ثبت الکتروکاردیوگرام راهی برای مطالعه سیگنال های الکتریکی تولید شده در طول فعالیت عضلات قلب است. برای ثبت داده های نوار قلب از 10 الکترود استفاده می شود: 1 صفر در پای راست، 3 الکترود استاندارد از اندام ها و 6 الکترود در ناحیه قلب.

نتیجه گرفتن نشانگرهای الکتریکی و کار قسمت های مختلف اندام، ایجاد نوار قلب است.

پارامترهای آن بر روی کاغذ رول مخصوص ثبت می شود. سرعت حرکت کاغذ در 3 گزینه موجود است:

• 25 میلی متر بر ثانیه;
• 50 میلی متر بر ثانیه;
• 100 میلی متر بر ثانیه;

سنسورهای الکترونیکی وجود دارند که می توانند پارامترهای ECG را بر روی هارد دیسک واحد سیستم ثبت کنند و در صورت لزوم، این داده ها را بر روی مانیتور نمایش دهند یا بر روی فرمت های کاغذ مورد نیاز چاپ کنند.

رمزگشایی نوار قلب ثبت شده

نتیجه تجزیه و تحلیل پارامترهای الکتروکاردیوگرام توسط متخصص قلب ارائه می شود. ضبط توسط پزشک با تعیین مدت زمان فواصل بین عناصر مختلف شاخص های ثبت شده رمزگشایی می شود. توضیح ویژگی های الکتروکاردیوگرام حاوی نکات زیادی است:

قرائت ECG طبیعی

در نظر گرفتن یک کاردیوگرام استاندارد قلب با شاخص های زیر نشان داده می شود:

الکتروکاردیوگرام در صورت انفارکتوس میوکارد.

انفارکتوس میوکارد به دلیل تشدید اتفاق می افتد بیماری عروق کرونرهنگامی که حفره داخلی شریان کرونر عضله قلب به طور قابل توجهی باریک می شود. اگر این تخلف در عرض 15 تا 20 دقیقه اصلاح نشود، مرگ رخ می دهد. سلول های ماهیچه ایقلب، اکسیژن و مواد مغذی را از این شریان دریافت می کند. این شرایط اختلالات قابل توجهی در عملکرد قلب ایجاد می کند و معلوم می شود که یک تهدید جدی و جدی برای زندگی است. اگر حمله قلبی رخ دهد، الکتروکاردیوگرام به شناسایی محل نکروز کمک می کند. کاردیوگرام نشان داده شده حاوی انحرافات آشکار در سیگنال های الکتریکی عضله قلب است:

اختلال در ریتم قلب.

اختلال در ریتم انقباض عضلات قلب هنگامی که تغییرات در نوار قلب ظاهر می شود تشخیص داده می شود:

هیپرتروفی قلب.

افزایش حجم عضلات قلب، سازگاری اندام با شرایط جدید عملیاتی است. تغییراتی که در الکتروکاردیوگرام ظاهر می شود با قدرت بیوالکتریک بالا، ناحیه عضلانی مشخص، تاخیر در حرکت تکانه های بیوالکتریک در ضخامت آن و ظهور علائم گرسنگی اکسیژن تعیین می شود.

نتیجه.

شاخص های الکتروکاردیوگرافی آسیب شناسی قلب متفاوت است. خواندن آنها یک فعالیت پیچیده است که نیاز به آموزش ویژه و بهبود مهارت های عملی دارد. متخصصی که ECG را مشخص می کند باید اصول اولیه فیزیولوژی قلب و نسخه های مختلف کاردیوگرام را بداند. او باید در شناسایی ناهنجاری ها در فعالیت قلبی مهارت داشته باشد. محاسبه تأثیر داروها و سایر عوامل در بروز تفاوت در ساختار امواج و فواصل ECG. بنابراین، تفسیر الکتروکاردیوگرام باید به متخصصی سپرده شود که در عمل خود با انواع مختلف نقص در عملکرد قلب مواجه شده است.

شما نیز ممکن است علاقه مند باشید

الکتروکاردیوگرافی (ECG)- یکی از روش های الکتروفیزیولوژیک برای ثبت پتانسیل های زیستی قلب. تکانه های الکتریکی از بافت قلب به الکترودهای پوستی که روی بازوها، پاها و قفسه سینه قرار دارند منتقل می شود. سپس این داده ها به صورت گرافیکی بر روی کاغذ یا نمایشگر نمایش داده می شوند.

که در نسخه کلاسیکبسته به محل الکترود، لیدهای به اصطلاح استاندارد، تقویت شده و قفسه سینه متمایز می شوند. هر یک از آنها تکانه های بیوالکتریک گرفته شده از عضله قلب را در یک زاویه خاص نشان می دهد. به لطف این رویکرد، الکتروکاردیوگرام در نهایت شرح کاملی از عملکرد هر بخش از بافت قلب را نشان می دهد.

شکل 1. نوار ECG با داده های گرافیکی

ECG قلب چه چیزی را نشان می دهد؟ با استفاده از این روش تشخیصی رایج، می توانید مکان خاصی را که در آن فرآیند پاتولوژیک رخ می دهد، تعیین کنید. علاوه بر هر گونه اختلال در عملکرد میوکارد (عضله قلب)، ECG مکان فضایی قلب را در قفسه سینه نشان می دهد.

وظایف اصلی الکتروکاردیوگرافی

1. تشخیص به موقع بی نظمی در ریتم و ضربان قلب (تشخیص آریتمی و اکستراسیستول).
2. تعیین تغییرات ارگانیک حاد (انفارکتوس میوکارد) یا مزمن (ایسکمی) در عضله قلب.
3. تشخیص اختلالات در رسانش درون قلبی تکانه های عصبی (اختلال در رسانش یک تکانه الکتریکی از طریق سیستم هدایت قلب (انسداد)).
4. تعریف برخی از حاد (PE - آمبولی ریه) و مزمن (برونشیت مزمن با نارسایی تنفسی) بیماری های ریوی
5. تشخیص الکترولیت (سطح پتاسیم، کلسیم) و سایر تغییرات در میوکارد (دیستروفی، هیپرتروفی (افزایش ضخامت عضله قلب)).
6. ثبت نام غیر مستقیم بیماری های التهابیقلب (میوکاردیت).

معایب روش

عیب اصلی الکتروکاردیوگرافی ثبت کوتاه مدت اندیکاتورها است. آن ها ضبط کار قلب را فقط در زمانی که ECG در حالت استراحت گرفته می شود نشان می دهد. با توجه به این واقعیت که اختلالات فوق می توانند گذرا باشند (در هر زمان ظاهر شوند و ناپدید شوند)، متخصصان اغلب به نظارت و ثبت روزانه ECG با استرس (تست استرس) متوسل می شوند.

نشانه هایی برای ECG

الکتروکاردیوگرافی به صورت روتین یا به صورت اورژانسی انجام می شود. ثبت ECG معمول در دوران بارداری انجام می شود، زمانی که بیمار در بیمارستان بستری می شود، در فرآیند آماده سازی فرد برای عمل یا اقدامات پزشکی پیچیده، برای ارزیابی فعالیت قلبی پس از درمان خاص یا مداخلات پزشکی جراحی.

با برای اهداف پیشگیرانه ECG تجویز می شود:

• افراد مبتلا به فشار خون بالا؛
• با آترواسکلروز عروقی؛
• در صورت چاقی؛
• با هیپرکلسترولمی (افزایش سطح کلسترول در خون)؛
• بعد از مدتی به تعویق افتاد بیماری های عفونی(آنژین و غیره)؛
• برای بیماری های غدد درون ریز و سیستم عصبی؛
• افراد بالای 40 سال و افرادی که در معرض استرس هستند.
• برای بیماری های روماتولوژیک؛
• افراد با خطرات و خطرات شغلی برای ارزیابی شایستگی حرفه ای (خلبانان، ملوانان، ورزشکاران، رانندگان...).

در شرایط اضطراری، یعنی "این دقیقه" نوار قلب تجویز می شود:

• برای درد یا ناراحتی در پشت جناغ یا در قفسه سینه؛
• در صورت تنگی نفس ناگهانی؛
• با درد شدید طولانی مدت در شکم (به ویژه در بخش های فوقانی)؛
• در صورت افزایش مداوم فشار خون؛
• هنگامی که ضعف غیر قابل توضیح رخ می دهد.
• در صورت از دست دادن هوشیاری؛
• در صورت آسیب به قفسه سینه (به منظور جلوگیری از آسیب قلبی)؛
• در زمان یا بعد از اختلال ریتم قلب؛
• برای درد در ستون فقرات قفسه سینه و پشت (به خصوص در سمت چپ)؛
• در درد شدیددر ناحیه گردن و فک پایین.

موارد منع مصرف نوار قلب

هیچ منع مصرف مطلقی برای گرفتن نوار قلب وجود ندارد. موارد منع نسبی الکتروکاردیوگرافی ممکن است شامل موارد زیر باشد: اختلالات مختلفیکپارچگی پوست در مکان هایی که الکترودها متصل می شوند. با این حال، باید به خاطر داشت که در صورت نشانه های اضطراریهمیشه باید بدون استثنا نوار قلب گرفته شود.

آمادگی برای الکتروکاردیوگرافی

همچنین هیچ آمادگی خاصی برای ECG وجود ندارد، اما برخی تفاوت های ظریف در این روش وجود دارد که پزشک باید به بیمار هشدار دهد.

1. باید دانست که آیا بیمار داروهای قلبی مصرف می کند یا خیر (در فرم ارجاع باید یادداشت شود).
2. در طول عمل نمی توانید صحبت کنید یا حرکت کنید، باید دراز بکشید، آرام باشید و نفس بکشید.
3. در صورت لزوم به دستورات ساده کادر پزشکی گوش دهید و از آنها پیروی کنید (دم بکشید و چند ثانیه نگه دارید).
4. مهم است که بدانید این روش بدون درد و بی خطر است.

اعوجاج ضبط نوار قلب در هنگام حرکت بیمار یا در صورت اتصال نامناسب دستگاه به زمین امکان پذیر است. ضبط نادرست ممکن است به دلیل تماس شل الکترودها با پوست یا اتصال نادرست ایجاد شود. تداخل در ضبط اغلب به دلیل لرزش عضلانی یا تداخل الکتریکی رخ می دهد.

انجام الکتروکاردیوگرافی یا نحوه انجام نوار قلب

شکل 2. استفاده از الکترودها در طول نوار قلب هنگام ثبت کاردیوگرام، بیمار به پشت روی یک سطح افقی دراز می‌کشد، دست‌ها در امتداد بدن کشیده شده، پاها صاف هستند و از زانو خم نمی‌شوند، قفسه سینه برهنه است. یک الکترود طبق طرح پذیرفته شده به طور کلی به مچ پا و مچ دست متصل می شود:

• در سمت راست - یک الکترود قرمز؛
• به سمت چپ - زرد؛
• به پای چپ - سبز؛
• به پای راست - سیاه و سفید.

سپس 6 الکترود دیگر روی قفسه سینه قرار می گیرد.

پس از اتصال کامل بیمار به دستگاه ECG، یک روش ضبط انجام می شود که در الکتروکاردیوگرافی های مدرن بیش از یک دقیقه طول نمی کشد. در برخی موارد، ارائه‌دهنده مراقبت‌های بهداشتی از بیمار می‌خواهد دم بکشد و 15-10 ثانیه نفس نکشد و در این مدت ضبط‌های اضافی انجام می‌دهد.

در پایان عمل، نوار ECG سن، نام کامل را نشان می دهد. بیمار و سرعت انجام کاردیوگرام سپس یک متخصص ضبط را رمزگشایی می کند.

