Тема: Разработка биомедицинской системы для регистрации фонокардиографического сигнала с адаптивной фильтрацией

Инструментальные методы и способы оценки различных параметров
жизнедеятельности организма человека и животных в настоящее время обширно применяются в повседневной практике специалистов, занимающихся исследованием биологических объектов. Однако для эффективного использования
потенциальных возможностей этих методов необходимо наличие соответствующего методического обеспечения, включающего технические средства, приемы обслуживания и работы с ними, перечень основных навыков по регистрации, обработке и интерпретации полученных результатов исследований. При
этом выбор конкретного метода, а также методики выполнения измерений зависит от области применения, от поставленной задачи, в качестве которой может быть изучение физиологических процессов, диагностика, профилактика и
лечение отдельных заболеваний, контроль и управление функциями организма,
дозирование и нормировка терапевтических воздействий и т.д. В настоящее
время получили развитие методы исследования центральной нервной системы
и системы анализаторов, сердечно-сосудистой системы, дыхательного аппарата
и желудочно-кишечного тракта. Также стоит отметить, что значительно расширилась сфера применения медицинской техники [10].
В основе биологических и медицинских методов исследования лежит
разнообразие физических принципов, на которых основаны эти методы. Врачи
используют аппаратурные методы регистрации частоты пульса, шумов сердца
и легких, биопотенциалов и других физических характеристик биологических
объектов[4].
Развитие физиологического приборостроения и внедрение достижений
науки в медицинскую практику способствовали открытию совершенно новых
возможностей для исследования биообъектов. В то же время постепенно происходит совершенствование уже существующих методов, хорошо зарекомендовавших себя на практике, преимущественно за счет совершенствования
электронной схемотехники, алгоритмов обработки сигналов и методических
приемов использования результатов. Известно, что при исследовании биообъектов ни один из имеющихся методов не может быть применен изолированно,
вне связи с другими, а также не может дать исчерпывающих результатов при
изучении многосторонних процессов и явлений, присущих организму [15].
Звуковые явления работающего сердца привлекли внимание врачей еще в
глубокой древности. Однако Аускультативный метод исследования сердца стал
достоянием широкого круга врачей лишь со времен Лаениека (1819), предложившего стетоскоп - первый прибор, позволивший производить инструментальное исследование сердца. Так, за последние 150 лет, аускультация стала
одним из важнейших физикальных методов исследования, а сам стетоскоп —
даже символом врачебного мастерства (Золотой стетоскоп А.Л. Мясникова)
[18].
Однако тонкий слух врача зачастую не может дать полного представления о звуковых явлениях, происходящих в сердце, поскольку на их характеристику может влиять множество факторов: толщина жирового слоя грудной
клетки, спектральный состав звуков сердца, временная характеристика «расположения» шумов в сердечном цикле и, наконец, субъективная оценка звуковых
характеристик сердца. Все это снижает ценность аускультативного метода исследования сердца[34].
Современная клиническая практика потребовала более объективных и
точных методов получения информации о звуковых явлениях работающего
сердца. Одним из таких методов явилась фонокардиография.
Применение этого метода на практике дает врачу ценную диагностическую информацию, в особенности при решении вопроса о характере врожденного или приобретенного порока сердца, позволяет в динамике проследить за
послеоперационным течением операций на сердце, объективизировать отдаленные наблюдения. Однако фонокардиографический метод не может полностью заменить аускультацию, хоть и является существенным дополнением ней,
позволяя уточнить характер звуков сердца, а также выявить и идентифицировать дополнительные звуки и шумы, которые ухом могут не восприниматься
Целью данной работы является разработка аппаратно-программного
комплекса (АПК) для регистрации фонокардиосигнала (ФКС) с адаптивной
компенсацией внешних помех.
В основе работы комплекса лежит адаптивный метод фильтрации и подавления шумов окружающей среды.
В данном комплексе повышается качество регистрации ФКС за счёт возможности использования метода адаптивной фильтрации при обработке сигнала. Данный комплекс может быть использован в кардиологии для регистрации
и анализа звуков сердца, а также обнаружения патологических шумов сердца.
Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
1) Провести анализ литературы по существующим методам аускультации сердца.
2) Провести анализ литературы по существующим алгоритмам адаптивной фильтрации.
3) Разработать структуру аппаратно-программного комплекса для регистрации ФКС.
4) Разработать алгоритм работы программного обеспечения АПК, в котором осуществляется обработка и визуализации данных.
5) Провести испытания разработанного АПК.
ВКР состоит из следующих разделов:
Введение: здесь обоснована актуальность темы работы, сформулированы
цель и основные задачи работы, перечислены предмет, объект, область и методы исследования, показаны научная новизна и практическая значимость работы.
В первой главе рассматриваются физиологические и биофизические основы аускультации сердца и особенности разработки АПК фонокардиографии.11
Во второй главе проведен анализ литературы по существующим алгоритмам адаптивной фильтрации цифровых сигналов.
В третьей главе описана разработанная структурная схема АПК и соответствующее программное обеспечение.

Купить

В ходе выполнения выпускной квалификационной работы были выполнены все пункты технического задания.
В первой главе рассмотрены физиологические основы происхождения
звуков сердца, основы аускультации сердца и основы фонокардиографии, и
особенности реализации АПК для ФКГ. Также показана значимость фонокардиографии в медицинской практике.
Во второй главе проведен обзор литературы по существующим методам
и алгоритмам адаптивной фильтрации цифровых сигналов. Результаты проведенного анализа литературы показали возможность использования адаптивного
фильтра для обработки фонокардиосигнала, особенно при его регистрации в
шумных местах.
Результаты обзора послужили предпосылкой для разработки структуры
АПК регистрации ФКС с адаптивной компенсации окружающих шумов.
Разработано прикладное программное обеспечение для записи, хранения и обработки ФКС двумя различными алгоритмами адаптивной фильтрации.
Купить