臺灣博碩士論文加值系統

近年來接連發生猝死的意外案例，由國內外相關文獻報告顯示，猝死的案例以心因性為主要原因，平均在50%至80%，而其中患有先天性心律不整的病患，發生猝死的機率很高，如何於病發前即早醫治，將傷害降到最低，是很值得探討的議題。
心電圖是心臟搏動相關的電位變化圖，可用來監測心臟的生理現象，藉由心電圖的測定，可瞭解心跳是否規則，也可診斷各種心臟疾病，為診斷心臟疾病一個很重要的工具。
在本篇論文中，我們利用LabVIEW發展出一套心電圖即時監控系統。除了可以即時的監控心電圖訊號外，還能透過心率變異度分析，來評估自律神經系統的調控情形，以及將RR間隔及QRS間期繪成心律不整對應圖。其分析結果可以供醫生參考，作為判斷目前是否有心律不整的狀況發生。

In recent years, many people died from sudden death. The relevant literatures show that the main reason for sudden death is cardiac diseases. Patients with arrhythmia have a high probability of sudden death. How to discover cardiovascular disease as early as possible and earlier treatment of these diseases are important issues of healthcare system.
In this research, we use LabVIEW to develop a ECG monitoring system. This system can not only monitor ECG signal in real-time fashion, but also can analyze heart rate variability and detect arrhythmia. The HRV can be used to monitor the behavior of autonomic nervous system. We detect the couplet based on the R-R interval analysis.

摘要i
Abstract ii
致謝iii
目錄iv
圖目錄vi
表目錄viii
略語表ix
第一章 緒論1
1.1 前言1
1.2 研究動機與目的1
1.3 論文架構3
第二章 背景知識4
2.1 心電圖4
2.1.1 心電圖的產生原理5
2.1.2 心電圖的量測方法8
2.1.3 心電圖基本波形13
2.1.4 心電圖的應用17
2.2 心律不整17
2.2.1 正常節律的心電圖(Normal Sinus Rhythm)18
2.2.2 心房早發性收縮(Atrial Premature Contraction)19
2.2.3 心室早發性收縮(Ventricular Premature Contraction)19
2.3 心率變異度(Heart Rate Variability)20
2.3.1 心率變異度簡介21
2.3.2 HRV時域分析(HRV Time-domain Analysis)22
2.3.3 HRV頻域分析(HRV Frequency-domain Analysis)25
第三章 研究方法30
3.1 R波偵測演算法30
3.1.1 Pan and Tompkins R波偵測演算法30
3.1.2 So and Chan R波偵測演算法32
3.2 心律不整分析方法34
3.3 心率變異度分析方法36
3.4 設計模式40
第四章 開發環境介紹42
4.1 硬體環境42
4.2 軟體環境46
4.2.1 LabVIEW46
第五章 即時心電圖監控系統48
5.1 系統架構圖48
5.2 生產者迴圈(Producer Loop)49
5.3 消費者迴圈I(Consumer Loop I)51
5.4 消費者迴圈 II(Consumer Loop II)52
5.5 成果展示54
5.5.1 HRV分析結果54
5.5.2 心律不整分析結果56
第六章 結論及未來展望58
附錄A TD1A簡易啟動相關參數59
參考文獻61
圖目錄
圖1.1: 九十八年死因統計結果分析2
圖2.1: Einthoven發明的心電圖機[4]4
圖2.2: 靜止狀態或極化(Polarization)狀態之心肌細胞[6]6
圖2.3: 心肌細胞去極化(Depolarization)的過程[6]7
圖2.4: 心肌細胞去極化(Depolarization)後的狀態[6]7
圖2.5: 心肌細胞再極化(Repolarization)的過程[6]8
圖2.6: 雙極肢體導程(Einthoven’s Triangle)[5]9
圖2.7: 單極肢體導程[5]10
圖2.8: 強化單極肢體導程[5]11
圖2.9: 單極胸前導程[5]12
圖2.10: 12-導程[5]13
圖2.11: 心電圖的基本波形[5]14
圖2.12: 正常節律的波形[11]19
圖2.13: 心房早發性收縮的波形[11]19
圖2.14: 心室早發性收縮的波形[11]20
圖2.15: 自律神經系統(交感神經及副交感神經)[12]21
圖2.16: RR間距(R-R Interval)[12]22
圖2.17: ECG訊號轉換成RRI圖23
圖2.18: HRV頻域分析參數法與非參數法的頻譜圖[17]26
圖2.19: 長時間HRV頻帶分佈圖[17]29
圖3.1: Pan and Tompkins R波偵測法流程圖30
圖3.2: Pan and Tompkins R波偵測圖31
圖3.3: So and Chan R波偵測法流程圖33
圖3.4: 心律不整分析區塊對應圖35
圖3.5: HRV分析流程圖38
圖3.6: 心電圖去除基線飄移(Detrend)後的結果39
圖3.7: 心電圖去雜訊(Denoise)後的結果39
圖3.8: 生產者/消費者設計模式41
圖4.1: TD1A多頻道生理訊號紀錄儀[23]42
圖4.2: TD1A無線溝通方式43
圖4.3: 心電訊號模擬器[24]44
圖4.4: 心電訊號模擬器左側[24]44
圖4.5: 心電訊號模擬器右側[24]44
圖5.1: 系統架構圖48
圖5.2: Producer Loop流程圖49
圖5.3: Consumer Loop I流程圖51
圖5.4: Consumer Loop II流程圖53
圖5.5: 即時心電圖監控系統截圖54
圖5.6: HRV時域分析截圖55
圖5.7: HRV頻域分析截圖55
圖5.8: Arrhythmia對應圖計算結果56
圖5.9: Arrhythmia(Couplet)分析結果57
表目錄
表2.1: 正常心電圖波形的範圍16
表2.2: HRV時域指標24
表2.3: HRV頻域指標及相關臨床意義28
表4.1: 心電訊號模擬器的規格表45
表4.2: 軟體開發環境47
表A.1: TD1A簡易啟動的相關參數59

中文部份
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