автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.17, диссертация на тему:Построение алгоритмов и средств испытаний многоканальных цифровых электрокардиографов

На правах рукописи

ЯГБ ОД

Вайсман Марк Валерьевич

** пГОн ¿.Л-)

Построение алгоритмов и средств испытаний многоканальных цифровых электрокардиографов

Специальность 05.11.17 — Медицинские приборы и системы.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Москва - 2000 г.

Работа выполнена в Московском государственном институте электронной техники (техническом университете)

Научные руководители:

доктор физико-математических наук, профессор

доктор медицинских наук, с.н.с.

Сслищев С.В.

Бухтияров И.В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Кукушкин Ю.А

кандидат физико-математических наук, с.н.с Булыгин В.П.

Ведущая организация:

Главный клинический госпиталь МВД РФ.

Защита состоится 22 июня 2000 года в 11й на заседании диссертационного совета Д 001.44.01 в ЗАО "ВНИИМП-ВИТА" (НИИ медицинского приборостроения) РАМН по адресу: 125422, Москва, ул. Тимирязевская, д.1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЗАО "ВНИИМП-ВИТА".

Автореферат разослан 19 мая 2000 года.

Ученый секретарь диссертационного Ю.В. Каширин

совета, кандидат технических наук

Общая характеристик работы

Актуальность темы.

Действующий ГОСТ 19687-89 "Приборы для измерения биоэлектрических потенциалов сердца. Общие технические требования и методы испытаний" распространяется на аналоговые приборы для измерения и регистрации биоэлектрических потенциалов сердца. Установленные стандартом тестовые сигналы не позволяют полноценно тестировать и калибровать цифровые электрокардиографы (ЭК). Например, при использовании сигнала гармонической формы с частотой больше 10% частоты дискретизации сигналов ЭК приходится сталкиваться с эффектом "визуального биения" амплитуды оцифрованного сигнала, что затрудняет точное измерение его амплитудных характеристик.

Разрабатываемый Международной Электротехнической Комиссией документ стандарта на современные ЭК рекомендует методы испытаний, основанные на тестовых сигналах, имитирующих электрическую активность сердца. Применение так!« сигналов обусловлено следующими причинами:

1. Невозможностью провести определение параметров цифровых ЭК с помощью методов испытаний, применяющие сигналы гармонической, прямоугольной формы и йх смеси в качестве тестовых сигналов.

2. Необходимостью в определении точности оценок длительностей и амплитуд элементов электрокардиограммы (ЭКГ), устойчивости к различным шумам и артефактам измерительных алгоритмов, построение которых основано на априорных знаниях структуры ЭКГ.

3. Необходимостью определения чувствительности и специфичности алгоритмов постановки диагностических заключений с целью сопоставления результатов обследований пациента, полученных на разных ЭК.

В качестве тестовых сигналов могут применяться заранее классифицированные реальные или синтезированные элоктрокардиосигналы (ЭКС), которые воспроизводятся генераторами сигналов специальных форм - имитаторами ЭКС.

Существует большое разнообразие имитаторов ЭКС, которые необходимы для тестирования и периодической поверки ЭК в условиях медицинских учреждений и производства. Характеристики тестовых сигналов имитаторов существенно влияют на возможность проведения метрологического контроля аппаратной и программной частей

современного ЭК в соответствии с принятыми стандартами.

Новый международный стандарт опирается на предшествующий стандарт на аналоговые приборы, используя его методы испытаний. Безусловно, определенная преемственность методов испытаний должна быть сохранена, поскольку основные функции ЭК со времен их создания не изменились. Однако цифровые ЭК предоставляют доступ к оцифрованным сигналам. На основании этого возможно и необходимо строить методы испытаний базирующиеся на цифровой обработке данных.

Цель работы - построение алгоритмов и средств испытаний многоканальных цифровых ЭК. При этом решались следующие исследовательские задачи:

1. Создание и оптимизация алгоритма синтеза тестовых ЭКС.

2. Разработка метода определения амплитудно-частотных характеристик цифровых ЭК на основе спектрального анализа сигналов.

3. Разработка многофункционального программируемого имитатора ЭКС.

Научная новизна:

1. Впервые в России разработан многофункциональный программируемый имитатор ЭКС со следующими характеристиками:

a. Воспроизведение всех типов сигналов, оговоренных в ' стандартах. ' '

b. Многоканальная генерация независимых ЭКС.

c. Наличие интерфейса тестовых сигналов, . обеспечивающий реализацию всех схем включения ЭК

при его испытании. 6. Взаимодействие пользователя с прибором осуществляться двумя способами:

¡. посредством программы на ПК через последовательный интерфейс с гальванической развязкой;

и. посредством иерархического меню прибора через встроенные органы управления и отображения, е. Автономность питания.

2. Впервые установлено, что применение принципа набора координатных систем и представление кардноцпкла как

п следовательность элементов отрезков и парабол позволяет эофективно синтезировать многоканальные калибровочные и ш.алитич&жиб ЭКС.

3. Впервые на базе спектрального анализа оцифрованных ЭК тестовых псевдослучайных сигналов (ПСС) предложена методика оценки амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) многоканальных цифровых ЭК.

Прастпческая значимость работы:

1. С помощью разработанного алгоритма синтеза многоканальных ЭКС возможно создавать тестовые ЭКС с заданными характеристиками.

2. Применение разработанной методики определения АЧХ многоканальных цифровых ЭК позволяет повысить качество и информативность этого метода испытаний.

3. Внедрение разработанного имитатора ЭКС в практику улучшает качество методов испытаний многоканальных цифровых ЭК.

Положения, выносимые на защиту:

1. Разработанный многофункциональный программируемый имитатор ЭКС позволяет проводить испытание аппаратных и программных средств многоканальных цифровых ЭК.

2. Применение принципа набора координатных систем, а также представления кардиоцикла как последовательность элементов отрезков и парабол, позволяет эффективно синтезировать многоканальные калибровочные и аналитические ЭКС нормального и патологического ритмов.

3. Применение цифровой обработки выходных тестовых сигналов ЭК методами теории идентификации систем повышает качество и динамику испытательных процедур.

4. Использование информационных методов спектрального оценивания при определении АЧХ многоканальных цифровых ЭК повышает их точность и сокращает время, необходимое для их оценки.

Апробации работы.

