Công nghệ nhúng trong thiết kế thiết bị đo điện tim có chức năng phát hiện phức bộ QRS

Bài báo sẽ trình bày về thiết kế thiết bị sử dụng IC công nghệ ARM (Advanced RISC Machine). Với khả năng tính toán mạnh, thiết bị triển khai trực tuyến được thuật toán phát hiện phức bộ QRS của Hamilton và Tompkins. Ngoài ra, thiết bị còn có thêm các cổng giao tiếp mở rộng để kết nối với khối thu thập tín hiệu điện tim, hay với khối tính toán chuyên dụng (như DSP, FPGA), tạo cơ sở áp dụng cho các bài toán nhận dạng tín hiệu ECG (Electrocardiogram), cũng như phát triển nên thành một sản phẩm đo và nhận dạng tín hiệu điện tim có thể áp dụng vào thực tế. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Công nghệ nhúng trong thiết kế thiết bị đo điện tim có chức năng phát hiện phức bộ QRS Hội Thảo Quốc Gia 2015 về Điện Tử, Truyền Thông và Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015) Hội Thảo Quốc Gia 2015 về Điện Tử, Truyền Thông và Công Nghệ Thông Tin (ECIT 2015)Công nghệ nhúng trong thiết kế thiết bị đo điện tim có chức năng phát hiện phức bộ QRS Phạm Văn Nam, Trần Hoài Linh Viện Điện, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Email: pvnamdl1@gmail.com, linh.tranhoai@hust.edu.vnTóm tắt: Bài báo sẽ trình bày về thiết kế thiết bị sử dụng IC công Việc thu gọn thiết bị: phải thay thế các phần analog bằngnghệ ARM (Advanced RISC Machine). Với khả năng tính toán xử lý số (như thay thế các bộ lọc số bằng các bộ lọc analog),mạnh, thiết bị triển khai trực tuyến được thuật toán phát hiện vấn đề này có thể có hạn chế bởi tốc độ và tài nguyên của vi xửphức bộ QRS của Hamilton và Tompkins. Ngoài ra, thiết bị còn lý. Nhưng hiện nay có các công nghệ chíp mới có tốc độ xử lýcó thêm các cổng giao tiếp mở rộng để kết nối với khối thu thập rất cao như ARM, FPGA, DSP, các dòng IC này có đủ tốc độtín hiệu điện tim, hay với khối tính toán chuyên dụng (như DSP, để thực hiện thuật toán lọc cũng như phát hiện phức bộ QRSFPGA), tạo cơ sở áp dụng cho các bài toán nhận dạng tín hiệu đáp ứng thời gian thực. Nếu lượng tính toán quá lớn (đối vớiECG (Electrocardiogram), cũng như phát triển nên thành một các bài toán nhận dạng tín hiệu điện tim) thì có thể sử dụngsản phẩm đo và nhận dạng tín hiệu điện tim có thể áp dụng vào thêm IC để xử lý song song. Trong bài báo thiết bị sẽ lựa chọnthực tế. Thiết bị đã được thử nghiệm với bộ CSDL MIT-BIH [1]cho được kết quả chính xác cao như thử nghiệm trên PC. sử dụng công nghệ ARM. Áp dụng thuật toán phát hiện phức bộ QRS của Hamilton Từ khóa- tín hiệu ECG, hệ thống nhúng, tự động phát hiện. [1], áp dụng chạy trên thiết bị. Thử nghiệm trên bộ CSDLAbstract: The paper presents a ECG portable design using ARM MIT-BIH, so sánh kết quả khi chạy trên PC.IC technology. With its strong capability in programming andperforming mathematic operations, the device can integrate the II. THUẬT TOÁN PHÁT HIỆN PHỨC BỘ QRSQRS detection algorithm proposed by Hamilton and Tompkins. Thuận toán phát hiện QRS này được Pan và Tompkins đưaAdditionaly, the device has an open design, which allows it to ra vào năm 1985 và được Hamilton và Tompkins phát triển tiếpconnect to different external ICs, such as DSP and FPGA for vào năm 1986 [1]. Năm 2002 tác giả đã thay đổi một vài thôngfurther increasing the calculation powers needed for recognition số để làm tăng độ chính xác và giảm được thời gian tính toán,and classification tasks. The solution was tested with signals from thích hợp với việc nhúng chương trình xuống vi xử lý thay vìMIT-BIH Arrhythmia Database and the performance is identical chạy trên PC. Lưu đồ tổng thể hoạt động cơ bản của thuật toánas the performance of the programs run on PC. được trình bày trong Hình 1. Keywords- ECG signals, embedded systems, auto detection. Chữ viết tắt Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ECG Electrocardiogram Điện tim đồ IC Intergrated Circuit Vi mạch tích hợp QRS QRS Complex Phức bộ QRS MIT-BIH MIT-BIH Database Cơ sở dữ liệu MIT-BIH SD Secure Digital Thẻ nhớ SD MMC Multi Media Card Thẻ nhớ MMC I. ĐẶT VẤN ĐỀ Một trong những mối quan tâm hàng đầu hiện nay là cácbệnh lý liên quan tới tim mạch. Việc phát hiện sớm bệnh là rấtquan trong trong điều trị, cho nên, hiện tại trên thị trường cólưu hành một số loại thiết bị đo điện tim do nước ngoài sảnxuất, tuy nhiên giá thành của các thiết bị là khá cao. Ở ViệtNam không phải ai cũng có khả năng trang bị cho mình nhữngthiết bị đắt tiền để kiểm tra bệnh tại nhà. Do đó việc nghiên cứu Hình 1. Sơ đồ hoạt động của thuật toánchế tạo thiết bị đo điện tim cầm tay để kiểm tra tim mạch hàngngày là có tiềm năng. ...