ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ РАНГОВЫХ МЕТОДОВ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ГРАНИЦ ИНФОРМАТИВНЫХ УЧАСТКОВ ЭЛЕКТРОКАРДИОСИГНАЛА
Т.В.Истомина, Л.Ю.Кривоногов
Пензенский Государственный Университет, г. Пенза
Наиболее эффективным средством для своевременного выявления, предупреждения и лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы является длительное автоматическое исследование электрокардиосигнала (ЭКС). Несмотря на значительные успехи автоматической обработки ЭКС, существуют технические вопросы, требующие дополнительной проработки. К ним относится обнаружение информативных кардиоимпульсов (КИ) ЭКС в условиях интенсивных помех и индивидуальной изменчивости формы самих КИ. Такая задача возникает при длительном исследовании в режиме свободной двигательной активности (СДА) ЭКС пациентов с нарушениями сердечного ритма, при кардиостимуляции, при передаче ЭКС по различным каналам связи. В этом случае анализируемый сигнал содержит помехи, различные по своему происхождению, интенсивности, спектральному составу и функциям распределения. В процессе исследования меняются также свойства полезного сигнала. При нарушениях, связанных с изменением формы КИ, спектры сигнала и помех перекрываются в большей степени, чем при наличии в ЭКС только нормальных импульсов, поэтому применение обычных методов фильтрации нецелесообразно из-за возможного искажения формы КИ.
Процесс распознавания ЭКС в условиях интенсивных помех можно разбить на несколько этапов:
обнаружение информативных участков КИ ЭКС и их границ;
сегментация КИ (разбиение сложного КИ на простые, в том числе и определение границ простых КИ);
определение параметров простых КИ – амплитуда, длительность, площадь, коэффициенты формы, ассиметрия, выпуклость (вогнутость);
нахождение фронтов простого КИ;
определение параметров фронтов КИ ЭКС.
Помехи, возникающие при автоматическом исследовании ЭКС, различаются по своему происхождению, интенсивности, спектральному составу и функциям распределения, кроме того, их свойства могут меняться в процессе исследования. Полезный сигнал в общем случае также нестационарен. В связи с этим актуально создание алгоритмов, способных обнаруживать ИУ БЭС в условиях непредвиденных изменений характеристик сигналов и помех. Одним из направлений решения этой задачи являются методы непараметрической статистики, позволяющие создавать алгоритмы обнаружения сигналов, устойчивые распределения входных данных.
Предложено при исследовании ЭКС в реальном масштабе времени при воздействии переменных нестационарных помех использовать сочетание математического аппарата обнаружения скачкообразного изменения вероятностных характеристик случайного процесса и ранговых преобразований. Разработанный авторами алгоритм обнаружения ИУЭКС и его временных границ в настоящее время смоделирован в пакете Microsoft Excel. Исследования проводились на примере ЭКС, зашумленного помехами с различной интенсивностью и статистическими свойствами. В результате были выбраны оптимальные параметры алгоритма, обеспечивающие классификацию формы ИУ и минимальную погрешность измерения временных параметров ИУЭКС.
Применение подобных алгоритмов позволит создавать средства для исследования ЭКС в условиях непредвиденного изменения параметров сигналов и помех, например портативных устройств, предназначенных для СДА пациентов.