تفسیر و تفسیر ECG

یا یک متخصص قلب یا یک پزشک الکتروکاردیوگرام را تفسیر می کند تشخیص عملکردی، یا یک امدادگر (در یک آمبولانس). داده ها با ECG مرجع مقایسه می شوند. کاردیوگرام معمولاً پنج موج اصلی (P، Q، R، S، T) و یک موج U ظریف را نشان می دهد.

شکل 3. ویژگی های اساسی کاردیوگرام

جدول 1. تفسیر ECG در بزرگسالان طبیعی است

تفسیر ECG در بزرگسالان، هنجار در جدول

تغییرات مختلفدندان ها (عرض آنها) و فواصل آنها ممکن است نشان دهنده کندی در رسانش یک تکانه عصبی از طریق قلب باشد. وارونگی موج T و/یا افزایش یا کاهش در بازه ST نسبت به خط ایزومتریک نشان می دهد آسیب احتمالیسلول های میوکارد

هنگام رمزگشایی ECG، علاوه بر مطالعه اشکال و فواصل تمام امواج، ارزیابی جامعی از کل الکتروکاردیوگرام انجام می شود. در این مورد، دامنه و جهت تمامی امواج در لیدهای استاندارد و تقویت شده مورد مطالعه قرار می گیرد. اینها عبارتند از I، II، III، avR، avL و avF. (شکل 1 را ببینید) با داشتن یک تصویر خلاصه از این عناصر ECG، می توان EOS (محور الکتریکی قلب) را قضاوت کرد که وجود انسداد را نشان می دهد و به تعیین محل قلب در قفسه سینه کمک می کند.

به عنوان مثال، در افراد چاق، EOS ممکن است به سمت چپ و پایین منحرف شود. بنابراین، تفسیر ECG حاوی تمام اطلاعات در مورد منبع ریتم قلب، هدایت، اندازه حفره های قلب (دهلیزها و بطن ها)، تغییرات در میوکارد و اختلالات الکترولیت در عضله قلب است.

مهمترین و مهمترین اهمیت بالینی ECG در انفارکتوس میوکارد و اختلالات هدایت قلبی است. با تجزیه و تحلیل الکتروکاردیوگرام، می توانید اطلاعاتی در مورد کانون نکروز (محل سکته قلبی) و مدت زمان آن به دست آورید. لازم به یادآوری است که ارزیابی ECG باید همراه با اکوکاردیوگرافی، مانیتورینگ 24 ساعته (هولتر) ECG و تست های استرس عملکردی انجام شود. در برخی موارد، ECG ممکن است عملاً اطلاعاتی نداشته باشد. این با انسدادهای داخل بطنی عظیم مشاهده می شود. به عنوان مثال، PBLNPG ( محاصره کاملدسته سمت چپ هیس). در این صورت باید به سایر روش های تشخیصی متوسل شد.

ویدئو با موضوع "هنجار ECG"

ارسال کار خوب خود در پایگاه دانش ساده است. از فرم زیر استفاده کنید

دانشجویان، دانشجویان تحصیلات تکمیلی، دانشمندان جوانی که از دانش پایه در تحصیل و کار خود استفاده می کنند از شما بسیار سپاسگزار خواهند بود.

نوشته شده در http://www.allbest.ru/

وزارت آموزش و پرورش و علوم فدراسیون روسیه

آکادمی فناوری ایالت پنزا

گروه فناوری اطلاعات و مدیریت در سیستم های پزشکی و بیوتکنیکی

پروژه دوره

با موضوع: پردازش سیگنال های الکتروکاردیوگرام

بررسی شده توسط: دکتری، دانشیار

Kireev A.V.

توسعه دهنده: st-t gr. 11PB1b

خوخلوا V.A.

پنزا - 2013

برای کار دوره

در رشته "روش های پردازش سیگنال های زیست پزشکی در کامپیوتر"

به دانش آموز ورا الکساندرونا خوخلوا

گروه 11PB1b

موضوع: پردازش سیگنال های الکتروکاردیوگرام

اطلاعات اولیه ( الزامات فنیبرای طراحی)

1. ارتباط موضوع کار درسی را ثابت کنید

2. آناتومی و الکتروفیزیولوژی قلب را در نظر بگیرید

3. اجزای الکتروکاردیوگرام را در نظر بگیرید

4. نویزهایی را که در حین ضبط ECG ایجاد می شود در نظر بگیرید

5. روشی را برای یافتن کمپلکس QRS اجرا کنید

6. نتایج را ارزیابی کنید و در مورد کار نتیجه گیری کلی بگیرید

حجم کار دوره 30 تا 50 صفحه شامل عنوان صفحه، چکیده، فهرست اختصارات پذیرفته شده (در صورت لزوم)، محتوا، قسمت اصلی، نتیجه گیری، فهرست منابع استفاده شده و کاربردها می باشد.

سر A.V. کیریف

این مأموریت را در سال 2013 دریافت کرد.

دانشجو V.A. خوخلوا

یادداشت توضیحی برای کار درسی 50 صفحه ای با موضوع:

"پردازش سیگنال های الکتروکاردیوگرام" شامل 21 شکل، 1 جدول، 15 منبع استفاده شده است.

هدف از کار دوره: پردازش سیگنال های الکتروکاردیوگرام. پردازش به شما امکان می دهد مجتمع QRS را پیدا کنید و نویز امواج P و T را در نوار قلب حذف کنید.

موضوع مطالعه: بسته نرم افزاری متلب.

الزامات اولیه:

1) استفاده از محیط ویندوز XP.

2) استفاده از بسته نرم افزاری متلب.

هدف: پزشک در مورد تشخیص، استراتژی درمان و غیره "تصمیمات مدیریتی" می گیرد.

حوزه کاربرد: تشخیص پزشکی.

معرفی

1. ساختار قلب

2. سیستم هدایت قلبی

3. الکتروفیزیولوژی قلب

8. استخراج ویژگی

12. تبدیل موجک

14. محیط برنامه نویسی

15. قسمت عملی

نتیجه

فهرست منابع استفاده شده

کاربرد

دپلاریزاسیون قلب الکتروکاردیوگرام فوریه

معرفی

امروزه یکی از رایج ترین روش های تشخیص و شناخت بیماری های قلبی عروقی، الکتروکاردیوگرافی است. سیگنال ECG با مجموعه ای از امواج مشخص می شود که بر اساس پارامترهای زمان و دامنه که تشخیص داده می شود. تا همین اواخر، روش یافتن خصوصیات دندان ها توسط متخصص قلب و عروق و تنها با استفاده از وسایل طراحی انجام می شد. این طرح بسیار ساده و قابل اعتماد است، اما زمان بر است و به دلیل عدم وجود رویکردهای جایگزین برای حل این مشکل، برای مدت طولانی کار می کند.

در حال حاضر هیچ رشته ای از پزشکی تجربی، بالینی یا پیشگیری نمی تواند بدون موفقیت پیشرفت کند کاربرد گستردهتجهیزات پزشکی الکترونیکی وظایف تخصص مهندسی در طراحی سیستم های کنترل پیچیده مربوط به تشخیص فعلی وضعیت بدن انسان نیز بدون استفاده از تجهیزات تشخیص الکترونیکی قابل حل نیست.

مقایسه اثربخشی روش های مختلف تشخیصی نشان می دهد که بیشترین اطلاعات مفیددر مورد عملکرد اندام های داخلی و سیستم های فیزیولوژیکیبدن در سیگنال‌های بیوالکتریکی قرار دارد که از نواحی مختلف زیر پوست یا از سطح بدن گرفته می‌شود. اول از همه، این در مورد فعالیت الکتریکی قلب، میدان الکتریکی مغز و پتانسیل های الکتریکی ماهیچه ها صدق می کند.

به طور کلی، هر مطالعه الکتروفیزیولوژیکی با سه مرحله متوالی نشان داده می شود: ثبت، ضبط و پردازش سیگنال های فعالیت بیوالکتریک. ویژگی های خاص، ذاتی یک روش خاص برای اجرای هر یک از مراحل، مجموعه ای از الزامات و محدودیت ها را برای اجرای احتمالی بقیه تعیین می کند. برای چندین دهه، قابلیت اطمینان نتایج به‌دست‌آمده با قابلیت‌های فنی ابزارهای ثبت و نمایش اطلاعات محدود بود. این امر مانع توسعه روش‌هایی برای پردازش خودکار سیگنال‌های بیوالکتریک شد. دهه گذشته که با توسعه سریع میکروالکترونیک و فناوری رایانه مشخص می شود، از یک سو امکان حذف عملی اعوجاج های ابزاری و از سوی دیگر به کارگیری روش های پردازش سیگنال دیجیتال را فراهم کرده است که اجرای آن قبلا غیرممکن بود. .

جایگاه ویژه ای در میان روش های تشخیصی الکتروفیزیولوژیک، اندازه گیری و پردازش سیگنال الکتروکاردیو است. این به این دلیل است که الکتروکاردیوگرام شاخص اصلی است که در حال حاضر امکان کنترل پیشگیرانه و درمانی بیماری های قلبی عروقی را فراهم می کند. اثربخشی روش های تشخیصی الکتروکاردیوگرافی توسط یک سیستم سرب توسعه یافته و ایجاد شده و استفاده گسترده از شاخص های کمی ECG تسهیل می شود.

با توسعه رایانه ها، مجتمع های تخصصی شروع به ظهور کردند که تشخیص بیماری های قلبی را بر اساس تجزیه و تحلیل خودکار پارامترهای زمان ECG امکان پذیر می کند. امروزه پیشرفت های MedIT و Innomed Medical Co شناخته شده است. Ltd. و دیگران. کاردیوگراف های این شرکت ها عملیات اساسی لازم برای کار در شرایط واقعی را انجام می دهند. نرم افزار یکی از بخش های سیستم قلب و عروق است. این فیلتر سیگنال، تجزیه و تحلیل داده ها و تشخیص را بر اساس پارامترهای زمان ECG ارائه می دهد. کار دوره به مطالعه موضوع شناسایی ویژگی های ECG به عنوان یکی از مراحل آنالیز سیگنال پیچیده اختصاص دارد. این مرحله بسیار مهمی است، زیرا اشتباه کردن در اینجا به شدت بر نتیجه پزشکی تأثیر می گذارد.

1. ساختار قلب

قلب یک اندام عضلانی توخالی مخروطی شکل است که خون را از تنه های وریدی که به درون آن جریان می یابد دریافت می کند و آن را به شریان هایی که مجاور قلب هستند پمپ می کند. حفره قلب به 2 دهلیز و 2 بطن تقسیم می شود. دهلیز چپ و بطن چپ با هم "قلب شریانی" را تشکیل می دهند که به دلیل نوع خونی که از آن عبور می کند نامگذاری شده است. انقباض قلب را سیستول و آرامش را دیاستول می نامند (شکل 1).

شکل 1. ساختار قلب

شکل قلب از فردی به فرد دیگر یکسان نیست. این بر اساس سن، جنسیت، هیکل، سلامت و عوامل دیگر تعیین می شود. در مدل‌های ساده شده، آن را با یک کره، بیضی‌ها و شکل‌های تقاطع یک پارابولوئید بیضوی و یک بیضی سه محوری توصیف می‌کنند. اندازه گیری ازدیاد طول (ضریب) شکل، نسبت بزرگترین ابعاد خطی طولی و عرضی قلب است. با تیپ بدنی هیپراستنیک این نسبت نزدیک به یک و با تیپ بدنی آستنیک حدود 1.5 است. طول قلب یک فرد بالغ از 10 تا 15 سانتی‌متر (معمولاً 12-13 سانتی‌متر)، عرض در قاعده 8-11 سانتی‌متر (معمولاً 9-10 سانتی‌متر) و اندازه قدامی خلفی 6-8.5 سانتی‌متر (معمولاً) است. 6.5-7 سانتی متر). میانگین وزن قلب در مردان 332 گرم (از 274 تا 385 گرم) و در زنان - 253 گرم (از 203 تا 302 گرم) است.

