多功能便携式心电监护仪
每个输入参数映射为多个隶属度,每组输入会激活多条规则,可能对应不同的结果。用取小的原则计算各组合对应规则的输出强度,然后按最大隶属度原则得出对应于各结论的可信度。这样,对于每一个输入都可得出与各结论相对应的输出强度。称为输出隶属度。取输出强度最大的那个隶属度作为输出。实验结果表明,这种方法对本系统最为合适。下面就以早搏为例说明,提取R波宽度(RW)、RR间期(RR)、R波面积(RA)T波面积(TA)、T波峰值(TH)这5个特征值来用模糊方式诊断被监护者发生室性早搏的情况。部分模糊规则表如表1所示。
由于单片机的内存容量有限,如果要对系统输入输出论域的所有隶属函数的连续曲线进行存储,是不可能的,所以本系统对于三角形隶属函数采用三点法,存储三角形的3个顶点;对于两边的半梯形存储腰和顶的3点。隶属函数存放在ROM中,图3以R波的宽度为例说明。
2.2 输入模糊化
提取的特征参数是精确值,将他们与隶属函数进行比较组合,求出相应的模糊输入量隶属度范围为0~1,单片机上可表示为00H~FFH。对本系统而言,每个精确输入值最多只对应两个模糊输入量大于零,其余的模糊输入量则为零。例如:假设RW=1.1,从表3可知他落在中(M)和大(L)两个区间上,因此对于中(M)和大(L)的隶属度为:
μM(1.1)=(1.3-1.1)/(1.3-1.0)×FFH=5AH
μL(1.1)=(1.1-1.0)/(1.3-1.0)×FFH=55H
在RAM中开辟一块区域,存放各模糊输入量。
2.3 模糊规则的存放
模糊规则表示为:IF A and B and C and D and ETHEN Y(or Z)
其中"IF"后紧接着的词称前件,"THEN"后面的词称后件。首先将输入的模糊值S,M,L,XL分别与数字0,1,2,3相对应,即:RW,RR,RA,TA,TH:S=0,M=1,L=2,XL=3。
每条规则用3字节表示。第1字节高4位表示第1前件的模糊值,低4位表示第2前件的模糊值;第2字节高4位表示第3前件,低4位表示第4前件;第3字节高4位表示第5前件,低4位表示后件。其中,F表示不考虑该前件,A表示"是PVC",B表示"可能是PVC"。以一条规则(存放在ROM中)为例,如所示来说明。
2.4 模糊推理
对于每一组输入的数据,先进行模糊处理然后遍历每一条模糊规则,取第一条规则第一前件(3H)作为地址偏移量,加上模糊输入RW在RAM中存放的首地址 (40H),则可从RAM内RR存放区域中查找出XL的隶属度A1;取第一条规则第二前件(3H)作为地址偏移量,加上模糊输入RW在RAM中存放的首地址(44H),则可从RAM内RW存放区域中查找出XL的隶属度B1;依此类推得隶属度C1,D1,E1。根据强度转移法,取A1,B1,C1,D1, E1中最小值作为该规则后件所取的语言变量"是PVC"的隶属度Y1。
当所有规则都遍历后得到:"是PVC"的隶属度Y1,Y2~Ym,"可能是PVC"的隶属度Z1,Z2~Zn取Y1,Y2~Ym的最大值作为"是 PVC"的隶属度Y,取Z1,Z2~Zn的最大值作为"可能是PVC"的隶属度Z。如果Y<7FH且Z<1FH,则输出"正常";如果 Y>Z,输出"是PVC";如果Z>Y,输出"可能是PVC"。
3 结 语
本文设计的心电监护仪,集心电信号的采集、分析于一体,而且系统体积小、安全、可靠,能够在不影响被监护者正常生活的情况下进行使用,可以初步诊断病情,进而节省存储空间,节约进一步诊断病情的时间,经实验取得了很好的效果。如果能够结合更多的此方面医学专家的知识,可以实现更完善的诊断功能。


