Рыбалова Людмила Валериевна
Реферат диссертации.
Руководитель: Ярошенко Н.А.
Проектирование компьютерной
системы для анализа сердечной деятельности человека.
Темой
данной работы является проектирование СКС для анализа сердечной деятельности человека.
Заболевания сердца – одна из наиболее важных проблем медицины сегодняшнего дня.
Электрокардиография является одним из основных методов исследования сердца и
диагностики заболеваний сердечно-сосудистой системы. Предыдущими разработками в
этой области являются кардиологические комплексы “CARDICOM”, “Сфера”.
К настоящему
времени в области автоматической диагностики нарушений ритма сердечной
деятельности накоплен значительный опыт, который свидетельствует, в частности,
о несостоятельности на сегодняшний день попыток полной автоматизации
диагностики ритма сердца. Решение задачи базируется в основном на врачебном
опыте, с одной стороны, и на статистической обработке - с другой. Однако, как
известно, врачебный опыт далек от необходимой формализации, точнее,
формализации поддается некоторая часть устойчивых знаний, разделяемых
большинством специалистов, в то время как другая часть врачебного опыта носит
нечеткий и субъективный характер, который часто неотделим от самого
специалиста. Статистический же подход носит слишком абстрактный характер, мало
учитывая специфику задачи. Поэтому большинство существующих автоматизированных
систем или не обладает достаточной степенью убедительности, или является
малоэффективными, охватывая лишь небольшой круг патологий.
В своей
профессиональной деятельности специалист всегда опережает возможности
автоматической системы, поэтому целесообразным представляется создание
полуавтоматических систем, предполагающих участие специалиста в принятии
решения. Результатом автоматической обработки будут некоторым образным
представленные обрабатываемые данные, облегчающие постановку диагноза
специалисту, взаимодействующему с ЭВМ в интерактивном режиме.
Цифровой
электрокардиограф ЭКЦП-01, разработанный НПО “Доникс”, является следующим шагом
в развитии этого направления медицинской техники. Принцип действия прибора
основан на съеме электрических потенциалов сердца, их усилении, преобразовании
и воспроизведении на ЖКИ. Конструктивно прибор выполнен в виде портативного
функционально-законченного устройства с питанием как от сети, так и от
встроенных аккумуляторов. Прибор разработан на базе процессора из семейства
микропроцессоров 87x196, обеспечивающем выполнение практически всех основных
функций, а также сопряжение с внешними периферийными устройствами по
стандартному последовательному стыку RS-232.
Прибор обеспечивает
регистрацию и хранение электрокардиограммы в оперативной памяти одновременно по
7 отведениям (I, II, III, aVR, aVL, aVF и любой из V1-V6) при диапазоне входных
напряжений в пределах от 0.03 до 5мВ. При этом напряжение внутренних шумов,
приведенных к выходу, не более 20мкВ. Частота среза цифровых фильтров нижних
частот: 35 и 75 Гц. Центральная частота фильтра сетевой помехи – 50Гц. Прибор
обеспечивает пределы относительной погрешности при измерении напряжения +
7%.
Алгоритм
функционирования прибора следующий: биопотенциалы, снимаемые с электродов,
поступают на усилитель, где предварительно усиливаются, фильтруются и
формируются до уровня, обеспечивающего использование максимально полной шкалы
аналого-цифрового преобразования. В процессоре аналоговые сигналы преобразуются
в цифровую форму и записываются в оперативное запоминающее устройство.
Полученные
оцифрованные данные передаются в ЭВМ для их дальнейшей обработки. На основании
полученной информации строится кардиограмма и производится расчет основных
амплитудно-временных характеристик.
Обработка на ЭВМ
производится с помощью метода распознавания характерных элементов ЭКГ
основанного на принципе перехода от частного к общему и на концепции пиков. Эта
процедура состоит из трех последовательных этапов:
1. Распознание
пиков, т. е. выявление истинных пиков ЭКГ (не артефактов).
2. Разграничение
пиков, т. е. нахождение границ между истинными пиками.
3. Распознавание
характерных элементов ЭКГ.
Разрабатываемая
система производит автоматизированный расчет временных и амплитудных параметров
электрокардиограммы, что позволит освободить врача-диагноста от трудоемкой,
занимающей много времени обработки кардиологических параметров вручную, а в
случае нормальной электрокардиограммы и совсем исключить вмешательство
специалиста.
На основе
полученных результатов строится таблица параметров ЭКГ и, при необходимости,
спиральная ритмограмма.
Таблица параметров
ЭКГ будет иметь следующий вид:
|
Электрокардиологическое исследование Пациент: ФИО дата
время |
||||
|
Реквизиты |
Интервалы (мс) |
Амплитуды (мВ) |
||
|
Пол Возвр. ЧСС АД |
R-R P QRS S-T |
T P-Q Q-T |
P Q R S |
T |
Если все параметры
ЭКГ, будут находиться в пределах нормы, то компьютер выдаст сообщение об этом
на экран. В этом случае участие специалиста в составлении синдромального
заключения не требуется.
Если какой-либо из
параметров выйдет за пределы нормы, то сообщение об этом будет выдано на экран
с предложением передать полученные результаты врачу-диагносту для постановки
диагноза, а также будет предоставлена возможность построить по полученным
данным спиральную ритмограмму.
Спиральная
ритмограмма - один из возможных способов пространственного представления ЭКГ с
целью анализа ритма. Способ ее построения состоит в "сворачивании"
ЭКГ в плоскую спираль с небольшим шагом по радиусу. Если при этом выбрать
начальный радиус обращения спирали достаточно большим, а шаг достаточно малым,
то приращением длины витка можно пренебречь, считая все витки спирали
одинаковой длины. В таком случае ритмически правильная ЭКГ будет представлена
спиралью с расположением одноименных зубцов по своим радиусам, в то время как
патологическая ЭКГ будет иметь позиции зубцов, распределенные по длине спирали
с той или иной регулярностью уже второго по отношению к циклам ЭКГ уровня.
Меняя по желанию
оператора радиус спирали, можно будет настраивать ритмограмму на определенный
цикл данной ЭКГ. Такая настройка предназначена для определения периода
основного ритма с возможной переориентацией на любой из двух - предсердный или
желудочковый - ритмов с целью получения более наглядного представления.
Спиральная ритмиграмма является дополнительным источником данных при
составлении синдромального заключения в сложных для диагностики случаях.
Окончательным
результатом компьютерной обработки будет выдача на печать ЭКГ и таблицы ее
параметров.
На основании
полученных данных врач быстро сможет составить синдромальное заключение по
исследуемому случаю.
Список литературы:
1.
Электрокардиограф
цифровой портативный ЭКЦП-01. Паспорт.
2.
Мурашко
В.В. Струтынский А.В. “Электрокардиография” - Москва: “Медицина”, 1991.
3.
Дягтярь
Г.Я. “Электрокардиологическая диагностика” - Москва: “Медицина”, 1966.