قلب سالم به صورت ریتمیک و بدون وقفه منقبض و باز می شود. در یک سیکل قلبی سه مرحله وجود دارد:

دهلیزها پر از خون منقبض می شوند. در این حالت خون از طریق دریچه های باز به داخل بطن های قلب پمپ می شود (در این زمان آنها در حالت آرامش باقی می مانند). انقباض دهلیزها از جایی شروع می شود که سیاهرگ ها به داخل آن می ریزند، بنابراین دهان آنها فشرده می شود و خون نمی تواند به داخل سیاهرگ ها برگردد.

انقباض بطن ها با شل شدن همزمان دهلیزها اتفاق می افتد. دریچه های سه لتی و دو لختی که دهلیزها را از بطن ها جدا می کنند، بالا می روند، بسته می شوند و از بازگشت خون به دهلیز جلوگیری می کنند، در حالی که دریچه های آئورت و ریوی باز می شوند. انقباض بطن ها خون را وارد آئورت و شریان ریوی می کند.

مکث (دیاستول) آرامش کل قلب یا یک دوره کوتاه استراحت برای این اندام است. در طی یک مکث، خون از سیاهرگ ها وارد دهلیز می شود و تا حدی به داخل بطن ها جریان می یابد. هنگامی که یک چرخه جدید شروع می شود، خون باقی مانده در دهلیزها به داخل بطن ها رانده می شود - چرخه تکرار می شود.

یک سیکل قلب حدود 0.85 ثانیه طول می کشد که زمان انقباض دهلیزها تنها 0.11 ثانیه، زمان انقباض بطن ها 0.32 ثانیه و طولانی ترین دوره استراحت است که 0.4 ثانیه طول می کشد. قلب یک فرد بالغ در حالت استراحت در سیستم حدود 70 سیکل در دقیقه کار می کند.

کار قلب (مانند هر ماهیچه ای) با پدیده های الکتریکی همراه است که باعث پیدایش جریان الکتریکی می شود میدان مغناطیسیاطراف یک اندام در حال کار فعالیت الکتریکی قلب را می توان با استفاده از روش های مختلف الکتروکاردیوگرافی ثبت کرد، که تصویری از تغییرات در طول زمان در اختلاف پتانسیل در سطح بدن انسان ارائه می دهد، یا مطالعه الکتروفیزیولوژیک میوکارد، که به فرد اجازه می دهد مسیر را ردیابی کند. انتشار امواج تحریک به طور مستقیم بر روی اندوکارد. این روش ها بازی می کنند نقش مهمدر تشخیص حمله قلبی و سایر بیماری های سیستم قلبی عروقی.

2. سیستم هدایت قلبی

سیستم هدایت الکتریکی قلب (شکل 2) از ساختارهای زیر تشکیل شده است:

1. گره SA Sinoatrial.

2. بسته نرم افزاری بین دهلیزی (باخمن).

3. گره دهلیزی بطنی AB.

4. شاخه سمت راست، شاخه سمت چپ، چپ پرتو جلوو شاخه عقب چپ.

5. فیبر پورک

شکل 2. سیستم هدایت قلبی

گره CA دسته ای از بافت قلبی عضلانی خاص به طول 10-20 میلی متر و عرض 3-5 میلی متر است. در قسمت فوقانی دهلیز راست بین دهانه های ورید اجوف قرار دارد.

در گره SA دو نوع سلول وجود دارد: سلول های P (پیس میکر) - سلول هایی که تکانه های خودکار را تشکیل می دهند و سلول های T - سلول های رسانا. سلول های P به یکدیگر و به سلول های T متصل هستند.

تکانه های تحریک ناشی از سلول های P توسط سلول های T به سلول های پورکنژ نزدیک هدایت می شوند. دومی ها میوکارد دهلیز راست را فعال می کنند.

علاوه بر این، تکانه‌های گره SA در امتداد فیبرهای تخصصی (مسیرهای بین گرهی) به دهلیز چپ و گره AV سریعتر از میوکارد انقباضی منتشر می‌شوند. مسیرهای بین گرهی قدامی، میانی و خلفی وجود دارد.

قدامی گره SA را ترک می کند، اطراف ورید اجوف فوقانی خم می شود و دو شاخه تشکیل می دهد: یک شاخه به دهلیز چپ می رود و باندل باخمن نامیده می شود و دیگری به قسمت بالایی گره AV می رسد. دستگاه میانی به عنوان بسته نرم افزاری Wenckebach و دستگاه خلفی به عنوان بسته نرم افزاری Thorel تعیین می شود.

گره AV در سمت راست سپتوم بین دهلیزی بالای محل اتصال دریچه تریکوسپید قرار دارد. طول آن به طور متوسط ​​به 5 - 6 میلی متر، عرض - 2 - 3 میلی متر می رسد. گره AV نیز حاوی سلول های T و P است، اما تعداد سلول های P در آن کمتر از گره SA است.

دسته هیس (بندل دهلیزی) در بالای سپتوم بین بطنی قرار دارد و گره AB را به دو شاخه His متصل می کند. به محض اینکه تکانه های الکتریکی وارد بسته او می شوند، شتاب می گیرند و مسیر آنها به شاخه های او بین 0.03 تا 0.05 ثانیه طول می کشد.

شاخه راست و شاخه چپ از بسته نرم افزاری دهلیزی به وجود می آیند و بین سپتوم بین بطنی قرار دارند و به سمت پایین سپتوم ادامه می یابند. شاخه چپ به دو شاخه تقسیم می شود: شاخه قدامی چپ و شاخه خلفی چپ. شاخه ها و شاخه های آنها به شاخه های کوچکتر و کوچکتر تقسیم می شوند. کوچکترین اتصال به الیاف پورکنژ. الیاف ریز پورکنژ در سراسر بطن های زیر اندوکارد توزیع شده اند. انتهای رشته های پورکنژ به سلول های میوکارد ختم می شود. مجموعه پرتو

3. الکتروفیزیولوژی قلب

سلول های قلب توانایی تولید و هدایت تکانه های الکتریکی را دارند که باعث انقباض و شل شدن سلول های میوکارد می شود. این تکانه‌های الکتریکی نتیجه جریان کوتاه یون‌های با بار مثبت (عمدتا یون‌های سدیم و پتاسیم و تا حدی یون‌های کلسیم) به سمت عقب و جلو در غشای سلولی هستند. تفاوت در غلظت چنین یون هایی در فضای درون سلولی و خارج سلولی باعث ایجاد پتانسیل الکتریکی می شود که بر حسب میلی ولت اندازه گیری می شود.

4. دپولاریزاسیون و رپولاریزاسیون

پس از تحریک با یک ضربه الکتریکی، غشای یک سلول قطبی شده میوکارد به یون‌های سدیم با بار مثبت نفوذپذیر می‌شود و به آنها اجازه می‌دهد به داخل سلول عبور کنند. در نتیجه بار منفی در داخل سلول کاهش می یابد. هنگامی که پتانسیل غشا به حدود 60 میلی ولت کاهش می یابد، منافذ بزرگ (کانال های سدیم سریع) به طور لحظه ای در غشا باز می شوند. این کانال ها جریان سریع سدیم را در سراسر غشاء امکان پذیر می کنند و در نتیجه هجوم ناگهانی یون های سدیم با بار مثبت به داخل سلول ایجاد می شود. در نتیجه قسمت بیرونی سلول منفی می شود و قسمت داخلی- مثبت در این مرحله، هنگامی که درون حداکثر مثبت و بیرون، حداکثر منفی می شود، سلول "دپلاریزه" می شود. فرآیند تمرکز یون ها در یک سلول در حالت سکون قطبی شدن نامیده می شود و فرآیند معکوس آن دپلاریزاسیون نامیده می شود (شکل 3).

کانال های سدیم سریع در سلول های میوکارد و سلول های تخصصی سیستم هدایت قلب وجود دارد، به جز سلول های گره های CA و AV. سلول های گره های CA و AB به جای کانال های سدیم سریع، کانال های کلسیم-سدیم کندی دارند. آنها زمانی باز می شوند که پتانسیل غشایی این سلول ها به حدود 50 میلی ولت کاهش یابد. این کانال ها اجازه عبور آهسته یون های کلسیم و سدیم با بار مثبت را به داخل سلول ها در طول دپلاریزاسیون می دهند. در نتیجه سرعت دپلاریزاسیون این سلول ها در مقایسه با سرعت دپلاریزاسیون سلول های قلبی با کانال های سدیم سریع کند است.

هنگامی که سلول قلب دپلاریزه می شود، یون های پتاسیم با بار مثبت شروع به خروج از سلول می کنند و روند معکوس را آغاز می کنند که در آن سلول به حالت استراحت باز می گردد - حالت پلاریزه. این فرآیند که رپلاریزاسیون نامیده می شود (شکل 3)، شامل تبادل پیچیده یون های سدیم، کلسیم و پتاسیم در سراسر غشای سلولی است.

شکل 3. دپلاریزاسیون و رپلاریزاسیون سلول های عضله قلب

فرآیند دپلاریزاسیون یک سلول قلبی یک تکانه (یا محرک) الکتریکی ایجاد می کند که روی سلول های همسایه اثر می گذارد و باعث دپلاریزه شدن آنها می شود. انتشار یک تکانه الکتریکی از یک سلول به سلول دیگر باعث ایجاد موج دپلاریزاسیون می شود که می تواند به عنوان جریان الکتریکی در جهت دپلاریزاسیون اندازه گیری شود. همانطور که سلول ها دوباره قطبی می شوند، جریان الکتریکی دیگری به داخل جریان می یابد جهت عکس. جهت جریان و بزرگی جریان های الکتریکی تولید شده توسط دپلاریزاسیون و رپلاریزاسیون سلول های میوکارد دهلیزی و بطنی را می توان با الکترودهای سطحی تشخیص داد و در نوار قلب (کاردیوگرام) ثبت کرد. دپلاریزاسیون سلول های میوکارد باعث تولید موج P و کمپلکس QRS می شود و رپلاریزاسیون سلول ها موج T را در الکتروکاردیوگرام تولید می کند (شکل 4).

شکل 4. تشکیل امواج در الکتروکاردیوگرام

5. ثبت الکتروکاردیوگرام

الکتروکاردیوگرام یا ECG ثبت پتانسیل الکتریکی کل است که زمانی رخ می دهد که بسیاری از سلول های میوکارد برانگیخته می شوند.

الکتروکاردیوگرام (ECG) با استفاده از دستگاه الکتروکاردیوگراف ثبت می‌شود که بخش‌های اصلی آن یک گالوانومتر، یک سیستم تقویت‌کننده، یک سوئیچ سرب و یک دستگاه سوئیچینگ است. پتانسیل های الکتریکی که در قلب ایجاد می شوند توسط الکترودها حس می شوند، تقویت می شوند و توسط یک گالوانومتر هدایت می شوند. تغییرات میدان مغناطیسی به یک دستگاه ضبط منتقل می شود و روی نوار الکتروکاردیوگرافی ثبت می شود که با سرعت 25-50 میلی متر بر ثانیه (از 10 تا 100 میلی متر بر ثانیه) حرکت می کند.

برای جلوگیری از خطاهای فنی و تداخل در هنگام ضبط نوار قلب (ECG)، باید به کاربرد صحیح الکترودها و تماس آنها با پوست، اتصال به زمین دستگاه، دامنه میلی ولت کنترل (1 tV مطابق با 1) توجه شود. سانتی متر) و عوامل دیگری که می توانند باعث تغییر در منحنی شوند.

الکترودهایی برای ثبت نوار قلب (ECG) در قسمت های مختلف بدن قرار می گیرند. یکی از الکترودها به قطب مثبت گالوانومتر و دیگری به قطب منفی متصل است. سیستم قرار دادن الکترود لیدهای الکتروکاردیوگرافی نامیده می شود.

