МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра БТС
отчет
по лабораторной работе №5
по дисциплине «Управление в биотехнических системах»
Тема: Исследование вариабельности сердечного ритма и артериального давления.
Вариант 2.
Студентки гр. 2503 |
|
Малышев К.А. |
|
|
Новикова С.Л. |
|
|
Ковалёва Д.Д. |
Преподаватель |
|
Корнеева И.П. |
Санкт-Петербург
2025
Цель работы.
Исследование методов спектрального анализа сигналов сердечного ритма и мгновенного артериального давления (АД).
Задание.
Загрузить сигналы сердечного ритма и АД и отобразить их графики.
Выполнить процедуру удаления выбросов из исходных сигналов.
Выполнить интерполяцию сигналов сердечного ритма и АД.
Исследовать спектральные характеристики двух отрезков одинаковой длительности, соответствующих «Состоянию 1» и «Состоянию 2».
Основные положения работы.
Анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР) состоит в оценке изменчивости длительности последовательных кардиоциклов (RR-интервалов) на выбранном промежутке времени. В данной работе будет исследоваться ВСР двух фрагментов записей, соответствующих положению пациента стоя – «Состояние 1», и лежа «Состояние 2».
Последовательность RR-интервалов называют сигналом сердечного ритма, а его график – ритмограммой. На рис.5.1 схематично проиллюстрирована схема формирования сигнала сердечного ритма. При анализе ВСР вначале на ЭКГ определяются положения R-зубцов. Затем между ними последовательно измеряются интервалы времени, значения которых и составляют сигнал сердечного ритма.
Рис. 5.1. Схема формирования сигнала сердечного ритма и его график (ритмограмма).
Рисунок 1 – Диаграмма загрузки сердечного ритма и АД.
Исследование вариабельности сердечного ритма и артериального давления.
Рисунок 2 – Лицевая сторона. Графики ритмограммы и АД при автоматическом определении выбросов.
Рисунок 3 – Лицевая сторона. Графики интерполированных сигналов с выбросами.
Рисунок 4 – Лицевая сторона. Графики RR и А. Ручное удаление выбросов.
Рисунок 5 – Лицевая сторона. Графики интерполированных сигналов без выбросов. Ручное удаление выбросов.
Наибольшее число выбросов находится на графике артериального давления. Однако в отличие от него на графике RR выбросов, удаленных вручную было больше.
Рисунок 6 – Лицевая сторона. Графики СПМ, ВСПМ, СПМ 2-го участка–СПМ 1-го участка для двух выбранных участков.
Рисунок 7 – Лицевая сторона. График «(ВСПМ 2-го уч.)–(ВСПМ 1-го уч.)».
Рисунок 8 – Лицевая сторона. Графики фазового сдвига для двух выбранных участков.
Вывод
В ходе лабораторной работы были исследованы вариабельности сердечного ритма и артериального давления.
Больше всего выбросов находится на графике артериального давления. Однако в отличие от него на графике RR выбросов, удаленных вручную было больше.
Наибольшая мощность сердечного ритма первого фрагмента наблюдается при частотах в 0,002 и 0,005 Гц, а второго фрагмента при частотах 0,002, 0,025 и 0,038 Гц. Наибольшие мощности артериального давления первого фрагмента соответствуют частотам 0,002, 0,005, 0,015, 0,05, 0,058 Гц. Для второго фрагмента это 0,002, 0,019, 0,038 Гц.
Изменения спектра СПМ на втором участке можно увидеть в таблице 1.
Таблица
1
Анализ изменения спектра
СПМ на втором участке.
|
Изменение спектра СПМ на втором участке |
|
СПМ 2-го участка – СПМ 1-го участка |
В большую сторону на частотах |
В меньшую сторону на частотах |
для ритмограммы |
0,0076 Гц 0,014 Гц |
0,0005 Гц 0,004 Гц 0,005 Гц |
для АД |
0,0065 Гц 0,013 Гц 0,032 Гц 0,04 Гц 0,047 Гц |
0,0022 Гц 0,0044 Гц 0,015 Гц 0,049 Гц |
Для сердечного ритма общие частоты ВСПМ для 1 участка RR и 1 участка АД являются 0,002, 0,02, 0,04 Гц. Аналогично для 2-х участков общие частоты – 0,001, 0,0045 Гц.
Результаты анализа ВСПМ на втором участке занесены в таблицу 2:
Таблица 2 Анализ изменения спектра ВСПМ на втором участке.
«(ВСПМ 2-го уч.)–(ВСПМ 1-го уч.)» |
Изменение спектра СПМ на втором участке |
|
В большую сторону на частотах |
В меньшую сторону на частотах |
|
0,006 Гц 0,0125 Гц 0,045 Гц |
0,019 Гц 0,038 Гц 0,085 Гц |
|
Наибольшие значения сдвигов фаз между сигналами сердечного ритма (1 участок) и АД (1 участок) наблюдались на частотах 0,17 Гц и 0,3 Гц.
Наибольшие значения сдвигов фаз между сигналами сердечного ритма (2 участок) и АД (2 участок) наблюдались на частоте 0,4 Гц.