 16
4. 5心电信号的50HZ带阻滤波器 17
5 心电图模板建立 18
5.1 QRS波检测 18
5.2模板对比算法 18
5.3模板建立 19
6 总体设计 20
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
附录 A 27
1 引言
随着我国人们生活水平的提升，各种疾病也随之而来。目前发病率最高的要属心脏方面的问题，如何更好的判断心电方面的疾病又成为人 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
们关注的热点。随着心电图诊断方法的成熟发展，心血管疾病诊断非常重要的一种方法就是参考心电图。同时此方法相对来说也是较早研究并应用于医学临床的生物电信号之一，它的信号比较容易检测，也具有规律性[5]。对于心血管疾病来说起关键作用判断的要属心电图的准确自动分析和诊断，国内外学者也在废寝忘食的研究。从前的心电图一般都是临床医生根据自己所学的知识来分析的，但是在分析中需要一定的时间，因此医生不仅费时费力而且可靠性还不太高。随着如今计算机技术迅速发展下，心电图自动分析已经得到迅速发展，将医生从繁重的手工劳动中解脱出来，同时还提高了工作效率。在七十年代之后的时间里，心电图自动分析技术开始有了很大的突破发展，同时也还进入到了实用化和商业化阶段。
由于，心电图自动诊断系统并没有广泛的应用于临床，仅仅从国内外的心电图机检测分析来看，它的自动分析精度和准确率目前还是达不到可以替代医生的知识水平，因此只可以为临床医生提供辅助的信息，它最主要的原因是因为心电图诊断的标准目前还是不够统一。
1.1课题的研究背景
心血管疾病的发病率和死亡率随着近年来人们的生活水平提高不仅发病的年龄段在趋于低龄化，发病率也在升高。因此，如何能够更好的预防并治疗心血管疾病则是当前刻不容缓的事情。目前，检测心血管疾病的主要手段则为心电图的检测。医生如何识别病人的心脏问题类型则是观察通过人工智能方法而形成的心电图，心电图的波形也是由QRS波形成的。然而，一个人如果要识别许多的心电图毕竟要消耗一定的时间。所以，如何让心电信号在机器中就可以准确的判断是否正常，逐渐的成为了近年来比较热的话题。心电图的识别分类方法主要有几种，分别为特征提取法、模胡算法、模板匹配法以及人工神经网路等。
本次的实验我采用的是模板对比法，它是一种根据信号的形状不同的原理而进行波形分类的，因此可以识别形状不同且有比较大的出入的波形。这类方法的
处理速度比起一般方法相对来说是比较快的。模板对比法是1989年Lin等几位科学家在心电波形的分类上使用了线性预测理论而形成的。
1.2国内外研究现状
由于心血管疾病对人类的危害程度越来越大，国内外人们对此也特别重视。这时，心电图检测分析的研究也取得了不错的成果。7弦现线电流计是在1893年的时候Einthoven等设计师把它应用于人体心电测量中的，这个设计开创了心电信号研究的先列。后来科学技术在不断的发展，在20世纪50年代的时候ECG分析由医生完成转变为计算机辅助分析与诊断。ECG分析逐渐被大众所熟知以及进入了一个研究高潮，并在其它领域也开始发展。
计算机辅助心电图自动分析系统主要从事两个方面的工作：一方面是利用计算机检测心电图中的各个参数，例如Q波、P波、QRS波以及T波的起始点，终止点以及各波的间期[4]；另一个方面是把图形识别技术与临床诊断标准相结合，并且把它应用到检测上面，这样就得出了结果。并且心电图分析的关键就是QRS波的标定。
2认识心脏
2.1心脏的基本功能
一般人的心脏位置是位于左胸的上方，形状就类似于一个拳头的大小，重量是在350克左右。心脏不仅对于人来说是一个很重要的器官，对于脊椎动物来说也是必不可少的器官。心脏的功能有许多，但是最主要的功能是推动血液流动，并且要向器官、组织提供足够的血流量，以此来提供氧和许多营养物质，同时还要带走代谢的终产物（如二氧化碳、尿素和尿酸等），只有如此才可以让细胞拥有正常的代谢和其它功能。如图2.1所示。
图2.1 心脏图
2.2心脏的传导系统
心脏的传导系统主要是由心肌内产生和传导冲动的特殊心肌细胞所构成的。它的作用其实就是在我们发生冲动的时候，心脏也会加速，之后就会传播到各个部分。这时候，心房肌和心室肌按也会按照一定的节奏收缩[2]。心脏的传导系统其实是由窦房结、房室结、房室束、左右房室束分支以及分布到心室乳头肌和心室壁的许多细支组成的。如图2.2所示。
图2.2 传导系统图
2.3心电图产生原理
体表心电图是目前我们常说的心电图，它主要是反应了心脏电信号在兴奋时间段里在心脏传导系统中产生和传导的过程。一般一个正常的人体每一个心动周期间以及各个部分兴奋的过程中就会有电位方向、途径、次序和时间都会按照一定的规律发展下去。同时电变换的产生，也会通过心脏周围的导电组织和体液，从而表现到身体表面并且还使身体各个部位都会在一个心跳的周期中出现相应规律的电变换。我们之后只需要把心脏在激动的时候产生的电位不同信号记录下来，通过程序读出来的时候就会形成一条连续的曲线，就是我们经常看到的心电图。在正常情况下，每次心跳周期在心电图上均可出现相应的一组波形。如图2.3所示。
目 录
1 引言 1
1.1课题的研究背景 1
1.2国内外研究现状 2
2认识心脏 2
2.1心脏的基本功能 2
2.2心脏的传导系统 3
2.3心电图产生原理 3
3识别心电图 4
3.1 基本波形介绍 4
3.2 十二导联 6
3.3心电信号的特征 6
3.4心电信号单导联特征提取技术 7
