6.3 Обнаружители r пика

Обнаружение R пика имеет самостоятельное значение, как основа для выявления ритма сердца и начальный этап контурного анализа. Устройства обнаружения R пика должны работать при изменении амплитуды R пика от 0,15/0,3 мВ до 6 мВ (у разных пациентов, у одного пациента изменение амплитуды от импульса к импульсу изменяется при возникновении фибрилляции и других видах нарушения ритма. ЧСС (частота сердечных сокращений) может изменяться от 30 ударов до 220 ударов в минуту у одного пациента (при приступах мерцательной тахикардии и других заболеваниях). Амплитуда R пика различна в разных отведениях: у пациентов с горизонтальным расположением электрического вектора сердца амплитуда максимальна в I стандартном отведении, при вертикальном - во II. (Как правило амплитуда R пика у всех максимальна в отведении U4). Обнаружение приходится проводить при наличии помех: сетевой наводки до 0.5мВ, шумовых артефактов до 0.15мВ с отдельными выбросами до 3 мВ и помехой в виде дрейфа изолинии амплитудой до 3х мВ с периодом 0.2 секунды.

Главным признаком R пика, который используется в алгоритмах обнаружения, является его длительность (около 30 мС по половинному уровню) и наибольшая (из всех импульсов кардиоцикла) величина первой производной заднего фронта. Как правило эти значения используются при построении согласованного фильтра выделения R пика. Обнаружитель R пика приходится делать двухканальным, одновременно по I и II отведениям, если не предусмотрен контроль амплитуды врачем - он предварительно выбирает отведение, в котором R пик максимален. При двуканальном построении выходы каналов обнаружения обьединяются операцией логического или.

6.3.1 По одному из методов построения в каждом канале предварительно используются спектральные признаки: формируется "согласованный" фильтр, имеющий полосу пропускания от 5 до 25 Гц с достаточно крутым подавлением низкочастотных дрейфов. Принимаются меры для подавления помехи с частотой сети 50Гц. Таким образом отсеиваютя сетевые помехи, дрейфовые составляющие и пологие импульсы Т, которые первоначально могут иметь амплитуду большую, чем у R пика. Выход "согласованного фильтра" поступает на пороговое устройство. Порог делается с автоматической подстройкой, например, по амплитуде предыдущего пика R. Исходное значение порога устанавливается 0.15мВ. Порог для следующего импульса устанавливается равным 0,5 от амплитуды предыдущего. Допол­нительно контролируется расстояние между пиками. Если оно больше 2с, то уровень порога снова возвращается в исходное значение и отмечается факт нарушения ритма. Если меньше 0.2с, то этот импульс считается артефактом и пропускается, не учитывается.

6.3.2. Технологии "Фильтр - ограничитель - фильтр (фоф)

ФОФ или ШОУ (широкая - ограничитель - узкая) как методики возникли в середине 30-40х годов прошлого века при защите радиоканалов от шумовых помех. Ограничитель проводит нормировку уровня помех, чем обеспечивается исключение ложных срабатываний в пороговом устройстве шумовых помехах любой мощности. После ограничителя помеха нормирована, она не может пересечь правильно выбранный порог. Далее ставится узкополосный фильтр - накопитель, который выделяет сигнал. Амплитуда сигнала будет превышать уровень нормировки мощности на величину, равную соотношению полос до и после нормировки. С учетом этого выбирается значение порога.

Применительно к обнаружителю R- пиков техни­ка ФОФ устраняет возможность ложных срабатываний при изменении шумовой обстановки и уровня ЭКГ сигнала. Обнаружитель по технологии ФОФ состоит из входных антидрейфовых фильтров 5-75Гц, дифференцирующего фильтра расширения полосы, режекторного фильтра 50Гц. Таким образом формируется эквивалент обеляющего широкополосного фильтра. Далее устанавливается ограничитель амплитуды с уровнем около 0,25мВ. Ограничитель срезает все большие пики помех, это исключает необходимость использовать плавающий порог. На выходе ограничителя устанавливается фильтр, компенсирующий входное дифференцирование и фильтр дополнительно обужающий полосу до 25Гц. Порог с постоянным уровнем 0.15 - 0.25 мВ выделяет только R пики. Обнаружитель безинер­ционен (не зависит от амплитуды предыдущих импульсов) и очень надежен.