应用LabVIEW进行人体脉搏分析

中文摘要

自古以来中医一直是靠手指获取脉搏信息,这难免存在许多主观臆断因素, 并且这种用手指切脉的技巧很难掌握,因此人们迫切期望尽早实现脉诊的科学化和现代化;另一方面从西医的角度看, 近年来人们也试图根据脉搏波的变异性来评价和诊断人体心血管系统的病变 , 以便能找到一个有效的心血管疾病早期无创诊断的方法｡因此, 对脉搏信号进行无失真的检测､采集和处理是一项重要而很有意义的基础工作, 它是对脉搏信号进一步分析并依此对心脏及动脉血管系统疾病进行预报和诊断的前提｡

本文采用肥华科电子技术研究所研制的HK-2000C集成化数字脉搏传感器,将测试者的脉搏信号采集到计算机中,并且以数据文件格式存储｡应用labVIEW软件设计了脉搏信号的采集系统､时域分析系统､频域分析系统｡取检测对象134例,其中健康人73例,冠心病､高血压患者61例｡将采集的信号进行时域､频域分析,并对各种分析方法进行比较｡

在时域分析中采用了两种方法进行分析,一种是前人使用过的脉搏波波图面积变化为基础的脉搏波形特征量K值的提取方法,但是通过数据统计,这种方法无法准确区分开正常人与病人的差异｡另一种是将时域波形进行一阶求导,然后求出脉搏波下降沿中斜率为负的占整个下降沿的百分比,即提取出重波波的所占比例｡可以有效区分正常人与病人的差异｡在频域分析中借鉴了模式识别中语音识别的技术,将谐波分量提取出来,所有谐波分量将确定一个多维的向量,病人和正常人向量之间的相关度和空间距离都存在着差异｡ 

关键词：脉搏信号，时域分析，频域分析，脉象识别

目录

第1章 绪论 2

1.1 人体脉搏研究的背景和意义 3

1.2国内外研究现状 3

1.3本课题的主要工作任务 5

第2章 脉搏信号的采集系统 6

2.1 脉搏信号采集分析系统总体设计方案 6

2.2 硬件设计 7

2.3 软件设计 8

2.3.1虚拟仪器LabVIEW开发环境简介 8

2.3.1.1虚拟仪器概述 8

2.3.1.2 虚拟仪器硬件结构 9

2.3.1.3 虚拟仪器软件结构 10

2.3.1.4 虚拟仪器的特点 12

2.3.2 脉搏采集系统设计 12

2.3.2.1 基于LabVIEW的采集系统设计概述 12

2.3.2.2 采集系统总体框图 13

2.3.2.3 采集系统前面板设计 15

2.3.2.4 各模块介绍 16

2.3.3生成可执行应用程序 21

2.3.4 样本的采集与误差分析 21

2.3.3.1 样本的采集 21

2.3.3.2 误差分析 22

第3章 基于LabVIEW脉搏时域分析系统 26

3.1 时域分析系统概述 26

3.2 时域分析系统原理 26

3.2.1 脉搏信号简介 26

3.2.2 K值计算的原理 27

3.2.3 脉象速率图的原理 28

3.3 时域分析系统的设计 29

3.3.1 时域分析系统总体框图 29

3.3.2 时域分析系统前面板设计 30

3.3.3 各模块介绍 31

3.4 数据分析与结果 37

3.4.1 脉图面积法数据和分析 37

3.4.2 脉象速率法数据和分析 41

3.4.3 脉率测量和心率不齐检测的数据分析 39

第4章 基于LabVIEW脉搏频域分析系统 43

4.1 频域分析系统概述 43

4.2 频域分析的基本原理 44

4.2.1 数字信号处理 44

4.2.2.1  傅里叶变换 44

4.2.2.2  短时傅里叶变换 45

4.2.2.3  小波变换 46

4.2.2 向量法的基本原理 47

4.3 频域分析系统的设计 49

4.3.1 频域分析系统总体框图 49

4.3.2 频域分析前面板设计 50

4.3.3 各模块介绍 50

4.4 数据分析与结果 52

第5章  改进方法和发展方向 54

结论 56

致谢 57