Лаб для весны 2011 / labs / Lab_1_4

Лабораторная работа № 1.4 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОКАРДИОСИГНАЛА

Целью работы является: 1) изучение методов электрокардиографических исследований; 2) освоение базовых алгоритмов обработки и определения параметров электрокардиосигнала (ЭКС).

Программное обеспечение

В работе используется пакет программ Cardio, который позволяет:

• открывать архивированные записи кардиосигналов - файлы с массивами отсчетов сигналов в текстовом формате;

• проводить цифровую фильтрацию кардиосигналов;

• выполнять коррекцию дрейфа изоэлектрической линии;

• проводить синхронное накопление кардиокомплексов (фрагментов кардиосигнала на отдельных кардиоциклах), причем синхронизация осуществляется по вершинам R-зубцов;

• проводить автоматические измерения - рассчитывать параметры сегментов кардиосигнала - P, PQ, Q, R, S, QRS, ST, T, определять амплитуды сегментов- зубцов P, Q, R, S, T.

• представлять найденные параметры кардиосигнала в виде таблицы.

Выбор режима обработки осуществляется в интерактивном режиме с помощью кнопок Меню. По кнопке меню Помощь открывается руководство пользователя программы.

Домашнее задание

1. Изучите принципы ЭКГ, ознакомьтесь с системами отведений. Изобразите схемы стандартных и усиленных отведений [1].

2. Изобразите характерную осциллограмму «нормального» электрокардиосигнала для одного цикла сердечной деятельности. Обозначьте на этом рисунке длительности сегментов и амплитуды зубцов, запишите характерные диапазоны значений этих параметров в лабораторный отчет. Запишите частотный диапазон, соответствующий спектру кардиосигнала [6].

3. Уясните, как кардиосигнал в отведениях В.Эйнтховена связан с электрическим вектором сердца (вектор дипольного момента сердца). Изобразите кривую, которую описывает конец электрического вектора сердца в течение кардиоцикла.

4. Изобразите характерный вид «нормального» электрокардиосигнала в I, П и Ш отведениях В.Эйнтховена. Приведите вид ЭКГ в этих отведениях для случаев «горизонтального» и «вертикального» положения электрической оси сердца.

5. Составьте и запишите (или приведите распечатку) фрагмент документа MathCad, в котором с помощью команды READPRN осуществляется запись данных из файла текстового формата в одномерный массив. Ознакомьтесь также с возможностью использования для этих целей режима Insert (см. Приложение, п.1).

Лабораторное задание

1. В подкаталоге D:\Laboratory_Methods\Lab_2\Students\ компьютера лабораторного стенда найдите и запустите приложение Cardio. Ознакомьтесь с программным интерфейсом этого приложения. Изучите руководство пользователя программы, открываемое по кнопке меню Помощь.

2. Откройте файл записи кардиосигнала П отведения с помощью команды Открыть… меню Файл. Просмотрите записанный кардиосигнал, используя клавиши изменения масштаба «+» и «-» и клавиши прокрутки изображения вправо и влево «->» и «<-».

3. С помощью команды Начать меню Анализ вычисляется кардиосигнал на одном кардиоцикле, усредненный по всем кардиоциклам в исходной 15-секундной записи (метод синхронного накопления), что позволяет существенно ослабить влияние шумов и наводок. Наблюдайте полученный усредненный (эталонный) кардиосигнал с помощью пункта Эталонный меню Отображение.

4. Исследуйте влияние цифровой фильтрации на вид всей ЭКГ и на вид эталонного кардиосигнала (режим Параметры в меню Анализ, затем нужный режим в меню Отображение). Сделайте вывод о спектральном составе кардиосигнала и помехи.

5. Если уровень помехи в исходной записи достаточно мал, то в режиме Параметры отключите фильтрацию и снова обработайте исходную запись (команда Начать). Сохраните запись эталонного кардиосигнала с помощью меню: Файл/Сохранить к/с…/Эталонный. При этом в подкаталоге D:\Laboratory_ Methods\Lab_2\Students\Data образуется файл текстового формата под именем A8.txt. Минимизируйте окно приложения Cardio.

6. Запустите приложение Mathcad. С помощью команды READPRN перенесите эталонный кардиосигнал в одномерный массив h_i.

7. Постройте осциллограмму кардиосигнала в удобном масштабе, когда горизонтальный размер графика соответствует ширине страницы, а вертикальный – примерно половине ширины страницы.

8. Включите режим трассировки (кнопка Trace в меню Graph) и в этом режиме определите длительности сегментов P, PQ, Q, R, S, QRS, ST, T. Найдите амплитуды сегментов P, Q, R, S, T. Запишите результаты измерений в виде таблицы 1, в которой столбцы соответствуют тем или иным сегментам, а строки – измеренным и рассчитанным длительностям, измеренным и рассчитанным амплитудам. При заполнении таблицы учтите, что:

• строки для расчетных данных следует пока оставить пустыми;

• некоторые зубцы на ЭКГ могут отсутствовать;

• длительности нужно представить в миллисекундах, учитывая, что частота дискретизации равна 900 Гц;

• амплитуды представьте в единицах измерения, а в скобках – в долях от амплитуды R-зубца

Минимизируйте окно MathCad.

9. Вернитесь в приложение Cardio. Найдите здесь таблицу рассчитанных значений для параметров сегментов кардиосигнала. Запишите эти данные в таблицу 1 лабораторного отчета. Минимизируйте окно приложения Cardio

10. Вернитесь в приложение MathCad. Рассчитайте и постройте амплитудный спектр эталонного кардиосигнала (массив S_i) с помощью встроенной функции FFT.

11. Повторите пункты 2 – 10 для ЭКГ, снятых в Ш и I стандартных отведениях.

12. Проанализируйте полученные результаты, сформулируйте и запишите выводы:

• о соответствии измеренных и рассчитаных значений параметров ЭКГ;

• о диапазоне частот и характере спектра кардиосигнала;

• о соответствии полученных параметров ЭКГ – параметрам «нормальной» ЭКГ в стандартных отведениях.

Указания к составлению отчета

Отчет должен содержать: результаты домашней подготовки, осциллограммы и спектрограммы усредненного кардиосигнала в стандартных отведениях, в том числе после цифровой фильтрации; таблицу измеренных параметров сегментов кардиосигнала, в каждой клеточке два значения, верхнее – для ручного измерения в Mathcadе, нижнее – для результатов программы автоматического измерения Cardio; выводы.

Контрольные вопросы

1. Покажите и обозначьте характерные сегменты и зубцы на предложенной Вам ЭКГ. Находятся ли параметры сегментов и зубцов в пределах нормы?

2. Изобразите ЭКГ в отведениях Эйнтховена, пользуясь предложенной Вам кривой, которую описывает конец электрического вектора сердца в течение кардиоцикла.

3. Приведите соотношения, связывающие сигналы усиленных однополюсных отведений с потенциалами, снимаемыми с конечностей.

4. По каким признакам в ЭКГ можно судить о положении электрической оси сердца?