Приведенные в диссертации результаты работы были представлены

авюром на следующих конференциях:

1. Научно-техническая конференция "Микроэлектроника и информатика -2000", Москва, МИЭТ, 2000 г.

2. 11 Всероссийская научно-техническая конференция

"Электроника и информатика -97й, Москва, МИЭТ, 1997 г.

3. Всероссийская научно-техническая конференция "Электроника и информатика-95", Москва, МИЭТ, 1995 г,

4. Научно-техническая конференция "Микроэлектроника н информатика -96", Москва, МИЭТ, 1996 г.

5. Научно-техническая конференция "Микроэлектроника и информатика -97", Москва, МИЭТ,1997 г,

6. Научно-техническая конференция "Микроэлектроника и информатика -95", Москва, МИЭТ, 1995 г.

7. Научно-техническая конференция "Микроэлектроника и информатика -98", Москва, МИЭТ, 1998 г.

8. I Российский Конгресс по патофизиологии "Патофизиология органов и систем. Типовые патологические процессы (Экспериментальные и клинические аспекты)", Москва, РГМУ, 1996 г.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 12 научных работ.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 100 наименований. Общий объем работы составляет 88 страниц, в том числе 16 рисунков и 3 таблицы.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель работы, её результаты.

Первая глава содержит сведения о типовых решениях, применяемых при построении цифровых ЭК, их программном обеспечении, а также современных имитаторах ЭКС.

Современный цифровой ЭК реализуется как система взаимосвязанных аппаратных и программных средств. С одной стороны, такое техническое решение повышает качество и функциональность ЭК. С другой стороны, цифровые ЭК должны удовлетворять действующим техническим требованиям на их основные параметры, которые проверяются с помощью оговоренных методов испытаний. Эти методы испытаний разрабатывались для проверки

приборов, измеряющие и регистрирующие биоэлектрические потенциалы сердца - аналоговых ЭК. Они не распространяются на приборы с автоматическим анализом и диагностикой, которыми являются современные цифровые ЭК. Эти методы используют тестовые сигналы, которые не позволяют корректно измерять параметры приборов в силу особенностей цифровой обработки сигналов современными ЭК. В связи с этим возникает необходимость в разработки испытательных методов и средств специально для цифровых ЭК.

На основе анализа характеристик современных имитаторов ЭКС приведен в данной главе, и на его основании сделаны следующие выводы:

1. Ни один имитатор ЭКС не формирует постоянного напряжения ±300 мВ, подаваемого на все входные каналы ЭК вне зависимости от текущего тестового сигнала.

2. Смесь сигналов гармонической и прямоугольной форм не поддерживается ни одним имитатором ЭКС, что делает не возможным проверку нелинейности АЧХ и эффективной ширины записи ЭК, согласно действующим стандартам^

3. С помощью рассмотренных имитаторов ЭКС не представляется возможным проверить коэффициент ослабления синфазных сигналов, т.к. отсутствует гармонический сигнал размахом 20 В с частотами 50 и/или 60 Гц.

4. Точностные характеристики, диапазоны и типы тестовых сигналов частично совпадают с требованиями стандартов.

Следует отметить, что некоторые модели имитаторов также включают функции проверки пульсоксиметров, измерителей давления и температуры.

Вторая глава посвящена описанию алгоритма синтеза тестовых ЭКС и его оптимизации по вычислительным ресурсам микроконтроллера имитатора ЭКС.

При возбуждении и реполяризации сердца возникает электрическое попе, которое можно зарегистрировать на поверхности тела, При этом между различными точками создается разность потенциалов, изменяющаяся в соответствии с колебаниями величины н направления этого электрического поля. Эти разности потенциалов, изменяющиеся во времени, являются ЭКС.

,Цля реализации генерирования ЭКС имитаторами наиболее подходит алгоритм, основанный на линейной и квадратичной интерполяции участков ЭКС. В рамках этого алгоритма ЭКС задается в виде последовательности отрезков и участков парабол, называемые

далее элементами ЭКС. Для описания изменения формы и очередности появления элементов ЭКС введен набор систем координат (СК), Начало набора СК (рис. 1) совпадает с началом текущего кардиоцикла и последовательно перемещается при возникновении следующих кардиоциклов. Момент времени первого отклонения какого-либо ЭКС от собственной изоэлсктрической линии является началом набора СК в текущем кардиоцикле. Иэоэлектрическая линия ЭКС является осью абсцисС, соответствующей э+ому сигналу СК. Таким способом формируется перемещаемый набор СК циклов ЭКС, относительно которых определяются координаты исходных и конечных точехс элементов ЭКС.

time,*

Рис. 1. Синтезированные электрокардиосигналы с набором координатных систем (пунктирные линии).

Каждый ¡-й элемент ЭКС кодируется шестью параметрами а;, Ьь X;, Уь Хнъ У(и. Параметры хь у; и х;+ь Ум задают исходную и конечную координату элемента ЭКС. В случае элемента параболы а, (ордината) и Ь; (абсцисса) определяют её экстремум. В случае элемента отрезка а1 и

Ь,. полагаются равными нулю. Тогда уравнения элементов 'МЛ! записываются в следующем виде:

у; - а,- 2

у =-— (х - Ь () + а | для параболы и (1)

- у |

У .д. у +-- для отрезка, (2)

х1+1 где х^х<хм.

Шесть параметров каждого элемента ЭКС можно определять двумя способами.

Первый способ заключается в том, что параметры элементов ЭКС задаются абстрактно от реального сигнала. С целью предотвращения участков изломов между соседними элементами искажений предлагается следующая процедура. Будем требовать, чинил выполнялись условия

у I - а { 2 УМ =-2"(х1+1"ь1) +«Ч. О)

где Х(<Ь1<Х^!, |а,|> {|у;|, |у1м|}, а, - заданная ордината экстремума параболы. Данные условия накладывают ограничения на форму искомого участка параболы, который должен проходить через заданную конечную координату и содержать точку экстремума. Тогда, решая уравнение (3) относительно Ь„ получаем следующее соотношение:

1 - л/н

^ — Х| + (Х( + ] -х;) ^ , У:+| - а:

где Н =-. Если Н—1 (У1+1=У.), то Ь,=0.5(Х|,| +х().

У! ~а!

Исходными данными для вычисления параметров элементов ЭКС первым способом является последовательность триплетов, каждый из которых содержит следующие числа:

1. а; со значением равным нулю, если элемент - отрезок, и со значением ординаты экстремума параболы, если элемент -парабола.

