Программное обеспечение для цифровой обработки результатов медицинских исследований на основе продукционной экспертной системы

Н. В. ПАВЛОВА, В. В. СЕРГЕЙЧИК, А. В. РОЗИНОВ

Московский авиационный институт (государственный технический университет)

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ МЕДИЦИНСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ НА ОСНОВЕ ПРОДУКЦИОННОЙ ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ

Предлагается программно-алгоритмическое обеспечение инструментального средства для реализации цифровой фильтрации сигналов, полученных в результате медицинского обследования человека. Проведенное моделирование подтвердило его работоспособность в реальном масштабе времени. Режим работы инструментального средства выбирается с помощью разработанной экспертной системы.

В данной работе предлагается модуль цифровой обработки сигналов, созданный для замены аналоговых компонентов аппаратной части комплекса АНГИОДИН.

Аппаратно - программный комплекс АНГИОДИН предназначен для экстра - и интракраниального ультразвукового допплеровского исследования сосудов. Комплекс позволяет:

§  проводить в реальном масштабе времени спектральный анализ ультразвукового допплеровского сигнала, скорости кровотока в исследуемых сосудах.

§  осуществлять визуализацию спектрограммы на экране монитора.

§  управлять записью и воспроизведением звука, синхронизированного с записью спектра кровотока.

Разработанный модуль включает в себя алгоритмы для построения фильтров и алгоритмы, реализующие процедуру фильтрации сигналов.

Существует множество способов построения фильтров с заданной частотной характеристикой. При построении фильтров в данной работе использовался метод проектирования фильтров с линейной фазой с помощью взвешивающих окон [2]. Этот способ является универсальным, так как позволяет получить фильтр с любой заданной частотной характеристикой. В то же время он достаточно прост и широко применяется. Недостаток метода в том, что с помощью других методов [1] иногда удается построить фильтр меньшей размерности, удовлетворяющий тем же требованиям к частотной характеристике.

Для выполнения процедуры фильтрации реализован алгоритм вычисления быстрой свертки. Для исходного сигнала и ядра свертки (фильтра) выполняется дискретное преобразование Фурье. Полученные спектры перемножаются, и с помощью обратного дискретного преобразования Фурье вычисляется результирующий сигнал.

Библиотека инструментального средства включает набор разработанных фильтров и открыта для подключения новых программных модулей. Выбор конкретного набора и режима работы фильтров осуществляется с помощью продукционной экспертной системы

Исходный текст программных модулей составлен на языке программирования Visual C++. Для создания приложения использовалась интегрированная среда разработки Microsoft Visual 2003.

Тестирование модуля подтвердило, превосходство методов цифровой обработки сигналов над аналоговыми методами, так, например, точность цифрового преобразования Гилберта выше аналогового варианта в сотни тысяч раз.

Список литературы

1.  Белодедов проектирования цифровых фильтров: Учебное пособие. Волгоград: Издательство Волгоградского государственного университета, 2004.

2.  Введение в цифровую обработку сигналов (математические основы). М.: Лаборатория компьютерной графики и мультимедиа, МГУ, 2002.