Динамічні, статичні та функціональні характеристики засобів реєстрації і обробки кардіологічної інформації підвищення точності й достовірності реєстрації електрокардіосигналів і розробка на цій основі систем ранньої діагностики серцевих захворювань.
Аннотация к работе
Це зумовлює необхідність розвитку методів і засобів, що забезпечуватимуть більш достовірну і якісну діагностику на ранніх стадіях захворювань за рахунок комплексного підходу до розробки апаратно-програмних засобів, запровадження нових діагностичних методик, підвищення якості неінвазивних методів діагностики. Метод електрокардіографії високого розрізнення (ЕКГ ВР) дозволяє за допомогою нових технологій компютерної обробки електрокардіографічного сигналу реєструвати низькоамплітудні сигнали, невидимі на звичайній електрокардіограмі. Тому розвиток засобів реєстрації і обробки сигналів для ранньої діагностики у електрокардіографії, підвищення точності й достовірності реєстрації параметрів електрокардіосигналів і розробка на цій основі кардіологічних систем ранньої діагностики є актуальною, складною та важливою науково-прикладною задачею, вирішення якої дозволить проводити більш достовірну неінвазивну ранню діагностику серцевих патологій та забезпечить більш якісне і ефективне лікування на ранніх стадіях захворювань. Дослідження проводилися у відповідності до програми наукових досліджень кафедри, включаючи НДР «Дослідження методів і розробка електронних засобів визначення і моніторингу функціонального стану людини» (ДР № 0102U000655), у якій автор брав участь у розробці засобів реєстрації ЕКГ високого розрізнення; «Методи і засоби експрес-діагностики і їхнє застосування у фізіотерапевтичній апаратурі» (ДР № 0104U003150), у якій здобувач брав участь у розробці засобів ранньої ЕКГ діагностики на основі сігма-дельта АЦП; «Методи і засоби вимірювання високої точності в неінвазивній експрес-діагностиці» (ДР № 0106U002372), у якій здобувач розробив метод адаптивної попередньої обробки ЕКГ для підвищення точності реєстрації параметрів. У роботах, написаних автором у співавторстві, особисто авторові належить: в [1] - розробка апаратних засобів електрокардіографії високого розрізнення, в [y2] - розробка засобів моніторингу електрокардіографії високого розрізнення, в [y3] - розробка модульної структури засобів реєстрації біомедичних сигналів, в [y7] - розробка засобів моніторингу ЕКГ в автоматизованих комплексах ранньої неінвазивної діагностики, в [y9] - обґрунтування побудови засобів високого розрізнення в електрокардіографії, в [10] - розробка програмного забезпечення системи електрокардіографії високого розрізнення, в [11] - обґрунтування інформаційної технології високого розрізнення в електрокардіографії, в [y12] - розробка алгоритмічних засобів моделювання пізніх потенціалів, в [y13] - розробка апаратно-програмного комплексу системи аналізу електрокардіографії високого розрізнення, в [y14] - розробка алгоритмічного забезпечення системи електрокардіографії високого розрізнення, в [y15] - розробка алгоритму для моделювання хвилі збудження в міокарді.У першому розділі проведено аналіз наукових джерел щодо підвищення точності існуючих методів та засобів реєстрації та обробки ЕКГ сигналів, розглянуті електрофізіологічні механізми формування біоелектричних сигналів поверхневої ЕКГ, обґрунтовано необхідність вдосконалення засобів апаратних реєстрації та методів обробки для отримання нової діагностичної інформації на ранніх стадіях захворювань. У другому розділі проведено структурний синтез системи ранньої діагностики у відповідності до функціональних вимог, запропоновані критерії ефективності, розглянуті моделі джерела ЕКГ сигналу та контакту електрод-шкіра, розглянуто недоліки існуючих методів аналізу ЕКГ високого розрізнення та розроблено спеціалізовані методи адаптивної попередньої обробки сигналів високого розрізнення, вдосконалено метод аналізу на основі розкладу на незалежні компоненти, запроваджено статистичний підхід до обробки параметрів ЕКГ сигналу. Розроблено спеціалізований адаптивний фільтр мережевої завади для систем ранньої ЕКГ діагностики (рис. Розроблено алгоритм фільтрації багатоканального ЕКГ сигналу на основі розкладу на незалежні компоненти (Independent Component Analysis, ICA), що дозволяє отримати більше діагностичної інформації із багатоканального ЕКГ сигналу, та на одному з перших етапів обробки усунути стаціонарні незалежні від ЕКГ сигналу завади (частково міографічний шум, артефакти руху, залишкові складові гармонік мережевої завади і т.д.). Розроблено модель АР( ), параметри якої визначаються шляхом розвязку системи лінійних рівнянь Юла-Уолкера (1): , (1) де - оцінка кореляційної функції і визначається через сигнал випадкового стаціонарного процесу наступним чином: .
