РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО МОДУЛЯ ДЛЯ РАСЧЕТА ВРЕМЕНИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПУЛЬСОВОЙ ВОЛНЫ
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. (Ленина)
Email: *****@***ru
Рост количества больных артериальной гипертензией определяет необходимость разработки устройств для мониторинга артериального давления (АД). При этом существующие на рынке приборы для мониторинга АД используют в основном осциллометрический метод измерения с применением окклюзионной манжеты и не позволяют проводить мониторинг поударного изменения АД. Безманжетная регистрация АД позволит решить указанную проблему, что в свою очередь повысит диагностическую значимость мониторинга АД [1]. В качестве основы алгоритма безманжетного измерения артериального давления лежит упрощенная модель, определяющая зависимость АД от времени распространения пульсовой волны (ВРПВ). Целью данной работы стала разработка программного модуля для записи и обработки сигналов электрокардиограммы (ЭКГ) и пульсовой волны (ПВ) и расчета на их основе времени распространения пульсовой волны.
Для изучения возможности регистрации АД по ВРПВ был разработан макет устройства регистрации биологических сигналов, реализующий синхронную запись с двух каналов: электрокардиограммы и пульсовой волны (ПВ). Для регистрации ЭКГ сигнала используется первое стандартное отведение. Для регистрации сигнала ПВ применяется стандартный пальцевой оптический датчик (аналог Nellcor DS100A), работающий в инфракрасном диапазоне [2]. В программной среде MATLAB был разработан модуль для приема с макета (через виртуальный Com-порт, реализованный с помощью микросхемы преобразователя интерфейсов FT232) данных электрокардиограммы и пульсовой волны и вычисления времени распространения пульсовой волны и основных параметров вариабельности сердечного ритма.
Для отладки разработанного модуля проводилась синхронная запись данных с двух каналов: электрокардиограммы и пульсовой волны - с их одновременной отправкой на персональный компьютер через COM-порт. С помощью программного модуля происходило считывание данных с COM-порта и отображение в режиме реального времени на соответствующих графиках (см. рис. 1). После получения необходимого количества отсчетов (соответствующих 5-ти минутной длительности при частоте дискретизации сигнала 500 Гц) запись прекращалась, а данные сохранялись в файл для дальнейшей обработки. Затем происходило измерение АД с помощью стандартного тонометра, считавшегося далее эталонным.
Рис.1. Внешний вид графиков, отображающих регистрируемые сигналы
Для вычисления ВРПВ необходимо выделение соответствующих характерных точек: R-зубцов ЭКГ сигнала и максимумов пульсовой волны. Для выделения R-зубцов был использован модифицированный алгоритм Пана-Томкнинса, основанный на следующей последовательности действий: пропускание сигнала через фильтр нижних частот, фильтр верхних частот, применение оператора дифференцирования, возведение в квадрат, интегрирование, адаптивная пороговая процедура и поиск опорных точек. Далее по схожему алгоритму находились максимумы пульсовой волны.
По полученным результатам находилось время распространения пульсовой волны, как разность между характерными точками ЭКГ сигнала и сигнала пульсовой волны. Затем эти данные сохранялись в отдельный текстовый файл, который использовался для дальнейшей обработки.
Одновременно с расчетом ВРПВ проводился анализ вариабельности сердечного ритма. С помощью программного модуля вычислялись следующие показатели: частота сердечных сокращений, средняя длина RR-интервала, стандартное отклонение, RMS-SD, мода, её амплитуда, стресс-индекс (по Баевскому), общая мощность спектра TP и мощность в каждом из диапазонов VLF, LF, HF, индекс вагосимпатического взаимодействия LF/HF. Эти данные использовались для уточнения алгоритма расчета артериального давления по ВРПВ.
В ходе проведенного исседования был разработан программный модуль для записи сигналов ЭКГ и пульсовой волны и их одновременного графического отображения для возможности контроля регистрируемых сигналов. После чего по полученным данным производился расчет времени распространения пульсовой волны и основных показателей вариабельности сердечного ритма, которые сохранялись в отдельный текстовый файл. В результате проделанной работы была получена выборка данных с двадцати испытуемых разного пола и возраста для дальнейшего использования в алгоритмах неинвазивной оценки артериального давления.
Библиографический список
1. , , Безокклюзионная оценка динамики артериального давления по времени распространения пульсовой волны. // Медицинская техника. - 2014 г. - №2, С. 8-12
2. A. Anisimov, A. Grigorash. Development of a system for noninvasive cuffless estimation of Blood Pressure. // Сборник материалов конференции молодых исследователей в области электротехники и электроники. (Санкт-Петербург, 3-4 февраля 2014 г.). – Санкт-Петербург, СПбГЭТУ, 2014. – С. 25-27
Сведения об авторах
– бакалавр, дата рождения: 25.01.1994г
Вид доклада: устный
