CC BY
72
МИС-98
II. Аппаратные и программные средства медицинской диагностики и терапии зарегистрированных кардиоинтервалограмм было показано, что на следующие сутки после принятия ЭТ либо сохраняется некоторое напряжение функциональных систем организма с возрастанием индекса напряжения и уменьшением амплитуд дыхательных волн, либо оно полностью проходит с некоторым улучшением нормализации систем организма. Одновременно установлено, что среднеквадратические отклонения (СКО) приблизительно десяти секундных, двадцати пяти секундных и около минутных волн находятся, как правило, в своих фоновых диапазонах, в то время, как СКО около трехминутных или около двадцати пяти минутных волн (пятого и шестого порядка) возрастают в среднем в 1.5 раза. Следовательно, несмотря на ограниченность длительности регистрации кардиоинтервалограмм, надежно проявляется феномен усиления волн пятого и шестого порядка.
Для более детального исследования установленных фактов было проведено длительное исследование для нескольких лиц здоровых, с напряжением функциональных систем организма и больного в динамике в течение нескольких недель с длительностью регистрации приблизительно 2000 кардиоинтервалов.
В результате показано, что у здоровых лиц на следующие сутки после приема ЭТ происходит увеличение СКО около трехминутных и около двадцати пяти минутных волн ритма сердца в 1.5^2 раза, которое стабильно сохраняется длительное время, по крайней мере, до конца эксперимента в течение трех недель. У пожилого больного возникающее временами подобное усиление указанных волн не удерживается сколько-нибудь стабильно и достаточно быстро пропадает.
Таким образом, ЭТ без сомнения вносящая возмущение во внутреннюю гормональную среду организма, вызывает возрастающий поток информации по гормональной петле регуляции, который поступает в гипофиз и через нейроэндокринные клетки передается в гипоталамус. Этот поток информации вызывает ответный усиленный поток реакций гипоталамо-гипофизарной системы, а следовательно, увеличение амплитуд около трехминутных и около двадцати пяти минутных волн ритма сердца, связанных с его оперативной регуляцией.
Вышеприведенные факты позволяют сделать следующие выводы:
прием ЭТ вызывает в организме человека активизацию гипоталамо-гипофизарной системы, контролирующей все регуляторные системы организма и способствующей улучшению их деятельности, на чем основан неспецифический эффект нормализации работы функциональных систем организма;
контроль за параметрами около трехминутных и около двадцати пяти минутных волн ритма сердца обеспечивает оперативную количественную индикацию активности функционирования нейроэндокринных систем аналогично тому, как дыхательные и приблизительно десяти секундные волны являются индикаторами баланса между парасимпатической и симпатической системами организма.
В заключение следует подчеркнуть, что применение подобных компьютерных анализаторов волновых структур физиологических процессов вообще только начинается и имеет очень большие перспективы.
АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ХОЛТЕРОВСКОГО
МОНИТОРИРОВАНИЯ
Лященко С. Л., Леонов Д. В.
Структура кардиологического аппаратно-программного комплекса предлагаемого сегодня, базируется на достижениях электронной промышленности, в области создания электронных дисков большей емкости при малых размерах и с
малым энергопотреблением. Данная структура приведена на рис.1. Она разработана с учетом ранее проведенных исследований и разработки подобного комплекса .
ДАТЧИКИ
0 О о о
Ґ "Ч Ґ X
БЛОК УСИЛЕНИЯ И БАНК
ФИЛЬТРАЦИИ ОЗУ
БАНК ОЗУ
Ґ АЦП Ґ микроЭВМ X
V V
Ґ N ґ X
БЛОК ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОНН^1Й ДИСК
+5В (Compact Flash)
БЛОК ПИТАНИЯ
Рис. 1
Аппаратная часть комплекса представляет собой автономный носимый блок, рассчитанный на суточное использование без смены источника питания. Сам блок включает: источник постоянного напряжения +-5 В, блок усиления и фильтрации ЭКГ сигнала, 12-ти разрядное АЦП , микроЭВМ, банк ОЗУ, электронный диск ( Flash карта ).
