Устройства для регистрации и передачи электрокардиограмм
Информация - Медицина, физкультура, здравоохранение
Другие материалы по предмету Медицина, физкультура, здравоохранение
?емени;
) возможность эффективной работы при ограниченной доступности входных данных.
Последнее требование является существенным для систем реального времени, поскольку его выполнение требует определенных качеств самого алгоритма и не может быть обеспечено вспомогательными аппаратно-программными средствами. Поэтому при выборе того или иного метода необходим разумный компромисс между функциональными характеристиками метода и степенью его соответствия требованиям систем реального времени, таким образом, задача выбора оптимального метода выделения QRS-комплексов из потока входящей информации для применения в ЭКГ-системах реального времени является достаточно актуальной.
Классификация методик выделения QRS - комплексов
Электрокардиограмма представляет собой запись электрических потенциалов активности сердца, снятую с одного или нескольких отведений, и состоит из периодической последовательности сердечных циклов. На ЭКГ сердечный цикл обычно отображается в виде трех легко различимых элементов - комплексов. Р-комплекс соответствует деполяризации предсердий, QRS - деполяризации желудочков, Т - их реполяризации; реполяризация предсердий на ЭКГ не проявляется. Каждый комплекс состоит из нескольких разнонаправленных пиков, или зубцов (рис.1). Число зубцов в каждом комплексе различно в разных отведениях и у разных пациентов. Так R - и T-комплексы обычно содержат один или два зубца, a QRS-комплекс - от 1 до 7.
Продолжительность QRS-комплекса выражает время, необходимое для деполяризации мускулатуры желудочков и измеряется от начала Q-волны до конца S-волны. За начало Q-волны принимается точка, за которой уровень ЭКГ-сигнала становится меньше уровня изолинии, а конец S-волны - точка выхода сигнала на уровень изолинии, что является во многом условным. Нормальная продолжительность QRS - комплекса составляет 0,07-0,10 с. Если продолжительность превышает 0,11 с, то это может свидетельствовать о наличии нарушений проводящих путей. Максимальная амплитуда QRS-комплекса определяется амплитудой R-волны и составляет обычно 0,5 - 1,0 мВ. Амплитуда QRS-комплекса менее 0,4 мВ может свидетельствовать об определенных отклонениях.
В настоящее время существует множество методик выделения QRS-комплексов, которые по используемому подходу можно разделить на 5 основных групп: а) алгоритмы анализа ЭКГ во временной области; б) алгоритмы, основанные на частотно-временных, в том числе и нелинейных, преобразованиях сигнала ЭКГ; в) алгоритмы на основе применения нейросетевых моделей; г) синтаксические методы; д) комбинированные алгоритмы.
Количественными характеристиками эффективности QRS-алгоритмов принято iитать несколько величин: вероятность распознавания произвольного QRS-комплекса, выраженного в процентах (чувствительность), вероятность того, что произвольный выделенный QRS-комплекс является истинным (предсказуемость) и частоту выдачи детектором правильного результата (эффективность). Чувствительность определяется количеством ложно отсеянных QRS-отiетов, предсказуемость зависит от количества ложно определенных комплексов, а эффективность является интегральным показателем качества метода.
Алгоритмы группы а, многие из которых используют принципы, заложенные в работе [8], основаны на применении к входному сигналу, кроме процедур линейной фильтрации, обычно фильтров высокой чистоты (ФВЧ) и фильтров низкой чистоты (ФНЧ) последовательно, некоторого нелинейного преобразования, включающего в себя обычно процедуру интегрирования сигнала в скользящем окне. Положение R-зубца определяется при помощи порогового детектора уровня сигнала, значения которого могут быть как фиксированными, так и вычисляться адаптивно на каждом шаге работы алгоритма. Дополнительно, чтобы повысить чувствительность, могут использоваться другие процедуры повышения точности: дополнительная предварительная обработка ЭКГ, введение вспомогательных оценочных процедур, позволяющих выявлять лож - неопределенные QRS - комплексы. Альтернативным подходом является применение согласованной фильтрации [5], представляющей собой вычисление тех или иных корреляционных соотношений между отрезком входного сигнала соответствующей длительности и базовыми шаблонами QRS-комплекса. Данный подход предусматривает различные вспомогательные процедуры, позволяющие производить коррекцию морфологии исходных шаблонов. Эффективность методов этой группы составляет 96-98% корректно определяемых б&У-комплексов из общего числа присутствующих в ЭКГ.
Алгоритмы группы б основаны на применении после ряда процедур предварительной обработки ЭКГ различных частотно-временных преобразований, таких как локальное преобразование Фурье, преобразование Карунена-Лоева, дискретное вейвлет-преобразование [6]. При использовании вейвлет-преобразования применяется несколько основных базовых вейвлет-функций, причем ряд методов предусматривает обратную связь для коррекции их параметров. При этом локализация положения QRS-комплекса осуществляется в области вейвлет-спектра, в простейшем случае путем простого детектирования уровня. Методики этой группы характеризуются относительно невысокой производительностью, достаточно низкой чувствительностью к шумам и эффективностью, превышающей 99%.
Алгоритмы группы используют нейросетевые методы обработки данных и обычно применяются для анализа морфологии и классификации элементов ЭКГ. Нейросетевые модели позволяют значительно более эфф?/p>