Спосіб реєстрації електрокардіограми

Реферат: Спосіб реєстрації електрокардіограми, який полягає у знятті електрокардіограми за стандартною методикою, оброблюванні даних за допомогою аналого-цифрового перетворення, аналізі серцевого ритму з використанням стандартної методики та зберіганні у пам'яті і виведенні на монітор чи принтер. При цьому, після аналого-цифрового перетворення здійснюють операцію фільтрації даних, в процесі чого розкладають сигнал в базисі поліномів Лежандра; вибирають порогове значення шуму для кожного рівня розкладання; здійснюють порогове фільтрування коефіцієнтів деталізації, для чого отримані складові по черзі відкидають, починаючи з кінця, доти, поки похибка відновлення не буде в межах порогу значення шуму, досягаючи мінімального складу ряду для заданих умов; реконструюють сигнал. UA 102078 U (54) СПОСІБ РЕЄСТРАЦІЇ ЕЛЕКТРОКАРДІОГРАМИ UA 102078 U UA 102078 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до медицини і може використовуватися для зняття електрокардіограм. Відомий спосіб аналізу серцевого ритму (Патент України № 42528, МПК А61В 8/02, опубл. 15.10.2001, бюл. № 9). Спосіб полягає в тому, що здійснюють реєстрацію 100 кардіоінтервалів за допомогою реографа, по вершинах одержаних диференціальних реограм розраховують тривалість кожного серцевого циклу, а потім індекс напруги. Вказаний спосіб має недолік, що не враховує впливу завад під час реєстрації електрокардіограми. Відомий також спосіб математично-інформаційного аналізу електрокардіограм (Патент України № 63766, МПК А61В 5/0452, опубл. 15.01.2004, бюл. № 1), в якому здійснюють аналіз електрокардіограми за звичайними стандартами діагностики електрокардіографічних синдромів, додатково проводять перетворення комплексів PQRST-PQRST в тіла обертання по відношенню до ізолінії (за допомогою сучасних програм символьної комп'ютерної математики Mathematica 4.1. зі стандартним пакетом розширення графіки, зокрема SurfaceOfRevolution, Maple 7, Matlab, Mathcad), вираховують об'єм і поверхню цих тіл, потім піддають їх інтерферометри за допомогою програм типу Tecplot 7 для отримання інтерференційної картини з ділянками ламінарності і турбулентності, котрим надається якісна і кількісна оцінка в порівнянні з нормою або в динаміці захворювання протягом лікування. Цей спосіб має той недолік, що не враховує впливу завад під час реєстрації електрокардіограми. Найбільш близьким по технічній суті є спосіб виміру параметрів електрокардіограми (Патент України № 74272, МПК А61В 5/02, опубл. 15.11.2005, бюл. № 11), який полягає у цифровому представленні ЕКГ, представленні тривалості кардіоциклу постійною кількістю відкликів за часом, приведенні максимального значення до одиниці, здійсненні виміру параметрів шляхом визначення координат максимумів інформативних зубців, вибору всіх ординат вліво і вправо від максимуму до опорного рівня Up0  0,1Umax , де Umax - максимальне значення рівня зубця, визначенні тривалості зубця за кількістю отриманих ординат, виміру амплітуди в точці максимуму, причому визначення періоду серцевого циклу, для нормування за часом, здійснюють за виміром часового інтервалу між початком і першим максимумом автокореляційної функції вхідного сигналу, а визначення координат максимальних значень зубців здійснюють шляхом виміру положення максимуму взаємної кореляційної функції, розрахованої між вхідним сигналом і моделлю відповідного зубця, причому кожна модель містить лише один зубець наближеного виду, а після визначення параметрів зубця його ординати замінюють на Up0 в робочій копії сигналу і процедуру повторюють для всіх досліджуваних зубців у заздалегідь встановленій послідовності за принципом зменшення їхньої площі, причому після останнього зубця здійснюють підрахунок потрібних інтервалів часу між зубцями по їх координатах, після чого всі визначені параметри фіксують та виводять і пристрою реєстрації. Вказаний спосіб розрахований на реєстрацію кардіограми в цифровому вигляді і оброблювання результатів. При цьому не враховуються особливості реєстрації. Головним недоліком вказаного способу є те, що для зняття інформації формують неперервні електричні сигнали. Ці сигнали оцифровують і вже в такому вигляді передають