План
Основний зміст роботи
Список литературы
1. Иванушкина Н.Г. Особенности построения систем электрокардиографии высокого разрешения для выявления поздних потенциалов предсердий / Иванушкина Н.Г., Фесечко В.А., Карплюк Е.С, Афана Х.Л. Луай // Электроника и связь. - 2003. - №20. - С.75 - 78.
2. Карплюк Е.С. Медицинский мониторинг ЭКГ высокого разрешения / Карплюк Е.С, Мулькин Д.А., Иванушкина Н.Г., Фесечко В.А., Сиверский П.М. // Электроника и связь. - 2007. - ч. 2. - С.72-77.
3. Карплюк Е.С. Проектирование современных средств регистрации биомедицинских сигналов и мониторинга / Карплюк Е.С., Ткаченко В.Л., Фесечко В.А. // Электроника и связь - 2008. - №1-2, ч. 1. - С. 166-171.
4. Карплюк Е.С. Построение универсальных программных средств обработки биомедицинских сигналов на примере ЭКГ високого разрешения // Электроника и связь - 2008. - №3-4, ч. 1 - С. 41-171.
5. Карплюк Е.С. Оптимизация тракта ЭКГ на основе сигма-дельта АЦП // Электроника и связь - 2009. - №4-5, ч. 2. - С. 225-229.
6. Карплюк Є.С. Апаратно-програмний комплекс тестування систем ранньої ЕКГ діагностики // Электроника и связь. - 2010. - №2. - С.180-185.
8. Карплюк Е.С. Подсистема ввода кардиосигнала для электрокардиографии высокого разрешения на основе сигма-дельта АЦП // Материалы 8-го Международного молодежного форума «РАДИОЭЛЕКТРОНИКА и МОЛОДЕЖЬ в XXI веке», Харьков, 13-1 апреля 2004, С.127.
9. Іванушкіна Н.Г. Технології високого розділення в електрокардіографії / Іванушкіна Н.Г., Іванько К.О., Фесечко В.О., Карплюк Є.С. // Медична техніка.- 2008. - №3(4). - С. 53-56.
10. Карплюк Е.С. Алгоритмическое и программное обеспечение системы ЭКГ ВР для выявления ППП / Иванушкина Н.Г., Фесечко В.А., Синекоп Ю.С., Карплюк Е.С. // Тезисы докладов. VI Международный симпозиум “Электроника в медицине. Мониторинг, диагностика, терапия“. Вестник аритмологии. - 2004. - №35. - С.199.
11. Синекоп Ю.С. Использование информационных технологий высокого разрешения в электрокардиографии и электроэнцефалографии / Синекоп Ю.С., Фесечко В.А., Иванушкина Н.Г., Карплюк Е.С., Попов А.А. // Материалы XXXIII Международной конференции и дискуссионного научного клуба, Информационные технологии в науке, социологии, экономике, и бизнесе IT SE’06, Ялта-Гурзуф, 5-15 октября, 2006. - С.210.
12. Иванушкина Н.Г. Моделирование и анализ поздних потенциалов в системе электрокардиографии высокого разрешения / Иванушкина Н.Г., Ермакова И.И., Фесечко В.А., Иванько Е.О., Карплюк Е.С. // Бюллетень НЦССХ им. А.Н. Бакулева РАМН Сердечно-сосудистые заболевания. Май-июнь 2007. - Т. 8, №3. - С.142.
13. Материалы международной конференции “КАРДИОСТИМ”. Тезисы доклада “Система анализа биоэлектрических сигналов высокого разрешения”. Иванушкина Н.Г., Ермакова И.И., Фесечко В.А., Карплюк Е.С., Иванько Е.О. // Вестник аритмологии. - 2008. - С.521
14. Материалы международной конференции “Информационные технологии в науке, социологии, экономике и бизнесе”. Тезисы доклада “Обнаружение низкоамплитудных компонент биомедицинских сигналов сердца и мозга”. Фесечко В.А., Иванушкина Н.Г., Попов А.А.,, Карплюк Е.С. // 2008. - С.-204
15. Иванушкина Н.Г. Построение модели циркуляции волны возбуждения в миокарде / Н.Г. Иванушкина, И.И. Ермакова, В.А. Фесечко, Е.О. Иванько, Е.С. Карплюк. // Сердечно-сосудистые заболевания: Тезисы докладов 13-й ежегодной сессии НЦССХ им. А.М.Бакулева РАМН. - Москва, 2009.- Том 10, №3.- С. 59.