Алгоритмы устранения дрейфа изолинии электрокардиосигнала на основе преобразования его спектра

• Автор: Блинов, Павел Александрович
• Шифр специальности: 05.11.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 151 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОБЗОР МЕТОДОВ УСТРАНЕНИЯ ДРЕЙФА ИЗОЛИНИИ ЭЛЕКТРОКАРДИОСИГНАЛА

1.1 Анализ предметной области

1.1.1 Природа электрокардиосигнала и действующих на него низкочастотных аддитивных помех

1.1.2 Влияние дрейфа изолинии электрокардиосигнала на диагностику заболеваний

1.2 Фильтрационные методы устранения дрейфа изолинии

1.2.1 Использование фильтров нижних частот для выделения дрейфа изолинии

1.2.2 Использование фильтров верхних частот для подавления сигнала дрейфа изолинии

1.2.3 Использование рекурсивных и нерекурсивных фильтров для выделения и фильтрации дрейфа изолинии
1.2.4 Влияние частоты сердечных сокращений на устранение дрейфа изолинии фильтрационными методами
1.3 Интерполяционные методы устранения дрейфа изолинии ЭКС
1.3.1 Принцип восстановления изолинии ЭКС на основе интерполяции
1.3.2 Погрешности при интерполяции изолинии ЭКС
1.3.3 Ограничения применения интерполяционных методов устранения дрейфа изолинии электрокардиосигнала
1.4 Метод устранения дрейфа изолинии с помощью импульсных сигналов сложной формы
1.4.1 Выделение сигнала аддитивной помехи из смеси сигнала и помехи с помощью импульсных сигналов сложной формы
1.4.2 Формирование импульсных сигналов сложной формы
1.4.3 Влияние неточного задания параметров ИССФ на выделение аддитивной помехи
1.5 Формулировка требований к способам устранения дрейфа изолинии электрокардиосигнала
1.6 Формулировка задач, подлежащих решению
Основные результаты
ГЛАВА 2 АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СПЕКТРА ОТСЧЕТОВ ЭЛЕКТРОКАРДИОСИГНАЛА НА ТОЧНОСТЬ ВЫДЕЛЕНИЯ ДРЕЙФА ИЗОЛИНИИ
2.1 Взаимосвязь структуры ИССФ и частоты сердечных сокращений

2.2 Источники погрешностей
2.3 Влияние шума квантования на точность преобразования спектра отсчетов электрокардиосигнала
2.3.1 Влияние шума квантования на амплитудные параметры составляющих спектра отсчетов электрокардиосигнала
2.3.2 Влияние шума квантования на временные параметры составляющих спектра отсчетов электрокардиосигнала
2.4 Влияние структуры ИССФ на преобразования спектра отсчетов электрокардиосигнала при выделении дрейфа изолинии
2.5 Оценка вычислительных затрат на выделение дрейфа изолинии электрокардиосигнала при подавлении разного количества спектральных зон
Основные результаты
ГЛАВА 3 АЛГОРИТМЫ УСТРАНЕНИЯ ДРЕЙФА ИЗОЛИНИИ ЭЛЕКТРОКАРДИОСИГНАЛА
3.1 Формирование опорных отсчетов в каждом цикле сердечных сокращений
3.1.1 Формирование опорного отсчета на основе циклической свертки..
3.1.2 Формирование порогового уровня
3.1.3 Алгоритм формирования опорного отсчета
3.2 Выделение нулевой спектральной зоны с дрейфом изолинии электрокардиосигнала на основе многоскоростной обработки сигналов
3.2.1 Децимация частоты дискретизации электрокардиосигнала
3.2.2 Децимация импульсной характеристики фильтра
3.3 Алгоритм формирования ИССФ
3.4 Алгоритм выделения нулевой спектральной зоны
3.5 Алгоритм устранения дрейфа изолинии электрокардиосигнала
Основные результаты
ГЛАВА 4 ВОЗМОЖНОСТИ ПРАКТИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ПРЕДЛОЖЕННЫХ ПОДХОДОВ УСТРАНЕНИЯ ДРЕЙФА ИЗОЛИНИИ ЭЛЕКТРОКАРДИОСИГНАЛА
4.1 Общие положения
4.2 Устройства для устранения дрейфа изолинии электрокардиосигнала
4.2.1 Устройство предварительного ограничения спектра электрокардиосигнала
4.2.2 Выбор аппаратной части устройства устранения дрейфа изолинии электрокардиосигнала
4.2.3 Устройство формирования опорных отсчетов на электрокардиосигнале

4.3 Программная реализация алгоритмов устранения дрейфа изолинии электрокардиосигнала на языке псевдокода
4.3.1 Подпрограмма формирования опорных отсчетов
4.3.2 Подпрограмма формирования ИССФ
4.3.3 Подпрограмма выделения дрейфа изолинии электрокардиосигнала
4.3.4 Программа устранения дрейфа изолинии электрокардиосигнала.
4.4 Реализация программы устранения дрейфа изолинии электрокардиосигнала на языке С#
4.5 Апробация способов устранения дрейфа изолинии
электрокардиосигнала
Основные результаты
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Графики, изображенные на рисунке 1.12, показывают, что уменьшение погрешности равномерного приближения возможно при небольших величинах частот дрейфа изолинии ЭКС.
Следовательно, интерполяционные методы выделения дрейфа имеют существенные ограничения в частотном диапазоне выделяемого дрейфа изолинии ЭКС.
Воспользовавшись формулой (1.9), покажем, что для снижения относительной погрешности равномерного приближения необходимо увеличивать степень интерполирующей функции. На рисунке 1.13 представлены зависимости относительной погрешности равномерного приближения от степени интерполирующей функции при ЧСС в 60 уд/мин и частот дрейфа изолинии 0,2 Гц и 0,4 Гц.
1) Частота дрейфа изолинии ЭКС - 0,2 Гц; 2) Частота дрейфа изолинии -
0,4 Гц
Рисунок 1.13 - Зависимость относительной погрешности равномерного приближения от степени интерполирующего полинома
Рисунок 1.13 показывает, что для снижения относительной погрешности равномерного приближения до приемлемых значений (порядка 0,01-0,02) необходимо существенно увеличивать степень интерполирующего полинома, что в свою очередь приводит к увеличению вычислительных затрат на один отсчет сигнала.