02Hastq_2_2010 (1006402), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

ФОФ или ШОУ (широкая - ограничитель - узкая) как методики возникли в середине 30х годов прошлого века при защите радиоканалов от шумовых помех. Ограничитель проводит нормировку уровня помех, чем обеспечивается исключение ложных срабатываний при помехах любой мощности. Далее ставится узкополосный фильтр - накопитель, который выделяет узкополосный сигнал. Амплитуда сигнала будет превышать уровень нормированных помех на величину, равную корню квадратному из соотношения полос до ограничителя - широкая и после ограничителя - узкая. (ШОУ)

П рименительно к обнаружителю R - пиков техни­ка ФОФ устраняет возможность ложных срабатываний при изменении шумовой обстановки и уровня ЭКГ сигнала. Такой обнаружитель состоит из входных антидрейфовых фильтров (Δf 5-75Гц), дифференцирующего фильтра для расширения полосы, режекторного фильтра 50Гц. Этим формируется эквивалент обеляющего широкополосного фильтра (Ш) . Далее устанавливается ограничитель амплитуды с уровнем 0,25мВ. Он срезает все большие пики помех, и уничтожает разницу в амплитудах R пиков. На выходе ограничителя устанавливается фильтр (У) интегрирующий, компенсирующий входное дифференцирование и выделяющий фильтр с полосой Δf 5-25Гц. Порог с постоянным уровнем 0.15 - 0.25 мВ выделяет только R пики. Обнаружитель безинер­ционен и не зависит от амплитуды предыдущих импульсов, Очень надежен.

6.5. Выделение комплексов методом грамматических правил.

После обнаружения R пика проводится контурный анализ разделения комплексов. Он опирается на метод грамматических правил. Эталон сигнала и структура грамматического правила считаются известными. Эта­лонные образы для ЭКГ и наборы их параметров показаны на рис 6.1.

Обычно используются следующее граммати­ческое правило. После обнаружения пика R и измерения RR интервала выделяются временные области возможного нахождения импульсов Р, Q, S, и Т (Р слева от R в интервале 100-200мс, Т – справа в таком же интервале. Первый отрицательный импульс слева от пика R на интервале 40 мс будет импульсом Q, а первый отрицательный импульс справа от R на интервале 40 мс будет импульсом S.) На рис 6.1. представ­лены и более сложные эталоны комплекса QRS, требующие более громоздких граммати­ческих правил.

Выделение импульсов идет по графику записи ЭКГ в полосе частот 1,5 - 35Гц. (Т.к. на этом этапе выделяются только максимумы без измерения и сокращение полосы повышает устойчивость выделения при наличии дрейфов и сетевой помехи. Измерение длительностей импульсов используется полоса 1,5 – 75Гц, для измерения смещения уровня ST - полоса 0,05 – 35 Гц).

Естественно, существуют записи ЭКГ с патологиями, расшифровка которых непосильна автомату. В этих случаях обязательно должено выдаваться сообщение неспособности автомата и передаче анализа врачу. Другими словами автомат должен оценивать надежность каждой своей операции, сравнивать эту оценку с заданным порогом. Например, импульсы Р не обнаружен. Критерием надежности может быть отношение сигнал/шум в области обнаружения или несоответствие наблюдаемого комплекса заложенному граммати­ческому правилу.

6.6. Измерение параметров

После завершения контурного анализа необходимо провести измерение параметров: в электрокардиографии это измерение длительностей импульсов, расстояний между импульсами и их амплитуд.

Измерение длительностей связано с важным методологическим вопросом: что считать за начало и конец импульса? (Например, момент выделения переднего фронта импульса из дорожки шумов? Достижение фронта импульса заданного порога? Момент максимума второй производной импульса в области начала?). Особо остро стоит вопрос измерения момента окончания импульса Т. Это важная точка определяет завершение электрической активности миокарда. Импульс Т имеет пологие очертания, что затрудняет измерение.

(Вся процедура анализа и измерения может быть представлена следующей последовательностью:

Имеется график ЭКГ в полосе 0.05 - 75Гц. Определяется СКО дорожки шумов и величина дрейфа. Если шумы и дрейф ниже допустимого уровня, то принимается решение о проведении дальнейшего анализа.

1) В отдельном канале с использованием "согласованных" фильтров производится нахождение пика R .

2) Дополнительная фильтрация в полосе 1.5 - 35Гц. Нахождение пиков Q,R,S. Выделение изолинии. Нахождение пиков Р,Т.

3) Фильтрация в полосе 0,05 – 35 Гц. Нахождение точки j, измерение уровня ST интервала (Обычно на 80 мс правее точки j. Особенности нахождения точки j: В 50% случаев точка j не может определяться в явном виде, т.к. часто импульс S плавно переходит в интервал ST. Тогда точка j находится как пересечение изолинии с кривой интервала ST).

