1 Universitatea Națională de Cercetare Tomsk Politehnică
3 FGBI "Institutul de Cercetare al Cardiologiei" din Filiala Siberiană a Academiei Ruse de Științe Medicale
Simularea efectului de impact al filtrului de înaltă frecvență (HPF) la semnalul ECG real sistem MatLab înregistrat fără filtre în banda de la 0 Hz la 100 Hz folosind un special conceput pentru nanoelectrodes electrocardiograf. Se arată că filtrele distorsionează forma ECG și parametrii de amplitudine-timp, pe baza cărora personalul medical diagnostichează starea sistemului cardiovascular al unei persoane. S-a demonstrat experimental că filtrele de înaltă frecvență conduc la o deplasare suplimentară a complexului S-T cu 30-40 μV. Ca urmare a acestor medici de deplasare - cardiologi obținut parametru care poate fi interpretat ca ischemia miocardica (offset 100 mV diagnosticată ca boală cardiacă ischemică), deși semnalul real de offset este de aproximativ 70 mV. Proiectate măsuri nanoelectrodes electrocardiograf deplasarea ST-complexe unități constitutive și zeci de microvolți fără distorsiuni linie izoelectrică inimă filtru de înaltă frecvență, crescând astfel acuratețea diagnosticului bolilor coronariene.
măsurarea potențialului bioelectric
Parametrii semnalului ECG
electrocardiografe pe nanoelectrozi
Scopul studiului este de a evalua efectul filtrelor de înaltă trecere modelate în sistemul MATLAB pe un sigiliu ECG real înregistrat cu un electrocardiograf pe nanoelectrozi în domeniul de frecvență de la 0 la 100 Hz.
Filtrarea este deja o modificare deliberată a semnalului inițial însuși pentru a extrage informații utile din acesta. Standard pentru electrocardiografe nu reglementează setul de filtre pentru electrocardiograf, precum și performanța într-un anumit model de dispozitive, prin urmare, într-o varietate de electrocardiografe, diferite tipuri de filtre, care vor avea un impact diferit asupra semnalului ECG. Acesta este influențat de diferite filtre pe ECG se explică prin diferența dintre citirile din diferite ECG-uri.
Pe piețele mondiale și interne există o gamă largă de echipamente electrocardiografice. Electrocardiografii funcționează într-un interval de frecvență îngust și au limitări în regiunea de joasă (de la 0,05 Hz și mai mare) la frecvențe înalte (20, 40, 75, 150, 250 Hz).
[1] oferă o imagine de ansamblu asupra principalelor tipuri de interferențe, modul de eliminare a acestora și efectele secundare impuse ECG (tabelul 1). Tabelul prezintă efectul HPH asupra ECG atunci când elimină driftul izolinei.
Tabelul 1 - Efectul HPV asupra ECG atunci când se elimină izolinii derivați
La Universitatea Politehnică din Tomsk, nanoelectrozele medicale au fost dezvoltate în laboratorul de inginerie medicală a instrumentelor. Pe baza lor, a fost creat un echipament electrocardiografic [2; 4].
- practic nu polarizați la curenți de până la 0,5 μA și au potențial de contact scăzut;
- deviația potențialului de electrod la un curent de 1 nA nu este mai mare de 0,001 μV / s; la un curent de 100 nA - nu mai mult de 0,01 μV / s.
Electrozii convenționali sub influența activității bioelectrice a mușchilor care apar în procesul activității vitale umane sunt polarizați. Din acest motiv, fie filtrele sunt utilizate pentru a limita semnalele în domeniul de frecvență joasă, fie pentru a dezvolta un sistem de urmărire pe convertoarele digitale la analogice pentru a compensa componenta constantă a activității bioelectrice în circuitul de intrare. Cel mai adesea, există modalități de limitare a lățimii de bandă a sistemului de măsurare. A doua opțiune este folosită în dispozitive cu rezoluție ridicată, circuitul este complicat, conține mai multe componente electronice, ceea ce duce la o creștere a nivelului zgomotului de bază și la o scădere a sensibilității. Tensiunea constantă la ieșirea DAC din servomotor creează curenți constanți care curg prin electrozi, polarizându-i.
Nanoelectrodes a permis de a crea un electrocardiograf fără filtre în intrarea circuitului de măsurare, care oferă un diagnostic mai precis, cu mai puține erori atunci când se interpretează filtrele electrocardiograme distorsionate, obține caracteristicile tehnice ale dispozitivului ECG care depășesc caracteristicile dispozitivelor ECG scumpe ispolzuemyeh in cardiologie si alte facilitati medicale .
Modele proiectate de dispozitive (cu un singur canal și trei canale), care funcționează în domeniul 0-100 Hz. Aceste dispozitive nu au un filtru de blocare de 50 Hz și un filtru de trecere înaltă.
Efectul diferitelor tipuri de filtre asupra semnalului ECG a fost evaluat. În acest scop, a fost proiectat un circuit în sistemul MatLab (Figura 1), care conține două canale. Primul canal conține un Butterworth HPF de ordinul patru, cu o frecvență de cutoff de 0,05 Hz (Highpass de filtrare 0,05 Hz). Cel de-al doilea canal conține un HPF Butterworth de ordinul patru, cu o frecvență de decuplare de 0,15 Hz (Highpass de filtrare 0,15 Hz).
