ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 10
1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 11
2. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ 12
2.1. Актуальность проблемы 12
2.2. Электрокардиография 14
2.2.1. Электрокардиограмма 15
2.2.2. Электрическая ось сердца 19
2.2.3. Отведения ЭКГ 21
2.2.4. Вариабельность сердечного ритма 24
2.3. Обзор систем и программных продуктов для анализа и интерпретации электрокардиосигнала 25
2.3.1. Программа измерений “М” и программа интерпретации ЭКГ
“С” 26
2.3.2. Программное обеспечение “FP-804” 27
2.3.3. Программа анализа ЭКГ “Marquette 12SL” 27
2.3.4. Программное обеспечение для регистрации и интерпретации
электрокардиограмм в системе двенадцати общепринятых отведений “ArMaSoft - 12 - Cardio” 27
2.3.5. Комплекс функциональной диагностики “Валента” 28
2.4. Автоматическая интерпретация ЭКГ 28
2.5. Помехи, возникающие при регистрации ЭКС 29
2.6. Исследование алгоритмов выделения информативных признаков
электрокардиосигнала 30
2.6.1. Алгоритмы анализа ЭКГ во временной области 30
2.6.1.1. Алгоритм Пана - Томпкинса 30
2.6.1.2. Корреляционный алгоритм 32
2.6.1.3. Алгоритм, основанный на подсчете числа пересечений
нуля 33
2.6.2. Частотно - временные алгоритмы 35
2.6.2.1. Алгоритм на основе дискретного преобразования
Фурье 36
2.6.2.2. Алгоритм на основе вейвлет - преобразования 37
2.7. Сравнительный анализ алгоритмов выделения информативных
признаков ЭКС 39
2.8. Выводы 40
3. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ 41
3.1. Структура и описание предлагаемого алгоритма выделения ключевых параметров электрокардиосигнала 41
3.1.1. Предварительная обработка 41
3.1.2. Выбор вида вейвлет - преобразования 42
3.1.2.1. Непрерывное вейвлет - преобразование 43
3.1.2.2. Дискретное вейвлет - преобразование 45
3.1.3. Определение частотных диапазонов QRS- комплекса,
волн Р и Т 46
3.1.4. Выбор вида вейвлет - носителя 50
3.1.5. Пороговая процедура принятия решения 51
3.1.6. Блок - схема разработанного алгоритма 51
3.2. Выводы 60
4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 61
4.1. Обзор баз данных электрокардиосигналов 61
4.1.1. База данных компании CARDIO QVARK 61
4.1.2. База данных интернет портала PhysioNet 63
4.1.2.1. MIT - BIH Arrhythmia Database 64
4.1.2.2. European ST - T Database 64
4.1.3. База данных РОХМиНЭ 65
4.1.4. База данных, предоставленная доктором медицинских наук,
профессором Успенским В.М 66
4.1.5. Ценность разнообразия баз данных ЭКГ 66
4.2. Выбор среды разработки 66
4.2.1. Импорт - экспорт файлов с помощью MatLab 67
4.2.2. Фильтрация с помощью MatLab 67
4.2.3. Вейвлет - анализ с помощью MatLab 68
4.2.3.1. Wavelet Toolbox 68
4.3. Алгоритмическая реализация 69
4.4. Оценка качества работы алгоритма 69
4.4.1. Точность обнаружения R- пиков 69
4.4.2. Чувствительность и прогностичность 70
4.5. Выводы 70
5. ОРГАНИЗАЦИОННО - ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 72
5.1. Введение 72
5.2. Основная часть 73
5.2.1. Определение сроков проведения НИОКР 73
5.2.2. Расчет затрат на выполнение НИОКР 76
5.2.2.1. Материальные затраты 77
5.2.2.2. Работы, выполняемые сторонними организациями 77
5.2.2.3. Специальное оборудование 78
5.2.2.4. Специальное программное обеспечение 78
5.2.2.5. Оплата труда работников 78
5.2.2.6. Отчисления на социальные нужды 79
5.2.2.7. Расчет амортизационных отчислений 80
5.2.3. Оценка эффективности проведения НИОКР 80
5.3. Выводы 82
6. ОХРАНА ТРУДА И ЭКОЛОГИЯ 83
6.1. Анализ опасных и вредных факторов, возникающих на рабочем месте пользователя ПЭВМ 83
6.1.1. Требования к ПЭВМ 84
6.1.2. Требования к помещениям для работы с ПЭВМ 85
6.1.3. Требования к микроклимату 86
6.1.4. Требования к уровням шума и вибрации 87
6.1.5. Требования к освещению рабочих мест 88
6.1.6. Требования пожаробезопасности 89
6.1.7. Требования электробезопасности 90
6.1.8. Организация режимов труда и отдыха 91
6.1.9. Проектирование основных элементов рабочего места 92
6.2. Расчет системы искусственного освещения 95
6.2.1. Выбор источников света 95
6.2.2. Выбор системы освещения 96
6.2.3. Выбор осветительных приборов 96
6.2.4. Размещение осветительных приборов 97
6.2.5. Выбор освещенности и коэффициента запаса 98
6.2.6. Расчет искусственного освещения рабочего места 98
6.3. Выводы 100
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 101
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 102
ПРИЛОЖЕНИЕ А. РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕСТИРОВАНИЯ АЛГОРИТМА
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. КОД ПРОГРАММНОГО ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ В. ГРАФИЧЕСКИЕ ЛИСТЫ
В настоящее время развитие компьютерной техники затронуло разработки и исследования практически во всех отраслях современной науки. Естественно такая ситуация не могла не затронуть и медицинскую промышленность. Сейчас ЭВМ применяют практически на всех этапах медицинского обследования: в профилактике, диагностике и терапии заболеваний.