4) График второй производной ЭКГ в полосе 1.5 - 75Гц.. Выделение точек максимумов и нахождение точек начала и конца импульсов. Измерение временных интервалов. )

6.6.1. Измерение амплитуды.

Как правило, измеряются максимумы и минимумы. Простейший алгоритм измерения максимума состоит в последовательном переборе точек на заданном интервале с проверкой (У_к-1-У_к)< 0. Первая точка, при которой выполняется условие, регистрируется как точка максимума. Однако часто в составе сигнала присутствуют помехи, создающие мелкие ложные экстремумы. Устранение мелких максимумов возможно или предварительной усредняющей фильтрацией или параболической аппроксимацией участка измерения. При нахождении максимума кривой точное его местоположение дополнительно может уточняться по максимуму второй производной.

Измерение изолинии и сдвигов уровня ST в кардиологии. Изолиния измеряется на интервале конец Р- начало Q, сдвиг ST измеряется на 80 мс от точки j. Это низкоамплитудные сигналы, по этому желательно измерения проводить после после фильтрации в полосе 1,5-35Гц.

6.6.2. Измерение моментов точек начала и конца

Форма максимумов/минимумов едина для всех биосигналов, чего нельзя сказать об областях начала и конца. Возможны два подхода: первый - измерение момента начала без учета структуры (формы) начала и второй – с учетом. Возможно последовательное использование двух процедур, что обеспечивает более точный анализ. Особенности анализа очень разнообразны (например в начале импульса Q ЭКГ физиологи выделяют особый участок Δ - волны (см рис 6.1))

До появления ЭВМ широко применялся метод определения момента пересечения порога и метод момента выхода сигнала из дорожки шумов. Эти методы имеют большие методические погрешности, как от пациента к пациенту, так и от прибора к прибору. Они слабо связаны с физиологическими процессами возникновения биосигнала, а помеховая обстановка очень вариабельна. Поэтому в современных системах они используются мало.

Прежде всего укажем, что в большинстве случаев форма начала имеет параболический участок переходящий в область резкого, почти линейного нарастания. Поэтому эффективен метод определения начала нахождением максимума второй производной - точка максимума может считаться моментом начала импульса. В любом случае для обеспечения сравнимости результатов измерений, произведенных приборами разных фирм, должен использоваться стандартный, общий для всех поверочный сигнал.

Этот сигнал должен быть легко воспроизводимым и контролируемым. Например "угол - излом" см. рис 6. 2. Левый луч угла совпадает с изолинией, правый- идет вверх. Отсчеты эталона могут выглядеть: "00012345..." Длительность элементов угла должна охватывать только область одного фрагмента кривой «начала» для исключения ошибок наложения. Для ЭКГ эта длительность порядка 10 мс изолинии и 10 мс подьема.

7. Векторное представление сигнала.

ЭВМ позволяют применять практически все математическме методы. В них используются непрерывное и дискретное представление сигналов. Например, в виде набора отсчетных точек Котельникова. В том и другом представлении возможно проводить различные преобразования. Для дискретных записей удобны матричные формы (изучаемые линейной алгеброй). Напомним соответствие этих двух форм.

Сигнал или функция в виде последовательности отсчетных значений считается компонентами вектора Х = (х₁,х₂,х₃,). Запись получается очень компактная. В линейной алгебре определены понятия вектор строки и вектор столбца, прямоугольной (и квадратной) матрицы. Преобразование вектор строки в вектр столбец (и наоборот) называется транспонированием. Определены операции сложения, умножения на число, умножения вектора на вектор, вектора на матрицу и другие. Умножение двух векторов дает число, операция эквивалентна нахождению взаимной корреляции (или проекции) между функциями - векторами. Умножение вектора - строки на матрицу дает преобразованный вектор, операция эквивалентна фильтрации или интегральной свертке.

Векторные операции имеют эквиваленты в пространстве непрерывных функций и наоборот. По этому выбор интегральных или векторных записей зависит от удобства использования. Для пояснения в таблице 1 приведено соответствие основных непрерывных и векторных форм.

Таблица 1. Соответствие аналоговых и векторных форм.

8. Статистические методы

Используемые понятия: Стационарный процесс, корреляционная функция и энергетический спектр. Фильтр Винера. Нормальный закон распределения. Вероятность события, совместная вероятность, условная вероятность, априорная и апостериорная вероятность, "обратная" вероятность. Функция правдоподобия. Проверка гипотез, ошибки первого и второго рода. Решающее правило. Функция потерь. Оценка значения параметра. Потенциальная точность оценок. Последовательный анализ Вальда. Фильтрация Калмана. Персептрон Розенблата.

8.1 Мир случайностей.

Характеристики

Список файлов лекций