История возникновения и направления применения электрокардиограммы как прямого результата электрокардиографии. Анализ ритма сердца и его нарушения в кардиомониторах. Краткий обзор преобразования Фурье. Основные группы методов распознавания QRS-комплекса.
Аннотация к работе
В связи с ухудшением экологической обстановки, увеличением количества стрессов, неправильного питания и других пагубных факторов очень остро встала проблема сердечно-сосудистых заболеваний. Причем масштабы проблемы очень велики: по данным Минздрава Российской Федерации - около трети населения России в той или иной мере страдают заболеваниями, связанными с нарушением работы сердечно-сосудистой системы. Очень важно выявлять отклонения от нормы на ранней стадии развития - тогда лечение заболевания в большинстве случаев не составляет особой сложности, и позволяет человеку поправить свое здоровье не отрываясь от повседневной деятельности.К специальному регистрирующему аппарату (электрокардиографу) присоединяются электроды, другой конец которых крепится к конечностям пациента или размещается на его грудной клетке; собственно запись электрических потенциалов, сопровождающих работу сердца, называется электрокардиограммой (ЭКГ).В XIX веке стало ясно, что сердце во время своей работы производит некоторое количество электричества. Первые электрокардиограммы были записаны Габриелем Липпманом с использованием ртутного электрометра. Опыты продолжил Виллем Эйнтховен, сконструировавший прибор (струнный гальванометр), позволявший регистрировать истинную ЭКГ.· Определение частоты и регулярности сердечных сокращений (например, экстрасистолы (внеочередные сокращения), или выпадения отдельных сокращений - аритмии). · Показывает острое или хроническое повреждение миокарда (инфаркт миокарда, ишемия миокарда). · Может быть использована для выявления нарушений обмена калия, кальция, магния и других электролитов.Полностью электронные приборы позволяют сохранять ЭКГ в компьютере. Скорость движения бумаги составляет обычно 25мм/с. В некоторых случаях скорость движения бумаги устанавливают на 12,5мм/с, 50мм/с или 100мм/с. В начале каждой записи, регистрируется контрольный милливольт. Запись производится с поверхности тела пациента (верхние и нижние конечности и грудная клетка).[4]Чтобы понять задачи автоматического анализа электрокардиосигнала, алгоритмы обнаружения нарушений ритма сердца и принципы функционирования такого сложного прибора, как кардиомонитор, необходимо кратко остановиться на основах сердечной деятельности. С развитием усилительной и регистрирующей техники стало возможным изучение биоэлектрических явлений в сердце, которое привело к созданию электрокардиографического метода диагностики сердечной деятельности. Электрические явления в сердце объясняет мембранная теория возникновения биопотенциалов, согласно которой возможно проникновение ионов калия, натрия, кальция, хлора и других веществ через мембрану мышечной клетки. Положительные ионы калия в силу концентрационного градиента стремятся выйти из клетки, а отрицательные ионы хлора, натрия и кальция, наоборот, входят внутрь клетки, увеличивая тем самым отрицательный заряд внутриклеточной жидкости. Автоматическая деятельность сердца, возникновение процессов деполяризации и их распространение по миокарду предсердий и желудочков осуществляется благодаря особой нервно-мышечной ткани, так называемой проводящей системе 1) Клетки синоатриального узла (СА-узла) и проводящей системы сердца; атриовентрикулярного соединения (АВ-соединения), проводящей системы предсердий и желудочков обладают функцией автоматизма.В большинстве КМ используется только оценка ритма сердечной деятельности, так как другие показатели (центральное венозное и артериальное давление, температура и т. д.) могут измеряться периодически ручным методом. Такое описание экс повышает надежность обнаружения аритмий, упрощает алгоритмы обработки сигнала и снижает требования к аппаратной части КМ, работающего в режиме реального времени. В зависимости от степени сокращения описания ЭКС кардиомониторы можно условно разделить на несколько видов соответствующих различной глубине диагностики аритмий. Кардиомониторы, использующие для диагностики при нарушении ритма только классы, разделяющиеся по средней ЧСС. Ясно, что при том могут распознаваться только те аритмии, которые характеризуются либо различием средней длительности РР-интервалов за определенное число кардиоциклов, либо нарушением порядка следования РР-интервалов, либо теми и другими показателями.Как правило, такие сигналы состоят из близких по времени, короткоживущих высокочастотных компонент и долговременных, близких по частоте низкочастотных компонент.[3] Для анализа таких сигналов нужен метод, способный обеспечить хорошее разрешение и по частоте, и по времени.Классическим методом частотного анализа сигналов является преобразование Фурье, суть которого можно выразить формулой [3] Результат преобразования Фурье - амплитудно-частотный спектр (рис.2), по которому можно определить присутствие некоторой частоты в исследуемом сигнале.Алгоритмы распознавания желудочкового комплекса ЭКГ(QRS-комплекса) решают следующие основные задачи: обнаружение комплекса (т. е. установление факта его наличия на анализируемом участке ЭКС) и определение характерных точек комплекса (опор
План
Содержание
Введение
1. Электрокардиография
1.1 История
1.2 Применение
1.3 Прибор
1.4 Как проводится ЭКГ
2. Автоматизированный контроль за состоянием сердечной деятельности
2.1 Работа сердца
2.2 Автоматический анализ ритма сердца и его нарушения в кардиомониторах
3. Подходы к анализу нестационарных сигналов
3.1 Краткий обзор преобразования Фурье
3.2 Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ)
3.3 Методы распознавания QRS- комплекса
Практическая часть
Список литературы
Введение
В связи с ухудшением экологической обстановки, увеличением количества стрессов, неправильного питания и других пагубных факторов очень остро встала проблема сердечно-сосудистых заболеваний. Причем масштабы проблемы очень велики: по данным Минздрава Российской Федерации - около трети населения России в той или иной мере страдают заболеваниями, связанными с нарушением работы сердечно-сосудистой системы. Очень важно выявлять отклонения от нормы на ранней стадии развития - тогда лечение заболевания в большинстве случаев не составляет особой сложности, и позволяет человеку поправить свое здоровье не отрываясь от повседневной деятельности. Поэтому все чаще требуются системы быстрой диагностики, в том числе и диагностики сердца. [1]
На сегодняшний день одним из самых распространенных методов диагностики и распознавания сердечно-сосудистых заболеваний является электрокардиография. Сигнал ЭКГ характеризуется набором зубцов, по временным и амплитудным параметрам которых ставится диагноз. До недавнего времени процедуру нахождения характеристик зубцов выполнял врач-кардиолог, использую при этом только чертежные принадлежности. Такая схема достаточно проста и надежна, но требует много времени, и она работала в течении долгого времени изза отсутствия альтернативных подходов к решению данной задачи.[3]
С развитием компьютеров стали появляться специализированные комплексы, позволяющие выявлять сердечные заболевания, на основе автоматизированного анализа временных параметров ЭКГ. На сегодняшний день известны разработки фирм MEDIT, Innomed Medical Co. Ltd. и другие.
В то же время, в нашей стране технический уровень специалистов достаточно высок, чтобы разработать собственный аналог подобных комплексов, стоящий при этом дешевле западных.[3]