Система електрокардіографії високого розрізнення

Використання спеціальних технічних засобів реєстрації електрокардіограми (ЕКГ) та методів цифрової обробки сигналів дозволяє виділити з електрокардіосигналу інформацію, яку неможливо отримати шляхом аналізу стандартної електрокардіограми. До задачі дослідження тонкої структури ЕКГ належить виявлення порушення електричної гомогенності міокарда на основі реєстрації ранніх та пізніх потенціалів передсердь і шлуночків (РПП, ППП, РПШ, ППШ) системами електрокардіографії високого розрізнення (ЕКГ ВР) (рис. 3.21).

Рис.3.21. Виявлення ППП при усередненні кардіоциклів

в системах електрокардіографії високого розрізнення

Наявність РПП, ППП, РПШ, ППШ пов’язують з підвищеною вірогідністю розвитку небезпечних для життя порушень ритму серця. Особливо складним є дослідження ППП, які спостерігаються як високочастотні мікросплески наприкінці зубця Р та мають амплітуду, близьку до амплітуди шумових складових кардіосигналу. ППП є маркерами електрофізіологічних порушень міокарда, які призводять до надшлуночкових аритмій. Ці низькоамплітудні складові ЕКГ неможливо виявити без застосування методів цифрової обробки сигналів.

Існуючі системи ЕКГ ВР мають класичний склад з блоків: комутації, посилення, фільтрації, аналого-цифрового перетворення (АЦП), цифрової обробки сигналів, відображення в реальному часі, архівації даних. Відмінність проявляється під час реалізації принципових схем кожного блоку з метою підвищення точності подання ЕКГ, а також в процесі цифрової обробки кардіосигналів.

В структурній схемі системи ЕКГ ВР (рис. 3.22) можна виділити декілька підсистем:

– підсистему обробки аналогових сигналів ЕКГ;

– підсистему аналого-цифрового перетворення;

– підсистему обробки цифрових сигналів ЕКГ;

– підсистему передачі даних;

– підсистему відображення даних.

Рис. 3.22. Структурна схема системи ЕКГ ВР

Підсистема обробки цифрових електрокардіосигналів системи ЕКГ ВР дозволяє здійснювати складні алгоритми перетворення, фільтрації і розпізнавання образів. Експериментальний зразок системи ЕКГ ВР побудований на базі зовнішнього пристрою реєстрації та портативного персонального комп'ютера (рис. 3.23). Інтерфейсом зв'язку з ПК є високошвидкісний інтерфейс USB.

Рис. 3.23. Експериментальний зразок системи ЕКГ ВР

Загальна структура інформаційно-алгоритмічного забезпечення системи ЕКГ ВР наведена на рис. 3.24. Система дозволяє проводити реєстрацію електрокардіосигналів з відображенням процесу реєстрації в реальному часі, а також збереження запису ЕКГ з можливістю подальшої обробки різними методами. Розрядність АЦП складає 13 біт, а частота дискретизації — 2 кГц.

Системою реалізуються такі функції як: реєстрація ЕКГ, попередня обробка (усунення тренду, фільтрація 35 і 50 Гц), пошук QRS комплексів, виділення кардіоциклів та їх синхронізація за R зубцем, отримання усереднених кардіоциклів. Також у системі присутні модулі з такими алгоритмами обробки електрокардіосигналів як часовий, спектральний, масштабно-часовий аналіз, обробка ЕКГ у власних підпросторах. З метою виявлення ППП у складі ЕКГ здійснюється аналіз термінальної частини усереднених Р зубців з використанням часових вікон 30 мс, 20 мс і 10 мс.

Рис. 3.24. Структура інформаційно-алгоритмічного забезпечення

системи ЕКГ ВР

На рис. 3.25 наведено загальний вигляд графічного інтерфейсу користувача системи ЕКГ ВР.

Рис. 3.25. Графічний інтерфейс системи ЕКГ ВР

Виявлення за допомогою систем ЕКГ ВР провісників серцевих аритмій - РПП, ППП, РПШ або ППШ - дає підставу для проведення додаткових досліджень серцевої діяльності пацієнтів іншими більш трудомісткими методами. Тому системи ЕКГ ВР можна розглядати як невід’ємну складову частину біомедичного комп’ютерного обладнання для експрес-діагностики функціонального стану людини.