برای ثبت نوار قلب (ECG)، کلینیک سیستمی را اتخاذ کرده است که شامل 12 لید است: سه لید استاندارد از اندام ها (I، II، III)، سه لید تک قطبی تقویت شده (طبق گفته گلدربرگ) از اندام ها (aVR، aVL، aVF) و شش لید قفسه سینه تک قطبی (V1، V2، V3، V4، V5، V6) (طبق گفته ویلسون).

برای ثبت الکتروکاردیوگرام (ECG) در لیدهای استاندارد، دستمال مرطوب گازی در یک سوم پایینی هر دو ساعد و ساق سمت چپ قرار می گیرد که صفحات الکترود فلزی روی آن قرار می گیرد.

الکترودها با سیم ها یا شیلنگ های چند رنگ مخصوصی که در انتها حلقه های برجسته دارند به دستگاه متصل می شوند.

6. الکتروکاردیوگرام منجر می شود

لیدهای ECG یک رکورد (نمونه برداری فضایی) از فعالیت الکتریکی تولید شده توسط قلب است که به دو روش انجام می شود: (1) دو الکترود مجزا با قطب مخالف یا (2) یک الکترود مثبت گسسته و یک "خنثی". نقطه مرجع پوچ سرب متشکل از دو الکترود مجزا با قطب مخالف، سرب دوقطبی نامیده می شود. یک سرب متشکل از یک الکترود مثبت مجزا و یک نقطه مرجع صفر، یک سرب تک قطبی است.

بسته به سرب ECG ثبت شده، الکترود مثبت را می توان به بازوی راست یا چپ، پای چپ یا قفسه سینه متصل کرد. الکترود منفی معمولاً به بازو یا پای مخالف یا به یک نقطه آزمایش متصل می شود.

برای تجزیه و تحلیل دقیق فعالیت الکتریکی قلب، معمولاً در یک محیط بیمارستان، نوار قلب با 12 لید جداگانه (ECG 12 لید) ثبت می شود. کاردیوگرام 12 لید شامل سه لید استاندارد (دو قطبی) (I، II و III) (شکل 5)، سه لید افزایش یافته (AVR، AVL، و AVF) (شکل 6)، و شش لید قفسه سینه (شکل 7) است. :

V1 - در چهارمین فضای بین دنده ای در لبه سمت راست جناغ.

V2 - در چهارمین فضای بین دنده ای در لبه چپ جناغ.

V3 - در وسط بین نقاط V2 و V4.

V4 - در پنجمین فضای بین دنده ای در امتداد خط میانی ترقوه چپ.

V5 - در سطح سرب V4 در امتداد خط زیر بغل قدامی چپ.

V6 - در همان سطح در امتداد خط زیر بغل وسط سمت چپ.

شکل 5. سرنخ های استاندارد

شکل 6. لیدهای پیشرفته aVR، aVL، و aVF

شکل 7. لیدهای دهلیزی

7. اجزای الکتروکاردیوگرام

یک الکتروکاردیوگرام طبیعی با یک سری امواج و فواصل بین آنها نشان داده می شود (شکل 8). امواج و فواصل ECG زیر متمایز می شوند:

قسمت اولیه

بخش میانی

امواج Q، R و S تشکیل دهنده کمپلکس QRS

قسمت پایانی

امواج T و U

فواصل

دامنه و مدت سیگنال

برای مشخص کردن دامنه کمپلکس QRS، هر دو حروف بزرگ (Q، R و S) و حروف کوچک(q، r و s). در این حالت، حروف بزرگ نشان‌دهنده دندان‌های غالب (بیش از ۵ میلی‌متر) و حروف کوچک نشان‌دهنده دندان‌های دامنه کوچک (≤ ۵ میلی‌متر) است.

دامنه امواج بر حسب میلی ولت (mV) اندازه گیری می شود. به طور معمول، الکتروکاردیوگراف به گونه ای پیکربندی می شود که سیگنال 1 میلی ولت مربوط به انحراف 1 سانتی متر از خط ایزوالکتریک باشد.

عرض دندان ها و مدت زمان فواصل بر حسب ثانیه اندازه گیری می شود.

شکل 8. اجزای الکتروکاردیوگرام

بخش‌های کاردیوگرام بین امواج و کمپلکس‌ها را بخش‌ها و فواصل می‌نامند: بخش PR، قطعه ST، بخش TP، فاصله PR، فاصله QT و فاصله RR. فواصل شامل امواج و مجتمع ها هستند، در حالی که بخش ها اینطور نیستند. هنگامی که فعالیت الکتریکی قلب ثبت نمی شود، کاردیوگرام یک خط مستقیم و صاف است - خط یا پایه ایزوالکتریک.

8. استخراج ویژگی

الگوریتم های زیادی برای استخراج ویژگی های PQRST، به ویژه الگوریتم های جستجوی QRS وجود دارد (همیلتون و تامپکینز، 1986). این بخش الگوریتم استخراج ویژگی را که فقط در این کار استفاده می‌شود، توضیح می‌دهد.

مشکل اصلی در استخراج ویژگی های PQRST، یافتن محل دقیق امواج است (شکل 9 موج PQRST و نقاط پایه آن را نشان می دهد). هنگامی که مکان امواج تعیین می شود، تعیین دامنه و شکل موج بسیار ساده می شود. استراتژی برای یافتن محل امواج این است که ابتدا مجموعه QRS را که دارای بالاترین فرکانس است، تشخیص دهیم. سپس موج T و در نهایت موج P که معمولا کوچکترین موج است شناسایی می شود. ارزیابی علائم پایه و ST بعداً نسبتاً آسان است.

شکل 9. کمپلکس PQRST

9. تداخل در هنگام ضبط نوار قلب

الکتروکاردیوگرام جزء پتانسیل های سطحی است که در اثر فعالیت الکتریکی قلب ایجاد می شود. اجزای باقی مانده از پتانسیل ها به عنوان تداخل در نظر گرفته می شوند.

علت تداخل می تواند فعالیت الکتریکی بافت هایی باشد که ضربه از طریق آنها هدایت می شود، مقاومت بافت ها به ویژه پوست و همچنین مقاومت در ورودی تقویت کننده. نمونه ای از این نوع تداخل، فعالیت الکتریکی عضلات است، بنابراین هنگام ثبت نوار قلب، باید به بیمار توصیه کرد که تا حد امکان عضلات را شل کند. گاهی اوقات تشخیص نوسانات ناشی از جریان عضلانی از فلوتر دهلیزی دشوار است. مصنوعاتی که به دلیل تکان تصادفی دستگاه یا کاناپه روی منحنی ظاهر می شوند، می توانند اکستراسیستول بطنی را شبیه سازی کنند. با این حال، پس از بررسی دقیق، مصنوعات به راحتی تشخیص داده می شوند. هنگام مقایسه تغییرات پویا، نمی توانید پیوست کنید ارزش تشخیصیدر صورتی که الکتروکاردیوگرام های سریالی از همان بیمار با حساسیت الکتروکاردیوگراف متفاوت ثبت شود، دامنه موج تغییر می کند.

ثبات خط صفر (یا خط مبنا) که دامنه امواج از آن اندازه گیری می شود از اهمیت زیادی برخوردار است. پایداری خط صفر به وجود امپدانس ورودی به اندازه کافی بالا سیستم تقویت کننده و حداقل مقاومت پوست بستگی دارد.

اغلب خط اصلی الکتروکاردیوگرام همراه با عناصر منحنی در نوسان است. چنین الکتروکاردیوگرافی نباید پاتولوژیک تلقی شود، زیرا ممکن است علت آن اختلال در منبع تغذیه دستگاه، تنفس اجباری بیمار، سرفه، سکسکه، عطسه و حرکت روده باشد. در لیدهای قفسه سینه، چنین تغییراتی اغلب زمانی ظاهر می شوند که الکترود به دنده های بیرون زده ساییده شود.

کاهش دامنه امواج گاهی اوقات به دلیل تماس ضعیف الکترودها با پوست ایجاد می شود. تداخل قابل توجهی توسط جریان های تداخلی از شبکه روشنایی ایجاد می شود که با فرکانس نوسان 50 هرتز تشخیص داده می شود. اگر تماس ضعیفی بین الکترودها و پوست وجود داشته باشد، چنین تداخلی ممکن است رخ دهد. تشخیص محل تداخل کار دشواری نیست. به عنوان مثال، اگر "crosstalk" در لیدهای II و III قابل مشاهده است، اما در سرب I قابل مشاهده نیست، سیم از پای چپ با الکترود تماس ضعیفی دارد، یا اینکه دومی محکم به پوست نمی‌چسبد. اگر "crosstalk" در لیدهای I و II قابل مشاهده باشد، در این صورت تماس ضعیفی در سمت راست وجود دارد. برای از بین بردن تداخل، اغلب از فیلترهای مختلفی استفاده می شود.

برای ارزیابی رابطه بین سیگنال مفید و تداخل، جدول 1 مقادیر پارامترهای دامنه-زمان ECG را نشان می دهد که با هنجار مطابقت دارد.

جدول 1 - پارامترهای عناصر طبیعی ECG

تئوری تشخیص ویژگی های سیگنال و تخمین پارامترهای آن کاملاً توسعه یافته است، اما کاربرد مستقیم تعدادی از راه حل های کلاسیک برای مطالعه سیگنال های بیوالکتریک دشوار و اغلب غیرممکن است. این در درجه اول به دلیل درجه قابل توجهی از عدم قطعیت پیشینی در خواص سیگنال ها و نویز است که تعیین می شود. ویژگیهای فردیبیماران.

10. رویکردهای تحلیل سیگنال

بیشتر سیگنال های پزشکی دارای ویژگی های فرکانس زمانی پیچیده هستند. به عنوان یک قاعده، چنین سیگنال هایی از اجزای کوتاه مدت و با فرکانس بالا که از نظر زمان نزدیک هستند و قطعات طولانی مدت و فرکانس پایین که از نظر فرکانس نزدیک هستند، تشکیل شده است.

برای تجزیه و تحلیل چنین سیگنال هایی، به روشی نیاز دارید که بتواند وضوح خوبی را هم در فرکانس و هم در زمان ارائه دهد. اولی برای بومی سازی مولفه های فرکانس پایین، دومی برای حل مولفه های فرکانس بالا مورد نیاز است.

تبدیل موجک یکی از این روش‌هاست که در زمینه‌های مختلفی مانند مخابرات، گرافیک کامپیوتری، زیست‌شناسی، اخترفیزیک و پزشکی محبوبیت پیدا کرده است. به دلیل سازگاری خوب آن با تجزیه و تحلیل سیگنال های غیر ثابت، جایگزین قدرتمندی برای تبدیل فوریه در تعدادی از کاربردهای پزشکی شده است. از آنجایی که بسیاری از سیگنال‌های پزشکی ثابت نیستند، روش‌های تحلیل موجک برای شناسایی و تشخیص ویژگی‌های تشخیصی کلیدی استفاده می‌شوند.

تبدیل فوریه نشان‌دهنده سیگنالی است که در یک حوزه زمانی خاص به شکل یک بسط در توابع پایه متعامد (سینوس‌ها و کسینوس‌ها) داده می‌شود، بنابراین مؤلفه‌های فرکانس را برجسته می‌کند. نقطه ضعف تبدیل فوریه این است که اجزای فرکانس را نمی توان در زمان محلی سازی کرد، که محدودیت هایی را در مورد کاربرد این روش برای تعدادی از مشکلات ایجاد می کند (به عنوان مثال، در مورد مطالعه دینامیک تغییرات در پارامترهای فرکانس یک سیگنال در یک بازه زمانی).