2. ), конечная координата ¡-го элемента.

Конечная координата предыдущего (М)-го элемента является исходной координатой ¡-го, т.е. X; и у;. Таким образом, вычисление параметров элементов ЭКС данным способом включает три этапа:

1. Задание желаемых исходных и конечных координат anei 1ентов, значении ординат экстремумов парабол и формирование последовательности триплетов.

2. Вычисление для каждого элемента параболы абсциссы её экстремума по приведенной выше формуле.

3. Формирование последовательности наборов параметров (a¡, b¡., x¡, у i, x¡+1, yin) элементов ЭКС.

Второй способ предполагает использование реальных ЭКС. Из этих ЭКС удаляют сетевую помеху, диагностически незначимые колебания с помощью полосового фильтра с частотами среза 0.05 и 65.5 Гц, а также другие артефакты. С помощью программы находятся исходные и конечные координаты элементов ЭКС. Вычислению подлежат параметры a,, b¡ параболического элемента, поскольку исходными и конечными координатами элементов отрезка и параболы являются точки, полученные на начальном этапе определения изломов ЭКС.

Пусть требуется найти уравнение параболического элемента ЭКС * 2 * *

у - а х +Ьх + с на заданном множестве точек (x[,yt), ...(х„Уц), . ..(хп, у„). Преобразуем это множество точек к виду (ti,yi), ...(ti,У ж), •••(tn, Уп). где t,=x,-x]. Для того, чтобы избежать появления участков изломов между соседними элементами и уменьшить влияние остаточного шума в исходных данных ук, параметры параболы будем находить по методу наименьших квадратов с краевыми условиями y(t,)=y, й y(Q=y„.

yj =a*tj +b*tj +с* (4)

* 1 , * # ,-s

<jyn =а tfi +b tn +c (5)

F(a*,b*,c*) = X (yk - a*tj* - b*tk - c*)2 min (6)

k=l

Из (4) и (5) имеем,

* Уп * с = уJ, b =-- a tn . Подставляя с н b в (6), получаем

F(a*) = Z (yk - a\tl ~ tntk ) - tk - y, )2

k-1 tn

Приравнивая к нулю первую производную функции F(a"), находим из полученного уравнения параметр а* в следующем в виде:

V / Уп - У1 2 2 (ук -1к--1п1к)

а =-:-0----(7)

к=1

Тогда остальные параметры будут выражаться следующими уравнениями;

„ (*п(Ук - У1)~1к(Уп ~ У1»(*к - 4п*к)

= -_--- (8)

Д^-'п'к)

к=1

с* = У]. (9)

В итоге имеем уравнение параболического элемента

* 2 * *

у = а (х-х|) +Ь (х-х}) + с , где х <х„. Сопоставляя его с

уравнением (1), находим следующие соотношения: , ь*2 Ь*

а. _с--_ ь. = Х|--(10)

4а 2а

Описанный выше способ представления ЭКС удобно использовать на предварительном этапе подготовки данных для последующего синтеза ЭКС имитаторами. Представленные уравнения (1) и (2) можно упростить, т.е. исключить ресурсоемкую для микроконтроллеров операцию деления и уменьшить число параметров элементов ЭКС. А

У! - а1

именно, введем новый параметр Ц} =-- для парабол

(Х|-Ь,)2

н ц I = * -—-- для отрезков. Производя замену переменных 1=х-х,, *1 + 1->Ч

уменьшаем число параметров элемента ЭКС. Итоговые уравнения записываем в следующем виде:

у =•- - р| >2 + г,,р| = х; - Ь|,^ = а ^ для парабол и (II)

у = я11 + = у(,р; =0 для отрезков, (12)

где 0<1<5г=хи)-Х(. Таким образом, каждый элемент ЭКС в имитаторе

определяется чегырьмя параметрами (0, Чь Г(, для отрезка и (р;, 41, Х\, дли параболы.

Третья глава описывает методику определения АЧХ многоканальных цифровых ЭК, которая основана на спектральном анализе выходных тестовых ПСС.

В документах ГОСТа 19687-89 описывается метод вычисления неравномерности АЧХ (модуля комплексного коэффициента передачи) ЭК, основанный на измерениях выходных амплитуд гармонического сигнала при подаче его на входы прибора. Этот метод трудоемкий, поскольку для каждого канала ЭК необходимо провести серию измерении выходных амплитуд гармонического сигнала при разных значениях частоты. При использовании этого метода для тестирования цифровых ЭК приходится стакиваться с эффектом "визуального биения" амплитуды выходного гармонического сигнала, когда частота тестовой синусоиды больше 10% частоты дискретизации сигналов ЭК, что затрудняет точное измерение АЧХ. С одной стороны, этот метод является единственным недорогим способом определения АЧХ каналов аналоговых ЭК. С другой стороны, современные электрокардиографы, использующие цифровое преобразование измеряемых сигналов, предоставляют доступ к оцифрованным значениям этих сигналов. Наличие такого доступа к данным цифровых ЭК, которые могут быть обработаны методами спектрального анализа, делает возможным упростить способ и повысить точность измерения АЧХ каналов приборов.

Синтезируемый ПСС характеризуется тем, что внутри заданного диапазона частот содержит все гармонические составляющие одинаковой амплитуды, т.е. имеет постоянную спектральную плотность мощности (СПМ). При подобном воздействии на вход линейной системы вследствие характерного для нее принципа суперпозиции на выходе системы действует сумма всех входных сигналов без какого-либо взаимного влияния друг на друга. Важным преимуществом подобного воздействия является возможность идентификации систем за минимальное время проведения испытательных процедур.

Комплексный коэффициент передачи Р(](о) можно определить как отношение вектора У выходной величины системы к вектору X входной величины синусоидальной формы при заданном значении ее частоты (о. Выходной вектор У можно вычислить умножением входного вектора X на Р(3<о), если комплексный коэффициент передачи априори известен. При дискретных значениях час ют необходимо говорить о спектральных плотностях амплитуд Хп(ко) на входе системы и УпОсо) на ее выходе, тогда

YDG®)=F(jm)XDGro). (13)

Учитывая тот факт, что оценка СПМ выражается через оценку спектральной плотности амплитуд на интервале измерения сигнала 1 как

2 ?

