Совершенствование аппаратно-программного комплекса получения и обработки электрокардиографического сигнала

• Автор: Исаков, Роман Владимирович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 164 с. : ил.

ГЛАВА I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ОБРАБОТКИ ЭЛЕКТРОКАРДИОСИГНАЛОВ
1.1. Системный подход к анализу работы сердца
1.2. Анализ современных аппаратных средств получения электрокардиоспгналов
1.2.1. Интеллектуальные портативные диагностические приборы
1.2.2. Цифровые электрокардиографы
1.2.3. Аналоговые электрокардиографы
1.2.4. Суточные мониторы ЭКГ (холтеровские регистраторы)
1.2.5. Системы дистанционного контроля работы сердца
1.3. Систематизация методов обработки электрокардиоспгналов
1.3.1. Топологический анализ ЭКГ
1.3.2. Статистический анализ
1.3.3. Спектральный анализ
1.3.4. Применение методов нелинейной динамики
1.4. Выводы
ГЛАВА II. РАЗРАБОТКА ПРОБЛЕМНО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ АНАЛИЗА И ОБРАБОТКИ ЭЛЕКТРОКАРДИОСИГНАЛА
2.1. Выбор сигнала для исследования
222. Определение оптимальных точек регистрации биопотенциалов
23. Определение величины минимальной достаточной выборки
2.4. Анализ экспериментальных данных
2.4.1. Результаты временного анализа
2.4.2. Результаты спектрального анализа
2.4.3. Результаты исследования фазовых портретов
2.4.4. результаты параллельного исследования фазовых портретов и спектров
2.5. Сравнение известных методов анализа электокардиографических данных
2.6. Синтез подходов к количественному описанию топологии фазового портрета
2.7. Исследование разработанных количественных критериев оценки фазового портрета
2.8. Выводы
ГЛАВА III. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНО-АППРАТНОГО КОМПЛЕКСА ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА
3.1. Разработка алгоритма обработки информации
3.2. Разработка принципиальной схемы аппаратной части программно-аппаратного комплекса оценки функционального состояния организма
33. Разработка метода обработки сигнала для автоматического обнаружения и исключения артефактов
3.4. Разработка программы для микропроцессорной обработки информации
ГЛАВА IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АППАРАТНО-ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ОБРАБОТКИ И АНАЛИЗА ИНФОРМАЦИИ О ФУНКЦИОНАЛЬНОМ СОСТОЯНИИ ОРГАНИЗМА
4.1. Описание и состав опытного образца
4.2. Разработка дополнительного программного обеспечения
4.3. Методика проведения эксперимента
4.4. Экспериментальное исследование аппаратной части комплекса юз
4.5. Экспериментальное исследование разработанного метода обнаружения и исключения артефактов
4.6. Результаты и рекомендации
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ А. ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС «ВАРИКАРД»
ПРИЛОЖЕНИЕ В. ХОЛТЕРОВСКИЙ РЕГИСТРАТОР «ANNA FLASH 2000»
ПРИЛОЖЕНИЕ С. ЛИСТИНГ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ D. ЛИСТИНГ ПРОГРАММЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ФАЗОВЫХ ПОРТРЕТОВ В СИСТЕМЕ MATLAB
ПРИЛОЖЕНИЕ Е. ОПИСАНИЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ СЕМЕЙСТВА MSP430F
ПРИЛОЖЕНИЕ F. ЛИСТИНГ ПРОГРАММЫ ОБРАБОТКИ СИГНАЛА ДЛЯ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА MSP430F149
ПРИЛОЖЕНИЕ G. ДОКУМЕНТЫ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Методы и алгоритмы интеллектуальной поддержки принятия решений о здоровье человека в медицинских системах на данный момент основываются, главным образом, на статистической обработке полученных данных [1,2,32,138], ориентированных, как правило, на людей, подверженных патологиям [47]. Но при возникновении патологий, зачастую происходят необратимые архитектурные изменения в различных системах организма, поэтому дальнейшее лечение сводится лишь к облегчению симптомов [7,26]. Именно поэтому, разработка проблемно-ориентированных систем получения и обработки биомедицинских сигналов, основанных на новых методах автоматизированной обработки информации и направленных на профилактические экспресс исследования организма, наиболее актуальна для медицины.
Общее функциональное состояние организма можно исследовать по сердечно-сосудистой системе. Известно что, любое изменение в организме, так или иначе, отражается на деятельности кровеносной системы, центральным звеном в которой является сердце [8,9,17,20,23,28,43]. Поэтому динамика его деятельности косвенно отражает состояние организма в целом [8,17,23].
Работы в области улучшения аппаратных и методических средств для кардиологических исследований ведутся многими учёными, как в России (Селищев С.В., Штарк М.Б., Балашов Ю.С., Шерашов B.C., Килимник В.А., Калантар В.А., Истомина Т.В. Баевский P.M., Берсенева А.М, Парин В.В., Флейшман А.Н. и др.), так и в других странах мира (Голденберг Э., Хаттен X., Кратшмер X., Гросс В., Ван Г иле М. и др.).
Контроль состояния сердечно-сосудистой системы в настоящее время осуществляется различными средствами. Среди них выделяются:
- приборы, регистрирующие электрический потенциал с кожи человека с целью получения электрокардиограммы (ЭКГ) и дальнейшего её
Таким образом, объём рекомендуемой минимальной достаточной выборки составил 230 точек Л/?-интервалограммы. Дальнейшее увеличение выборки для исследования здоровых организмов не целесообразно из-за повышения вероятности захвата артефактных значений и имеет смысл лишь при исследовании тяжело больных людей.
2.4. Анализ экспериментальных данных
Анализ экспериментальных данных производился на основании экспериментальных измерений разных групп людей во Владимирском государственном университете на кафедрах биомедицинской инженерии и физвоспитания. Данные были получены при исследованиях как спортсменов и студентов, не жалующихся на работу сердечно-сосудистой системой, так и людей, страдающих или перенёсших заболевания сердца.
Также контрольные измерения проводились на базе Областной клинической больницы г. Владимира и больницы Владимирского тракторного завода.
Экспериментальный банк данных разделялся на следующие группы:
1) спортсмены (150 записей);
2) условно-здоровые люди (335 записей);
3) люди с небольшими нарушениями функционального состояния организма (21 запись);
4) люди с критическим функциональным состоянием организма (48 записей).
Анализ экспериментальных данных производился
вышерассмотренными методами: статистический (построение гистограмм), спектральный (разложение в спектр Фурье), нелинейный (построение фазовых портретов). Данные исследования производились с целью выявления необходимости и возможности усовершенствования известных методов.