АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА АНАЛИЗА ИЗОБРАЖЕНИЯ ГРАФИКА ЭКГ С ЦЕЛЬЮ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧСС
|
ВВЕДЕНИЕ 3
1. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 7
1.1 Основные положения предметной области 7
1.2 Исследование автоматического непрерывного анализа
электрокардиосигнала в приборах и системах кардиологического наблюдения 21
1.3 Обзорное исследование нынешнего уровня развития математических методов и алгоритмов автоматической обработки изображения графика ЭКГ 23
1.3 Типовая схема программы 25
1.3.1 Блок моделирование ЭКГ сигнала 27
2. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ, ПРОЦЕДУР И МЕТОДОВ АНАЛИЗА
ИЗОБРАЖЕНИЙ ЭКГ 32
2.1 Обзор программ для анализа и интерпретации сигнала ЭКГ 32
2.2 Общий алгоритм работы программы 33
2.3 Исследование алгоритмов обнаружения QRS-комплекса ЭКГ 41
2.4 Алгоритм вычисления частоты сердечных сокращений 44
3. Результаты работы 51
3.1 Реализация информационной системы 51
3.2 Эксперименты и результаты 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 58
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 60
ПРИЛОЖЕНИЯ 64
1. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 7
1.1 Основные положения предметной области 7
1.2 Исследование автоматического непрерывного анализа
электрокардиосигнала в приборах и системах кардиологического наблюдения 21
1.3 Обзорное исследование нынешнего уровня развития математических методов и алгоритмов автоматической обработки изображения графика ЭКГ 23
1.3 Типовая схема программы 25
1.3.1 Блок моделирование ЭКГ сигнала 27
2. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ, ПРОЦЕДУР И МЕТОДОВ АНАЛИЗА
ИЗОБРАЖЕНИЙ ЭКГ 32
2.1 Обзор программ для анализа и интерпретации сигнала ЭКГ 32
2.2 Общий алгоритм работы программы 33
2.3 Исследование алгоритмов обнаружения QRS-комплекса ЭКГ 41
2.4 Алгоритм вычисления частоты сердечных сокращений 44
3. Результаты работы 51
3.1 Реализация информационной системы 51
3.2 Эксперименты и результаты 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 58
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 60
ПРИЛОЖЕНИЯ 64
В постоянно меняющемся мире непрерывно обновляются технологии во всех сферах жизни человека. К медицинскому оборудованию требования особенно строги. С постоянным совершенствованием аппаратуры и программного обеспечения всё точнее диагностика, всё шире сфера применения электронно-вычислительной техники в медицине.
Научные достижения миллионов специалистов по всей планете привели нынешнюю ситуацию к невероятным результатам. Автоматический анализ биометрической информации позволяет свести к минимуму вероятность врачебных ошибок, делая жизнь людей более качественной и полноценной.
Современное медицинское оборудование если не все 100%, то на 80-это компьютер. С процессором, памятью, специфической архитектурой, укомплектованной под конкретные виды обследований.
На сегодняшний день биомедицинские сигналы, снятые с пациента, представляют собой информацию, записанную в электронном виде. В этом случае, появляется возможность провести более качественный анализ, нежели при информации, представленной «на бумаге». А также, данные о сигналах, представленные в электронном виде, можно обработать при помощи различных аппаратных и программных средств, которые позволят нам дать точную оценку о нарушениях, патологиях и анормальностях. Разработка программы для анализа электрокардиосигналов (ЭКС) сегодня является достаточно актуальной, так как анализ сигналов один из важных этапов в компьютерной диагностике, а также создание новых программ позволит ставить наиболее точные диагнозы и улучшить качество диагностики сердечных заболеваний.
Данная работа посвящена автоматизации анализа ЭКГ. Проекция объёмных электрических процессов происходящих в сердце и наблюдаемых на поверхности тела несёт информацию о состоянии сердечно-сосудистой системы, о патологиях и возрастных изменениях.
В основу работы положено изучение и разработка теоретических и практических методов создания нового поколения алгоритмов длительного и непрерывного анализа изображения ЭКГ. С этой целью использованы наиболее современные подходы к обработке сигналов, отвечающие современному уровню требований к качеству.
Анализ изображений электрокардиограммы является объектом исследования данной работы.
За предмет исследования взяты алгоритмы определения состояния сердечно-сосудистой системы.
Использование разработанной методики в медицинском оборудовании повысит точность и надёжность диагностики, что усилит эффективность лечебных процедур. Увеличит качество медицинской помощи в борьбе с сердечно-сосудистыми патологиями.
Цель работы: Создание алгоритмов и основанного на них программного обеспечения, позволяющего более детально и точно диагностировать патологии сердечно-сосудистой системы.
Задачи исследования, призванные достичь поставленной цели:
1. Анализ предметной области.
2. Обзор современного рынка программного обеспечения.
3. Аналитическая обработка современных методов и программ, используемых в диагностической аппаратуре для определения патологий сердечно-сосудистой системы человека.
