Спосіб реєстрації електрокардіограми

Реферат: Спосіб реєстрації електрокардіограми 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. Після аналого-цифрового перетворення здійснюють операцію вейвлетфільтрації даних, в процесі чого розкладають сигнал в базисі вейвлету, вибирають порогове значення шуму для кожного рівня розкладання, здійснюють порогове фільтрування коефіцієнтів деталізації та реконструюють сигнал. UA 101611 U (54) СПОСІБ РЕЄСТРАЦІЇ ЕЛЕКТРОКАРДІОГРАМИ UA 101611 U UA 101611 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 вершинам 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, Math ad), вираховують об'єм і поверхню цих тіл, потім піддають їх інтерферометрії 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 мають 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 U  0,1Umax максимуму до опорного рівня p0 , 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 Up0 ординати замінюють на 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 поставлена задача створення такого способу реєстрації електрокардіограми, в якому за рахунок введення нових oпeрацій забезпечується зменшення впливу завад, завдяки чому підвищується вірогідність отриманої інформації. Поставлена задача вирішується тим, що після того, як знімають електрокардіограму і піддають дані аналого-цифровому перетворенню, оцифровані дані фільтрують за допомогою кратномасштабного аналізу, після чого здійснюють аналіз серцевого ритму, всі визначені параметри фіксують та виводять і пристрою реєстрації. На фіг. 1 представлена структура процесу вейвлет-фільтрації (а - аналіз (розкладання) сигналу; б - синтез (відновлення) сигналу), на фіг. 2 - структура процесу фільтрації вейвлетпакетом, а на фіг. 3 - відновлення прямокутного імпульсу вейвлетами Добеши порядку 1 (db1) 10 (db10) з шумом середньої інтенсивності при використанні жорсткої порогової фільтрації. Спосіб містить в собі наступні операції: • електрокардіограму знімають за стандартною методикою; 1 UA 101611 U 5 10 15 20 • дані піддають оброблюванню за допомогою аналого-цифрового перетворення; • оцифровані дані фільтрують за допомогою кратномасштабного аналізу, для чого: • розкладають сигнал в базисі вейвлету; • вибирають порогове значення шуму для кожного рівня розкладання; • здійснюють порогове фільтрування коефіцієнтів деталізації; • реконструюють сигнал; • аналіз серцевого ритму здійснюють з використанням стандартної методики; • результати зберігають в пам'яті і виводять на монітор чи принтер. Останнім часом широко використовуються фільтри, реалізовані в базисі вейвлет-функцій і призначені для оброблювання зображень (Вокруг CWT [Електронний ресурс] / К.А. Алексеев. Консультационный центр MatLab компании, 2003. Режим доступу: http://grsu.by/matlab/wavelet/book3/index.asp.htm). Для даного випадку подавления флуктуаційного шуму необхідно здійснювати в декілька етапів (Приложения вейвлет-анализа [Електронний ресурс] / А. Киселёв. - Лаборатория BaseGroup. - 8 с. Режим доступу: http://basegroup.ru/filtration/wavelet_application_print.htm). Розподіл сигналу на високочастотну та низькочастотну складові здійснюється за принципом кратномасштабного аналізу. Розкладання функцій у вейвлетні ряди на заданому рівні та виконується за формулою x( t )   c m,k  m,k   dn,k  n,k k nm,k , (1) де c m,k  dn,k  25   x( t )  m,k ( t )  dt  ,   x( t )   n,k ( t )  dt  . Якщо материнська функція ( t ) та скейлінг (t ) існують в явному вигляді, то перетворення можна здійснювати за формулою (1), але в більшості випадків здійснюється конструювання вейвлетів за принципом пошуку коефіцієнтів hk та gk , які являють собою коефіцієнти операторів однобічних узгоджених цифрових фільтрів визначення сигналу, які в літературі називають також квадратурними дзеркальними. Кратномасштабний аналіз при послідовному збільшенні значень m призводить до природної форми швидких ітераційних обчислень: c m1,k   hk  c m,2k n , n dm1,k   gn  c m,2k n , c 0,k  30 n (k 1)t  x(t )  (t  k )  dt. kt (2) Порогове значення компоненти Донохо dпор може вибиратися за правилом універсального порогу dпор    2lnN , (3) або з умови зберігання 95 % сигналу E : 2   x 2  i     100 % E i   x 2  €i    i  , (4) 35 40 де xi - складові відновлюваного сигналу; Оскільки під час оброблювання зареєстрованих даних здійснюється зменшення впливу завад, то вірогідність отриманих результатів є значно більшою від початкової. Результати моделювання наведені на фіг. 3. Даний спосіб доцільно виконувати на базі персонального комп'ютера або однокристального мікроконтролера. 2 UA 101611 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 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 вейвлет-фільтрації даних, в процесі чого розкладають сигнал в базисі вейвлету, вибирають порогове значення шуму для кожного рівня розкладання, здійснюють порогове фільтрування коефіцієнтів деталізації та реконструюють сигнал. 3 UA 101611 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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 4