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Konzeptionierung eines drahtlosen EKG-Monitors

Signalaufbereitung, Kompression und Codierung von EKG-Signalen

Konzeptionierung eines drahtlosen EKG-Monitors
Über dieses Buch
  • Art: MA-Thesis / Master
  • Autor: Jens Thielemann
  • Abgabedatum: Oktober 2009
  • Umfang: 120 Seiten
  • Dateigröße: 5,0 MB
  • Note: 1,8
  • Institution / Hochschule: Georg-Simon-Ohm-Fachhochschule Nürnberg Deutschland
  • Bibliografie: ca. 19
  • ISBN (eBook): 978-3-8366-4628-4
  • Sprache: Deutsch
  • Prämierung:
  • Arbeit zitieren: Thielemann, Jens Oktober 2009: Konzeptionierung eines drahtlosen EKG-Monitors, Hamburg: Diplomica Verlag
  • Schlagworte: Signaldetektion, Domain-Modell, Blockschaltbild, Bluetooth, Datenübertragung

MA-Thesis / Master von Jens Thielemann

Einleitung:

Die Überwachung der Herzfunktion mittels Elektrokardiogramm (EKG) ist eine wichtige und unter Umständen lebensrettende Massnahme. Im stationären bzw. ambulanten Umfeld gilt sie schon lang als ein Standard-Diagnose-Verfahren.

Patienten, bei denen die Herzbeschwerden nicht permanent auftreten sondern eher sporadischer Natur sind, müssen über einen längeren Zeitraum überwacht werden. Herzbeschwerden dieser Art treten oft als Herzrhythmusstörungen in Erscheinung.

Im Rahmen dieser Masterarbeit wird ein drahtloser EKG-Monitor konzipiert, der die EKG-Signale des Patienten aufzeichnet und diese gegebenenfalls einem Arzt zur Diagnose übermitteln kann.

Im Fokus der Arbeit steht die Signalaufbereitung und die Datenübertragung des EKGSignals.

Die Arbeit beginnt mit der Vorstellung des Systemkontextes der Monitoranwendung.

Nach der Beschreibung des internen Aufbaus des Monitors, folgt eine Darstellung der Herzfunktion und der damit verbundenen Entstehung des EKG-Signals samt Erläuterung der EKG-Abschnitte. Zur Aufbereitung des Signals werden verschiedene Filterkonzepte vorgestellt und in Matlab simuliert. Um das nun aufbereitete Signal effektiv übertragen zu können, folgt eine Abhandlung von Techniken zur Datenreduktion und Codierung. Die Simulation von Übertragungsfehlern zusammen mit der Codierung erfolgt mittels eines dafür entwickelten Qt-Programms unter Windows. Die Beschreibung zur Detektion des EKG-Signals rundet die Arbeit ab. Die Algorithmen zur Signalaufbereitung, Teile der Datenreduktion und der Signaldetektion werden in einem Simulationsmodell unter Matlab realisiert.

Inhaltsverzeichnis:

Formelzeichen und Abkürzungen IV
Abbildungsverzeichnis VIII
Tabellenverzeichnis XI
Verzeichnis der Listings XII
1. Einleitung 1
1.1 Ziel der Arbeit 1
1.2 Aufbau der Arbeit 1
1.3 Voraussetzungen zum Verständnis der Arbeit 2
1.4 Motivation 3
2. Systemkontext 4
2.1 Verteilung 4
2.2 Nahfeldkommunikation 5
2.2.1 Bluetooth 5
2.2.2 Simple Serial Wireless Connection 7
2.3 Fernfeldkommunikation 9
2.4 Resümee 10
3. Aufbau 12
3.1 Übersicht 12
3.2 Signalquelle 14
3.3. Signalaufbereitung 16
3.4 Datenkompression 17
3.5 Kanalcodierung 19
3.6 Detektion 21
3.7 Domain-Modell 21
4. Elektrokardiogramm 23
4.1 Entstehung 23
4.2 EKG-Abschnitte 24
4.3 Frequenzspektrum 26
4.4 EKG-Generator 28
4.5 Resümee 30
5. Filterkonzepte 31
5.1 Anforderungen 31
5.2 Mittelwertschwankungen 33
5.3 Schätzung von Signalwerten 34
5.3.1 Autokorrelation 34
5.3.2 Wiener-Hopf-Gleichung 36
5.3.3 Levinson-Durbin-Algorithmus 37
5.3.4 Autoregressive Spektralschätzung 38
5.4 Rauschunterdrückung 40
5.5 Dämpfung höherfrequenter Signalanteile 42
5.5.1 Filterspezifikation 42
5.5.2 Filterentwurf 43
5.6 Blockschaltbild 45
6. EKG-Signalkompression 47
6.1 Dekorrelation 47
6.1.1 Lineare Prädiktion 47
6.1.2 Prädiktion mit Quantisierung 49
6.2 Entropiecodierung 52
6.2.1 Huffman-Codierung 52
6.2.2 Codegenerierung 53
6.3 Blockschaltbild 56
7. Datenübertragung 58
7.1 Bitfehlerwahrscheinlichkeit 58
7.2 Kanalmatrix 59
7.3 Blockcode-Generierung 61
7.4 Datenprotokoll 64
7.5 Blockcode-Decodierung 65
7.6 Simulator 66
7.7 Resümee 68
8. Signalrückgewinnung 69
8.1 Blockschaltbild 69
8.2 Huffman-Decoder 70
8.3 Prädiktor-Decodierung 73
8.4 Interpolation 74
8.5. Resümee 76
9. Signaldetektion 77
9.1 Algorithmus 77
9.2 Beispiele 80
9.2.1 Herzrhythmusstörungen 80
9.2.2 Vorderwandinfarkt 82
9.2.3 Fehlerhafte Übertragung 83
9.3 Resümee 86
10. Zusammenfassung und Ausblick 88
Literaturverzeichnis 90
Anhang i

Textprobe:

Gern senden wir Ihnen eine Textprobe der Studie zu. Schicken Sie dazu eine e-Mail an info@diplom.de.

Arbeit zitieren:
Thielemann, Jens Oktober 2009: Konzeptionierung eines drahtlosen EKG-Monitors, Hamburg: Diplomica Verlag

Schlagworte:
Signaldetektion, Domain-Modell, Blockschaltbild, Bluetooth, Datenübertragung

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