Построение алгоритмов и средств испытаний многоканальных цифровых электрокардиографов

• Автор: Вайсман, Марк Валерьевич
• Шифр специальности: 05.11.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 88 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Список и обозначения аббревиатур
Введение
Глава 1. Построение и методы испытаний современных цифровых электрокардиографов
1.1. Схемотехническое построение современных цифровых электрокардиографов
1.2. Программное обеспечение современных цифровых электрокардиографов
1.3. Методы и средства испытаний современных цифровых электрокардиографов
Глава 2. Алгоритм синтеза тестовых электрокардиосигналов
2.1 Описание многоканальных электрокардиосигналов с помощью набора координатных систем
2.2. Методики вычисления параметров элементов электрокардиосигналов
2.3. Оптимизация алгоритма синтеза тестовых электрокардиосигналов по вычислительным ресурсам микроконтроллера
Глава 3. Методика оценки амплитудно-частотных характеристик многоканальных цифровых электрокардиографов
3.1. Общее описание методики оценки амплитудно-частотных характеристик многоканальных цифровых электрокардиографов
3.2. Алгоритм синтеза шума с постоянной спектральной плотностью в заданном частотном диапазоне
3.3. Методы оценок спектральной плотности мощности сигнала
Глава 4. Построение многофункционального программируемого имитатора электрокардиосигналов
4.1. Технические требования к многофункциональному программируемому имитатору электрокардиосигналов
4.2. Схемотехническая реализация многофункционального программируемого имитатора ЭКС
Заключение

Библиографический список литературы

СПИСОК И ОБОЗНАЧЕНИЯ АББРЕВИАТУР
ЭК - Электрокардиограф ЭКС - Электрокардиосигнал ЭКГ - Электрокардиограмма
МЭК - Международная Электротехническая Комиссия
АЦП - Аналого-цифровой преобразователь
ЦАП - Цифро-аналоговый преобразователь
ПО - Программное обеспечение
АЧХ - Амплитудно-частотная характеристика
ФНЧ - фильтр нижних частот
ФВЧ - Фильтр верхних частот
ЦОС - Цифровая обработка сигналов
ПСС - Псевдослучайный сигнал
ППЗУ - Программируемое постоянно-запоминающее устройство ЦИК - Циклический избыточный код МЗР - Младший'значащий разряд
ВВЕДЕНИЕ

Действующий ГОСТ 19687-89 "Приборы для измерения биоэлектрических потенциалов сердца. Общие технические требования и методы испытаний"[88] распространяется на аналоговые приборы для измерения и регистрации биоэлектрических потенциалов сердца. Установленные стандартом тестовые сигналы не позволяют полноценно тестировать и калибровать цифровые электрокардиографы. Например, при использовании сигнала гармонической формы с частотой больше 10% частоты дискретизации сигналов ЭК приходится стакиваться с эффектом "визуального биения" амплитуды оцифрованного сигнала, что затрудняет точное измерение его амплитудных характеристик.
Разрабатываемый Международной Электротехнической Комиссией документ стандарта на современные ЭК [17] рекомендует методы испытаний, основанные на тестовых сигналах, имитирующих электрическую активность сердца. Применение таких сигналов обусловлено следующими причинами:
1. Невозможностью провести определение параметров цифровых электрокардиографов с помощью методов испытаний, применяющие сигналы гармонической, прямоугольной форм и их смеси в качестве тестовых сигналов.
2. Необходимостью в определении точности и устойчивости измерительных алгоритмов, построение которых основано на априорных знаниях структуры электрокардиограмм.
3. Необходимостью в определении чувствительности и специфичности алгоритмов постановки диагностических заключений с целью сопоставления результатов обследований пациента, полученных на разных электрокардиографах.
В качестве тестовых сигналов могут применяться заранее классифицированные реальные [34] или синтезированные электрокардиосигналы [75], которые формируются как последовательность

3. Формирование последовательности наборов параметров (а,, Ь;, х„ уь хм. ум) элементов ЭКС.
На рис. 2.1. показан пример синтезированных калибровочных ЭКС с помощью описанного способа на основе заданных последовательностей триплетов ес8=[аь хь Уь аь X;, у,; ...ап, хп, уп]:
есз1=[2,4.5,0;-2,8,-0.5;0,13,0;0,15.5,3;0,17,-15;0;23,4;0,25,0;0;30,0;-3,45,0;0,47,0];
ес82=[0д.5,0;2.5д0,0;0,15,0;0,16,-1.5;0,19,20.5;0,22,-6;0,25,0;0,31,0;5,45,0;0,47,0];
ес83=[3,7,0;0Д4,0;0Д8ДЗ;0,21г10;0,25.25,0;3,27,0;0,31,0;4.5,47,0].
Графики синтезированных ЭКС отображены с масштабными коэффициентами 0.011 и 0.15 соответственно по осям абсцисс и ординат.
Второй способ предполагает использование реальных ЭКС. Из этих ЭКС удаляют сетевую помеху, диагностически незначимые колебания с помощью полосового фильтра с частотами среза 0.05 и 65.5 Гц, а также другие артефакты. С помощью программы находятся исходные и конечные координаты элементов ЭКС. Поскольку не все программы автоматизированного измерения ЭКС точно и корректно производят айализ кривых (определение моментов точек перегиба ЭКС) [76], то такие программы должны реализовывать функцию "ручного" обмера и корректировки измеренных величин. Вычислению подлежат параметры а;, Ь; параболического элемента, поскольку исходными и конечными координатами элементов отрезка и параболы являются точки, полученные на начальном этапе определения изломов ЭКС.
Пусть требуется найти уравнение параболического элемента ЭКС у = а*х2 +Ь*х + с* на заданном множестве точек (хьуД, ...(хк,ук), ...(хп, уп). Преобразуем это множество точек к виду (СуД, ...Дк,ук), ...Дп, уп), где П=хк-Х1. Для того, чтобы избежать появления участков изломов между соседними элементами и уменьшить влияние остаточного шума в исходных данных ук, параметры параболы будем находить по методу наименьших квадратов с краевыми условиями у(С)=у1 и уОДп-