4. Создание метода, процедуры и алгоритма анализа изображений ЭКГ.
5. Формирование новейшего программно-аналитического ресурса, обеспечивающего высокоточные и на порядок более надёжного
автоматического анализа изображений ЭКГ с целью получения значимой для диагностики информации о состоянии сердечно-сосудистой системы.
Для получения результата в поставленных задачах использовались методы математического моделирования, способы программного распознавания образов, анализа процессов, сгенерированных датчиками случайных чисел.
Опытные исследования выполнялись при использовании наборов реальных записей сигналов, полученных в медучреждениях. Также для сравнения брались данные, полученные отечественными и зарубежными исследователями. ПО для постановки экспериментов разрабатывалось в среде MS Visual С++.
Достоверность научных положений и выводов подтверждается результатами использования математических методов анализа, результатами экспериментов с использованием как модельных, так и реальных сигналов, оценкой эффективности разработанных алгоритмов и методов, а также результатами практического использования созданных алгоритмических и программных средств.
Пояснительная записка состоит из введения, трех разделов, заключения, списка используемых библиографических источников и приложений.
Во введении рассматривается актуальность выбранной темы, выбираются объект и предмет исследования, формулируется цель и ставятся задачи. Также, во введении представлена новизна исследования, применяемые методы исследования и структура магистерской диссертации.
В первом разделе приведено аналитическое исследование предметной области, включая анализ современного состояния как методов, так и аппаратно-программного обеспечения обработки графиков ЭКС.
Во втором разделе приведена разработка усовершенствованных и модифицированных алгоритмов и процедур анализа изображений ЭКГ.
В третьем разделе представлена программная реализация разработанных алгоритмов и процедур, включая проведение вычислительных экспериментов на реальных данных.
В заключении приведены основные выводы и результаты.
Пояснительная записка написана на 79 стр., включает 22 рисунков, 3 таблиц и 1 приложений.
Научные достижения миллионов специалистов по всей планете привели нынешнюю ситуацию к невероятным результатам. Автоматический анализ биометрической информации позволяет свести к минимуму вероятность врачебных ошибок, делая жизнь людей более качественной и полноценной.
Современное медицинское оборудование если не все 100%, то на 80-это компьютер. С процессором, памятью, специфической архитектурой, укомплектованной под конкретные виды обследований.
На сегодняшний день биомедицинские сигналы, снятые с пациента, представляют собой информацию, записанную в электронном виде. В этом случае, появляется возможность провести более качественный анализ, нежели при информации, представленной «на бумаге». А также, данные о сигналах, представленные в электронном виде, можно обработать при помощи различных аппаратных и программных средств, которые позволят нам дать точную оценку о нарушениях, патологиях и анормальностях. Разработка программы для анализа электрокардиосигналов (ЭКС) сегодня является достаточно актуальной, так как анализ сигналов один из важных этапов в компьютерной диагностике, а также создание новых программ позволит ставить наиболее точные диагнозы и улучшить качество диагностики сердечных заболеваний.
Данная работа посвящена автоматизации анализа ЭКГ. Проекция объёмных электрических процессов происходящих в сердце и наблюдаемых на поверхности тела несёт информацию о состоянии сердечно-сосудистой системы, о патологиях и возрастных изменениях.
В основу работы положено изучение и разработка теоретических и практических методов создания нового поколения алгоритмов длительного и непрерывного анализа изображения ЭКГ. С этой целью использованы наиболее современные подходы к обработке сигналов, отвечающие современному уровню требований к качеству.
Анализ изображений электрокардиограммы является объектом исследования данной работы.
За предмет исследования взяты алгоритмы определения состояния сердечно-сосудистой системы.
Использование разработанной методики в медицинском оборудовании повысит точность и надёжность диагностики, что усилит эффективность лечебных процедур. Увеличит качество медицинской помощи в борьбе с сердечно-сосудистыми патологиями.
Цель работы: Создание алгоритмов и основанного на них программного обеспечения, позволяющего более детально и точно диагностировать патологии сердечно-сосудистой системы.
Задачи исследования, призванные достичь поставленной цели:
1. Анализ предметной области.
2. Обзор современного рынка программного обеспечения.
3. Аналитическая обработка современных методов и программ, используемых в диагностической аппаратуре для определения патологий сердечно-сосудистой системы человека.
4. Создание метода, процедуры и алгоритма анализа изображений ЭКГ.
5. Формирование новейшего программно-аналитического ресурса, обеспечивающего высокоточные и на порядок более надёжного
автоматического анализа изображений ЭКГ с целью получения значимой для диагностики информации о состоянии сердечно-сосудистой системы.
Для получения результата в поставленных задачах использовались методы математического моделирования, способы программного распознавания образов, анализа процессов, сгенерированных датчиками случайных чисел.
Опытные исследования выполнялись при использовании наборов реальных записей сигналов, полученных в медучреждениях. Также для сравнения брались данные, полученные отечественными и зарубежными исследователями. ПО для постановки экспериментов разрабатывалось в среде MS Visual С++.
