Алгоритмы устранения дрейфа изолинии электрокардиосигнала на основе преобразования его спектра
Блинов П. А., Михеев A.A. Анализ методов компенсации дрейфа изолинии электрокардиосигнала // Вестник рязанского государственного радиотехнического университета. № 4. 2009. С.94−97. Блинов П. А., Андреев А. Н. Программный эмулятор электрокардиосигналов // Математическое и программное обеспечение вычислительных систем: Межвуз. сб. науч. трудов, 2009. С.117−118. Блинов П. А. Компенсация дрейфа… Читать ещё >
Содержание
4. Результаты работы, касающиеся средств подготовки электрокардиосигналов к обработке в микропроцессорных системах, использованы при выполнении гранта Российского фонда фундаментальных исследований «Теория и проектирование медицинских измерительно-информационных систем на основе нейробионических технологий» (№ 10−08−97 525-рцентр-а, 01.2010) и ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала Высшей школы» по гранту (№ РНП 2.1.2.6390 от 12.12. 2008 г.).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ В результате проведенных исследований предложены и исследованы методы для выделения и устранения дрейфа изолинии ЭКС, позволяющие расширить частотный диапазон устраняемого дрейфа до частоты сердечных сокращений (0,6−2,2 Гц) при обеспечении остаточного дрейфа не более 1% от исходного и сохранении всех спектральных составляющих электрокардиосигнала.
1. Проанализирована предметная область задачи устранения дрейфа изолинии ЭКС. Показано, что решение данной задачи остается актуальным в настоящее время. Проанализированы существующие методы устранения дрейфа изолинии ЭКС. Выявлены недостатки существующих методов устранения дрейфа изолинии ЭКС. Обоснована целесообразность использования преобразования отсчетов ЭКС на ТР-сегменте в ИССФ и возможность выделения сигнала дрейфа изолинии низкочастотной фильтрацией полученных ИССФ при расширении частотного диапазона до частоты сердечных сокращений.
2. Установлена взаимосвязь структуры импульсных сигналов сложной формы с частотой сердечных сокращений, позволяющая определить количество подавляемых спектральных зон в их спектре, необходимое для выделения дрейфа изолинии с заданной шириной спектра в широком диапазоне изменения частоты сердечных сокращений (40−140 уд/мин), разработан алгоритм формирования ИССФ.
3. Проанализированы источники неточного устранения дрейфа изолинии ЭКС. Источниками неточностей при устранении дрейфа изолинии являются шумы квантования аналого-цифровых преобразователей и регистры микропроцессорной системы. Произведена оценка влияния шума квантования на амплитудные параметры преобразуемых отсчетов электрокардиосигнала в импульсные сигналы сложной формы. Получены аналитические выражения относительного изменения амплитуды дрейфа изолинии за счет неполного устранения дрейфа изолинии электрокардиосигнала, позволяющие установить зависимость разрядности аналого-цифрового преобразователя и разрядности микропроцессорной системы с точностью устранения дрейфа изолинии электрокардиосигнала.
4. Предложен способ формирования опорных отсчетов в условиях наличия дрейфа изолинии ЭКС, позволяющий производить преобразование исходных отсчетов электрокардиосигнала в импульсные сигналы сложной формы, не чувствительный к изменению частоты сердечных сокращений, позволяющий устранять дрейф изолинии электрокардиосигнала в возможном диапазоне изменения частоты сердечных сокращений. Предложен подход к формированию отсчетов импульсных сигналов сложной формы.
5. Проанализирована возможность сокращения объема вычислительных затрат в процедуре устранения' дрейфа- изолинии с прореживанием по частоте и времени. Показана актуальность использования прореживания по времени. Разработана двухкаскадная структура фильтра для выделения из спектра отсчетов ЭКС на ТР-сегменте нулевой спектральной зоны с дрейфом изолинии, обеспечивающая необходимый уровень снижения интермодуляционных искажений при меньшем объеме вычислительных затрат по сравнению с однокаскадной структурой.
6. Предложены алгоритмы для устранения дрейфа изолинии электрокардиосигнала. Предложен подход к преобразованию отсчетов электрокардиосигнала в импульсные сигналы сложной формы на основе заранее сформированной матрицы коэффициентов преобразования.
7. Разработана программа устранения дрейфа изолинии на языке псевдокода, игнорирующая несущественные подробности и специфический синтаксис языков программирования.
8. Полученные результаты позволяют разрабатывать пригодные для практической реализации устройства [21,39] и программные продукты [32,40], осуществляющие эффективное устранение дрейфа изолинии электрокардиосигнала. Предложенные подходы устранения дрейфа изолинии электрокардиосигнала просто поддаются алгоритмизации и программированию, что подтверждено программой на языке псевдокода и полученным на его основе
приложением для устранения дрейфа изолинии электрокардиосигнала. Предложенные подходы были экспериментально апробированы на электрокардиосигналах из базы ЭКГ В1Т-М1Н и программе синтеза электрокардиосигналов. Результаты апробации подтвердили эффективность предложенных алгоритмов устранения дрейфа изолинии электрокардиосигнала.
9. Все предложенные научно-технические идеи, изложенные в диссертации, были представлены на всероссийских и международных научно-технических конференциях, опубликованы в виде статей. Новизна предложенных подходов и реализующих их технических решений подтверждена патентом на изобретение. Практическая ценность предложенных идей и технических решений подтверждена соответствующими актами апробации и использования в МУЗ «Ижевская больница» и в учебном процессе Рязанского государственного радиотехнического университета в курсе «Методы обработки биомедицинских сигналов и данных» при подготовке специалистов по направлению 200 401 «Биотехнические и медицинские аппараты и системы» и 200 402 «Инженерное дело в медико-биологической практике». Результаты работы, касающиеся средств подготовки электрокардиосигналов к обработке в микропроцессорных системах, использованы при выполнении гранта Российского фонда фундаментальных исследований «Теория и проектирование медицинских измерительно-информационных систем на основе нейробионических технологий» (№ 10−08−97 525-рцентр-а, 01.2010) и ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала Высшей школы» по гранту (№ РНП 2.1.2.6390 от 12.12. 2008 г.).
На основе проведенного диссертационного исследования решена важная научно-практическая задача повышения эффективности устранения дрейфа изолинии электрокардиосигнала в режиме реального времени без искажения его амплитудно-временных параметров за счет расширения частотного диапазона выделяемого сигнала помехи до частот, достигающих частоты сердечных сокращений, на основе алгоритмов преобразования спектра отсчетов ТР-сегмента.
Вышеизложенное позволяет утверждать, что все поставленные задачи решены, и цель диссертационной работы достигнута.