Введение к работе
Актуальность проблемы. По данным официальной медицинской статистики, сердечно —сосудистые заболевания являются главной причиной смертности и инвалидности населения во всех странах мира. На совершенствование методов диагностики заболеваний в развитых странах тратятся огромные средства. Вместе с тем, сложные методы исследования органов тела человека (УЗИ, томографы), дающие наиболее полные картины заболеваний, недоступны для массовых обследований из—за их дороговизны. В поликлиниках остается актуальным использование хорошо проверенных методов обнаружения болезней сердечно —сосудистой системы. Важнейшими из них являются электрокардиография, а также реография и фонокардиография.
В настоящее время большинство лечебных учреждений России плохо оснащены современными устройствами, позволяющими проводить перечисленные исследования. Это связано с сокращением их выпуска, и, соответственно, роста цены. Поэтому задача создания доступного по цене прибора, с помощью которого врач может выполнять полномаштабные кардиографические обследования больных, дополняя их реографией и фонокардиографией, является очень актуальной. Важным свойством такого прибора должен быть цифровой способ регистрации сигналов, что позволяет использовать мощные компьютерные алгоритмы фильтрации и обработки сигналрв, автоматизировать расчет их параметров и применять машинную диагностику заболеваний.
Для того, чтобы прибор с указанными характеристиками был компактным и экономичным, необходима оптимальная конструкция составляющих его агрегатов, позволяющая, в частности, использовать одни и те же узлы для фильтрации различных типов сигналов. Кроме того, из —за характерных особенностей кардиологических сигналов требуется разработка новых критериев качества фильтрации и методов расчета активных фильтров.
Целью работы является разработка критериев и методов расчета активных фильтров для медицинской кардиологической аппаратуры, учитывающих особенности регистрируемых
сигналов, для оптимального создания программно-аппаратного обеспечения диагностических комплексов.
Поставленная цель достигалась решением следующи основных задач:
построение моделей кардио, рео и фонокардиографи-ческих сигналов;
исследование свойств кардио, рео и фонокардиогра-фических сигналов на основе предложенных моделей, разработка требований для их фильтрации и обработки;
разработка критериев оптимизации и методов расчет активных фильтров в соответствии с сформулированным) требованиями;
совершенствование методов регистрации и обработкі цифровых сигналов в реальном времени;
— практическая реализация в виде разработки про -
граммного обеспечения предложенных методов расчета ак
тивных фильтров и обработки сигналов;
создание на основе проведенных исследований программно—аппаратного диагностического комплекса. Научная новизна. Решение поставленных задач опредєлилі новизну данной диссертационной работы, которая заключается в следующем:
разработаны модели кардио, рео и фонокардиографи-ческих сигналов, позволяющие проводить как аналитические так и численные расчеты, а также компьютерное моделирование обработки сигналов;
разработаны новые критерии оценки качества фильтрации на основе модели с —слоя, наложенного на сигнал, . также на амплитудно-частотную характеристику (АЧХ);
использован многокритериальный подход и обобщенный метод покоординатного спуска при разработке активны: фильтров;
— разработана двухпроцессорная модель регистрации і
обработки сигналов в реальном времени;
Методика исследований. Исследования проводились путеь построения математических моделей, допускающих аналитическое или численное решение, а также алгоритмически: моделей. При разработке использовались математически» методы оптимизации, численные методы аппроксимаці-п функций, комплексный анализ.
Практическая ценность. Полученные результаті»! дают возможность проектировать активные фильтры не только для целей медицинской диагностики, но и и других областях применения контрольно —измерительной аппаратуры, при сложном характере взаимодействия сигналов и нетргідици — онных критериях оптимизации.
Реализация научно-технических результатов. В результате проведенных исследований был разработан программно — аппаратный диагностический комплекс ЭФКР, позволяющий проводить кардиографические, реографические и фонокар — диографические исследования. В настоящее время в различных лечебных учреждениях Алтайского края находится в эксплуатации 30 таких комплексов. Первые варианты прибора функционируют в течение трех лет. Основные защищаемые положения.
применение метода у,— слоя для проектирования активных фильтров;
многокритериальный подход к разработке активных фильтров;
двухпроцессорная модель регистрации и обработки сигналов в реальном времени;
реализация разработанных методов обработки сигналов в виде программно —аппаратного диагностического комплекса.
Публикации. По материалам выполненных із диссертации исследований опубликовано 6 печатных работ. Апробация работы. Материалы работы обсуждались на научно-технических семинарах Центра медицинской электроники при АлтГТУ, кафедры "Прикладной математики". Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, списка литературы и приложений, изложена на 112 листах М.П.Т., содержит 32 рисунка, 1 фото, список литературы из 45 наименований.
