使用LabVIEW进行心电信号的采集与分析

　　通过30多年的发展，美国国家仪器(NI)在测试测量领域奠定了领导地位，从便携式USB设备到高精度PXIe同步采样设备，可以实现从8位到24位的分辨率，以及48kHz到2GHz的采样率。同时NI设备将增益误差、偏移误差、不确定噪声等各种误差值综合考量之后，提供了绝对精度值，以确保最终测量的准确性。一般来说ECG信号的频率在几百赫兹左右，可以通过1k到5k左右的采样率进行采样，另外，根据应用的精度区别，可以选择14～16bit采样精度，基本上NI任何平台的数据采集设备均可以满足ECG的采样需求。可以根据应用的不同，选择合适的设备，如在便携式设备中选择USB数据采集，在远程医疗的应用中选择无线采集等。

　　图2 从USB到无线的NI数据采集方案

　　无论使用何种NI硬件平台，都可以通过同一种编程平台——NI图形化编程软件LabVIEW实现开发。自1986年诞生以来，LabVIEW图形化开发平台一直致力于简化编程的复杂性，在所有涉及到数据采集和控制的领域里，LabVIEW图形化编程方式都已经成为标准的开发工具。对于医疗电子设备的开发团队来说，LabVIEW提供了将硬件I/O引入算法设计的快捷方式，无缝结合从数据采集、算法分析、数据存储以及人机交互等全方面流程，同时不同NI硬件可通过代码重用，发布到不同商业化、嵌入式平台，简化构建原型系统的复杂性。

　　通过LabVIEW以及NI采集设备，ECG信号可以快速的被采集并显示。图1显示了一个典型的心电波形周期。当然，过程中，心电信号会被噪声和人为引入的伪影所污染，这些噪声和伪影在我们感兴趣的频段内，并且与心电信号本身有着相似的特性。为了从带有噪声的心电信号中提取出有用的信息，我们需要对原始的心电信号进行处理。

　　从功能上来说，心电信号的处理可以大致分为两个阶段：预处理和特征提取(如图3所示)。预处理阶段消除和减少原始心电信号中的噪声，而特征提取阶段则从心电信号中提取诊断信息。

　　图3 典型的心电信号处理流程图

　　通过LabVIEW中的信号处理功能，用户可以方便地创建针对两个阶段的信号处理应用，包括消除基线漂移、清除噪声、QRS综合波检测、胎儿心率检测等。

　　接下来将着重讨论使用LabVIEW进行典型的心电信号处理的方法。