基于USB技术的Holter设计

### 基于USB技术的Holter设计 #### 一、引言 心血管疾病作为威胁人类健康的主要疾病之一，心电图（ECG）检查在心血管疾病的诊断中扮演着极其重要的角色。心电图因其诊断可靠性高、操作简便且对人体无害等特点，在临床应用上非常广泛。动态心电图（Ambulatory Electrocardiography, AECG），也被称为Holter监测，相较于传统的静态心电图，其能够更全面地反映心脏在不同活动状态下的变化情况，因此在临床中的应用日益广泛。 针对当前市面上大多数12导联同步Holter系统存在的问题，例如采样率低、存储容量小，难以完整记录起搏心电图和动态高频心电图等不足之处，研究团队提出了一款高采样率的12导联同步Holter系统设计方案。该系统不仅提高了采样率和存储容量，还具备完整的起搏心电图和动态高频心电图记录能力。 #### 二、基于USB技术的Holter系统设计 ##### 2.1 系统功能及结构组成 新设计的Holter系统具有以下几个显著特点： 1. **低功耗设计**：通过对硬件的选择和优化设计，尽可能减少系统的功耗，从而延长设备的工作时间。 2. **大容量存储**：使用大容量CF卡配合数据压缩技术，显著增加存储容量，确保长时间、高分辨率的心电信号记录成为可能。 3. **高采样率**：系统支持1000Hz的心电信号采集频率，这对于捕捉高频信号以及细节丰富的动态心电图至关重要。 4. **多导联同步记录**：系统支持12导联心电图的同时采集，这有助于更全面地评估心脏状况。 5. **数据压缩与回放**：采用高效的数据压缩技术，确保数据的完整性同时减小存储空间需求；通过USB接口连接电脑进行数据回放和分析。 整体结构分为模拟部分和数字系统部分，模拟部分负责采集和预处理信号，而数字系统则负责信号的进一步处理、压缩和存储。 ##### 2.2 模拟电路 模拟电路部分主要包括导联输入、多路采集、信号放大和信号滤波四个组成部分。 - **导联输入**：这部分电路主要由集成运放OP-07构成的电压跟随器组成，可以有效提高输入阻抗、降低温度漂移。通过调节电阻来平衡人体负载的影响，确保信号的准确性和稳定性。 - **多路采集**：根据控制信号选择不同的导联输入信号，并将其送入后续电路进行处理。 - **信号放大**：对采集到的信号进行放大，以满足后续处理的需求。放大电路的设计需满足一定的技术指标，如放大倍数至少为1000倍、共模抑制比≥100dB、输入阻抗≥2MΩ、短路噪声≤3mV等。 - **信号滤波**：通过滤波电路去除噪声干扰，保留有用信号。 #### 三、关键技术实现 ##### 3.1 USB技术的应用 USB技术在该系统中的应用主要体现在数据传输和回放方面。系统通过USB接口与外部计算机相连，实现心电信号的高速传输。这种接口不仅速度快，而且兼容性好，便于用户进行数据分析和管理。 ##### 3.2 ECG信号压缩 为了提高存储效率，系统采用了基于整-整小波变换的数据压缩技术。该技术能够在保持信号质量的前提下，大幅度减少所需存储空间，对于长时间记录和高采样率的应用场景尤为重要。 ##### 3.3 CF卡的使用 系统选用CF卡作为存储介质，这是因为CF卡具有体积小、存储容量大、读写速度快等特点，非常适合于高采样率、长时间记录的应用场景。 #### 四、总结 基于USB技术的Holter系统通过采用先进的硬件设计和高效的算法，解决了传统Holter系统中存在的诸多问题，提高了系统的整体性能和实用性。特别是在低功耗设计、大容量存储、高速数据传输等方面取得了显著的进步，为心血管疾病的诊断提供了更为有效的工具。未来，随着技术的不断进步，这类Holter系统还将继续发展和完善，更好地服务于医疗领域。