3.5 ECG文件 8
3.6 心电图几种类型 8
3.7 几种QRS判别方法 9
4 实验软件和工具 10
4.1 MATLAB软件介绍 10
4.2 采取心电信号 11
4.3 数据 14
4.4滤波的设计 16
4. 5心电信号的50HZ带阻滤波器 17
5 心电图模板建立 18
5.1 QRS波检测 18
5.2模板对比算法 18
5.3模板建立 19
6 总体设计 20
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
附录 A 27
1 引言
随着我国人们生活水平的提升，各种疾病也随之而来。目前发病率最高的要属心脏方面的问题，如何更好的判断心电方面的疾病又成为人 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
们关注的热点。随着心电图诊断方法的成熟发展，心血管疾病诊断非常重要的一种方法就是参考心电图。同时此方法相对来说也是较早研究并应用于医学临床的生物电信号之一，它的信号比较容易检测，也具有规律性[5]。对于心血管疾病来说起关键作用判断的要属心电图的准确自动分析和诊断，国内外学者也在废寝忘食的研究。从前的心电图一般都是临床医生根据自己所学的知识来分析的，但是在分析中需要一定的时间，因此医生不仅费时费力而且可靠性还不太高。随着如今计算机技术迅速发展下，心电图自动分析已经得到迅速发展，将医生从繁重的手工劳动中解脱出来，同时还提高了工作效率。在七十年代之后的时间里，心电图自动分析技术开始有了很大的突破发展，同时也还进入到了实用化和商业化阶段。
由于，心电图自动诊断系统并没有广泛的应用于临床，仅仅从国内外的心电图机检测分析来看，它的自动分析精度和准确率目前还是达不到可以替代医生的知识水平，因此只可以为临床医生提供辅助的信息，它最主要的原因是因为心电图诊断的标准目前还是不够统一。
1.1课题的研究背景
心血管疾病的发病率和死亡率随着近年来人们的生活水平提高不仅发病的年龄段在趋于低龄化，发病率也在升高。因此，如何能够更好的预防并治疗心血管疾病则是当前刻不容缓的事情。目前，检测心血管疾病的主要手段则为心电图的检测。医生如何识别病人的心脏问题类型则是观察通过人工智能方法而形成的心电图，心电图的波形也是由QRS波形成的。然而，一个人如果要识别许多的心电图毕竟要消耗一定的时间。所以，如何让心电信号在机器中就可以准确的判断是否正常，逐渐的成为了近年来比较热的话题。心电图的识别分类方法主要有几种，分别为特征提取法、模胡算法、模板匹配法以及人工神经网路等。
本次的实验我采用的是模板对比法，它是一种根据信号的形状不同的原理而进行波形分类的，因此可以识别形状不同且有比较大的出入的波形。这类方法的
处理速度比起一般方法相对来说是比较快的。模板对比法是1989年Lin等几位科学家在心电波形的分类上使用了线性预测理论而形成的。
1.2国内外研究现状
由于心血管疾病对人类的危害程度越来越大，国内外人们对此也特别重视。这时，心电图检测分析的研究也取得了不错的成果。7弦现线电流计是在1893年的时候Einthoven等设计师把它应用于人体心电测量中的，这个设计开创了心电信号研究的先列。后来科学技术在不断的发展，在20世纪50年代的时候ECG分析由医生完成转变为计算机辅助分析与诊断。ECG分析逐渐被大众所熟知以及进入了一个研究高潮，并在其它领域也开始发展。
计算机辅助心电图自动分析系统主要从事两个方面的工作：一方面是利用计算机检测心电图中的各个参数，例如Q波、P波、QRS波以及T波的起始点，终止点以及各波的间期[4]；另一个方面是把图形识别技术与临床诊断标准相结合，并且把它应用到检测上面，这样就得出了结果。并且心电图分析的关键就是QRS波的标定。
2认识心脏
2.1心脏的基本功能
一般人的心脏位置是位于左胸的上方，形状就类似于一个拳头的大小，重量是在350克左右。心脏不仅对于人来说是一个很重要的器官，对于脊椎动物来说也是必不可少的器官。心脏的功能有许多，但是最主要的功能是推动血液流动，并且要向器官、组织提供足够的血流量，以此来提供氧和许多营养物质，同时还要带走代谢的终产物（如二氧化碳、尿素和尿酸等），只有如此才可以让细胞拥有正常的代谢和其它功能。如图2.1所示。
图2.1 心脏图
2.2心脏的传导系统
心脏的传导系统主要是由心肌内产生和传导冲动的特殊心肌细胞所构成的。它的作用其实就是在我们发生冲动的时候，心脏也会加速，之后就会传播到各个部分。这时候，心房肌和心室肌按也会按照一定的节奏收缩[2]。心脏的传导系统其实是由窦房结、房室结、房室束、左右房室束分支以及分布到心室乳头肌和心室壁的许多细支组成的。如图2.2所示。
图2.2 传导系统图
2.3心电图产生原理
体表心电图是目前我们常说的心电图，它主要是反应了心脏电信号在兴奋时间段里在心脏传导系统中产生和传导的过程。一般一个正常的人体每一个心动周期间以及各个部分兴奋的过程中就会有电位方向、途径、次序和时间都会按照一定的规律发展下去。同时电变换的产生，也会通过心脏周围的导电组织和体液，从而表现到身体表面并且还使身体各个部位都会在一个心跳的周期中出现相应规律的电变换。我们之后只需要把心脏在激动的时候产生的电位不同信号记录下来，通过程序读出来的时候就会形成一条连续的曲线，就是我们经常看到的心电图。在正常情况下，每次心跳周期在心电图上均可出现相应的一组波形。如图2.3所示。
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