دو رویکرد برای تجزیه و تحلیل سیگنال های غیر ثابت از این نوع وجود دارد. اولین مورد تبدیل فوریه محلی است. با دنبال کردن این مسیر، ما با یک سیگنال غیر ثابت مانند یک سیگنال ثابت کار می کنیم، که قبلا آن را به بخش هایی تقسیم کرده ایم. روش دوم تبدیل موجک است. در این مورد، سیگنال غیر ثابت با گسترش به توابع پایه به دست آمده از نمونه اولیه با فشرده سازی، کشش و جابجایی تجزیه و تحلیل می شود. تابع نمونه اولیه مادر یا موجک تحلیلی نامیده می شود.

11. مروری کوتاه بر تبدیل فوریه

روش کلاسیک تحلیل فرکانس سیگنال ها تبدیل فوریه است که ماهیت آن را می توان با فرمول (1) بیان کرد.

نتیجه تبدیل فوریه یک طیف دامنه-فرکانس است که وجود فرکانس معینی در سیگنال مورد مطالعه را می توان از آن تعیین کرد.

در مواردی که مسئله بومی سازی موقعیت زمانی فرکانس ها مطرح نشود، روش فوریه به دست می دهد. نتایج خوب. اما در صورت نیاز به تعیین فاصله زمانی حضور فرکانس باید از روش های دیگری استفاده کرد.

12. تبدیل موجک

تبدیل موجک سیگنال ها تعمیم تحلیل طیفی است که یک نماینده معمولی آن تبدیل فوریه کلاسیک است. اصطلاح "موجک" ترجمه شده از انگلیسی به معنای "موج کوچک (کوتاه)" است. موجک ها نامی تعمیم یافته برای خانواده هایی از توابع ریاضی با فرم معینی هستند که از نظر زمان و فرکانس محلی هستند و در آنها همه توابع از یک پایه (تولید کننده) به وسیله جابجایی ها و کشش های آن در امتداد محور زمان به دست می آیند. تبدیل موجک، توابع زمانی تحلیل شده را بر حسب نوسانات محلی در زمان و فرکانس در نظر می گیرد. به طور معمول، تبدیل موجک (WT) به گسسته (DWT) و پیوسته (CWT) تقسیم می شود.

DWT برای تبدیل سیگنال و کدگذاری استفاده می شود، CWT برای تجزیه و تحلیل سیگنال استفاده می شود. تبدیل موجک در حال حاضر برای طیف وسیعی از کاربردها مورد استفاده قرار می گیرد و اغلب جایگزین تبدیل فوریه معمولی می شود. این در بسیاری از زمینه ها مشاهده می شود، از جمله دینامیک مولکولی، مکانیک کوانتومی، اخترفیزیک، ژئوفیزیک، اپتیک، گرافیک کامپیوتری و پردازش تصویر، تجزیه و تحلیل DNA، تحقیقات پروتئین، تحقیقات آب و هوا، پردازش عمومیسیگنال ها و تشخیص گفتار

تجزیه و تحلیل موجک نوع خاصی از تبدیل خطی سیگنال ها و داده های فیزیکی در مورد فرآیندها و فرآیندهای نمایش داده شده توسط این سیگنال ها است. مشخصات فیزیکی محیط های طبیعیو اشیاء اساس توابع ویژه، که بر اساس آن تجزیه موجک سیگنال ها انجام می شود، دارای ویژگی ها و قابلیت های خاص بسیاری است. توابع پایه موجک این امکان را فراهم می کند که توجه را روی ویژگی های محلی خاصی از فرآیندهای تحلیل شده متمرکز کنیم که با استفاده از تبدیل های فوریه و لاپلاس سنتی قابل شناسایی نیستند. از اهمیت اساسی توانایی موجک ها برای تجزیه و تحلیل سیگنال های غیر ثابت با تغییرات محتوای اجزا در زمان یا مکان است.

موجک‌ها به شکل بسته‌های موج کوتاه با مقدار انتگرال صفر هستند که در امتداد محور آرگومان‌ها (متغیرهای مستقل) موضعی هستند، تغییر ناپذیر به شیفت و خطی نسبت به عملیات مقیاس‌بندی (فشرده‌سازی/کشش) هستند. از نظر مکان یابی در زمان و نمایش فرکانس، موجک ها یک موقعیت میانی بین توابع هارمونیک (سینوسی) که در فرکانس موضعی شده اند و تابع دیراک که در زمان موضعی شده اند، اشغال می کنند.

حوزه اصلی استفاده از تبدیل موجک، تجزیه و تحلیل و پردازش سیگنال ها و توابع غیر ثابت در زمان یا غیر یکنواخت در فضا است، زمانی که نتایج تجزیه و تحلیل باید نه تنها شامل پاسخ فرکانس عمومی سیگنال باشد. (توزیع انرژی سیگنال بر روی اجزای فرکانس)، بلکه اطلاعاتی در مورد مختصات محلی خاصی که در آن گروه های خاصی از اجزای فرکانس خود را نشان می دهند، یا در آن تغییرات سریع در اجزای فرکانس سیگنال رخ می دهد. در مقایسه با تجزیه سیگنال‌ها به سری فوریه، موجک‌ها می‌توانند ویژگی‌های محلی سیگنال‌ها را با دقت بسیار بالاتر تا ناپیوستگی‌های نوع اول (پرش) نشان دهند. بر خلاف تبدیل فوریه، تبدیل موجک سیگنال های یک بعدی یک جابجایی دو بعدی را فراهم می کند، در حالی که فرکانس و مختصات به عنوان متغیرهای مستقل در نظر گرفته می شوند که امکان تجزیه و تحلیل سیگنال ها را در دو فضا به طور همزمان فراهم می کند.

یکی از ایده‌های اصلی و به خصوص پربار نمایش موجک سیگنال‌ها در سطوح مختلف تجزیه (تجزیه) این است که عملکردهای تقریب سیگنال را به دو گروه تقسیم کنیم: تقریبی - خشن، با دینامیک زمان نسبتاً کند تغییرات، و جزئیات - با دینامیک محلی و سریع تغییرات در دینامیک صاف پس زمینه، به دنبال قطعه قطعه شدن و جزئیات آنها در سطوح دیگر تجزیه سیگنال. این هم در حوزه زمان و هم در حوزه فرکانس نمایش موجک سیگنال ها امکان پذیر است.

13. مبانی تبدیل موجک

تبدیل موجک، به طور کلی، مبتنی بر استفاده از دو تابع پیوسته، وابسته به هم و یکپارچه بر روی یک متغیر مستقل است:

موجک به عنوان توابع psi زمان با مقدار انتگرال صفر و تبدیل فوریه فرکانس f(ω) عمل می کند. این تابع که معمولاً موجک نامیده می شود، جزئیات سیگنال و ویژگی های محلی آن را برجسته می کند. توابعی که در هر دو حوزه زمان و فرکانس به خوبی بومی سازی شده اند معمولاً به عنوان موجک های تحلیلی انتخاب می شوند. نمونه ای از تصویر زمان و فرکانس یک تابع در شکل 10 نشان داده شده است.

تابع مقیاس‌بندی μ(t)، به عنوان تابع مقیاس‌بندی زمانی phi با مقدار انتگرال واحد، که به کمک آن یک تقریب تقریبی (تقریبی) سیگنال انجام می‌شود.

شکل 10. توابع موجک در دو مقیاس

توابع Phi برای همه ذاتی نیستند، اما، به عنوان یک قاعده، فقط برای موجک های متعامد هستند. آنها برای تبدیل سیگنال های بدون مرکز و نسبتاً گسترده با تجزیه و تحلیل جداگانه اجزای فرکانس پایین و فرکانس بالا ضروری هستند. نقش و استفاده از تابع ph کمی بعد مورد بحث قرار خواهد گرفت.

تبدیل موجک پیوسته (CWT، تبدیل موجک پیوسته). فرض می کنیم که توابع s(t) با انرژی محدود (هنجار) در فضای L2(R) داریم که در امتداد کل محور واقعی R(-?, ?) تعریف شده است. برای سیگنال های محدود با انرژی محدود، مقادیر متوسط ​​سیگنال ها، مانند هر توابع دیگری از فضای L2(R) باید با ± صفر به سمت صفر گرایش داشته باشد.

توابع تولیدی می توانند انواع مختلفی از توابع با یک حامل فشرده باشند - محدود به زمان و مکان در محور زمان، و داشتن یک تصویر طیفی، تا حد معینی بر روی محور فرکانس محلی. در مورد سری فوریه، توصیه می شود که اساس فضای L2(R) را از یک تابع مولد ساخته شود، که هنجار آن باید برابر با 1 باشد. برای پوشش کل محور زمانی فضا با یک تابع موجک محلی، شیفت عملیات (تغییر مکان در امتداد محور زمان) استفاده می شود: w(b,t ) = w(t-b)، که در آن مقدار b برای NVP نیز یک مقدار پیوسته است. برای پوشش کل محدوده فرکانس فضای L2(R)، عملیات مقیاس بندی موقت موجک با تغییر مداوم در متغیر مستقل استفاده می شود: w(a,t) = |a|-1/2w(t/a). در شکل 11 مشاهده می شود که اگر تصویر زمانی موجک بزرگ شود (با تغییر مقدار پارامتر "a")، "فرکانس متوسط" آن کاهش می یابد و تصویر فرکانس (محلی سازی فرکانس) به فرکانس های پایین تر منتقل می شود. بنابراین، با جابجایی در امتداد متغیر مستقل (t-b)، موجک توانایی حرکت در امتداد کل محور عددی یک سیگنال دلخواه، و با تغییر متغیر مقیاس "a" (در یک نقطه ثابت (t-b) از محور زمان را دارد. ) "مشاهده" طیف فرکانس سیگنال در فاصله معینی از همسایگی این نقطه.

مفهوم مقیاس VP مشابهی با مقیاس نقشه های جغرافیایی دارد. مقادیر بزرگتر مربوط به نمایش جهانی سیگنال هستند و مقادیر پایینمقیاس به شما امکان می دهد جزئیات را تشخیص دهید. از نظر فرکانس، فرکانس‌های پایین با اطلاعات کلی در مورد سیگنال (توزیع شده در تمام طول آن)، و فرکانس‌های بالا مربوط به اطلاعات دقیق و ویژگی‌هایی هستند که از نظر وسعت کوچک هستند، یعنی. مقیاس موجک به عنوان واحدی از مقیاس نمایش زمان-فرکانس سیگنال ها، معکوس فرکانس است. پوسته پوسته شدن مانند عملیات ریاضی، سیگنال را گسترش یا فشرده می کند. مقادیر در مقیاس بزرگ مربوط به گسترش سیگنال است و مقادیر کوچک مربوط به نسخه های فشرده شده است. در تعریف موجک، ضریب مقیاس a در مخرج است. بر این اساس، a > 1 سیگنال را گسترش می دهد و< 1 сжимает его.

روند تبدیل با یک مقیاس a=1 شروع می شود و با افزایش مقادیر a ادامه می یابد، یعنی. تجزیه و تحلیل از فرکانس های بالا شروع می شود و به سمت فرکانس های پایین حرکت می کند. اولین مقدار "a" مربوط به فشرده ترین موجک است. با افزایش مقدار "a" موجک گسترش می یابد. موجک در ابتدای سیگنال قرار می گیرد (t=0)، با سیگنال ضرب می شود، در بازه مشخص شده آن یکپارچه می شود و با 1/ نرمال می شود. هنگام تعیین توابع موجک زوج یا فرد، نتیجه محاسبه C(a,b) در نقطه (a=1, b=0) طیف مقیاس زمانی تبدیل قرار می گیرد. شیفت b را می توان به عنوان زمان از t=0 در نظر گرفت، با محور مختصات b اساساً محور زمانی سیگنال را تکرار می کند. برای گنجاندن کامل تمام نقاط سیگنال ورودی در پردازش، لازم است شرایط تبدیل اولیه (و نهایی) (مقادیر خاصی از سیگنال ورودی در t را تنظیم کنید).<0 и t>tmax به نصف عرض پنجره موجک). هنگام مشخص کردن موجک ها یک طرفه، نتیجه معمولاً به موقعیت زمانی نقطه میانی پنجره موجک اشاره دارد.

