使用LabVIEW進行心電信號的采集與分析

　　通過30多年的發(fā)展，美國國家儀器(NI)在測試測量領域奠定了領導地位，從便攜式USB設備到高精度PXIe同步采樣設備，可以實現(xiàn)從8位到24位的分辨率，以及48kHz到2GHz的采樣率。同時NI設備將增益誤差、偏移誤差、不確定噪聲等各種誤差值綜合考量之后，提供了絕對精度值，以確保最終測量的準確性。一般來說ECG信號的頻率在幾百赫茲左右，可以通過1k到5k左右的采樣率進行采樣，另外，根據應用的精度區(qū)別，可以選擇14～16bit采樣精度，基本上NI任何平臺的數(shù)據采集設備均可以滿足ECG的采樣需求?？梢愿鶕玫牟煌?，選擇合適的設備，如在便攜式設備中選擇USB數(shù)據采集，在遠程醫(yī)療的應用中選擇無線采集等。

　　圖2 從USB到無線的NI數(shù)據采集方案

　　無論使用何種NI硬件平臺，都可以通過同一種編程平臺——NI圖形化編程軟件LabVIEW實現(xiàn)開發(fā)。自1986年誕生以來，LabVIEW圖形化開發(fā)平臺一直致力于簡化編程的復雜性，在所有涉及到數(shù)據采集和控制的領域里，LabVIEW圖形化編程方式都已經成為標準的開發(fā)工具。對于醫(yī)療電子設備的開發(fā)團隊來說，LabVIEW提供了將硬件I/O引入算法設計的快捷方式，無縫結合從數(shù)據采集、算法分析、數(shù)據存儲以及人機交互等全方面流程，同時不同NI硬件可通過代碼重用，發(fā)布到不同商業(yè)化、嵌入式平臺，簡化構建原型系統(tǒng)的復雜性。

　　通過LabVIEW以及NI采集設備，ECG信號可以快速的被采集并顯示。圖1顯示了一個典型的心電波形周期。當然，過程中，心電信號會被噪聲和人為引入的偽影所污染，這些噪聲和偽影在我們感興趣的頻段內，并且與心電信號本身有著相似的特性。為了從帶有噪聲的心電信號中提取出有用的信息，我們需要對原始的心電信號進行處理。

　　從功能上來說，心電信號的處理可以大致分為兩個階段：預處理和特征提取(如圖3所示)。預處理階段消除和減少原始心電信號中的噪聲，而特征提取階段則從心電信號中提取診斷信息。

　　圖3 典型的心電信號處理流程圖

　　通過LabVIEW中的信號處理功能，用戶可以方便地創(chuàng)建針對兩個階段的信號處理應用，包括消除基線漂移、清除噪聲、QRS綜合波檢測、胎兒心率檢測等。

　　接下來將著重討論使用LabVIEW進行典型的心電信號處理的方法。