Достоверность научных положений и выводов подтверждается результатами использования математических методов анализа, результатами экспериментов с использованием как модельных, так и реальных сигналов, оценкой эффективности разработанных алгоритмов и методов, а также результатами практического использования созданных алгоритмических и программных средств.
Пояснительная записка состоит из введения, трех разделов, заключения, списка используемых библиографических источников и приложений.
Во введении рассматривается актуальность выбранной темы, выбираются объект и предмет исследования, формулируется цель и ставятся задачи. Также, во введении представлена новизна исследования, применяемые методы исследования и структура магистерской диссертации.
В первом разделе приведено аналитическое исследование предметной области, включая анализ современного состояния как методов, так и аппаратно-программного обеспечения обработки графиков ЭКС.
Во втором разделе приведена разработка усовершенствованных и модифицированных алгоритмов и процедур анализа изображений ЭКГ.
В третьем разделе представлена программная реализация разработанных алгоритмов и процедур, включая проведение вычислительных экспериментов на реальных данных.
В заключении приведены основные выводы и результаты.
Пояснительная записка написана на 79 стр., включает 22 рисунков, 3 таблиц и 1 приложений.
Одной из наиболее важных задач кардиологии является проведение диагностики сердечно-сосудистой системы человека, так как именно заболеваниями в данной сфере обуславливаются основные причины смертности людей в трудоспособном возрасте. Объективное оценивание и прогнозирование состояния сердечно-сосудистой системы является одним из приоритетных направлений, связанных со здоровьем нации. На сегодняшний день к наиболее распространенным методам диагностики работы сердечно¬сосудистой системы человека относится электрокардиограмма (ЭКГ). Однако, существующие средства мониторинга не дают однозначной интерпретации результатов ЭКГ при обращении любого пациента, что обусловливает необходимость разработки и совершенствования методов и алгоритмов оценивания изображений ЭКГ.
Использование информационных технологий при обработке ЭКГ используется при кардиологических исследованиях все чаще. Довольно часто применяемые технологии не могут обеспечить требуемой достоверности результатов диагностики, что обусловлено недостатками существующих алгоритмов распознавания информативных фрагментов ЭКГ.
Предложенные в магистерской диссертации процедура, метод и алгоритмы при их внедрении обеспечат повышение точности и надёжности формируемых диагностических заключений, что в дальнейшем позволит повысить эффективность диагностики и лечения патологий сердечно-сосудистой системы человека.
В процессе выполнения исследования был решен ряд задач.
1. Проведено аналитическое исследование предметной области, включая анализ современного состояния как методов, так и аппаратно-программного обеспечения обработки графиков ЭКС.
2. Проведен обзор современного состояния рынка программных продуктов.
3. Выявлены недостатки используемых в настоящее время в медицинских приборах методов и алгоритмов выявления возможных отклонений в работе сердечно-сосудистой системы на основе анализа данных, полученных ЭКГ.
4. Разработан алгоритмы, процедура и метод анализа изображений ЭКГ.
5. Спроектировано и программно-реализовано средство, обеспечивающее повышение точности и надёжности решения задач автоматического анализа изображений ЭКГ с целью получения значимой для диагностики информации о состоянии сердечно-сосудистой системы человека.
6. Проведено тестирование на реальных данных, по результатам которого можно сделать вывод, что программа имеет достаточную работоспособность и может использоваться по назначению.
Таким образом, все поставленные задачи решены и цель магистерской диссертации достигнута.
Использование информационных технологий при обработке ЭКГ используется при кардиологических исследованиях все чаще. Довольно часто применяемые технологии не могут обеспечить требуемой достоверности результатов диагностики, что обусловлено недостатками существующих алгоритмов распознавания информативных фрагментов ЭКГ.
Предложенные в магистерской диссертации процедура, метод и алгоритмы при их внедрении обеспечат повышение точности и надёжности формируемых диагностических заключений, что в дальнейшем позволит повысить эффективность диагностики и лечения патологий сердечно-сосудистой системы человека.
В процессе выполнения исследования был решен ряд задач.
1. Проведено аналитическое исследование предметной области, включая анализ современного состояния как методов, так и аппаратно-программного обеспечения обработки графиков ЭКС.
2. Проведен обзор современного состояния рынка программных продуктов.
3. Выявлены недостатки используемых в настоящее время в медицинских приборах методов и алгоритмов выявления возможных отклонений в работе сердечно-сосудистой системы на основе анализа данных, полученных ЭКГ.
4. Разработан алгоритмы, процедура и метод анализа изображений ЭКГ.
5. Спроектировано и программно-реализовано средство, обеспечивающее повышение точности и надёжности решения задач автоматического анализа изображений ЭКГ с целью получения значимой для диагностики информации о состоянии сердечно-сосудистой системы человека.
6. Проведено тестирование на реальных данных, по результатам которого можно сделать вывод, что программа имеет достаточную работоспособность и может использоваться по назначению.
Таким образом, все поставленные задачи решены и цель магистерской диссертации достигнута.