سپس موجک مقیاس a=1 با مقدار b به سمت راست منتقل می شود و این روش تکرار می شود. مقدار مربوط به t=b را در خط a=1 در طرح زمان-فرکانس بدست می آوریم. این روش تا زمانی که موجک به انتهای سیگنال برسد تکرار می شود. بنابراین، یک خط از نقاط در طرح مقیاس زمانی برای مقیاس a=1 به دست می آوریم.

مقدار اولیه ضریب مقیاس می تواند کمتر از 1 باشد. در اصل، برای جزئیات بالاترین فرکانس سیگنال حداقل اندازهپنجره موجک نباید از دوره هارمونیک بالاترین فرکانس تجاوز کند. اگر سیگنال حاوی مولفه های طیفی متناظر با مقدار فعلی a باشد، انتگرال حاصلضرب موجک با سیگنال در بازه ای که این مولفه طیفی وجود دارد مقدار نسبتاً بزرگی به دست می دهد. در غیر این صورت، حاصلضرب کوچک یا مساوی صفر است، زیرا مقدار متوسط ​​تابع موجک صفر است. همانطور که مقیاس (عرض پنجره) موجک افزایش می یابد، تبدیل بر فرکانس های پایین تر تاکید می کند.

به طور کلی، مقادیر پارامترهای "a" و "b" پیوسته هستند و مجموعه توابع پایه اضافی هستند. به همین دلیل، تبدیل سیگنال پیوسته حاوی مقدار بسیار زیادی اطلاعات است. سیگنال تعریف شده در R مربوط به طیف موجک R×R است. از نقطه نظر حفظ مقدار اطلاعات در طول تبدیل سیگنال، نتیجه می شود که طیف موجک NPT دارای افزونگی بسیار زیادی است.

تبدیل معکوس از آنجایی که شکل توابع پایه w(a,b,t) ثابت است، تمام اطلاعات مربوط به سیگنال به مقادیر تابع C(a,b) منتقل می شود. دقت تبدیل موجک انتگرال معکوس به انتخاب موجک پایه و روش ساخت پایه بستگی دارد، یعنی. بر روی مقادیر پارامترهای اساسی a، b. از نظر تئوری، یک موجک را تنها در صورتی می توان تابع پایه L2(R) در نظر گرفت که متعارف باشد. برای اهداف عملی تبدیل پیوسته، پایداری و متعامد بودن "تقریبی" سیستم بسط تابع اغلب کاملاً کافی است. ثبات به معنای بازسازی نسبتا دقیق سیگنال های دلخواه است. برای موجک های متعارف، تبدیل موجک معکوس با استفاده از همان مبنای مستقیم نوشته می شود:

که در آن Csh ضریب عادی سازی است:

شرط تناهی Csh کلاس توابعی را که می توانند به عنوان موجک استفاده شوند محدود می کند. به طور خاص، وقتی u = 0، برای اطمینان از همگرایی انتگرال (1.2.4) در صفر، مقدار u(u) باید برابر با صفر باشد. این شرایط را برای فشردگی تصویر فوریه موجک در ناحیه طیفی با محلی سازی در اطراف فرکانس مشخص ω - فرکانس متوسط ​​تابع موجک - فراهم می کند. در نتیجه، تابع w(t) باید یک مقدار میانگین صفر در دامنه تعریف خود داشته باشد (انتگرال تابع روی آرگومان باید صفر باشد):

با این حال، این بدان معنی است که همه سیگنال ها را نمی توان با استفاده از موجک w(t) به طور دقیق بازسازی کرد در لحظه اول صفر موجک، ضریب انتقال مولفه ثابت سیگنال در تبدیل (3) برابر با صفر است. شرایط برای بازسازی دقیق سیگنال ها هنگام توصیف تجزیه و تحلیل چند مقیاسی در نظر گرفته می شود.

علاوه بر این، حتی اگر شرط (4) برآورده شود، همه انواع موجک ها نمی توانند بازسازی سیگنال را تضمین کنند. با این حال، چنین موجک ها همچنین می توانند برای تجزیه و تحلیل ویژگی های سیگنال ها، به عنوان یک روش اضافی برای سایر روش های تجزیه و تحلیل و پردازش داده ها، مفید باشند. در حالت کلی، در غیاب متعامد بودن تابع موجک (2)، از عبارت برای تبدیل معکوس استفاده می شود:

که در آن شاخص w#(a,b,t) نشان‌دهنده «دوقلو» متعامد مبنای w(a,b,t) است که در زیر مورد بحث قرار خواهد گرفت.

شکل 11.

بنابراین، تبدیل موجک پیوسته تجزیه سیگنال به همه جابجایی‌ها و فشرده‌سازی‌ها/بسط‌های ممکن برخی تابع محدود موضعی - یک موجک است. در این حالت، متغیر "a" مقیاس موجک را تعیین می کند و معادل فرکانس در تبدیل فوریه است و متغیر "b" جابجایی موجک در طول سیگنال از نقطه شروع در ناحیه آن است. تعریفی که مقیاس آن مقیاس زمانی سیگنال تحلیل شده را به طور کامل تکرار می کند. نتیجه این است که تجزیه و تحلیل موجک یک تحلیل فرکانسی-مکانی سیگنال ها است.

به عنوان مثال، تبدیل موجک یک سیگنال هارمونیک خالص s(t) را در نظر بگیرید که در شکل 11 نشان داده شده است.

14. محیط برنامه نویسی

برای حل مشکل محول شده، محصول نرم افزار متلب را انتخاب کردم.

متلب بسته ای از برنامه های کاربردی برای حل مسائل فنی محاسباتی و زبان برنامه نویسی به همین نام است که در این بسته استفاده شده است. MATLAB توسط بیش از 1,000,000 مهندس و دانشمند استفاده می شود و بر روی اکثر سیستم عامل های مدرن از جمله Linux، Mac OS، Solaris (Solaris دیگر از R2010b پشتیبانی نمی شود) و Microsoft Windows اجرا می شود. منعکس شده در نام سیستم - آزمایشگاه MATrix - آزمایشگاه ماتریس.

زبان MATLAB یک زبان برنامه نویسی تفسیر شده سطح بالا است که شامل ساختارهای داده مبتنی بر ماتریس، طیف گسترده ای از توابع، یک محیط توسعه یکپارچه، قابلیت های شی گرا و رابط های برنامه های نوشته شده در سایر زبان های برنامه نویسی است.

برنامه های نوشته شده در متلب دو نوع هستند: توابع و اسکریپت. توابع دارای آرگومان های ورودی و خروجی و همچنین فضای کاری مخصوص به خود برای ذخیره نتایج و متغیرهای محاسبات میانی هستند. اسکریپت ها از یک فضای کاری مشترک استفاده می کنند. هر دو اسکریپت و توابع در کد ماشین کامپایل نمی شوند و به عنوان فایل های متنی ذخیره می شوند. همچنین امکان ذخیره برنامه های به اصطلاح از پیش تجزیه شده - توابع و اسکریپت های پردازش شده به شکلی مناسب برای اجرای ماشین وجود دارد. به طور کلی، چنین برنامه هایی سریعتر از برنامه های معمولی اجرا می شوند، به خصوص اگر تابع حاوی دستورات نموداری باشد.

ویژگی اصلی زبان متلب، قابلیت های گسترده آن برای کار با ماتریس است که سازندگان این زبان با شعار "بردار فکر کنید" بیان کرده اند.

MATLAB به عنوان یک زبان برنامه نویسی توسط Cleve Moler در اواخر دهه 1970، زمانی که او رئیس بخش علوم کامپیوتر در دانشگاه نیومکزیکو بود، توسعه یافت. هدف از توسعه این بود که به دانشجویان دانشکده این فرصت را بدهد تا از کتابخانه های نرم افزار Linpack و EISPACK بدون نیاز به مطالعه Fortran استفاده کنند. این زبان جدید به زودی در بین دانشگاه های دیگر گسترش یافت و دانشمندانی که در زمینه ریاضیات کاربردی کار می کردند با علاقه فراوان مورد استقبال قرار گرفت. نسخه 1982 نوشته شده در فرترن، که به عنوان منبع باز توزیع شده است، هنوز در اینترنت یافت می شود. مهندس جان ان (جک) لیتل در جریان بازدید کلیو مولر از دانشگاه استنفورد در سال 1983 با این زبان آشنا شد. با درک اینکه زبان جدید پتانسیل تجاری بالایی دارد، با کلیو مولر و استیو بنگرت همکاری کرد. آنها با هم MATLAB را به زبان C بازنویسی کردند و در سال 1984 شرکت MathWorks را برای توسعه بیشتر آن تأسیس کردند. این کتابخانه ها که به زبان C بازنویسی شده بودند، برای مدت طولانی با نام JACKPAC شناخته می شدند. متلب در ابتدا برای طراحی سیستم کنترل (تخصص جان لیتل) در نظر گرفته شده بود، اما به سرعت در بسیاری از زمینه های علمی و مهندسی دیگر محبوبیت یافت. همچنین به طور گسترده ای در آموزش، به ویژه برای آموزش جبر خطی و روش های عددی استفاده شده است.

قابلیت های متلب بسیار گسترده است و این سیستم اغلب در سرعت انجام وظایف از رقبای خود پیشی می گیرد. برای محاسبات تقریباً در هر زمینه ای از علم و فناوری قابل استفاده است. برای مثال، در مدل‌سازی ریاضی دستگاه‌ها و سیستم‌های مکانیکی بسیار استفاده می‌شود: در دینامیک، هیدرودینامیک، آیرودینامیک، آکوستیک، انرژی و غیره. وجود بسته الحاقی Simulink (جعبه ابزار) که به طور ویژه برای حل مشکلات مدل سازی بلوک طراحی شده است سیستم های دینامیکیو دستگاه ها، و همچنین ده ها بسته الحاقی دیگر. مجموعه گسترده و پیوسته در حال گسترش دستورات، توابع و برنامه های کاربردی (بسته های الحاقی، جعبه ابزار، (جعبه ابزار)) سیستم متلب شامل ابزارهای ویژه ای برای محاسبات مهندسی برق و رادیو (عملیات با اعداد مختلط، ماتریس ها، بردارها و چند جمله ای ها، پردازش

داده ها، تجزیه و تحلیل سیگنال و فیلتر دیجیتال)، پردازش تصویر، پیاده سازی شبکه های عصبی و همچنین ابزارهای مرتبط با سایر حوزه های جدید علم و فناوری.

از مزایای مهم سیستم باز بودن و گسترش پذیری آن است. اکثر دستورات و توابع سیستم به صورت فایل های متنی m (با پسوند .m) و فایل هایی به زبان C پیاده سازی شده و تمامی فایل ها برای اصلاح در دسترس هستند. به کاربر این فرصت داده می شود که نه تنها فایل های فردی، بلکه کتابخانه هایی از فایل ها را برای اجرای وظایف خاص ایجاد کند.

15. قسمت عملی

مراحل اصلی کار عبارتند از:

پیاده سازی روشی برای یافتن کمپلکس QRS.

عبور سیگنال ECG از طریق:

1. فیلتر "کم گذر".

2. فیلتر تفاوت.

3. فیلتر یکپارچه سازی;

4. فیلتر آستانه.

اطلاعات اولیه:

1. تجزیه و تحلیل کاردیوگرام بر اساس یافتن کمپلکس QRS است. اول، برای حذف نویز از امواج P و T، سیگنال ECG دیجیتالی از یک فیلتر "lowpass" عبور می کند. برای افزایش موج R، سیگنال دریافتی توسط یک تبدیل غیر خطی متشکل از یک فیلتر اختلاف و یک فیلتر یکپارچه پردازش می شود.

