ПЗ (1230771), страница 6

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

Текст из файла (страница 6)

Вдействительности сигнальный проводник имеет некоторое индуктивное и резистивное сопротивление, падение напряжения помехи на котором не позволяетполностью устранить ёмкостную наводку с помощью источника с низким внутренним сопротивлением.6.2 Принцип получения электрокардиограммыЭлектрокардиографы – аппараты, фиксирующие изменение разности потенциалов между двумя точками в электрическом поле сердца (например, на по-ДП 23.05.03.18.153.ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист51верхности тела) во время его возбуждения.

В настоящее время электрокардиографы обладают высоким техническим совершенством и позволяют осуществить как одноканальную, так и многоканальную запись ЭКГ [10].При многоканальной записи одновременно регистрируются несколько различных электродных отведений, что значительно сокращает время исследованияи дает возможность получить более достоверную информацию об электрическом поле сердца.Схема подключение электрокардиографа представлена на рисунке 6.3.Входные проводаотведенийЭлектродыотведенийКоммутаторУсилительРегистрирующееустройствоЭлектрод для заземленияРисунок 6.3 – Устройство ЭКГ аппаратаЭлектрокардиографы состоят из входного устройства, усилителя биопотенциалов и регистрирующего устройства. Разность потенциалов, возникающая наповерхности тела при возбуждении сердца, регистрируется с помощью системыметаллических электродов, укрепленных на различных участках тела.

Черезвходные провода, маркированные различным цветом, электрический сигнал по-ДП 23.05.03.18.153.ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист52дается на коммутатор, а затем на вход усилителя. Малое напряжение, воспринимаемое электродами и не превышающее 1–3 мВ, усиливается во много раз и подается в регистрирующее устройство прибора. Регистрирующее устройство записывает электрокардиограмму на специальную движущую бумагу на подобиемиллиметровки. Само устройство может состоять из неподвижного электромагнита и якоря в виде движущегося писца с чернилами.6.3 Инструментальный усилительДля регистрации двух сигналов относительно общего нулевого провода вэлектрокардиографе применяется инструментальный усилитель.

Данное устройство позволяет измерить разность двух потенциалов и избавиться от синфазногосигнала. Схема инструментального усилителя состоит из трех операционныхусилителей и представлена на рисунке 6.4 [1].+U1-DA1v3R3R4v5R2+DA3v6R1Uвых-+U2R2DA2R3v4R4v5Рисунок 6.4 – Схема инструментального усилителяВ структуру усилителя входят два неинвертирующих усилителя DA1 и DA2,подключенные к входам дифференциального усилителя DA3. Достоинство схемы состоит в том, что с помощью одного переменного резистора R1 можно регулировать коэффициент усиления измерительного усилителя. Такая схема, кромеДП 23.05.03.18.153.ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист53усиления разностного (дифференциального) сигнала U2–U1, способна эффективно подавлять сетевые помехи с частотой 50 Гц, которые являются для такогоусилителя синфазными, т.е. воздействующими одновременно на оба входа усилителя.

Одинаковые по величине резисторы обозначены на схеме одинаковымииндексами. Переменный резистор R4 предназначен для балансировки схемыусилителя, т.е. при равенстве входных сигналов U2 = U1 с помощью резистора R4добиваются балансировки усилителя, при котором значения выходного напряжения Uвых = 0.При анализе работы схемы усилителя принимаем идеальными параметрыоперационных усилителей: бесконечные значения входного сопротивления и коэффициента усиления. В этом случае можно считать нулевыми токи, протекающие через входы усилителя IОУ = 0, а также нулевое напряжение U0 = 0 междуего входами.

