Диссертация (1024691), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Вкаждой позиции синхронно с МКГ измеряется ЭКГ по второму стандартномуотведению. Схема измерений и положение измерительных позиций поотношению к анатомическому ориентиру показана на рисунке 5.1.186Рисунок 5.1 – Расположение точек регистрации МКГ и позиций измерителя надгрудной клеткой обследуемого при использовании диагностических МКГкомплексов серии «МАГ-СКАН-09»ВходеМКГисследованияможновыделитьдвепоследовательныеотносительно автономные стадии:1) Ввод магнитокардиосигналов, сохранение результатов измерений в базеданных и цифровая предобработка сигналов.2)Выделениеинтервалакардиокомплекса(P-QRS-T-комплекса)дляисследования, пространственно-временной анализ и определение характеристикМКГ,решениеобратной187задачи и пространственно-временнойанализраспределения источников сигналов.Основной задачей первого этапа, кроме непосредственного ввода и сохраненияданных измерений, является выделение МКГ-кардиокомплексов и очисткасигналов от помех.
На втором этапе, кроме расчета параметров и характеристикмагнитногополяиегоисточников,выполняетсятакжевизуализацияпространственных распределений источников магнитного сигнала и анализвременной динамики их изменений. Каждая из двух стадий МКГ исследованияреализована в виде отдельного программного пакета. Принципиальная схемаструктуры программного обеспечения магнитокардиографа показана на рисунке5.2.5.2 Пакет начальной обработки МКГДанный пакет включает в себя три логически разделяемых программных блока:-блок ввода МКГ-данных из измерительной системы в компьютер;-база данных (БД) МКГ-исследований;-предобработка МКГ-сигналов.Первые два блока реализованы в виде независимых программных exe-модулей.Третий, в свою очередь, разделяется на последовательные этапы, которые такжереализованы, как отдельный exe-модуль. Связь между блоками, выбор режимаработы с БД и режима предобработки, а также интерфейс взаимодействия спользователем обеспечивает отдельная управляющая программа пакета.5.2.1 Программа ввода и регистрации МКГПрограмма «9MCG» предназначена для ввода и накопления данных МКГизмерений в компьютере, контроля качества полезного МКГ-сигнала на фонепомех в режиме реального времени, а также настройки характеристиктехнических элементов магнитометрической системы.188Рисунок 5.2 – Блок-схема, иллюстрирующая структуру программногообеспечения для ввода, обработки и анализа магнитокардиосигналов189Основные функциональные возможности программы ввода данных:-синхронный ввод и отображение текущих данных по 13 каналам в режиме«он-лайн»;-отображение текущих данных в режиме «офф-лайн» («замороженное»отображение);-запись данных в файлы на твердый диск компьютера;-обеспечение записи МКГ-данных для различных пространственныхпозиций измерительной системы;-управление параметрами записи: длительностью и коэффициентамиусиления;-управление отображением данных во всех режимах работы программы:выбор отображаемых каналов, изменение временного и амплитудного масштабов,автомасштабирование;-ФНЧ-цифровая фильтрация отображаемых данных в режиме реальноговремени;-расчет и отображение спектров вводимых сигналов в режиме реальноговремени;-просмотр и анализ качества записанных данных в текущем сеансеизмерений в статическом режиме;-запоминание всех оптимальных параметров записи, отображения иобработки в качестве значений по умолчанию для следующих сеансов измерений;-настройка характеристик технических элементов измерительной МКГ-системы.На рисунке 5.3 представлено основное окно программы «9MCG» в процессезаписи магнитометрических данных.5.2.2 База данных МКГ-исследованийДля хранения информации о пациентах, МКГ-измерениях и результатахисследований разработана база данных (БД) МКГ-исследований.190Рисунок 5.3 – Вид окна программы «9MCG» управления режимами работымагнитометрической СКВИД-системы и регистрации магнитокардиосигналовМКГ-комплекса «МАГ-СКАН-09»191БД включает картотеку пациентов с возможностями быстрого их поиска,отбора и сортировки.
Для каждого пациента динамически подгружается таблица сего МКГ-исследованиями, а для каждого исследования – таблица с результатамиизмерений. Предусмотрен ввод обширных комментариев как к каждому пациенту,так и к каждому исследованию и результату. У пользователя имеетсявозможность откорректировать или удалить ранее введенную в БД информацию(рисунок 5.4).Рисунок 5.4 – Вид основного окна базы данных для учета и хранения данныхМКГ-обследований и результатов их анализаВ рамках БД реализовано запоминание, хранение, обновление и извлечениеисходных данных МКГ-измерений в виде плоской структуры сжатых бинарныхфайлов. Каждый такой компрессированный файл соответствует одному полному192МКГ-исследованию и содержит файлы с исходными записями МКГ, основными,промежуточными и конечными результатами.