2. در مرحله بعد، کار الگوریتمی را در نظر می گیرد که در آن تشخیص اولیه موج R در هر چرخه انجام می شود، همچنین بخش های P، QRS و بخش T برای تجزیه و تحلیل کیفیت یافتن کمپلکس QRS، یک مقایسه انجام می شود ساخته شده از سیگنال ECG اصلی و بازسازی شده.

پیدا کردن کمپلکس QRS

تشخیص کمپلکس های QRS یکی از وظایف اصلی در آنالیز کاردیوگرام است. جداسازی کمپلکس QRS به حل مشکلاتی مانند تجزیه و تحلیل کمک می کند ریتم ECG، تشخیص ویژگی های P، QRS، T، فشرده سازی کاردیوگرام. برای انجام فرآیند میانگین گیری سیگنال، نقاط مرجع باید در هر چرخه تعریف شوند. نقاط اوج امواج R به عنوان نقاط مرجع استفاده می شود.

در اینجا ما یک الگوریتم برای ثبتنام آنلاینریتم سیگنال ECG گاهی اوقات، برای توسعه چنین الگوریتمی، از دو لید کاردیوگرام به طور همزمان استفاده می شود. اگرچه این روش مزایایی را ارائه می دهد، اما اغلب اوقات ضربات ارائه شده توسط این لیدها یکسان نیست. یک الگوریتم مبتنی بر استفاده از یک کانال ECG به ویژه برای مانیتورهای مستقل، در تله متری برای دستگاه های با پهنای باند محدود، برای دستگاه های خانگی، دفیبریلاتورها و غیره مناسب است.

مشکلات اصلی در تشخیص QRS برای الکتروکاردیوگرام هایی با ریتم متغیر، امواج P و T بزرگ و انواع سیگنال های نادرست و نویز ایجاد می شود. مدار کلی آشکارساز QRS از دو مرحله تشکیل شده است. در مرحله اول، داده های دیجیتالی ECG برای حذف نویز و امواج P، T فیلتر می شوند. در مرحله بعد، برای افزایش امواج R، سیگنال خروجی توسط تبدیل های غیر خطی مانند یک تابع درجه دوم پردازش می شود.

در مرحله دوم، برای به دست آوردن نقاط مرزی مجتمع QRS، از یک الگوریتم با تابع آستانه (الگوریتم تامپکینز) استفاده می شود.

به جای الگوریتم تامپکینز، می توانید از الگوریتم زیگل با تغییراتی استفاده کنید. همچنین از دو مرحله تشکیل شده است، اما در تعیین دوره نسوز (دوره عدم تحریک پذیری) در سیگنال متفاوت است. در مرحله اول، دوره های تحریک ناپذیری در جایی که QRS وجود ندارد تعیین می شود و بنابراین کمپلکس های QRS تقریباً تعیین می شوند. نامزدهای QRS با استفاده از فیلتر پایین گذر، فیلتر اختلاف، فیلتر میانگین و اعمال تابع آستانه تعیین می شوند. این روش به شما امکان می دهد تا محدوده تقریبی از مقادیر پیچیده QRS را بدست آورید. این فیلتر همچنین سیگنال های نادرست ناشی از امواج T و مصنوعات را رد می کند. هنگام استفاده از یک تابع آستانه ثابت، به خصوص زمانی که سیگنال حاوی مقدار زیادی نویز EMG یا آرتیفکت های حرکتی باشد، دقت روش کاهش می یابد.

مرحله دوم از یک تابع آستانه استفاده می کند. اما زمانی که سیگنال دارای نویز با فرکانس بالا باشد، الگوریتم از کار می افتد. این به این دلیل است که آستانه به مقادیر مشتق شده سیگنال بستگی دارد. ما این آستانه را به عنوان تابعی ساختیم که در هر دوره تغییر می کند و به یک پارامتر تعریف شده توسط کاربر می رسد.

شکل 12. بخشی از کاردیوگرام با ریتم طبیعی قلب

فیلتر پایین گذر

ابتدا سیگنال ECG از یک فیلتر پایین گذر عبور داده می شود. بیشتر انرژی کاردیوگرام در محدوده 1 هرتز - 45 هرتز است. بنابراین فرکانس قطع برای این فیلتر 45 هرتز است. سیگنال فیلتر شده بیشتر انرژی سیگنال اصلی را حفظ می کند در حالی که نویز فرکانس بالا، از جمله تداخل خط برق 50 هرتز را سرکوب می کند. در برخی موارد، ممکن است برای بهبود نتیجه، فیلترینگ دقیق تری اعمال شود. اما هدف از این مرحله تعیین فواصل تقریبی QRS است. این فرآیند به طور ضعیفی تحت تأثیر سیگنال نادرست ناشی از فیلتر پایین گذر است. شکل 13 و 14 جزئیات فیلتر پایین گذر را نشان می دهد. سیگنال خروجی فیلتر شده نرم تر است و نویز کمتری نسبت به سیگنال اصلی دارد.

شکل 13. مشخصه دامنه

شکل 14. پاسخ فاز

شکل 15. مقایسه سیگنال اولیه و فیلتر شده

شکل 15 سیگنال ECG اولیه را با خروجی فیلتر شده پایین گذر آن مقایسه می کند. پس از فیلتر کردن، فواصل ناهموار تر شدند.

فیلتر اختلاف امواج R را افزایش می دهد و امواج P و T و نویز زمین را کاهش می دهد. معادله فیلتر اختلاف d[n]=(x-x)/2 است، که در آن x[n] سیگنال خروجی فیلتر پایین گذر است. شکل 16 و 17 مشخصات این فیلتر را نشان می دهد.

شکل 16. مشخصه دامنه

شکل 17. پاسخ فاز

تبدیل غیرخطی

فیلتر تفاوت ویژگی های غیر QRS را کاهش می دهد. اما نویز فرکانس بالایی که پس از فیلتر پایین گذر باقی می ماند را نیز افزایش می دهد. برای کاهش تداخل کوتاه مدت، اعمال فیلتر یکپارچه سازی (14) ضروری است. اندازه فیلتر مطابق با عرض تقریبی مجموعه QRS انتخاب می شود.

تابع آستانه

ما می توانیم فواصل تقریبی مجتمع QRS را با استفاده از مقدار میانگین متحرک آستانه فیلتر خروجی تعیین کنیم:

همچنین می توان از یک تابع آستانه تطبیقی ​​زمانی که تشخیص بازه درشت ناموفق بود استفاده کرد، که زمانی اتفاق می افتد که نویز با فرکانس بالا یا اعوجاج سیگنال به دلیل حرکت بیمار وجود دارد:

شکل 18. نتیجه نهایی فرآیند تحدید حدود

الگوریتم ما برای یافتن QRS با سه سیگنال ECG (ECG3.dat، ECG4.dat، ECG5.dat) آزمایش شد.

شکل 19. نتیجه تشخیص QRS برای سیگنال ECG3.dat.

سیگنال ECG3.dat دارای مقدار متوسطی از نویز سرگردانی خط پایه است که ممکن است در اثر تنفس بیمار ایجاد شود. همانطور که در شکل 19 نشان داده شده است، تشخیص QRS موفقیت آمیز بود.

شکل 20. نتیجه تشخیص QRS برای سیگنال ECG4.dat.

سیگنال ECG4.dat تحت تأثیر تغییر پایه در انتها قرار می گیرد. این ممکن است ناشی از حرکت بیمار و نویز با فرکانس بالا باشد که فواصل زمانی را وسیع‌تر می‌کند.

شکل 21. نتیجه تشخیص QRS برای سیگنال ECG5.dat.

سیگنال ECG5.dat به طور جدی مخدوش شده است. همچنین در عرض 7 ثانیه، یک سیگنال حرکتی اوج ظاهر می شود که مجتمع QRS را شبیه سازی می کند. این سیگنال حرکت نادرست تشخیص QRS را دشوار می کند.

...

اسناد مشابه

استفاده از تبدیل موجک برای فشرده سازی و پردازش سیگنال ها و تصاویر پزشکی. توسعه یک الگوریتم برای استخراج خودکار ویژگی‌های PQRST در سیگنال‌های الکتروکاردیوگرام با استفاده از ابزار موجک بسته ریاضی Matlab.

پایان نامه، اضافه شده در 1392/07/16


توسعه تابعی برای محاسبه تبدیل فوریه گسسته از بردار ورودی. بررسی ویژگی‌های تقارن DFT برای سیگنال‌های ورودی خیالی، زوج و فرد. استفاده از تبدیل فوریه معکوس برای تولید تابع دوره ایکسینوس

کارهای آزمایشگاهی، اضافه شده در 1389/11/13


سیگنال وسیله ای برای انتقال اطلاعات است. مقدمه ای بر الگوریتم های موازی برای تبدیل فوریه سریع دو بعدی، تحلیل روش های محاسباتی. ویژگی های عمومیپردازنده 64 بیتی RISC Power5. در نظر گرفتن توابع کتابخانه MPI.

پایان نامه، اضافه شده 10/09/2013


مشخصات کلی سیستم های اطلاعاتی طراحی شده برای انتقال، تبدیل و ذخیره سازی اطلاعات. بررسی اشکال نمایش سیگنال های قطعی. آنتروپی پیام های پیچیده در نظر گرفتن عناصر اساسی کامپیوتر.

سخنرانی، اضافه شده در 2014/04/13


تجزیه و تحلیل مشکلات ناشی از ترکیب تصاویر در سیستم های ناوبری همبستگی-افراطی. با استفاده از تبدیل فوریه گسسته دو بعدی. یافتن تابع همبستگی رادار و تصاویر شبیه سازی شده.

پایان نامه، اضافه شده در 07/07/2012


پشتیبانی فنی، محاسبه کانال اندازه گیری اطلاعات سیستم کنترل خودکار. پشتیبانی روش‌شناسی: توصیف مدل ADC، تحلیل طیفی بر اساس تبدیل فوریه. توسعه نرم افزار کاربردی.

کار دوره، اضافه شده در 2010/05/21


آشنایی با ویژگی های نرم افزار پیاده سازی الگوریتم های تبدیل آرایه های تک بعدی. مطالعه توسعه فناوری محاسبات که شامل استفاده از رایانه و فناوری اطلاعات. مطالعه رابط برنامه

کار دوره، اضافه شده در 2017/06/02


طرح سیستم اطلاعات(IS) تبدیل داده ها با استفاده از رویکردهای ریاضی و الگوریتمی. IS خودکار برای تبدیل مقادیر اندازه گیری شده نیروها و گشتاورها به موارد طراحی برای مدل مجازی یک خودرو برای OMM&R.

کار دوره، اضافه شده در 2011/12/25


تجزیه و تحلیل جداول احتمالی و ضریب احتمالی کرامر. آشکارسازی ساختار داده های غیر عددی تعیین میانگین تجربی با استفاده از میانه Kemeny. پاکسازی سیگنال تست از نویز با استفاده از تبدیل موجک گسسته.

تست، اضافه شده در 1395/12/23


استخراج موجک های گابور از یک نمایش با چرخش و کشش آن برای تعداد مشخصی از مقیاس ها و جهت گیری ها. شرح روش عقب نشینی آشکارساز لبه، اجرای الگوریتم. تولید نمایش تصویر با استفاده از موجک های گابور.

تجزیه و تحلیل الکتروکاردیوگرام

هنگام تجزیه و تحلیل ECG، ابتدا لازم است صحت فنی ثبت آن، به ویژه دامنه میلی ولت کنترل (آیا با 1 سانتی متر مطابقت دارد) بررسی شود. کالیبراسیون نادرست دستگاه می تواند به میزان قابل توجهی دامنه امواج را تغییر دهد و منجر به خطاهای تشخیصی شود. مشکلات قابل توجهی برای تجزیه و تحلیل ECG می تواند ناشی از تداخل ناشی از تماس ضعیف الکترودها با پوست، اتصال زمین با کیفیت پایین دستگاه، لرزش عضلانی، جریان القایی و غیره باشد. در صورت وجود این عیوب، ضبط ECG باید دوباره انجام شود.

