УДК 615.47

ОПТИМИЗАЦИЯ ОБРАБОТКИ ХРОНОСПЕКТРОГРАММ

В РИТМОКАРДИОГРАФИИ

Кемеровский государственный университет

Кафедра экспериментальной физики

*****@***ru

Ранняя диагностика с прогнозированием вероятности различных заболеваний (нарушений ритма сердца, внезапной сердечной смерти (ВСС), нарушение мозгового кровообращения и т. д.) является крайне актуальной проблемой нашего времени.

В работе решались следующие задачи :

1.  Проведение регистрации ритмокардиограмм для человека в патологии и в норме.

2.  Разработка алгоритма и программы расчёта хроноспектрограммы.

3.  Исключение краевых эффектов в хроноспектрограмме и решение проблемы сравнительно малой длительности эксперимента (260-280).

4.  Поиск диагностических параметров для оценки адаптационных способностей организма человека.

Вейвлет-преобразование ритмокардиограммы определяется следующим образом [1]:

Сигнал Φ (t, f) есть функция двух переменных, t и f. W – функция преобразования, называющаяся материнским вейвлетом.

Метод основан на измерении временных интервалов между R-зубцами ЭКГ (рис.1), построении динамических рядов кардиоинтервалов и последующего анализа полученных числовых рядов различными математическими методами. График из продолжительностей R-R интервалов называется ритмограммой [2].

Рис.1. RR – интервал

В качестве инструментального средства проведения вейвлет-анализа выбран математический пакет MATLAB, т. к. он удобен в обращении и обладает достаточными для данной работы графическими и математическими средствами.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Регистрация ритмограмм проводилась на оборудовании ORTO Science в лаборатории функциональной диагностики кафедры физиологии человека КемГУ.

Для проведения эксперимента были подобраны 3 группы пациентов с разными физиологическими особенностями организма в возрасте 18-19 лет:

1. С удовлетворительной адаптацией регуляторных механизмов к случайным или постоянно действующим агрессивным факторам

2. С напряжением механизмов адаптации.

3. С неудовлетворительной адаптацией регуляторных механизмов.

Ритмограмма после загрузки в ПК обрабатывалась методом Вейвлет – преобразования с использованием вейвлета «Сомбреро».

Краевые эффекты устранялись путем добавления к исходному массиву Н-К (Начало-Конец) двух зеркально-симметричных массивов с получением расширенного массива данных К-Н-Н-К-К-Н, что позволило исключить скачки данных на краях исходного массива. Из полученной обработкой расширенного массива хроноспектрограммы вырезался участок без краевых эффектов и интегрировался в пределах 2,5-8с (HE), 8-25с (LE) и 25-70с (VLE) с получением векторов HE(i), LE(i) и VLE(i). Расширение массива данных дало возможность более точно вычислять пик VLF.

Типичные зависимости HE(t), LE(t) и VLE(t) приведены на рисунке 2.

Рис.2. Зависимости HE(t), LE(t) и VLE(t)

Диагностические коэффициенты HE1-3, LE1-3, VLE1-3 находились интегрированием соответствующих зависимостей в интервалах времени: от -75 до -25с, от -25 до +25с и от +25 до +75с.

Результаты обработки данных 9-ти пациентов сведены в таблице 1 (пациенты расположены по нарастанию степени напряжения регуляторных механизмов).

Таблица 1. Диагностические коэффициенты

Пол

he1

he2

he3

le1

le2

le3

ce1

ce2

ce3

1

жен

-2.72

-10.1

11.2

-2.09

-82.1

82.4

0.77

8.10

7.32

2

жен

-0.69

-7.34

7.49

5.08

-46.2

59.8

-7.33

6.29

7.98

3

муж

-3.12

1.53

-2.31

-50.0

-42.5

30.4

16.1

-27.8

-13.1

4

муж

-3.88

0.45

2.62

-88.8

-27.8

79.3

22.9

-62.0

30.3

5

муж

1.98

4.03

-11.4

-37.0

-11.0

-3.18

-18.7

-2.74

0.28

6

жен

-2.27

4.46

1.90

-30.4

-50.9

35.0

13.4

-110

18.4

7

жен

1.40

1.70

1.12

4.58

-9.22

-20.3

3.27

-5.43

-18.2

8

жен

0.90

0.07

1.12

27.7

-61.4

-46.1

30.7

-902

-41.1

9

жен

0.34

-0.60

5.01

11.2

-58.4

68.0

33.1

96.8

13.6

Закономерности поведения параметров HE1-3, LE1-3, VLE1-3 можно использовать для диагностики.

Таким образом, в настоящей работе создана, отлажена и протестирована на реальных ритмограммах программа Вейвлет-анализа и расчета параметров ранней диагностики напряжения регуляторных механизмов, позволившая исключить краевые эффекты и решить проблему малой длительности эксперимента.

Литература

1.  Плотников лекций «Система преобразования экспериментальных данных». - Кемерово, 2002.-28 с.

2.  Баевский состояний на грани нормы и патологии. М.:1979. - 298 с.

Научный руководитель – к. ф.-м. н., доцент