Входы усилителя можно считать равнопотенциальными [1].Рассмотрим вначале работу и основные соотношения для схемы дифференциального усилителя DA3.При отсутствии тока, протекающего через неинвертирующий вход ОУ DA3,через резисторы R3, R4 под действием напряжения v4 на «землю» протекает ток,определяемый параметрами этих сопротивлений. Эти резисторы образуют схемуделителя напряжения, определяющего напряжение v5 на неинвертирующем входе ОУ DA3v5 R4v4 .R3  R4(6.3)Поскольку входы ОУ равнопотенциальны, напряжение на инвертирующемвходе ОУ DA3 равно напряжению v5 на неинвертирующем входе. Верхняя частьсхемы работает как инвертирующий усилитель. Через резистор R3 протекаетток, определяемый разностью потенциалов на его выводахДП 23.05.03.18.153.ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист54i1 v3  v5.R3(6.4)В отсутствии тока на инвертирующем входе ОУ DA3, такой же по величинеток протекает через резистор обратной связи R4iос  i1 v5  v6,R4(6.5)поэтому можно записатьv3  v5 v5  v6R3R4(6.6)Выражая из последнего уравнения напряжение v5 и приравнивая его к выражению (6.3), получимv6 R4 v4  v3  .R3(6.7)Полученное соотношение определяет коэффициент усиления дифференциального усилителя как отношение сопротивлений резисторовK ДУ R4.R3(6.8)Установим значение коэффициента усиления инструментального усилителя.Поскольку входы ОУ DA1, DA2 имеют одинаковые потенциалы, разность потенциалов на резисторе R1 определяется разностью U2–U1 входных сигналов усилителя.

Под действием этого напряжения через резистор R1 протекает токiU 2  U1,R1(6.9)то есть все входное напряжение U2–U1 приходится на резистор R1ДП 23.05.03.18.153.ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист55U 2  U1  iR1 .(6.10)При нулевом входном токе ОУ такой же по величине ток i будет протекатьчерез оба резистора R2. Для напряжения на выходе усилителей DA1, DA2 можнозаписатьv4  v3  i  R2  R1  R2   i  R1  2 R2  .(6.11)Коэффициент усиления дифференциального сигнала усилителями DA1, DA2равен отношению выходного напряжения v4–v3 к разности напряжений U2–U1 навходе усилителяKv4  v3 i  R1  2 R2 R1 2 2 .U 2  U1iR1R1(6.12)Перемножая коэффициенты усиления каскадов (6.8) и (6.12), получаем общий коэффициент усиления инструментального усилителяK усил R4 R2 1  2  .R3 R1 (6.13)Как видно из формулы (6.13) получиться необходимый коэффициент усиления можно путем регулирования сопротивления резисторов.6.4 Проверка предлагаемой структуры режекторного фильтра надействующем ЭКГ аппаратеРазработанный режекторный фильтр был применен при работе в составе переносного электрокардиографа, выполненного на базе 32-разрядного микропроцессора STM32-LCD, оборудованного жидкокристаллическим дисплеем размером 320х240 пикселей.

Предлагаемый алгоритм цифровой фильтрации реализован программно и составляет часть кода обработки ЭКГ сигнала.Процедура цифровой фильтрации, реализованная в микропроцессоре, доста-ДП 23.05.03.18.153.ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист56точно проста: измеренные с интервалом 0,0025 с значения сигнала ЭКГ заносятся в массив Y, состоящий из 8 элементов: Y[0]…Y[7]. После суммированиясодержимого всех ячеек массива и деления полученной суммы на 8, получаетсявыходной сигнал режекторного фильтра в дискретные моменты времени. Послеэтого происходит цикл смещения данных между ячейками массива: в крайнююлевую ячейку Y[0] перемещается значение из соседней ячейки Y[1] и т.д. Циклзаканчивается после занесения сигнала ЭКГ в крайнюю правую ячейку Y[7].Фрагмент программного кода, реализованный в процессоре на языке высокого уровня Си, показан на рисунке 6.5.Рисунок 6.5 – Фрагмент программного кода режекторного фильтраЕго первая строка соответствует процедуре суммирования и деления накопленной суммы на 8 путем сдвига суммы на 3 позиции вправо (  3).