для записування на носій із подальшим оброблюванням. При цьому, на етапах зняття інформації і її передавання, на інформативні сигнали здійснюється вплив завад, які їх спотворюють і суттєво зменшують вірогідність отриманих результатів. В основу корисної моделі покладено задачу створення такого способу реєстрації електрокардіограми, в якому за рахунок введення нових oпeрацій забезпечується зменшення впливу завад, завдяки чому підвищується вірогідність отриманої інформації. Поставлена задача досягається тим, що після того, як знімають електрокардіограму і піддають дані аналого-цифровому перетворенню, оцифровані дані фільтрують з використанням поліноміальних ортогональних функцій Лежандра, після чого здійснюють аналіз серцевого ритму, всі визначені параметри фіксують та виводять і пристрою реєстрації. На кресленні подані результати розрахунків імовірності помилок в залежності від співвідношення сигнал/шум без фільтрації ( p k ), при класичного алгоритму фільтрації ( pm k ) та використанні поліномів Лежандра ( pmw k ). Спосіб містить в собі наступні операції: - електрокардіограму знімають за стандартною методикою; - дані піддають оброблюванню за допомогою аналого-цифрового перетворення; 1 UA 102078 U 5 10 - оцифровані дані фільтрують з використанням поліноміальних ортогональних функцій Лежандра, для чого: - розкладають сигнал в базисі поліномів Лежандра; - вибирають порогове значення шуму для кожного рівня розкладання; - здійснюють порогове фільтрування коефіцієнтів деталізації, для чого отримані складові по черзі відкидають, починаючи з кінця, доти, поки похибка відновлення не буде в межах порогу значення шуму, досягаючи мінімального складу ряду для заданих умов; - реконструюють сигнал; - аналіз серцевого ритму здійснюють з використанням стандартної методики; - результати зберігають в пам'яті і виводять на монітор чи принтер. Функції Лежандра Pn x  визначаються диференціальним рівнянням: Pn x     n dn  2  x 1  n n  2  n! dx 1  (1) і являють собою поліноми степені n із коефіцієнтом 15 20 2n! при членах старшого степеня. 2n  n! В класичному випадку апроксимація всіх неперервних та дискретних сигналів здійснюється в базисі синусоїдних функцій. Для пропонованого випадку використовуються поліноміальні ортогональні функції Лежандра, тому для певного класу функцій збіжність ряду буде значно вищою, ніж в першому випадку (Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и студентов ВТУЗов. - М: Наука, 1980, С. 885). Розв'язок рівняння (1) дозволяє отримати ряд ортогональних функцій, обмежених інтервалом x   11 і описуваних виразами (2). , P0 x   1 , P1x   x , P2 x        1 3x 2  1 , 2 1 P3 x   5 x 3  3 x , 2 1 P4 x   35 x 4  30 x 2  3 , 8 1 P5 x   63 x 5  70 x 3  15 x , 8 1 P6 x   231x 6  315 x 4  105 x 2  5 16     , P7 x    (2)  1 429 x 7  693 x 5  315 x 3  35 x 16  ,  25 Краща збіжність ряду означає, що для апроксимації вихідної послідовності необхідно значно менше членів рівняння і кінцевий обсяг даних буде меншим без втрат інформації. При цьому алгоритм перетворення даних спрощується, за рахунок чого скорочується час оброблювання даних і підвищується ефективність використання процесорних засобів (див. схему). Даний спосіб доцільно виконувати на базі персонального комп'ютера або однокристального мікроконтролера. 30 2 UA 102078 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Спосіб реєстрації електрокардіограми, який полягає у знятті електрокардіограми за стандартною методикою, оброблюванні даних за допомогою аналого-цифрового перетворення, аналізі серцевого ритму з використанням стандартної методики та зберіганні у пам'яті і виведенні на монітор чи принтер, який відрізняється тим, що після аналого-цифрового перетворення здійснюють операцію фільтрації даних, в процесі чого розкладають сигнал в базисі поліномів Лежандра; вибирають порогове значення шуму для кожного рівня розкладання; здійснюють порогове фільтрування коефіцієнтів деталізації, для чого отримані складові по черзі відкидають, починаючи з кінця, доти, поки похибка відновлення не буде в межах порогу значення шуму, досягаючи мінімального складу ряду для заданих умов; реконструюють сигнал. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3