Предусмотрено три режима работыбазы данных МКГ-исследований:1) Ввод карточки нового пациента и/или нового исследования, инициализацияработы внешнего программного модуля для ввода данных, запоминаниевведенных данных в БД.2) Извлечение из БД ранее накопленных данных МКГ для последующейобработки, анализа и интерпретации.3) Запоминание в БД результатов анализа конкретного МКГ-исследования.В качестве дополнительных возможностей реализовано создание новой пустойБД, сохранение текущей БД в другом месте (например, для ведения архива) иоткрытие другой существующей БД.5.2.3 Предобработка МКГ-сигналовЦель предобработки состоит в повышении качества введенных в компьютерсигналов с каналов регистрации МКГ комплекса.
Качество МКГ-сигналов припроведении исследований в неэкранированных помещениях в присутствиисильных внешних помех (главным образом, сигналов помех на промышленнойчастоте 50 Гц и ее гармониках) в большой степени определяется отношением«сигнал/помеха» в записанных в компьютер данных измерений. Как показалпрактический опыт, в исходных данных измерений даже в моменты времени смаксимально сильным сигналом и в тех пространственных точках, где сигналмагнитногополясердцаимеетмаксимальнуюамплитуду,отношение«сигнал/помеха» не превышает 1. Алгоритмы цифровой обработки МКГ-сигналовпозволяют подавить шум до уровня, когда в усредненном кардиокомплексеотношение «сигнал/помеха» становится больше 100.В рамках подсистемы предобработки МКГ были разработаны формыпредставления входной, промежуточной и выходной информации в видебинарных файлов на различных стадиях обработки.
Разработана схема движения193информации и интерфейсы между отдельными программами, входящими вподсистему, а также между базой данных и программой анализа усредненныхкомплексов. Предобработка может вестись в двух режимах: автоматический,когдавсеэтапыобработкивыполняютсяпоследовательнобезучастияпользователя, и пошаговый, когда на каждом этапе пользователь можетпроанализировать результаты обработки, скорректировать параметры и повторитьэтап.
Работа программного обеспечения была протестирована на несколькихсотнях МКГ-исследований.Алгоритмыпредобработкивключали:1)алгоритмыавтоматическогоконтурного анализа ЭКГ; 2) алгоритмы фильтрации МКГ-записей; 3) алгоритмыусреднения МКГ-кардиокомплексов (P-QRS-T комплексов). Ясно, что качествообработки данных на каждом этапе существенно влияет на конечный результат.Рассмотрим особенности реализации трех основных разделов общего алгоритма.5.2.4 Контурный анализ ЭКГПри использовании МКГ-систем с небольшим количеством измерительныхканалов (для комплекса «МАГ-СКАН-09» - 9 каналов) в каждом исследовании дляпостроения полной карты распределения магнитного поля в стандартной области(20×20)см2регистрацияМКГпроводитсяпоследовательновчетырехпространственных позициях системы относительно пациента.
Для синхронизацииданныхМКГ,используютсясоответствующихзаписиЭКГпоразнымвторомупространственнымстандартномупозициям,отведению.ЭКГзаписываются синхронно с МКГ в каждой позиции. На этапе усреднения МКГQRS-комплексов усредняются также и QRS-комплексы в ЭКГ. Усредненныекомплексы ЭКГ для всех позиций совмещаются относительно одинаковойбазисной точки в комплексе.
С теми же смещениями, что и для ЭКГ,совмещаются и МКГ QRS-комплексы для всех пространственных позиций. Кромесинхронизации данных для разных пространственных позиций, записи ЭКГ194используются и при усреднении QRS-комплексов в каждом канале МКГ (рисунок5.5).В задачи контурного анализа ЭКГ входит обнаружение и выделение QRSкомплексов, распознавание и разделение по типам (кластеризация), определениеположений базисных точек и границ комплексов. Разработан оригинальныйалгоритм контурного анализа ЭКГ, который реализован в виде отдельнойпрограммы.
Перед началом анализа производится цифровая фильтрация высоких(50 Гц и выше) и низких (ниже 0.5-0.7 Гц) частот в записях ЭКГ. Далее на основеанализа амплитуд, длительности и крутизны фронтов производной ЭКГ повремени выделяются QRS-комплексы и находится положение левой и правойграницы каждого из них.Рисунок 5.5 – Отображение на экране компьютера результатов контурногоанализа ЭКГ в одном из исследований в четырех последовательных позицияхрегистрации МКГ195ЗавершаетсяконтурныйанализЭКГоценкойтиповкомплексовиформированием кластеров - последовательностей комплексов одного типа.Формирование кластеров выполняется итерационно с уточнением усредненногоили наиболее представительного комплекса каждого типа. Таким образом, в ЭКГавтоматически распознаются и разделяются комплексы основного синусовоготипа, экстрасистолы различных типов, а также комплексы основного типа,предшествующие или последующие экстрасистолам.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
