Типовой электрокардиосигнал с наиболее характерными помехами, дрейфом изолинии и наводки от сети промышленной частоты, показан на рисунке 11.1
Рисунок 11.1 – Электрокардиосигнал с аддитивными помехами
Методы устранения влияния аддитивных помех с потерей части
Информативных составляющих электрокардиосигнала
Методы устранения дрейфа изоэлектрической линии
Электрокардиосигнала
Одной из основных аддитивных низкочастотных помех, действующих на электрокардиосигнал, является дрейф изоэлектрической линии. Он обусловлен поляризацией электродов, влиянием дыхательных волн, переходными процессами при пропадании контакта электрода с телом. При съеме ЭКГ с конечностей источником дрейфа является движение рук и ног. Иногда дрейф изолинии может быть вызван изменениями температуры и систематическими погрешностями аппаратуры и усилителей. Электрокардиосигнал с дрейфом изолинии был представлен на рисунке 11.1.
В настоящее время известны два метода выделения дрейфа изолинии электрокардиосигнала, которые могут быть использованы при длительном мониторировании в режиме реального времени: фильтрационный и интерполяционный.
Фильтрационные методы
Низкочастотная аддитивная помеха типа дрейфа изолинии может быть устранена с помощью фильтра верхних частот (рисунок 11.2).
1 – спектр ЭКС; 2 – спектр аддитивной помехи; 3 – АЧХ ФВЧ; 4 – теряемая
область спектра ЭКС; 5 – спектр ЭКС после процедуры фильтрации ФВЧ
Рисунок 11.2 – Структурная схема и спектры до и после фильтрации ФВЧ
Результаты использования фильтра верхних частот (ФВЧ на рисунке 11.2,а) для устранения дрейфа изолинии представлены на рисунке 11.3.
а – электрокардиосигнал с помехой; б – электрокардиосигнал после фильтрации
Рисунок 11.3 – Устранение дрейфа изолинии фильтром верхних частот:
В этом случае происходит смещение всего сигнала ниже нулевой линии из-за потери постоянной составляющей электрокардиосигнала. Кроме того, искажаются низкочастотные низкоамплитудные элементы ЭКС, в определенной степени изменяется форма зубцов P и T,, что может стать причиной постановки неверного диагноза.
Увеличение зубца P, например, может быть воспринято как результат увеличения мышечной массы того или иного предсердия – гипертрофии. Заостренная симметричная форма зубца T может быть расценена как результат гипертрофии левого желудочка. Отклонение сегмента ST ниже изолинии может вызвать постановку неверного диагноза о наличии ишемического повреждения, локализованного в субэндокардиальных отделах передней стенки левого желудочка.
Интерполяционные методы
В данном случае сначала выделяется дрейфа изолинии с помощью сплайн-интерполяции, а затем восстановленный сигнал помехи вычитается из исходной смеси ЭКС и опмехи. Для построения сплайна, моделирующего уровень изолинии, используются отсчеты, принадлежащие только изоэлектрическим участкам кардиоцикла, обычно PQ-сегменту. Для более надежного попадания на изоэлектрический участок PQ-интервала могут быть использованы специальные поисковые процедуры.
На практике чаще всего используют сплайны первой и третьей степени. Популярность кубических сплайнов в прикладных задачах объясняется тем, что они обеспечивают лучшую гладкость интерполирующей функции, чем линейные, за счет незначительного усложнения вычислительного аппарата. Пример выделения сигнала дрейфа изолинии с помощью кубических сплайнов приведен на рисунке 11.4.
1 - интерполирующая кривая; 2 - исходный ЭКС с помехой
Рисунок 11.4 – Интерполяция электрокардиосигнала кубическим сплайном
На рисунке 11.5 изображен электрокардиосигнал после вычитания выделенной помехи (кривая 1 на рисунке 11.4) помехи из исходного сигнала (кривая 2 на рисунке 11.4).
Рисунок 11.5 – Электрокардиосигнал после устранения дрейфа изолинии
с помощью сплайн-интерполяции
Следует отметить, что погрешность интерполяцции является методической, то есть принципиально неустранимой. Кроме того, не всегда в электрокардиосигнале присутствует явно выраженный и лежащий на изолинии PQ-сегмент, что затрудняет выделение опорных точек. Частота опроса сигнала дрейфа изолинии определяется частотой сердечных сокращений, поэтому при увеличении частоты сигнала дрейфа изолинии ухудшается точность его восстановления, а при достижении частотой сигнала дрейфа изолинии значения, равного половине частоты сердечных сокращений, восстановление становится принципиально невозможным.
|
| Поделиться: |