S*(«0 = -X*(j«0|~, (И)

т

т.е. оценка СПМ («) пропорциональна квадрату модуля спектральной плотности амплитуд X* (jfo), легко устанавливается

зависимость между оценками СПМ S* (со) на входе и Sy(m) на ее выходе:

2 7

Sy(©) = |F*(jra)| Sj(«») = A* (co)Sx(o). (15)

Определяемая модулем спектральной плотности амплитуд, СГТМ не отражает фазовых соотношений составляющих сигнала, поэтому взаимосвязь между СПМ входного и выходного сигналов линейной системы определяется исключительно АЧХ, которая выражается

оценкой А* (со). Выражение (15) характеризует возможность измерения АЧХ линейной системы путем воздействия на её вход шумоподобным тестовым сигналом. Измерения АЧХ упрощаются при

постоянстве СПМ S*v(oi) тестового сигнала и вычислении логарифма АЧХ:

* Sx (со)

А (го) - 101g———дБ. (16)

Sw(o)

Подача на входы каналов ЭК ПСС осуществляется последовательно, т.е. каналы, не подвергающиеся испытанию, должны быть соединены с нейтральным электродом. Это связано с тем, что цифровые данные ЭК содержат значения ЭКГ отведений, из которых невозможно вычислить значения отдельных входных сигналов в каналах ЭК. Таким образом, для каждой системы отведений необходимо задавать определенную последовательность этапов подачи ПСС на каналы ЭК и выделения в выходных цифровых данных ПСС, соответствующих испытываемому каналу.

Наиболее широко применяемым генератором ПСС является регистр максимальной длины (РМД), который является регистром сдвига с обратной связью, тактруемым с частотой f. Спектр этого 1КХ

составляют колебания шума от частоты повторения всей последовательности до тактовой частоты и выше. До частоты 0.12f, спектр имеет плоскую часть с неравномерностью ±0,1 дБ, затем наблюдается быстрое падение до уровня -3 дБ на частоте 0.44fs . Используя фильтр нижних частот с частотой среза до 0.12f„ можно получить сигнал "белого" шума с ограниченной полосой. Подходящим способом ограничения полосы генерируемого шума микроконтроллернымн имитаторами является цифровая фильтрация выходной последовательности бит РМД. В качестве фильтра выбран цифровой фнльгр типа сглаженной sine-функции (windowed sine), весовые коэффициенты h(i) которого вычисляются по следующим формулам:

sin(2flfc (i - M/2))

h b (i) =-w(i), h b (M/2) = 2Jtfc,

i -M/2

h(i) = bb(i)/ljhb(i),i = 0...M-l,

где M=m-1 (m - число разрядов РМД), a fc - частота среза фильтра, выражаемая в долях от тактовой частоты. В качестве сглаживающего окна w(i) выбрано окно Блекмана

vv(i) = 0.42 - 0.5cos(2jii/M) + 0.08cos(4iu/M) .

Текущий Ьц отсчет ПСС вычисляется по следующим формулам:

m ' /2^-1 \ т-1, ,

bk = 2 Lh(i - l)reg(i,k) - l,Ck = (-bk ), A = Z h(i),

i=l \ 2A / i=0

где reg(i.k) - состояние i-го бита регистра сдвига на k-ом шаге, код Ск соответствующий Ьк, подаваемый на вход N разрядного ЦАП. Угловые скобки обозначают операцию округления до ближайшего целого.

На практике часто применяют два метода вычисления СПМ -традиционное и информационное спектральное оценивание. Традиционные методы оценивания СПМ основаны на применении преобразования Фурье непосредственно к наблюдавшейся реализации сигнала (метод Кули-Тьюки) или к статистической оценке автокорреляционной функции (метод Блекмана-Тыоки). Разрешающая способность и точность получаемых при этом оценок ограничены конечной длительностью реализации сигнала или, соответственно, конечным интервалом значений корреляционной функции, для которых вычислялись её статистические оценки. Снижение эффекта усечения сигнала или его автокорреляционной функции достигается путем сглаживания спектра с помощью спектральных весовых окон.

Информационные методы спектрального оценивания основаны на

преобразовании Фурье автокорреляционной функции сигнала. Известны также информационные методы, в которых преобразование Фурье применяется непосредственно к наблюдавшейся реализации сигнала. Отличительная особенность информационного подхода к спектральному оцениванию состоит в предварительной экстраполяции имеющегося в распоряжении отрезка корреляционной функции или сигнала на всю ось значений аргумента. Критерием качества экстраполяции служит информационная характеристика анализируемого сигнала - энтропия. Преимуществом информационных методов по сравнению с традиционными методами является повышенная разрешающая способность, особенно в случаях, когда исходные данные содержат короткий отрезок высокоточных результатов измерения сигналов или оценок автокорреляционной функции. Кроме того, информационные методы спектрального оценивания расширяют пределы достижимой точности и разрешающей способности анализа, благодаря учету дополнительной априорной информации о сигнале, которая может быть представлена известными средними значениями произвольных функций отсчетов в дискретные моменты времени, предварительными оценками плотности мощности или предполагаемой функцией распределения сигнала. Именно возможность учета априорной информации практически любого типа является главным отличием информационного спектрального оценивания от других методов спектрального анализа.

Результаты работы метода оценки АЧХ на примере определении ее для тестового низкочастотного фильтра Баттерворта б-го порядка с частотой среза 70 Гц представлены на рис 2. В качестве традиционного метода оценивания СПМ использовалась процедура Кули-Тьюкн с весовым окном Хенинга, а информационное спектральное оценивание производилось методом максимальной энтропии 10-го порядка. Итоговые оценочные кривые АЧХ были получены путем усреднения 58 реализаций Г1СМ ПСС, пропущенного через тестовый фильтр.

Построенные оценки АЧХ удовлетворительно совпадают с теоретической АЧХ. Статистические погрешности оценок АЧХ для методов, использующих традиционное и информационное спектральное оценивание, составили 13 % и 3 % соответственно. Поэтому, в качестве спектрального метода для оценки АЧХ цифровых ЭК с помощью воздействия ПСС рекомендуется применять информационное спектральное оценивание.

Рис. 2. Графики АЧХ НЧ фильтра Баттерворта 6-го порядка, построенные тремя способами: верхний - информационным спектральным оцениванием, средний - традиционным спектральным оцениванием, нижний - теоретическая АЧХ фильтра.

