Разработка и усовершенствование некоторых алгоритмов обнаружения желудочковой тахикардии.

Разработка алгоритма обнаружения QRS-комплекса.

Определение QRS-комплекса достаточно трудная задача, так как ЭКГ сигналы бывают различные по форме, ввиду большого количества существующих патологий, и визуальное определение QRS-комплекса бывает весьма затруднительным. Данная задача подразумевает нахождение характерных точек комплекса (Q, R,S), их координат по оси времени и амплитуды.

Для нахождения R-зубцов на лекциях по курсу МОБС был предложен следующий алгоритм:

1) исходный массив данных возводиться в квадрат (тогда маленькие значения становятся еще меньше, а большие еще больше): ECG_sqr_i=ECG_i²;

2) находят максимальное значение в полученном массиве и выставляют порог:

ECG_sqr_{_}max=max(ECG_sqr_i); TH=0.6* ECG_sqr_{_}max.

Было предложено использовать порог 0,5 от максимального значения, но в таком случае высока вероятность попасть на большой по амплитуде Т-зубец, поэтому в своем алгоритме я использовал порог 0,6 от максимального значения.

3) Затем для нахождения R-зубцов нужно пройти весь полученный массив квадратов и искать точки удовлетворяющие следующим условиям:

а) ECG_sqr_i > TH , то есть текущее значение массива должно быть больше порога;

б) ECG_sqr_i > ECG_sqr_i₊₁, то есть текущее значение массива должно быть больше последующего;

в) ECG_sqr_i > ECG_sqr_i_-1, то есть текущее значение массива должно быть больше предыдущего.

Если точка удовлетворяет этим трем условиям, то она соответствует R-зубцу в исходном массиве ECG. В таком случае в этом же цикле можно записать номер отсчета этой точки и соответствующее ему значение амплитуды из массива ECG.

Данный алгоритм был ранее проверен, и он оказался работоспособным для нормальных сигналов ЭКГ и патологий с неизмененной формой QRS-комплекса в I и II отведениях. Однако, в III отведении, особенно при измененной форме желудочкового комплекса, он работал с ошибками. Чтобы исправить это, в данной работе мной был дополнен данный алгоритм еще одним условием: если в двух из трех отведений определенные отсчеты R-зубцов совпадают, то в третьем отведении R-зубец будет соответствовать тому же самому отсчету.

Разработанный алгоритм весьма прост в реализации, легко адаптируется под обработку сигнала в режиме реального времени. В таком случае его задержка составит всего один отсчет или 0,002 с.

Разработка Алгоритм определения ЧСС.

На практике ЧСС определяют по стандартной формуле:

,

где - количество R-R интервалов за минуту.

С помощью алгоритма, описанного в 4.1, мы определили номера отсчетов всех R-зубцов. Теперь можно посчитать общее количество R-R интервалов в сигнале. Т.к. длительность сигнала может быть разной, нужно учесть это в формуле:

,

где - количество R-R интервалов в сигнале, n - количество отсчетов в сигнале,

- период дескритизации.

4.3 РРРРР Разработка алгоритма расчёта неравномерности RR интервалов.

Формула для расчёта этого показателя:

,

Где - дисперсия

Реализация разработанных алгоритмов в виде законченной программы.

Тестирование разработанного программного обеспечения.

В ходе тестирования программы, было обнаружено, что разработанные и усовершенствованные в данной работе алгоритмы работают корректно и правильно обрабатывают как нормальный сигнал ЭКГ, так и ЭКГ с различными аритмиями.

Рис. 10. Результат обработки программой нормального ЭКГ-сигнала.

Как видно из рисунка 10, программа верно определила все морфологические зубцы, верно посчитала ЧСС и другие параметры, а также указала, что все параметры в норме.

Рис. 11. Результат обработки программой сигнала при желудочковой тахикардии.

Программа верно определила QRS-комплекс при желудочковой тахикардии (рис. 11). Значит, программа корректно работает при обработке сигнала с данной патологией.

Верификация программы.

Верификацияпроверяет соответствие одних создаваемых в ходе разработки и сопровождения ПО артефактов другим, ранее созданным или используемым в качестве исходных данных, а также соответствие этих артефактов и процессов их разработки правилам и стандартам. В частности, верификация проверяет соответствие между нормами стандартов, описанием требований (техническим заданием) к ПО, проектными решениями, исходным кодом, пользовательской документацией и функционированием самого ПО^[13].

Проще говоря, верификация ПО подразумевает под собой определение качеств программного обеспечения, изображенных на схеме 1.

Схема 1. Факторы и атрибуты внешнего и внутреннего качества ПО по ISO 9126^[13].

К сожалению, ряд этих факторов определить проблематично, учитывая, что часть из них являются довольно субъективными. К тому же все атрибуты в данной работе определять и не требуется, так как программа пока что не выставляется на продажу. Но один самый главный фактор необходимо определить. На данном этапе важно знать точность работы программы, то есть с какой вероятностью разработанные алгоритмы верно определят требуемые параметры.

Разберем подробно определение точности работы алгоритма обнаружения QRS-комплекса. Сначала получим массив длительностей QRS-комплекса в норме (рис. 10).

Рис. 12. Длительности QRS-комплекса, определенные программой у пациента в норме.

Значения получились кратными 2 мс, так как период дискретизации равен 2 мс.

Рис. 13. Гистограмма распределения длительностей QRS-комплекса, определенные программой у пациента в норме.

Из гистограммы видно, что 68% полученных значений отличаются от среднего значения не более, чем на одно стандартное отклонение, а более 95% отличаются не более, чем на два стандартных отклонения. Это было бы проиллюстрировано более наглядно, если бы в моем распоряжении были более длительные записи ЭКГ. Проанализировав полученные данные, делаем вывод о том, что разброс значений длительностей QRS-комплекса подчиняется нормальному закону распределения, по определению^[9]. К сожалению, проверить это какими-то другими способами, например по критерию хи-квадрат, не представляется возможным, ввиду недостатка степеней свободы. Таким образом, можно сделать вывод о том, что значения длительности QRS-комплекса можно охарактеризовать двумя величинами: средним значением и стандартным отклонением:

Xсред = 83,19 мс; S=0,99 мс; n=47.

С другой стороны из литературы нам известен доверительный интервал длительности QRS-комплекса в норме (п. 2.4): [0.07;0.09] с. Тогда Xсред = 80 мс, S=10 мс / t_α = 10 мс / 2,632 = 3,79 мс. Где t_α = 2,632 для степеней свободы v=2(n-1)=92 и уровня значимости 1%.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:

©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.