隨著社會的發(fā)展，人們的醫(yī)療保健意識越來越強，所以醫(yī)生的培訓也就成為非常重要的環(huán)節(jié)。心電除顫技術作為醫(yī)生培訓的一個主要方面，若操作規(guī)范，動作熟練，往往在緊急關頭可以救人于危難之間，在培訓的時候，如果能夠真實地模擬急救除顫的場景，將會起到良好的學習效果。因此，在急救、有創(chuàng)性臨床操作訓練上，醫(yī)學模擬教學日益顯示出其成本低、重復性高、教學效率高以及符合醫(yī)學倫理要求等優(yōu)勢。
除顫模擬發(fā)生系統(tǒng)可以任意選擇34種狀態(tài)(包括成人和兒童兩大類)時也可以連接醫(yī)用監(jiān)護儀，使除顫模擬更加逼真。學員可以進行不同能量的除顫練習，同時這也便于老師檢驗學員的學習效果。
該系統(tǒng)是根據心電圖的有關原理以及監(jiān)護儀的信號合成原理研制的，嚴格按照醫(yī)學的相關規(guī)定，產生的波形達到醫(yī)學教學的目的。在相關病態(tài)心電圖的關鍵點處達到比較逼真的效果，當系統(tǒng)接收到高壓除顫信號以后，根據系統(tǒng)的預設置，進行相應的波形變換。系統(tǒng)可以用于醫(yī)療培訓機構的培訓工具，使學員快速掌握心電除顫的方法。該系統(tǒng)與急救模擬人、監(jiān)護儀配合使用，具有廣闊的市場前景。
本文介紹的心電除顫模擬發(fā)生系統(tǒng)是以ARM9為控制核心，充分利用ARM9豐富的I/O資源和強大的處理功能。它采用嵌入式的開發(fā)方案，并綜合考慮系統(tǒng)的通用性和使用性，系統(tǒng)輸出信號的幅度為0～5 mV可以連續(xù)輸出室性、室上性早搏型號等，還可以產生周期為1 s，脈寬為100 ms，幅度為1 mV的方波。便于對監(jiān)護儀進行校準，信號均采用三導聯(lián)的同步信號輸出。
1 系統(tǒng)結構和設計方案
系統(tǒng)主要包括ARM9中央處理單元、高壓除顫信號采集模塊、D/A轉換模塊，與監(jiān)護儀信號匹配模塊以及心電波形仿真和數據的提取，應用程序的設計等幾個部分。本系統(tǒng)采用ARM9嵌入式開發(fā)平臺，以下是ARM9處理器的主要結構及其特點。
(1)32 b定點RISC處理器，改進型ARM/Thumb代碼交織，增強性乘法器設計，支持實時(real-TIme)調試;
(2)片內指令和數據SRAM，而且指令和數據的存儲器容量可調;
(3)片內指令和數據高速緩沖器(Cache)容量從4 KB～l MB：
(4)設置保護單元(Protoction Unit)，非常適合嵌入式應用中對存儲器進行分段和保護;
(5)采用AMBA AHB總線接口，為外設提供統(tǒng)一的地址和數據總線;
(6)支持外部協(xié)處理器，指令和數據總線有簡單的握手信令支持;
(7)支持標準基本邏輯單元掃描測試方法;
(8)支持BIST(Built-in-self-test);
(9)支持嵌入式跟蹤宏單元，支持實時跟蹤指令和數據。
心電除顫模擬發(fā)生系統(tǒng)總體設計方案，如圖1所示。
2 系統(tǒng)硬件部分設計
該部分主要分為ARM9硬件平臺、D/A轉換、濾波電路、高壓除顫信號的采集，其系統(tǒng)硬件連接圖如圖2所示。系統(tǒng)在ARM9的控制下，由D/A轉換把波形數據轉換為模擬量進行輸出。當接收到高壓采集信號后，處理器就會轉換輸出另一種心電波形圖。
2.1 D/A轉換和電阻衰減網絡
該部分是系統(tǒng)的核心，為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定和ECG信號的要求，D/A轉換芯片采用8位并行的DAC0832芯片，由12 V單電源供電，每個DAC有各自獨立的基準輸入，對ARM9提供的數據進行變換，輸出部分采用4階巴特沃斯濾波，輸出的波形經衰減后得到所要求的心電信號，經有源濾波后輸出波形的峰值可達到10 V，通過電阻分壓網絡得到0～5 mV的電壓輸出范圍?？紤]到要采用三路D/A，如果每一路獨占8個I/O端口，再加上若干控制端口，處理器提供的I/O端口數遠不能滿足要求，所以計劃采用共用數據端口，外接I/O口片選的方式來實現(xiàn)，這樣可以節(jié)約16個I/O口，也滿足了信號輸出同步性的要求。