Отметим, что требуемое время построения АЧХ одного канала цифрового ЭК описанным выше методом составит максимум одну минуту. Сравнивая это время с продолжительностью проведения измерения стандартным способом, безусловно, можно сделать вывод о значительных преимуществах предложенного метода оценки АЧХ цифровых ЭК.

В четвертой главе сформулированы принципы и методы построения многофункционального программируемого имитатора ЭКС.

К этому прибору сформулированы следующие технические требования

1. Набор тестовых сигналов должен содержать следующие типы сигналов:

а. гармонический сигнал с частотным диапазоном от 0,5 до

500 Гц (±1%) размахом от 0,03 до 5 мВ (±1%);

b. сигнал прямоугольной формы с частотным диапазоном от 0,5 до 500 Гц(±1%) размахом от 0,03 до 5 мВ (±1%);

c. сигнал одиночного импульса прямоугольной формы с регулируемой длительностью от 1 до 10 с и размахом от 0,03 до 5 мВ (±1%);

d. сигнал треугольной формы с частотным диапазоном от 0,1 до 1 Гц (±1%) размахом 0,03 до 5 мВ (±1%) с регулируемой длительностью от 20 мс до 200 мс;

e. смесь сигналов гармонической и прямоугольной форм;

f. псевдослучайный сигнал;

g. гармонический сигнал 50, 60 Гц (±1 %) размахом 20 В (±1%);

h. напряжение постоянного уровня ±300 мВ (±1%), подаваемое на каждый ЭК канал независимо от основного тестового сигнала;

i. калибровочные и аналитические многоканальные ЭКС.

2. Интерфейс тестовых сигналов должен обеспечивать реализацию всех схем включения ЭК при его испытании.

3. Взаимодействие пользователя с прибором должно осуществляться двумя способами:

a. посредством программы на ПК через последовательный

b. интерфейс с гальванической развязкой;

c. посредством иерархического меню прибора через встроенные органы управления и отображения.

4. Прибор должен быть малогабаритным с автономным питанием (батареи или аккумуляторы).

Структурная схема многофункционального программируемого имитатора ЭКС приведена на рис. 3 и спроектирована с учетом описанных требований. За основу проектирования прибора принята микроконтроллерная схемотехника, которая позволяет разрабатывать устройства с широкими функциональными возможностями. Микроконтроллер (МК) реализует функции управляющего блока прибора, который выполняет следующие задачи:

1. Поддержка протокола обмена данными между прибором и компьютером через последовательный интерфейс RS232C.

2. Чтение и запись данных в ППЗУ имитатора.

3. Поддержка пользовательского интерфейса - вывод информации на жидкокристаллический индикатор (ЖКИ) и обработка событий от знкодера.

4. Слежение за уровнем питания прибора.

Г □

ЗьЫ МГц и

и-« р

X.

Геисрдтсф

»аула ЦАП

Кшрапмтрйлмр

Три 4-х ичаьиш 11-ТИ рирАДНШ

ЦАП 6 асклихжтслыши вясрфскям

гт

услкгмь

+2,$ В

Преобра»омт*ль уровня ндпряявиня

гарыйннчоскхй

сагшие

нч ршюм

фильтр Уйишл

♦5 В

НЧфнлтр

Бсссои I «Г* )-таорявиI

НЧ+ншр 100 Гц

1-СО МфЯДКС

и

^-Т* »ШМЫЩЙ

114 фштр Всггеям

100 г«

Зчоворлдм

Ф

Паадивый Апешоатар

С«ш еиеиеши нулеют Я»««

«3,1В

+ 3,3 0

м

мни

С1

са

С) СА

а

а

i2.Se

4 3,3 В

Исток» мир пифамыи

Рнс 3 Структурная схема многофункционального программируемого имитатора ЭКС.

в

1.3 В

к

в

5. Поддержка встроенного иерархического меню прибора.

6. Вычисление и обработка дискретных значений сигналов.

7. Вывод сформированных кодов значений сигналов в регистр ЦАП.

8. Запуск заданных каналов ЦАП в строго определенные момент времени, определяемые путем подсчета тактовых импульсов о генератора для запуска ЦАП.

Блок двунаправленного последовательного компьютерног интерфейса представляет собой преобразователь уровня напряжения оптической развязкой на двух оптопарах, питание которого со сторон компьютера осуществляется за счет напряжений на линиях DTR и RT интерфейса RS232. Используемая в имитаторе ППЗУ является та флэш-память (flash memory), которая не требует внешнего, высоког напряжения для записи данных. Наличие такой ППЗУ позволяв реализовать свойство программируемое™ имитатора ЭКС, т.е изменение набора тестовых ЭКС. ЖКИ отображает информацию состоянии прибора и иерархическое меню выбора тестовых сигналов Выбор опций иерархического меню и установка параметров сигнало осуществляется с помощью энкодера. Генератор для запуска ЦА является тактовым генератором, выход которого подключен к вход схемы 16-ти разрядного счетчика МК. Использование такого способ запуска ЦАП повышает точность интервалов выдачи значений сигнало в ЦАП. Связующим звеном цифровой и аналоговой частей прибор является блок ЦАП. Этот блок 12-ти разрядных ЦАП обеспечивав двенадцать независимых выходных каналов. Целесообразн использовать ЦАП с буферизироваиными выходами по напряжению которые позволяют строить простые выходные каскады имитатора, силу дифференциальной структуры входных каскадов ЭК, выходно напряжение имитатора относительно вывода N воспринимается ЭК ка биполярное напряжение, т.к. использована схема смещения нулевог уровня. В имитаторе используются интегральные микросхем аналоговых активных фильтров, которые не требуют трудоемко настройки и имеют буферизированные выходы. Пассивный аттснюато построен как делитель напряжения, который приводит диапазо напряжений выходных тестовых сигналов к требуемому значению Первый канал предназначен для вывода сигналов перечисленных пунктах l.a-l.f, второй канал - для вывода напряжения, имнтирующег поляризацию электродов. Преобразователь уровня напряжени обеспечивает напряжение питания дифференциального усилителя. Н входы дифференциального усилителя подаются однополярны синусоидальный сигнал с размахом 2.5 В и постоянное напряжени +1.25, получаемое с помощью делителя от напряжения +2.5 В. Таки

способом формируется сигнал гармонической формы (50/60 Гц) с диапазоном ±20 В в третьем канале. Многоканальные ЭКС выводятся через каналы Ь, Я, Р, С1-С6,

Выводы

1. Разработанный многофункциональный программируемый имитатор ЭКС позволяет проводить испытание программных и аппаратных средств многоканальных цифровых ЭК

2. Применение принципа набора координатных систем, а также представления кардиоцикла как последовательность элементов отрезков и парабол, позволяет эффективно синтезировать многоканальные калибровочные и аналитические ЭКС нормального и патологического ритмов. ^

3. Применение цифровой обработки выходных тестовых сигналов ЭК методами теории идентификации систем повышает качество и динамику испытательных процедур.

