Способы и средства выявления нарушений ритма сердца на основе нелинейных преобразований электрокардиосигнала в режиме реального времени

• Автор: Варнавский, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.11.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 184 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОБЗОР МЕТОДОВ И СРЕДСТВ АНАЛИЗА РИТМА СЕРДЦА НА ОСНОВЕ ОБРАБОТКИ

ЭЛЕКТР О КАР ДИО СИГНАЛА

1.1 Морфологическая структура электрокардиосигнала

1.2 Анализ сердечного ритма

1.3 Методы автоматического обнаружения аритмии

1.3.1 Анализ ЭКС во временной области

1.3.1.1 Выделение опорных точек на основе обнаружения Б-зубца

1.3.1.2 Выделение опорных точек на интервале электрической диастолы сердца

1.3.2 Анализ ЭКС на основе частотно-временных преобразований

1.3.3 Анализ ЭКС на основе нейросетевых моделей
1.3.4 Анализ ЭКС синтаксическими методами
1.3.5 Комбинированные алгоритмы анализа ЭКС
1.4 Формулировка требований к способам и средствам для оценки информативных параметров ЭКС и обнаружения аритмии сердца
1.5 Формулировка задач, подлежащих решению
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 2 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБОВ ВЫДЕЛЕНИЯ ИНФОРМАТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
ЭЛЕКТРОКАРДИОСИГНАЛА
2.1 Обобщенная процедура анализа электрокардиосигнала
2.1.1 Преобразование участка ЭКС
2.1.1.1 Способы формирования аргументов функций преобразования амплитудно-временных параметров зубца
2.1.1.2 Преобразования амплитудно-временных параметров отсчетов ЭКС

2.1.1.3 Выбор ширины временного окна анализа электрокардиосигнала
2.1.1.4 Результат преобразования участка ЭКС
2.1.2 Реализация предложенных преобразований
электрокардиосигнала
2.2 Основные принципы выделения информативных параметров
электрокардиосигнала
2.2.1 Выделение зубцов электрокардиосигнала
2.2.2 Анализ вариабельности интервалов Я-Я и Р-Р
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 3 СПОСОБЫ АНАЛИЗА РИТМА И ОБНАРУЖЕНИЯ
АРИТМИЙ СЕРДЦА
3.1 Повышение надежности выделения опорной точки в каждом
кардиоцикле на ТР-сегменте
3.1.1 Формирование пороговых уровней и их динамическое
изменение
3.1.2 Учет случайного выхода отсчета ЭКС на ТР-сегменте за
пороговые уровни
3.1.3 Формирование числа счета и его динамическое изменение
3.2 Анализ ритма сердца
3.2.1 Определение временных параметров сердечных сокращений
3.2.1.1 Определение средней длительности кардиоцикла
3.2.1.2 Определение регулярности и частоты сердечных сокращений
3.2.1.3 Определение отношения длительностей соседних кардиоциклов
3.2.2 Определение источника возбуждения
3.2.3 Определение основных показателей вариабельности
сердечного ритма
3.3 Обнаружение основных видов аритмий сердца и их форм

3.3.1 Обнаружение нарушений автоматизма синоаурикулярного
узла
3.3.2 Обнаружение нарушений ритма, не связанных
с автоматизмом синоаурикулярного узла
3.3.2.1 Обнаружение экстрасистолии
3.3.2.2 Обнаружение пароксизмальной тахикардии
3.3.2.3 Обнаружение трепетания и фибрилляции (мерцания) предсердий
3.4 Оценка погрешности преобразования
3.5 Преимущества предлагаемых способов анализа нарушений ритма сердца
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 4 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ПРЕДЛОЖЕННЫХ
СПОСОБОВ АНАЛИЗА РИТМА СЕРДЦА
4.1 Общие положения
4.2 Устройство выделения опорных точек
4.3 Алгоритм анализа ритма сердца
4.4 Аппаратно-программная реализация алгоритма обнаружения аритмии
4.4.1 Программная реализация алгоритма обнаружения аритмии
4.4.2 Аппаратная реализация алгоритма обнаружения аритмии
4.4.3 Реализация алгоритма обнаружения аритмии на
микроконтроллере
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
3. Невозможность работы в режиме реального времени.
4. Проблемы создания портативной аппаратуры.
Недостатки нейронных сетей при обнаружении аритмий сердца.
1. Сложность обучения.
2. Сложность реализации при большой эффективности анализа.
3. Значительное увеличение стоимости и сложности аппаратуры для анализа в режиме реального времени.
Недостатки синтаксических методов.
1. Невозможность работы в режиме реального времени.
2. Проблемы построения портативного оборудования.
Достоинства и недостатки существующих методов обнаружения аритмии сердца сведены в таблицу 1.4, из которой следует, что для создания недорогих как стационарных, так и портативных систем обнаружения аритмий сердца и осуществляющих анализ ЭКС в режиме реального времени наиболее пригодны методы анализа ЭКС во временной области.
На рисунке 1.11 представлена классификация методов обнаружения аритмии, в которой знаками «*» отмечены методы, наиболее пригодные для обнаружения аритмии в режиме реального времени в портативных системах. Наиболее существенным недостатком этих методов является недостаточно высокая эффективность обнаружения аритмии. Так вероятность неправильного анализа ритма сердца составляет 0,02, т.е. у двух из 100 пациентов окажется неверный диагноз. Такой риск в медицины считается неприемлемым. Необходимо снизить вероятность ошибочного результата до значений порядка 10'3-10'4.
Наиболее подходящим методом с точки зрения надежности и помехо-. устойчивости является интегрирование сигнала в окне анализа (отмечен «**» на рисунке 1.11). Разработке способов и средств обнаружения аритмий и их видов на основе интегрирования сигнала в окне анализа путем автоматической обработки ЭКС в режиме реального времени и посвящена диссертация.