В следующих семи строках программы показана процедура циклического сдвига информации между ячейками массива. С помощью последней строки осуществляетсязанесение сигнала ЭКГ (Y[7] = IBIn_LO) в крайнюю правую ячейку пассиваY[7].Отфильтрованный в микропроцессоре сигнал через его выходные порты по-ДП 23.05.03.18.153.ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист57ступает на вход внешнего цифро-аналогового преобразователя, с выхода которого аналоговый ЭКГ сигнал поступает на вход цифрового запоминающего осциллографа ADC1000C с полосой пропускания 40 МГц, позволяющего в реальноммасштабе времени производить быстрое преобразование Фурье с индикацией наэкране полученного спектра сигнала.

На рисунке 6.6 показаны результаты исследования сигнала ЭКГ, снятые с экрана осциллографа.Рисунок 6.6 – Гармонический сигнал электрокардиограммыВ верхней части рисунка показана кривая ЭКГ сигнала, поступающая навход осциллографа с выхода ЦАП, а ниже - соответствующий ей частотныйспектр. Из его анализа (фрагмент а) следует, что в спектре ЭКГ сигнала отсутствуют гармоники с частотой 50 Гц, что свидетельствует об эффективной работепредлагаемого фильтра для регистрации и анализа сигнала кардиограммы.ДП 23.05.03.18.153.ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист587 РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯРЕЖЕКТОРНОГО ФИЛЬТРА В ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФАХВ том, что предлагаемая структура фильтра позволяет получить более достоверный диагноз при снятии ЭКГ диаграммы, мы убедились в прошлых разделах.

Но необходимо также рассмотреть целесообразность применения данногофильтра с точки зрения экономических законов.7.1 Теоретические основы при расчете экономической эффективности вмедицинских разработкахПонятие эффективности медицинской помощи следует различать с общеэкономической категорией эффективности, с соответствующими показателями всфере материального производства.Показатели эффективности деятельности медицинских учреждений служаткритерием социальной и экономической значимости данной отрасли в развитииобщества.

В общем, на уровне народного хозяйства, эффективность здравоохранения выражается степенью влияния и воздействия его на сохранение и улучшение здоровья населения, повышением производительности труда, в предотвращении расходов на здравоохранение и расходов по социальному страхованию исоциальному обеспечению, в экономии затрат в отраслях материального производства и непроизводственной сферы, увеличением прироста национального дохода [12].Эффективность здравоохранения, его служб и отдельных мероприятий определяется совокупностью различных критериев и показателей, каждый из которых характеризует какую-либо сторону процесса медицинской деятельности.Эффективность здравоохранения не может быть определена однозначно.Применительно к здравоохранению определяются три типа эффективности: медицинскую, экономическую, социальную.ДП 23.05.03.18.153.ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист59В отличие от других отраслей народного хозяйства, результаты тех или иныхмероприятий здравоохранения, его служб и программ анализируются с позицийсоциальной, медицинской и экономической эффективности, среди которых приоритетными являются медицинская и социальная эффективность.

Без оценкирезультатов медицинской и социальной эффективности не может быть определена и экономическая эффективность. Существует взаимосвязь и взаимообусловленность между медицинской, социальной и экономической эффективностью.Под понятием «эффективность» понимается степень достижения конкретныхрезультатов.Медицинская эффективность – это степень достижения медицинского результата. В отношении одного конкретного больного это выздоровление илиулучшение состояния здоровья, восстановление утраченных функций отдельныхорганов и систем. На уровне учреждений здравоохранения и отрасли в целоммедицинская эффективность измеряется множеством специфических показателей: удельный вес излеченных больных, уменьшение случаев перехода заболевания в хроническую форму, снижение уровня заболеваемости населения [13].Медицинская эффективность показывает степень достижения поставленныхзадач диагностики и лечения заболеваний с учетом критериев качества, адекватности и результативности. Медицинское вмешательство может быть болеедейственным, если научный уровень и практика его проведения обеспечиваютнаилучший результат оказания медицинской помощи при наименьших затратахвсех видов ресурсов.

Характеристики

Список файлов ВКР