4. Использование информационных методов спектрального оценивания при определении АЧХ многоканальных цифровых ЭК повышает их точность и сокращает время, необходимое для их оценки.

5. Использование микроконтроллерной схемотехники в проектировании многофункциональных программируемых имитаторах электрокардиосигналов позволяет разрабатывать средства испытаний цифровых электрокардиографов, удовлетворяющие действующим стандартам.

Публикации но теме диссертации

1. Вайсман М. В., Прилуцкий Д. А., Селищев С. В. Программируемый имшатор электрокардиосиг налов // Мед Техника. -2000.-N2.-C. 3437.

2. Вайсман М. В., Прилуцкий Д. А., Селищев С. В. Алгоритм синтеза имитационных электрокардиосигналов для испытания цифровых электрокардиографов // Электроника. -2000. -Ы4.-С. 21-24.

3. Тараканов И.А., Вайсман М.В., Сафонов В.А. Спектральный анализ электрической активности дыхательных мышц и нервов // Физиология человека,-1997.-Т.23.-N5.-С. 122-127.

4. Вайсман М.В. Оценка амплитудно-частотных характеристик многоканальных цифровых электрокардио!рафов // Тезисы

докладов научно-технической конференции "Микром ектроника и информатика -2000". - М.:МИЭТ.-200.-С. 93.

5. Вайсман М.В. Алгоритм обработки артериального давления крови у экспериментальных животных // Тезисы докладов научно-технической конференции "Микроэлектроника и информатнха -98". 4.1 - М.:МИЭТ.-1993.-С. 134.

6. Вайсман М.В. Алгоритм обработки дыхательной активности у экспериментальных животных // Тезисы докладов II Всеросийской научно-технической конференции "Электроника и информатика -97".- Ч. 2. - М.:МИЭТ.-1997.^-С. 140.

7. Вайсмаи М.В. Измерительно-информационная система для исследования параметров внешнего дыхания у кошек // Тезисы докладов научно-технической конференции "Микроэлектроника и информатика-95". -М.:МИЭТ.-1995.-С. 21-22.

8. Вайсмаи М.В. Информационный спектральный анализ дыхательной электрической активности. Отчет о НИР.// Физико-химические основы получения п/п материалов, монокристаллов и структур для микро- и нанозлектроиики. ВНТИ Центр - Шифр 780-ГБ-53-Б-ОСНИ; N Г/Р 01970004256; Инв. N 0299002823. -М.:МИЭТ. -1999. -С. 70.

9. Вайсман М.В. Компьютерный мониторинг дыхательной системы у экспериментальных животных // Тезисы докладов научно-технической конференции "Микроэлектроника и информатика -97". 4.1 -М..-МИЭТ.-1997.-С. 126.

10. Вайсман М.В. Неинвазквный мониторинг ннспнраторных нейронов // Тезисы докладов научно-технической конференции "Микроэлектроника и информатика-96". - М.:МИЭТ.-1996.-С. 218.

11. Вайсман М.В. Создание исследовательских комплексов для изучетш дыхания у экспериментальных животных // Тезисы докладов Всеросийской научно-технической конференции "Электроника и информатика-95". - М.:МИЭТ.-1595.-С. 252 - 253.

12. Вайсман М.В., Тараканов И.А., Сафонов В.А. Спектральный анализ электрической активности диафрагмы при инактивации карбоангидразы // Тезисы докладов I Российского Конгресса по патофизиологии "Патофизиология органов и систем. Типовые патологические процессы (Экспериментальные и клинические аспекты)". - М.:РГМУ. - 1996. - С. 104.

Список и обозначения аббревиатур.

Введение.

Глава 1. Построение и методы испытаний современных цифровых электрокардиографов.

1.1. Схемотехническое построение современных цифровых электрокардиографов.

1.2. Программное обеспечение современных цифровых электрокардиографов.

1.3. Методы и средства испытаний современных цифровых электрокардиографов.

Глава 2. Алгоритм синтеза тестовых электрокардиосигналов.

2.1 Описание многоканальных электрокардиосигналов с помощью набора координатных систем.

2.2. Методики вычисления параметров элементов электрокардиосигналов.

2.3. Оптимизация алгоритма синтеза тестовых электрокардиосигналов по вычислительным ресурсам микроконтроллера.

Глава 3. Методика оценки амплитудно-частотных характеристик многоканальных цифровых электрокардиографов.

3.1. Общее описание методики оценки амплитудно-частотных характеристик многоканальных цифровых электрокардиографов.

3.2. Алгоритм синтеза шума с постоянной спектральной плотностью в заданном частотном диапазоне.

3.3. Методы оценок спектральной плотности мощности сигнала.

Глава 4. Построение многофункционального программируемого имитатора электрокардиосигналов.

4.1. Технические требования к многофункциональному программируемому имитатору электрокардиосигналов.

4.2. Схемотехническая реализация многофункционального программируемого имитатора ЭКС.

Действующий ГОСТ 19687-89 "Приборы для измерения биоэлектрических потенциалов сердца. Общие технические требования и методы испытаний"[88] распространяется на аналоговые приборы для измерения и регистрации биоэлектрических потенциалов сердца. Установленные стандартом тестовые сигналы не позволяют полноценно тестировать и калибровать цифровые электрокардиографы. Например, при использовании сигнала гармонической формы с частотой больше 10% частоты дискретизации сигналов ЭК приходится стакиваться с эффектом "визуального биения" амплитуды оцифрованного сигнала, что затрудняет точное измерение его амплитудных характеристик.