تعیین سرعت تسمه

برای آنالیز صحیح ECG، باید دقیقاً سرعت نوار را در حین ضبط دانست. این مقدار باید در پروتکل همراه با نام بیمار، تاریخ معاینه، تشخیص و سایر اطلاعات ذکر شود. اگر این کار انجام نشد، پزشک معالج نوار قلب باید ابتدا سرعت نوار ضبط را تعیین کند.

همانطور که قبلاً اشاره شد، در عمل بالینی ECG معمولاً با سرعت نوار 50 یا 25 میلی متر بر ثانیه ثبت می شود. منحنی های ثبت شده در سرعت های مختلف یکسان به نظر نمی رسند. در سرعت تسمه 50 میلی متر بر ثانیه، عرض کمپلکس QRS معمولاً برابر با یک سلول شبکه بزرگ (0.5 سانتی متر) یا کمی کمتر است. در یک سرعت معین، این سلول معادل 0.1 ثانیه است.

فاصله Q-T همیشه بیشتر از 2 و اغلب حتی 3 سلول بزرگ است، یعنی 1.5 سانتی متر یا 0.3 ثانیه. هنگام ضبط با سرعت 25 میلی متر در ثانیه، عرض مجموعه QRS، به عنوان یک قاعده، از نصف سلول مشابه تجاوز نمی کند، که قبلاً با 0.2 ثانیه مطابقت دارد. مجموعه QRS تنها زمانی از مقدار مشخص شده فراتر می رود که به طور قابل توجهی گسترش یابد، به عنوان مثال، زمانی که یکی از شاخه های بسته به طور کامل مسدود شود.

عرض فاصله Q - T هنگام ضبط با سرعت 25 میلی متر بر ثانیه هرگز به 3 و اغلب حتی کمتر از 2 سلول، یعنی 1 سانتی متر یا 0.4 ثانیه نمی رسد. بنابراین، بر اساس عرض فاصله Q-T، معمولاً می توان تعیین کرد که ECG با چه سرعت نوار ضبط شده است.

"الکتروکاردیوگرافی عملی" V.L. Doshchitsin

الکتروکاردیوگرام (ECG) ثبت پتانسیل الکتریکی کل است که زمانی رخ می دهد که بسیاری از سلول های میوکارد برانگیخته می شوند. نوار قلب با استفاده از دستگاه الکتروکاردیوگراف ثبت می شود. قطعات اصلی آن گالوانومتر، سیستم تقویت، کلید سرب و دستگاه ضبط است. پتانسیل های الکتریکی که در قلب ایجاد می شوند توسط الکترودها حس می شوند، تقویت می شوند و توسط یک گالوانومتر هدایت می شوند. تغییرات میدان مغناطیسی به یک دستگاه ضبط منتقل می شود و در نوار قلب ثبت می شود.

این کمپلکس روند دپلاریزاسیون بطن را منعکس می کند. عرض کمپلکس QRS از ابتدای موج Q تا انتهای موج S اندازه گیری می شود. نسبت دامنه امواج R و S به موقعیت محور الکتریکی قلب بستگی دارد که در ادامه به تفصیل بیشتر مورد بحث قرار گرفته است. حداکثر دامنه کمپلکس QRS در لیدهای پیش کوردیال معمولاً از 26 تجاوز نمی کند ...

در عمل بالینی، شایع ترین سرنخ ها از قسمت های مختلف سطح بدن هستند. این سرنخ ها سطحی نامیده می شوند. هنگام ضبط نوار قلب، معمولاً از 12 لید پذیرفته شده استفاده می شود: 6 لید از اندام ها و 6 از قفسه سینه. 3 سرنخ استاندارد اول توسط Einthoven پیشنهاد شد. الکترودها به شرح زیر اعمال می شوند: سرب I: دست چپ (+) و دست راست (-). لید دوم: چپ...

الکتروکاردیوگرام منعکس می کند فقط فرآیندهای الکتریکیدر میوکارد: دپلاریزاسیون (تحریک) و رپلاریزاسیون (ترمیم) سلول های میوکارد.

نسبت فواصل ECGبا مراحل چرخه قلبی(سیستول و دیاستول بطنی).

به طور معمول، دپلاریزاسیون منجر به انقباض سلول عضلانی و رپلاریزاسیون منجر به آرامش می شود. برای ساده تر کردن، به جای "دپولاریزاسیون-دو قطبی شدن" من گاهی از "انقباض-آرامش" استفاده می کنم، اگرچه این کاملاً دقیق نیست: یک مفهوم وجود دارد " تفکیک الکترومکانیکیکه در آن دپلاریزاسیون و رپلاریزاسیون میوکارد منجر به انقباض و شل شدن قابل مشاهده آن نمی شود. من کمی بیشتر در مورد این پدیده نوشتم زودتر .

عناصر یک نوار قلب طبیعی

قبل از اینکه به رمزگشایی ECG بروید، باید بدانید که از چه عناصری تشکیل شده است.

امواج و فواصل در ECG. عجیب است که در خارج از کشور معمولاً فاصله P-Q نامیده می شود P-R.

هر ECG شامل دندان ها, بخش هاو فواصل.

دندان- اینها تحدب و تقعر در نوار قلب هستند. امواج زیر در ECG مشخص می شود:

پ(انقباض دهلیزی)

س, آر, اس(هر 3 دندان مشخصه انقباض بطن ها هستند)

تی(آرامش بطن)

U(دندان غیر دائمی، به ندرت ثبت شده است).

بخش هاقطعه ای در نوار قلب نامیده می شود بخش خط مستقیم(ایزولین) بین دو دندان مجاور. مهم ترین بخش ها P-Q و S-T هستند. به عنوان مثال، بخش P-Q به دلیل تاخیر در هدایت تحریک در گره دهلیزی بطنی (AV-) تشکیل می شود.

فواصلفاصله شامل دندان (مجموعه دندان) و قطعه. بنابراین، فاصله = دندان + قطعه. مهمترین آنها فواصل P-Q و Q-T هستند.

امواج، بخش ها و فواصل در ECG. به سلول های بزرگ و کوچک توجه کنید (در ادامه در مورد آنها بیشتر توضیح می دهیم).

امواج پیچیده QRS

از آنجایی که میوکارد بطنی پرجرمتر از میوکارد دهلیزی است و نه تنها دیواره دارد، بلکه دارای یک سپتوم بین بطنی عظیم است، گسترش تحریک در آن با ظاهر یک مجموعه پیچیده مشخص می شود. QRSدر نوار قلب چگونه آن را به درستی انجام دهیم دندان های موجود در آن را برجسته کنید?

اول از همه آنها ارزیابی می کنند دامنه (اندازه) تک تک دندانهامجتمع QRS اگر دامنه بیشتر شود 5 میلی متر، دندان نشان می دهد حرف بزرگ Q، R یا S؛ اگر دامنه کمتر از 5 میلی متر باشد، پس حروف کوچک (کوچک): q، r یا s.

موج R (r) نامیده می شود هر مثبتموج (به سمت بالا) که بخشی از مجموعه QRS است. اگر چندین دندان وجود داشته باشد، دندان های بعدی نشان می دهد سکته های مغزی: R, R’, R” و غیره موج منفی (پایین) مجتمع QRS، واقع شده قبل از موج R، با Q(q) و نشان داده می شود پس از - مانند S(ها). اگر در مجتمع QRSهیچ امواج مثبتی وجود ندارد، سپس مجتمع بطنی به عنوان تعیین می شود QS.

گزینه هایی برای مجتمع qrs.

دندان معمولی سمنعکس کننده دپلاریزاسیون سپتوم بین بطنی، دندان است آر- قسمت عمده ای از میوکارد بطنی، دندان اس- بخش های پایه (یعنی نزدیک دهلیزها) سپتوم بین بطنی. موج R V1، V2 منعکس کننده تحریک سپتوم بین بطنی، و R V4، V5، V6 - تحریک عضلات بطن چپ و راست است. نکروز نواحی میوکارد (مثلاً با انفارکتوس میوکارد ) باعث وسعت و عمیق شدن موج Q می شود، بنابراین همیشه به این موج توجه زیادی می شود.

تجزیه و تحلیل ECG

عمومی نمودار رمزگشایی ECG

بررسی صحت ثبت ECG.

تجزیه و تحلیل ضربان قلب و هدایت:

ارزیابی منظم بودن ضربان قلب،

شمارش ضربان قلب (HR)

تعیین منبع تحریک،

ارزیابی هدایت

تعیین محور الکتریکی قلب

تجزیه و تحلیل موج P دهلیزی و فاصله P-Q.

تجزیه و تحلیل کمپلکس QRST بطنی:

• تجزیه و تحلیل پیچیده QRS،

  تجزیه و تحلیل بخش RS - T،

  تجزیه و تحلیل موج T،

  تجزیه و تحلیل فاصله Q-T.

گزارش الکتروکاردیوگرافی

نوار قلب طبیعی

1) بررسی ثبت صحیح ECG

در ابتدای هر نوار نوار قلب باید وجود داشته باشد سیگنال کالیبراسیون- باصطلاح میلی ولت مرجع. برای این کار در ابتدای ضبط ولتاژ استاندارد 1 میلی ولت اعمال می شود که باید انحراف را نشان دهد. 10 میلی متر. بدون سیگنال کالیبراسیون، ضبط ECG نادرست در نظر گرفته می شود. به طور معمول، حداقل در یکی از لیدهای اندام استاندارد یا تقویت شده، دامنه باید بیشتر شود 5 میلی متر، و در سینه منتهی می شود - 8 میلی متر. اگر دامنه کمتر باشد، نامیده می شود کاهش ولتاژ ECG، که در برخی شرایط پاتولوژیک رخ می دهد.

میلی ولت مرجعدر نوار قلب (در ابتدای ضبط).

2) تجزیه و تحلیل ضربان قلب و هدایت:

1. ارزیابی منظم بودن ضربان قلب

نظم ریتم ارزیابی می شود با فواصل R-R. اگر دندان ها در فاصله مساوی از یکدیگر قرار گیرند، ریتم منظم یا صحیح نامیده می شود. تغییر در مدت زمان فواصل R-R منفرد بیش از آن مجاز نیست ± 10٪از میانگین مدت آنها. اگر ریتم سینوسی باشد، معمولاً منظم است.

شمارش ضربان قلب(ضربان قلب)

فیلم ECG دارای مربع های بزرگی است که بر روی آن چاپ شده است که هر کدام شامل 25 مربع کوچک (5 عمودی در 5 افقی) می باشد. برای محاسبه سریع ضربان قلب با ریتم صحیح، تعداد مربع های بزرگ بین دو دندان مجاور R - R را بشمارید.

در سرعت تسمه 50 میلی متر بر ثانیه: HR = 600 / (تعداد مربع های بزرگ). در سرعت تسمه 25 میلی متر بر ثانیه: HR = 300 / (تعداد مربع های بزرگ).

در ECG پوشاننده، فاصله R-R تقریباً 4.8 سلول بزرگ است که با سرعت 25 میلی متر بر ثانیه می دهد. 300 / 4.8 = 62.5 ضربه در دقیقه.

هر کدام با سرعت 25 میلی متر بر ثانیه سلول کوچکمساوی با 0.04 ثانیهو با سرعت 50 میلی متر بر ثانیه - 0.02 ثانیه. این برای تعیین مدت و فواصل دندان ها استفاده می شود.

اگر ریتم نادرست باشد، معمولاً در نظر گرفته می شود حداکثر و حداقل ضربان قلببا توجه به مدت زمان کوچکترین و بزرگترین فاصله R-Rبه ترتیب.