Μελέτη και κατασκευή φωνοκαρδιογράφου

• Main Author: Παπαμιχάλης, Αδαμάντιος
• Other Authors: Δερματάς, Ευάγγελος
• Language: gr
• Published: 2009
• Subjects: Φωνοκαρδιογραφία; Ενσωματωμένα συστήματα; Καρδιακοί ήχοι; 616.120 754; Phonocadriography; Embedded systems; Cardiac sounds; ARM 7; PCG
• Online Access: http://nemertes.lis.upatras.gr/jspui/handle/10889/1637

Η στηθοσκόπηση για την παρακολούθηση της λειτουργίας της καρδιάς αποτελεί ένα από τα κύρια εργαλεία για την παρακολούθηση της υγείας τους τελευταίους δύο αιώνες περίπου. Δυστυχώς όμως παρά τη ραγδαία ανάπτυξη στον τομέα των ενσωματωμένων συστημάτων, καθώς και στην επεξεργασία σημάτων που προέρχονται από τη λειτουργία του καρδιοαναπνευστικού συστήματος, ο έλεγχος της λειτουργίας του τελευταίου παραμένει μια αρκετά χρονοβόρα και υποκειμενική διαδικασία, αφού σε καθημερινή εφαρμογή γίνεται με μη αυτοματοποιημένο τρόπο. Στα πλαίσια αυτής της εργασίας μελετήθηκε η φωνοκαρδιογραφία, της οποίας αντικείμενο αποτελεί η καταγραφή και επεξεργασία των καρδιακών ήχων και αναπτύχθηκε ένα σύστημα παρακολούθησης των ζωτικών ενδείξεων της καρδιάς και των πνευμόνων, όπως αυτές προκύπτουν μέσω του φωνοκαρδιογραφικού σήματος. Η εργασία ξεκίνησε ως μελέτη της λειτουργίας της καρδιάς, της μορφής των καρδιακών σημάτων και μεθόδων παρακολούθησής τους, καθώς και μέθοδοι υλοποίησης τέτοιων συστημάτων. Ακόλουθα μελετήθηκαν η χρήση και οι δυνατότητες των σύγχρονων ενσωματωμένων συστημάτων και μικροελεγκτών και ιδιαίτερα ο μικροελεγκτής ADuC7026 της Analog Devices, που ήταν και ο μικροελεγκτής που χρησιμοποιήθηκε κατά την υλοποίηση. Για την υλοποίηση χρησιμοποιήθηκε προσεγγιστικό σήμα, για τη μοντελοποίηση αυτού που προσλαμβάνεται από έναν αισθητήρα κατά τη λειτουργία του καρδιοαναπνευστικού συστήματος. Για την επεξεργασία του σήματος μελετήθηκαν και χρησιμοποιήθηκαν ψηφιακά φίλτρα πεπερασμένης κρουστικής απόκρισης (FIR). Η υλοποίηση του συστήματος έγινε σε πέντε στάδια. Αρχικά υλοποιήθηκε εφαρμογή για τον έλεγχο της ορθής λειτουργίας του αναπτυξιακού κυκλώματος της Olimex ADuC-P7026. Στη συνέχεια αναπτύχθηκε η τελική εφαρμογή σε τέσσερα διακριτά στάδια. Στο πρώτο οι υπολογισμοί έγιναν με βάση τη μέση τιμή του σήματος εισόδου, για την απομάκρυνση των σταθερών (dc) συνιστωσών του. Στο δεύτερο στάδιο χρησιμοποιήθηκε υψιπερατό FIR φίλτρο για την αποκοπή της σταθερής συνιστώσας. Στο τρίτο στάδιο χρησιμοποιήθηκε ζωνοδιαβατό FIR φίλτρο για την αποκοπή του θορύβου που οφείλεται στις συχνότητες που είναι μεγαλύτερες αυτής του πληροφοριακού σήματος και για την απαλλαγή του σήματος από σταθερές συνιστώσες. Στο τέταρτο στάδιο της εφαρμογής έγινε πλέον δυνατός ο εντοπισμός καρδιακών ήχων. Κατά την ανάπτυξη της εφαρμογής χρησιμοποιήθηκε το περιβάλλον ανάπτυξης εφαρμογών της Keil, μVision 3. Ο προγραμματισμός του μικροελεγκτή έγινε σε γλώσσα προγραμματισμού C. === -