Разрабатываемый Международной Электротехнической Комиссией документ стандарта на современные ЭК [17] рекомендует методы испытаний, основанные на тестовых сигналах, имитирующих электрическую активность сердца. Применение таких сигналов обусловлено следующими причинами:

1. Невозможностью провести определение параметров цифровых электрокардиографов с помощью методов испытаний, применяющие сигналы гармонической, прямоугольной форм и их смеси в качестве тестовых сигналов.

2. Необходимостью в определении точности и устойчивости измерительных алгоритмов, построение которых основано на априорных знаниях структуры электрокардиограмм.

3. Необходимостью в определении чувствительности и специфичности алгоритмов постановки диагностических заключений с целью сопоставления результатов обследований пациента, полученных на разных электрокардиографах.

В качестве тестовых сигналов могут применяться заранее классифицированные реальные [34] или синтезированные электрокардиосигналы [75], которые формируются как последовательность оцифрованных дискретных значений и воспроизводятся с помощью имитаторов ЭКС.

Существует большое разнообразие имитаторов ЭКС, которые необходимы для тестирования и периодической поверки электрокардиографов в условиях медицинских учреждений и производства. Характеристики тестовых сигналов имитаторов существенно влияют на возможность проведения метрологического контроля аппаратной и программной частей современного электрокардиографа [17,88] в соответствии с принятыми стандартами.

Для измерения параметров аппаратной части могут применяться линейные методы, установленные ГОСТ 19687-89 [88] или Международной Электротехнической Комиссией (МЭК) [17]. Эти стандарты оговаривают характеристики тестовых сигналов, предназначенных для оценки технических характеристик электрокардиографа. В частности, оговариваются формы сигналов, их амплитудные и временные параметры, а также методики испытаний.

Новый международный стандарт опирается на предшествующий стандарт на аналоговые приборы, используя его методы испытаний. Безусловно, определенная преемственность методов испытаний должна быть сохранена, поскольку основные функции электрокардиографов со времен их создания не изменились. Но упускается факт, заключающийся в том, что цифровые электрокардиографы предоставляют доступ к оцифрованным сигналам. На основании этого возможно и необходимо строить методы испытаний, базирующиеся на цифровой обработке данных электрокардиографов. Применение цифровой обработки выходных тестовых сигналов электрокардиографа методами теории идентификации систем [77,78] повысит качество и информативность испытательных процедур.

Цель работы

Цель работы - построение алгоритмов и средств испытаний многоканальных цифровых ЭК. При этом решались следующие исследовательские задачи:

1. Создание и оптимизация алгоритма синтеза тестовых ЭКС.

2. Разработка метода определения амплитудно-частотных характеристик цифровых ЭК на основе спектрального анализа сигналов.

3. Разработка многофункционального программируемого имитатора ЭКС.

Основные результаты работы

Разработан алгоритм синтеза электрокардиосигналов, позволяющий моделировать ЭКС как нормального ритма, так и патологической формы [41]. Алгоритм основан на понятии набора координатных систем [44] и элементов ЭКС, которые задаются линейными и квадратичными уравнениями. Данный алгоритм оптимизирован по критериям требуемых объема памяти и вычислительных ресурсов микроконтроллера. Показана эффективность разработанного алгоритма синтеза тестовых ЭКС в сравнении с методом непосредственного воспроизведения предварительно оцифрованных ЭКС.

Разработана методика определения АЧХ цифровых многоканальных электрокардиографов [49]. Эта методика основана на оценке частотных спектров мощности выходных данных цифровых электрокардиографов, получаемых при подаче на их входы тестовых ПСС, синтезируемые имитатором. Применение этой методики снижает трудоемкость определения оценок АЧХ электрокардиографов и одновременно повышает их точность и информативность.

На основании анализа стандартов на электрокардиографы сформулированы требования к аппаратуре, которая необходима для тестирования современных электрокардиографов. Рассмотрев требования к характеристикам тестовых сигналов, а также опыт зарубежных фирм в реализации имитаторов ЭКС, было выработано схемотехническое решение для многофункционального программируемого имитатора ЭКС "Кардтест" [42]. Управляющим ядром имитатора является микроконтроллер, выполняющий следующие задачи:

• обмен данными с персональным компьютером через гальванически развязанный последовательный интерфейс,

• синтез тестовых электрокардиосигналов на основе разработанных алгоритмов,

• считывание из программируемого запоминающего устройства заранее оцифрованных реальных сигналов,

• выдачу дискретных значений тестовых сигналов на многоканальные цифро-аналоговые преобразователи,

• управление и поддержка интерфейса пользователь - имитатор.

Реализация обмена данными между имитатором и персональным компьютером через оптическую развязку позволила устранить нежелательные помехи в тестовых сигналах, когда имитатор применяется в режиме компьютерного управления. В имитаторе применены многоканальные цифро-аналоговые преобразователи, что позволило генерировать независимые друг от друга тестовые электрокардиосигналы. Имитатор включает в себя программируемое запоминающее устройство (flash memory), в которое могут быть записаны заранее классифицированные реальные оцифрованные значения электрокардиосигналов. Взаимодействие имитатор - пользователь реализовано с помощью жидкокристаллического индикатора и энкодера, а также последовательного компьютерного интерфейса, что позволяет применять имитатор в автономном и управляемом от компьютера режимах. Основные технические характеристики разработанного имитатора "Кардтест":

1. Выходное биполярное напряжение с амплитудой от 0,03 до 5 мВ ±1% с шагом 0,1 мВ.

2. Ритм синтезированных электрокардиосигналов от 30 до 350 уд./мин ±1% с шагом 10 уд./мин.

3. Максимальное число реальных электрокардиосигналов аритмии составляет 50 случаев на один мегабайт встроенного ППЗУ.

4. Типы и частотные характеристики тестовых сигналов: a. гармонический сигнал с частотным диапазоном от 0,5 до 500 Гц; b. периодический сигнал прямоугольной формы с частотой повторения в диапазоне от 1 до 10 Гц; c. одиночный импульс прямоугольной формы с регулируемой длительностью от 1 до 10 с; d. периодический сигнал треугольной формы с частотой повторения в диапазоне от 0,1 до 1 Гц с регулируемой длительностью от 20 мс до 200 мс; e. смесь сигналов гармонической и прямоугольной форм; f. гармонический сигнал с частотами 50/60 Гц размахом ±20 В; g. псевдослучайный сигнал с постоянной спектральной плотностью в диапазоне от 0 до 600 Гц.

