Диссертация (1024691), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Анализ типов комплексовпозволяет избежать усреднения в МКГ-комплексов разных типов. В программереализована возможность для пользователя вручную с помощью «мыши»скорректировать результаты компьютерного анализа: изменить тип комплекса,удалитьилиопределяетсядобавитьсредняя,комплекс.Призавершенииработыпрограммымаксимальнаяиминимальнаячастотасердечныхсокращений (ЧСС), а также среднеквадратичное отклонение ЧСС для основноготипа комплексов в каждой ЭКГ.Работа программы контурного анализа ЭКГ была проверена и отлажена нанескольких тысячах записей ЭКГ для пациентов с разнообразными патологиями инарушениями ритма сердца.
В результате, необходимость ручной корректировкибыла сведена к минимуму.5.2.5 Фильтрация МКГ-записейПомехи в каналах МКГ имеют две составляющие: некоррелированныйслучайный шум, обусловленный электронным трактом (усилители, фильтры ит.д.) и мощные помехи от внешних источников магнитного поля различнойприроды. Этап обработки, связанный с фильтрацией МКГ-записей, был направленглавным образом на подавление внешних коррелированных помех. Специальнодля борьбы с такими помехами разработанная МКГ-система включала в свойсостав и использовала дополнительный 3-канальный референтный векторныймагнитометр(РВМ).АдаптивноевычитаниеданныхРВМизданных196измерительных МКГ-каналов позволяло существенно подавить влияние внешнихпомех в рабочем частотном диапазоне полезного МКГ-сигнала.Алгоритм комплексного подавления помех в данных МКГ-измерений содержитследующие этапы:1) Цифровая фильтрация низких частот с частотой среза 50 Гц.
Фильтруютсяпараллельно данные МКГ- и РВМ-каналов. Для большинства задач в МКГисследованиях, в частности, при исследовании S-T и P-Q интервалов,высокочастотной составляющей (выше 50 Гц) в магнитном поле сердца можнопренебречь. В случае необходимости учета высоких частот, цифровая фильтрациянижних частот может быть заменена узкополосным «пробочным» фильтром сцентральной частотой, равной частоте электрической сети.
Данный этапалгоритма предназначен, в первую очередь, для фильтрации сетевой гармоники наиболее мощной, как правило, внешней помехи. Однако, амплитуда и фазасетевой гармоники внешнего поля могут изменяться на протяжении записи, в томчисле, и скачкообразно. После фильтрации эти изменения переходят в тренд искачки базовой нулевой линии МКГ-записей и когерентных им изменениямбазовых линий записей РВМ.2) Цифровая фильтрация высоких частот с частотой среза 0.5 Гц. Фильтруютсятакже параллельно данные МКГ- и РВМ-каналов. Такой ВЧ-фильтр позволяетуменьшить влияние низкочастотных колебаний базовой линии за счет, например,дыхания пациента.3) Адаптивное вычитание отфильтрованных данных РВМ из отфильтрованныхданныхМКГ.оптимальныхРазработанамодель,коэффициентовдляметодикаадаптивногоиалгоритмсмешиванияопределениясигналов.Предложенный алгоритм адаптивной фильтрации позволял подавить помехи вдиапазоне рабочих частот полезного МКГ-сигнала, не искажая при этом самполезный сигнал.При настройке алгоритма фильтрации для конкретной помеховой обстановкибыла предусмотрена возможность выбора различных типов ФНЧ и ФВЧ,добавление любого количества узкополосных фильтров для МКГ- и РВМ-данных.197Изменение набора и параметров фильтров было можно выполнить, как вспециальной таблице, так и непосредственно в процессе анализа спектра МКГсигнала.
Весь алгоритм цифровой фильтрации МКГ реализован в виде отдельнойпрограммы, работа которой была опробована и оттестирована на многочисленныхМКГ-записях. Пользователь имеет возможность визуально сравнивать результатыфильтрации на отдельных этапах, в том числе, и в спектральной форме.5.2.6 Усреднение магнитокардиографических QRS-комплексовУсреднение кардиокомплексов необходимо для уменьшения уровня случайныхи слабо коррелированных с МКГ-сигналами помех. Усреднение было основано нарезультатах контурного анализа ЭКГ и выполнялось отдельно для каждого извыделенных в ЭКГ типов комплексов, если они присутствовали для всехизмеренных позиций системы. Предусмотрена возможность автоматическогоопределения наиболее зашумленных QRS-комплексов в МКГ-данных и удаленияих из усредняемого набора.
Кроме того, была возможность вручную на графикепредобработанной МКГ удалить из усреднения тот или иной кардиокомплекс.Было реализовано графическое представление результатов усреднения иостаточных после вычитания усредненных комплексов МКГ-данных. Конечнымрезультатом всей предобработки являлось получение файла с усредненнымисинхронизированными кардиокомплексами для всех пространственных точекрегистрации МКГ.5.3 Исследование пространственно-временных характеристик магнитногополя сердца, анализ и оценка источников кардиомагнитного сигналаПосле цифровой фильтрации и усреднения МКГ-записей в программномобеспечении открывался доступ к исследованию и оцениванию кардиомагнитногосигнала.
