В.А. Калантар, А.Г. Аракчеев
ЗАО “ВНИИМП-ВИТА” (НИИ медицинского приборостроения) РАМН, г. Москва
В настоящей работе представлен алгоритм морфологического анализа ЭКГ в реальном масштабе времени. Ключевыми процедурами, предваряющими и создающими предпосылки для проведения морфологического анализа ЭКГ в реальном масштабе времени являются: линейное селективное преобразование (ЛСП и цифровая фильтрация. При этом алгоритмы, реализующие эти процедуры, должны быть безфазовыми, легко настраиваться на любую частоту, экономичными и быстродействующими. Назначение ЛСП - свести задачу морфологического анализа к поиску координат локальных экстремумов преобразованной кривой.
Обобщенный алгоритм базируется на свойстве разностей 2-го порядка со сдвигом:
{Xn } - последовательность дискретных значений исходного сигнала;
{Yn} - последовательность значений разностей i-го порядка;
k - коэффициент сдвига (прореживания;
Используя теорему преобразования Фурье для сдвинутой последовательности, получим модуль передаточной функции:
Отметим, что при четном порядке разности линейное преобразование Yn является безфазовым и, следовательно, модуль передаточной функции H(f) совпадает с самой функцией (комплексная составляющая отсутствует). Если k=2m, то передаточная функция имеет “m” полюсов и “m+1” нулей, при этом частота первого полюса : 
(ТД - интервал дискретизации) информативна, а остальные полюса являются помехой. Для подавления этой помехи использовался фильтр:
требующий соблюдения условий 
или 
с тем, чтобы первый нуль передаточной функции H(f) соответствовал второму полюсу передаточной функции Y(F). В результате имеем:
Настройка на нужную частоту определяется параметром k. Подбор входных параметров преобразования автоматизирован и определяется: целевой функцией ЛСП, параметрами исследуемого сигнала, условиями морфологического анализа, уровнем шумов.
Алгоритм фильтрации, также как и ЛСП, базируется на свойствах разностей 2-го порядка. Принцип фильтрации сводится к аддитивной коррекции каждого дискретного значения ЭКГ с таким расчетом, чтобы “степень гладкости” уменьшалась по определенному закону.
Отличительной особенностью подобного рода преобразований является его быстродействие, которое помимо алгоритмической основы во многом определяется организацией вычислительной процедуры. Времяемкие операции проводятся один раз при получении первого члена преобразования. Последующие значения преобразования формируются из предыдущих путем элементарных операций сложения. Это позволило увеличить быстродействие на порядки по сравнению с преобразованиями такого класса.
В заключение отметим, что на основе изложенной выше идеологии реализован морфологический анализ ЭКГ. Программа успешно работает в ряде медицинских учреждений и по мнению экспертов соответствует международным стандартам.