Pentru a studia efectul filtrului de înaltă frecvență asupra semnalului electrocardiografic, se utilizează programele MatLab, E-Cardio și programul special creat pentru conversia fișierelor dintr-un program în altul.
Atât înregistrarea, cât și citirea fragmentelor de semnal pentru pachetul MatLab sunt realizate în două etape și sunt utilizate două programe: "E-Cardio" și ReadMAT.
1. Înregistrarea. Fișierul este salvat în format MatLab în două moduri:
- a) fișierul .DAT este citit și fragmentul necesar al semnalului este decupat;
- b) fragmentul tăiat este salvat într-un fișier .BINMAT;
- c) Cu programul ReadMAT, fișierul .BINMAT este convertit într-un fișier .MAT.
- a) programul ReadMAT citește fișierul .MAT și îl convertește în format .BINMAT;
- b) fișierul .BINMAT este citit de programul E-Cardio și afișat pe pagina "Cut-Slice".
Rezultatele efectului filtrelor asupra semnalului ECG în sistemul MatLab sunt prezentate în Fig. 2-5.
a) semnal cu patologie la intrarea canalului cu HPF cu o frecvență de cutoff de 0,05 Hz;
b) un fragment al semnalului cu patologie la intrarea canalului cu HPF cu o frecvență de cutoff de 0,05 Hz;
c) un semnal cu o patologie la ieșirea canalului cu HPF cu o frecvență de cutoff de 0,05 Hz;
d) un fragment al semnalului cu patologie la ieșirea canalului cu HPF cu o frecvență de cutoff de 0,05 Hz.
Fig. 2. Canal cu HPF cu o frecvență de oprire de 0,05 Hz.
a) semnal cu patologie la intrarea canalului cu HPF cu o frecvență de cutoff de 0,15 Hz;
b) un semnal cu patologie la ieșirea canalului HPF cu o frecvență de cutoff de 0,15 Hz.
Fig. 3. Canal cu HPF cu o frecvență de decuplare de 0,15 Hz.
Fig. 4. Semnalul unei persoane sănătoase la intrarea în canal cu filtre.
Fig. 5. Semnalul unei persoane sănătoase la ieșirea canalului de HPV cu o frecvență de oprire de 0,05 Hz.
În Fig. 6 prezintă un fragment mărit al ECG-ului pacientului înregistrat din primul fir toracic de-a lungul Cerului, la intrarea și ieșirea HPF cu o frecvență de cutoff de 0,05 Hz.
Fig. 6. Fragment de electrocardiograme ale plumbului toracic din cer, pacient P5:
a) înainte de filtrare; b) după filtrarea HPF cu o frecvență de cutoff de 0,05 Hz.
Într-un cardiograf modern, sunt utilizate mai multe tipuri de filtre, concepute pentru sarcini diferite, fiecare dintre specii putând fi reprezentate de mai multe opțiuni. Acest lucru creează un număr mare de combinații posibile de filtrare.
În funcție de parametrii de filtrare ai semnalului, pot apărea schimbări destul de vizibile în sensibilitatea detectării ischemiei miocardice de la deplasarea segmentului ST, filtrele din circuitul de măsurare al electrocardiografelor au un efect diferit asupra amplitudinilor, duratelor dinților și deplasării intervalelor electrocardiogramei.
Sa demonstrat experimental că filtrele cu frecvență înaltă conduc la o deplasare suplimentară a complexului S-T cu 30-40 μV (Figura 6). Ca rezultat al acestui cardiologilor deplasare parametru obținut care poate fi interpretat ca ischemia miocardica (offset 100 mV diagnosticată ca boală cardiacă ischemică), deși semnalul real de offset este de aproximativ 70 mV.
În echipamentele electrocardiografice moderne, filtrele de înaltă trecere sunt folosite pe scară largă, care limitează semnalul la frecvențe joase și conduc la o deplasare suplimentară a segmentului ST (30-40 μV datorită acțiunii filtrului), ceea ce reduce valoarea diagnosticului acestei metode. Această problemă poate fi rezolvată numai prin eliminarea filtrelor din circuitul de măsurare, care se realizează în electrocardiografe pe nanoelectrozi.
Proiectate măsuri nanoelectrodes electrocardiograf deplasarea ST-complexe unități constitutive și zeci de microvolți fără distorsiuni linie izoelectrică inimă filtru de înaltă frecvență, crescând astfel acuratețea diagnosticului bolilor coronariene.
- Agafonnikov V.F. Doctor în științe tehnice. Profesor al Departamentului de proiectare a nodurilor și a părților componentelor SRE (KUDR) al Universității Tomsk de sisteme de control și radioelectronică (TUSUR), Tomsk.
- Maksimov I.V. MD Profesor, specialist principal al Institutului de Cercetări Științifice de Cardiologie al Filiala Siberiană a Academiei de Științe Medicale din Rusia, Tomsk.
Vă aducem la cunoștință jurnale publicate în editura "Academia de Istorie Naturală"
(Factor de impact ridicat al RINC, subiectul jurnalelor acoperă toate domeniile științifice)
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: