基于Cortex-M3的血液动力学监护仪系统的设计

发布时间：2017-05-23 11:02

  本文关键词：基于Cortex-M3的血液动力学监护仪系统的设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：心输出量是临床手术过程重要的血液动力学参数之一,其连续监护具有重要意义。目前临床心输出量监测的金标准为Swan-Ganz导管热稀释法,该方法需要在心内插管,具有较高手术风险,国内尚未有更为安全的有效替代方法。因此,研制基于外周生理信号进行心输出量的准确连续监护是该领域的研究热点。 论文提出了一种基于有创血压、心电、光电容积脉搏波等外周生理信号进行心输出量监护的系统研制方案。在分析算法对生理信号采集需求基础上,设计了一种可以同步检测采集有创血压、心电、光电容积脉搏波的生理信号监护仪。仪器采用了32位Cortex-M3微处理器,并进行了电源、采集系统等设计,所研制的仪器满足医疗仪器安全性标准。 论文分析了系统各任务设计需求,并对系统任务进行了执行时间测定。基于软件使用需求和执行时间进行了系统下位机软件设计,实现了高时间精度的采样模块,满足了PTT精确计算的需求。系统还实现了通信协议、上位机软件设计、信号实时采样传输与计算等功能。 论文对研制的样机进行了主要模块的电性能测试,包括功耗测试和运行可靠性测试。结果表明,监护仪工作电流小于95mA,功耗小于500mW；可连续168小时无故障工作,满足了运行可靠性要求。样机还进行了临床测试,在恶劣的临床电气环境下进行了7例手术全程的实时监测,承受了术中高压电刀等复杂干扰的影响,仪器工作稳定。数据的监测结果与美国Vigileo/Flotrac的监测数据相关性较好,证明了系统准确性。
【关键词】：血液动力学 心输出量 监护仪 低功耗 光电容积脉搏波
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R318.6
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 1 绪论11-19
• 1.1 引言11-12
• 1.2 研究意义12-13
• 1.3 心输出量测量方法简介13-17
• 1.3.1 有创方法13-14
• 1.3.2 微创方法14-15
• 1.3.3 无创方法15-17
• 1.4 论文研究目标和研究内容17-18
• 1.5 本章小结18-19
• 2 心血管系统生理基础19-27
• 2.1 心血管系统生理机制19-21
• 2.1.1 心输出量的定义19-20
• 2.1.2 心输出量的影响因素20-21
• 2.2 弹性腔模型21
• 2.3 心输出量计算理论基础21-24
• 2.4 光电容积脉搏波测量方法24-26
• 2.5 本章小结26-27
• 3 系统结构设计27-33
• 3.1 系统需求分析27-28
• 3.2 传感器介绍28-30
• 3.2.1 光电脉搏传感器28-29
• 3.2.2 血压传感器29-30
• 3.3 系统结构设计30-31
• 3.4 机械结构设计31-32
• 3.5 本章小结32-33
• 4 系统硬件设计33-47
• 4.1 硬件整体方案设计33-34
• 4.2 电源系统设计34-37
• 4.2.1 电气安全规范35-36
• 4.2.2 电源可靠性设计36-37
• 4.3 模拟电路设计37-42
• 4.3.1 脉搏驱动电路设计38-39
• 4.3.2 脉搏调理电路设计39
• 4.3.3 心电调理电路设计39-41
• 4.3.4 有创血压电路设计41-42
• 4.4 数字电路设计42-44
• 4.4.1 微处理器选型42-43
• 4.4.2 数字电路可靠性设计43
• 4.4.3 其他数字电路设计43-44
• 4.5 电路板设计44-45
• 4.6 本章小结45-47
• 5 系统软件设计47-59
• 5.1 软件整体结构设计47-49
• 5.2 系统任务设计49-52
• 5.2.1 任务分类和软件结构设计49-50
• 5.2.2 定时任务设计50-52
• 5.3 通信设计52-55
• 5.3.1 数据组包设计52-54
• 5.3.2 通信协议54-55
• 5.4 上位机软件设计55-58
• 5.4.1 上位机软件结构设计55-56
• 5.4.2 上位机软件界面设计56-58
• 5.5 本章小结58-59
• 6 系统测试和实验59-71
• 6.1 系统功耗测试59-64
• 6.1.1 功耗测试原理59-60
• 6.1.2 SD卡功耗测试60-61
• 6.1.3 系统模块功耗测试61-64
• 6.2 系统运行测试64-66
• 6.3 临床数据采集66-70
• 6.3.1 Flotrac系统算法66
• 6.3.2 实验内容和结果66-70
• 6.4 本章小结70-71
• 7 总结和展望71-73
• 7.1 总结71-72
• 7.2 展望72-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士期间承担的科研任务及主要成果77

【参考文献】

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  本文关键词：基于Cortex-M3的血液动力学监护仪系统的设计，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：387724