ЭКГ сигнал снимается с пациента по двум стандартным отведениям ( I и II ) при помощи датчиков ( R , F , L , N ). Сигналы с датчиков проходят через блок фильтрации и усиления. После этого сигналы квантуются и поступают на обработку в микроЭВМ. Обработка заключается в сжатии информации и записи ее на электронный диск, при этом используется банк ОЗУ для записи блоками на диск. Диск является съемным и поддерживает IDE интерфейс, поэтому IBM PC/AT должна содержать блок сопряжения с Flash картой или можно использовать NOTEBOOK, в стандартную конфигурацию которого уже входит данный блок. Размерность диска зависит от используемого алгоритма сжатия , частоты квантования и числа стандартных отведений используемых при диагностике.
Использование IDE интерфейса позволяет решить две задачи: значительно уменьшить требования по электробезопасности и организовать скоростную передачу больших массивов данных, что является необходимым для систем подобных описываемой. Например для хранения данных представленных двумя байтами (соответствующих двум стандартным отведениям) накапливаемых в течении суток,
І38
МИС-98
II. Аппаратные и программные средства медицинской диагностики и терапии при частоте квантования входного сигнала 250 Гц без использования алгоритмов сжатия, потребуется 64 Мб памяти. На сегодняшний день многие зарубежные фирмы выпускают Flash карты, на нашем рынке имеет известность фирма SanDisk выпускающая съемные электронные диски ( Compact Flash ) объемом от 2-х до 300 Мб .
Программное обеспечение комплекса состоит из программы управления носимого блока и программы просмотра результатов обследования пациента.
Программой управления решаются задачи: организации квантования
сигналов, сжатие цифровых данных , накопления сжатых данных в банке ОЗУ, записи данных из банка ОЗУ в Compact Flash в формате файловой системы MS-DOS. В дальнейшем при полной реализации данного комплекса в данную программу можно ввести функции по фильтрации сигналов, что позволит удалить из аппаратной части монитора узел фильтрации .
На программу просмотра результатов возложены функции: инициализации Compact Flash, занесение файла данных с диска в базу данных пациентов, восстановления сигнала ЭКГ из файла сжатых данных, анализ формы восстановленного сигнала, вывод на дисплей графиков ЭКГ сигнала в стандартных отведениях (в масштабах), а также формирование графиков- частоты сердечных сокращений, ритмограммы, скаттерграммы, ST трендов. Все результаты анализа поддерживаются выводом на печать. На рис.2 приведен график ЭКГ, с экрана дисплея, который был реализован в начальной модели комплекса .
Первая модель комплекса разработана на основе ОМЭВМ КР 1830 ВЕ 31 работающей с частотой кварцевого резонатора 12 МГц. Устройство сбора и сжатия ЭКГ (носимый блок), питается от источника постоянного напряжения +- 5 В, сигналы квантуются с частотой 250 Гц, обработанные данные (как сжатые так и не сжатые) накапливаются в статической памяти выполненной на одном кристалле фирмы EPSON SRN 20100 LLC емкостью 128 КБ. В состав устройства входят датчики ЭКГ контактного типа и шлейф интерфейса RS - 232 C с гальванической развязкой. В этой модели был реализован алгоритм сжатия на основе интерполяции первого порядка. Использование данного алгоритма было продиктовано необходимостью получения эффективной работоспособной автономной системы реального времени с ограниченными ресурсами памяти и производительностью.
Теоретически алгоритм интерполяции первого порядка дает коэффициент сжатия сигналов порядка 10 при ошибке восстановления сигнала d/2, где d- апертура. Реально же исследования показали, что при задании апертуры в пределах 1% сигнала коэффициент сжатия ЭКГ сигнала равен 2 ( коэффициент рассчитан с учетом служебной информации ).
Пример формы сигнала для коэффициента равного 2-м приведен на рис. 2 и рис. 3 . На рис. 2 исходный , а на рис. 3 восстановленный сжатый сигнал .
Выяснилось также, чтобы сжать данным алгоритмом ЭКГ в 5 раз требуется установить апертуру на уровне 6,5-7 % сигнала , а это неприемлемо с точки зрения диагностики ЭКГ.
Проведенная работа позволяет сделать вывод об неэффективности использования сжатия сигналов (основанного на интерполяции первого порядка), апертура которых должна варьироваться в диапазоне менее 6, 5 % сигнала. Однако, использование данного алгоритма для ЭКГ сигнала возможно в составе комбинированных алгоритмов, где на участках между QRS комплексами можно использовать данный алгоритм, а сам комплекс анализировать и сжимать при помощи специального алгоритма в частности wavelet преобразования, которое предназначено для сжатия сигналов импульсной формы.
Рис. 3