Эту задачу выполнял пакет программ магнитокардиографа, которыйвключал в свой состав следующие основные программные модули:198- блок программ исследования усредненных магнитокардиографическихкардиокомплексов;- блокпрограммисследованиягомогенностипроцессареполяризациижелудочковой системы сердца;- блок программ решения обратной задачи магнитостатики для дипольноймодели источника кардиомагнитного сигнала;- блок программ решения обратной задачи магнитостатики для источника поляв виде плоской системы токов, распределенной в плоскости, параллельнойплоскости измерений.В каждом из блоков программ были реализованы алгоритмы оцениванияпространственно-временных параметров магнитокардиосигнала и его источников,а численные значения этих оценок автоматически вычислялись и сохранялись вспециальных файлах диагностических параметров.
Файлы диагностическихпараметров использовались на заключительном этапе обработки МКГ - этапеклассификации групп пациентов.5.3.1ИсследованиеусредненныхмагнитокардиографическихкардиокомплексовКардиокомплекс после усреднения включал полный P-QRS-T комплекс вместес отрезками базовой линии до и после комплекса. Усредненные кардиокомплексыво всех точках измерения были синхронизированы.
Выборка из записей отсчетовс одинаковыми номерами (одинаково отстоящих от начала кардиокомплекса)характеризовала пространственное распределение измеряемой характеристикиполя в конкретный момент кардиокомплекса.Для исследований пространственной структуры поля и динамики ее измененияна различных интервалах кардиокомплекса служит блок программ Projbma.exe.Основными функциями блока программ Projbma.exe являются: обеспечениевизуальногоанализапространственнойструктурыизмеренныхвeличинпараметров магнитного поля в любой момент кардиокомплекса; отображение199динамики карт и корреляционная оценка подобия распределения магнитного полясердца в плоскости измерений для любого интервала кардиокомплекса;выделение интервала исследований и формирование файлов данных, которыеявлялись входной информацией при решении обратной задачи; численная оценкапараметров пространственно-временных вариаций МКГ на специфическихинтервалахкардиокомплекса;записьчисленныхоценокусредненныхкардиокомплексов в файлы диагностических параметров.В качестве численной оценки синхронности изменения МКГ на каком-либовыделенном интервале кардиокомплекса (например, на сегменте ST, P или QRS)вовсейиличастиобластиизмеренийиспользоваласьобобщеннаякорреляционная оценка вида:T2 N S [ f (t )]dtiT1 i 1C N S (T1 , T2 ) (5.1)N S T2NS [ f (t )]Nidti 1 T1В выражении (5.1) Т1 и Т2 – начало и конец выделенного временного интервалакардиокомплекса; Ns – количество точек с МКГ в исследуемой части областиизмерения S; fi(t) – МКГ в точке измерения i.
Величина CNs может иметь значенияв диапазоне от 0 до 1.0. Чем ближе этот параметр к единице, тем более синхронноизменяетсямагнитноеполе.Впрограммепредусмотренавозможностьавтоматического определения и исключения из оценки (5.1) точек измерения смалым отношением «сигнал/помеха».
Кроме того, пользователь может вручнуюисключить из оценки любые точки измерения, если МКГ-сигнал в них по какимлибопричинамнедостаточнодостоверен.Программавычисляеттакжесредневзвешенные по подобластям измерения временные вариации такихспецифических точек кардиокомплекса, как положения вершин зубцов T, P и R.Набор параметров типа (5.1) и средневзвешенных вариаций для нескольких200подобластей измерительной решетки в численном виде отображают особенностипространственно-временной структуры магнитного поля сердца пациента.Блок программ Projbma.exe допускает работу и в автоматическом режиме подуправлением программы «SoftMAG» при работе с группами пациентов. Нарисунках 5.6, 5.7 показаны примеры отображения МКГ пациента на разныхэтапах работы блока программ Projbma.exe.Рисунок 5.6 – «Совмещенные» МКГ пациента с отметками интервалареполяризации5.3.2 Исследование гомогенности процесса реполяризации желудочковойсистемы сердцаПри создании программного обеспечения магнитокардиографа алгоритманализа и оценки гомогенности процесса реполяризации реализован в виде блокапрограмм Spcwin.exe.
При этом алгоритм учитывает ряд известных особенностей201протекания процесса возбуждения сердца, а для численных оценок разработаныспециальные алгоритмы на основе методов оценки случайных данных.Рисунок 5.7 – «Мгновенные» карты распределения магнитного поля сердцапериода реполяризации для одного из пациентовИзвестно [152], что, согласно одной из гипотез, в процессе реполяризациивозбуждением охватывается эпикард и, практически, одновременно эндокард.Отсюда следует, что количество клеток миокарда, охваченных возбуждением,меняется мало, и величина тока изменяется в соответствии с 3-й фазойпотенциала действия. Другими словами, в фазу реполяризации (интервал ST-Tкардиокомплекса)наисследуемоминтервалев«норме»амплитударегистрируемого биомагнитного сигнала изменяется в основном за счетизменения величины потенциала действия 3-й фазы (она меньше, чем придеполяризации) и скорости протекания этого процесса (значительно медленнее,чем при деполяризации).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