Заболевания сердца и сосудов - одна из наиболее важных проблем медицины сегодняшнего дня. Анализ данных кардиологических исследований необходим для постановки диагноза, составления прогноза и лечения. В некоторых случаях обработка кардиологических параметров возможна и вручную, однако, автоматический расчет их с помощью компьютера дает большие преимущества и требует меньше времени.
При автоматизированной обработке таких данных выполняются следующие задачи: ввод данных, хранение, поиск, обработка и выдача информации.
Обработка информации в свою очередь подразделяется на следующие подзадачи: фильтрация, распознавание образов, измерение параметров и интерпретация данных.
Актуальной проблемой на сегодняшний день является надежность и доступность программного обеспечения кардиографических аппаратов. Известны разработки кардиографов многочисленных зарубежных фирм, которые выполняют основные операции, необходимые для работы в реальных условиях, однако их стоимость очень велика. В то же время, в нашей стране технический уровень специалистов довольно высок и достаточен, чтобы разработать собственный аналог подобных комплексов.
Данный дипломный проект посвящен изучению вопроса идентификации информативных признаков электрокардиосигнала (сегментов, зубцов, интервалов и т.д.) с целью последующего их применения для выявления признаков болезни и их интерпретации.
Основной целью данного дипломного проекта является разработка программного приложения для выделения информативных признаков электрокардиосигнала, основанного на уже известных или модифицированных алгоритмах. Данное приложение должно обеспечивать высокую точность обнаружения параметров при различных длительностях записей ЭКГ.
Задачи дипломного проекта:
- оценка актуальности задачи;
- изучение основ электрокардиографии;
- исследование основных возможностей существующих программных средств анализа и интерпретации ЭКГ;
- анализ алгоритмов выделения информативных признаков электрокардиосигнала;
- исследование существующих баз данных ЭКС;
- разработка алгоритма выделения информативных признаков ЭКС;
- анализ эффективности разработанного алгоритма (точность
обнаружения R - пиков, чувствительность и прогностичность).
В рамках данного дипломного проекта разработано программное обеспечение, обеспечивающее определение информативных параметров электрокардиосигнала (зубцов, сегментов, интервалов и т.д.). Данное программное обеспечение позволяет определять параметры в автоматическом режиме, что значительно сокращает время, затрачиваемое врачом на анализ и интерпретацию ЭКГ, а также предоставляет дополнительные возможности для анализа вариабельности сердечного ритма.
Предложенный комбинированный алгоритм, используемый в разработанном программном обеспечении, базируется на достоинствах алгоритмов временной и частотно - временной областей. Его тестирование на записях различных баз данных позволило сделать вывод о том, что он может быть успешно применен при разработке экспериментального программного комплекса анализа и интерпретации электрокардиограмм (точность определения информативных параметров электрокардиосигнала составляет 99%).
В результате использования экспериментального программного комплекса, в основе которого лежит предложенный метод, при исследовании холтеровских записей электрокардиограмм был получен уникальный результат, позволяющий исследовать новые свойства синусового ритма.
По результатам проделанной работы были подготовлены и опубликованы две печатные статьи, из них одна [32] в издании ВАК. Кроме того, получен диплом I - ой степени в XVIII молодежной международной научно - технической конференции “Наукоемкие технологии и интеллектуальные системы - 2016”.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