5. Интерфейс прибора - 2x16 символов ЖКИ, 30-ти позиционный энкодер и RS232 с оптической развязкой.

Имитатор ЭКС "Кардтест" является прибором для полноценного метрологического контроля и тестирования современных цифровых электрокардиографов в условиях медицинских учреждений и производства.

Апробации работы

Приведенные в диссертации результаты работы были представлены автором на следующих конференциях:

1. Научно-техническая конференция "Микроэлектроника и информатика -2000", Москва, МИЭТ, 2000 г.;

2. II Всероссийская научно-техническая конференция "Электроника и информатика -97", Москва, МИЭТ, 1997 г.; 9

3. Всероссийская научно-техническая конференция "Электроника и информатика-95", Москва, МИЭТ, 1995 г.;

4. Научно-техническая конференция "Микроэлектроника и информатика -96", Москва, МИЭТ, 1996 г.;

5. Научно-техническая конференция "Микроэлектроника и информатика -97", Москва, МИЭТ, 1997 г.;

6. Научно-техническая конференция "Микроэлектроника и информатика -95", , Москва, МИЭТ, 1995 г.;

7. Научно-техническая конференция "Микроэлектроника и информатика -98", Москва, МИЭТ, 1998 г.;

8. I Российский Конгресс по патофизиологии "Патофизиология органов и систем. Типовые патологические процессы (Экспериментальные и клинические аспекты)", Москва, РГМУ, 1996 г.;

За время работы над диссертацией было опубликовано 12 научных работ

41,42,43,44.45,47,48,49,50,51,90,46]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Применение принципа набора координатных систем и представление кардиоцикла как последовательность элементов отрезков и парабол позволяют эффективно синтезировать многоканальные калибровочные и аналитические ЭКС нормального и патологического ритмов.

2. Применение цифровой обработки выходных тестовых сигналов ЭК методами теории идентификации систем повышает качество испытательных процедур.

3. Использование информационных методов спектрального оценивания при определении АЧХ многоканальных цифровых ЭК повышает их точность и сокращает время, необходимое для их оценки.

4. Использование микроконтроллерной схемотехники в проектировании многофункциональных программируемых имитаторах ЭКС позволяет разрабатывать средства испытаний цифровых электрокардиографов, удовлетворяющие действующим стандартам.

5. Разработанный многофункциональный программируемый имитатор ЭКС позволяет проводить испытание программных и аппаратных средств многоканальных цифровых ЭК.

1. AAMI Standards and Recommended Practices, Biomedical Equipment. AAMI.-Arlington, Virg.-1993.-V. 2, 4th ed.-230p.

2. Bemmel J.H. van Past and future research goals for computerized ECG processing. // "Comput. ECG Anal.: Towards Stand. £roc. IFIP IMIA Work Cont., 2-5 June 1985". Amsterdam e.a, 1986.-P. 367-381.

3. Berbari E. J. High-resolution electrocardiography. // CRC Crit Rev Bioeng.- Boca Raton, Florida.-1988.-V. 16.-67p.

4. Burg J. P. A new analysis technique for time series data // Modern Spectrum Analysis / D.G. Childers, ed. N. Y.: IEEE Press, 1978. - P. 42 - 49.

5. Burg J. P. Maximum entropy spectral analysis // Modern Spectrum Analysis / D.G. Childers, ed. -N. Y.: IEEE Press, 1978. P. 34 - 42.

6. Cohen A. Biomedical Signals: Origin and Dynamic Characteristic; Frequency-Domain Analysis. // In The Biomedical Engineering Handbook, Editor-in-Chief J.D.Bronzino // CRC and IEEE Press.- Boca Raton, Florida.-1995.-P. 805-827.

7. Curtin M. Sigma-Delta techniques reduce hardware count and power consumption in biomedical analog front end // Analog Dialogue Journal-1994-V. 2 8.-№2.-P. 6-8.

8. Design-In Reference Manual. Data Convenes. Analog Devices, Inc. (Norwood. USA, 1996.)

9. Golomb S.W. Shift register sequences. Holden Day Inc., 1967. - 224 p.

10. Gustavsson I. Survey of application of identification in chemical and physical processes. // Automatica. 1975. -V.l 1. - P.3-25.

11. Hideki I. et al. An efficient encoding method for electrocardiography using spline functions/ // System and Computers in Japan. -1985. -V.16. -N 3. -P.- 85-94.

12. Malvar H.S. Maximum-length shift register generates white noise. // Electronics. 1979.-V.18.-P. 141.

13. Marple S.L. Digital SpectralAnalysis. EnglewoodCliffs,NJ: Prentice Hall, 1987.

14. McKee J. J., Evans N. E. and Wallace D. Sigma-Delta analogue-to-digital converters for EGG signal acquisition. // in CD-ROM Proceeding of .18th Annual International Conference of the IEEE EMBS. (Amsterdam, 1996.)

15. Medical electrical equipment, Part 3, Particular requirement for the essential perfomance of recording and analysing electrocardiographs. /7 IEC Geneva-1996.-75p.

16. Medical Instrumentation. Application and Design. // editor Webster J.G.- Boston, Houghton Mifflin-1992.-790p.

17. Nagel J. H. Biopotential amplifiers, in The Biomedical Engineering Handbook, Editor-in-Chief J. D.Bronzino. // CRC and IEEE Press Boca Raton, Florida.-1995.-P. 1185-1195.

18. Neuman M. R. Biopotential Electrodes, in The Biomedical Engineering Handbook, Editor-in-Chief J. D.Bronzino. // CRC and IEEE Press.- Boca Raton, Florida.-1995.-P. 745-757.

19. Neuvo Y., Ku W.H. Analysis and digital realization of a pseudorandom gaussian and impulsive noise source. // IEEE Trans. 1975 - V. COM-23. - N 9. - P. 849858.

20. New Product Application-Analog Devices, Inc.-Norwood, USA-1996.-P. 3-843-87.

21. Papoulis A. Maximum entropy and spectral estimation: A Review // IEEE Trans. ASSP. 1981. - V. 29.-N l.-P. 1176- 1186.

22. Park Sangil. Principles of Sigma-Delta Modulation for Analog-to-Digital Converters. // In The Communications Applications Manual-Motorola Inc., Phoenix, Arizona-1993 -V. DL411D/REV1.-P. 293-350.

23. Pipberger H.V. et al. Digital computer analysis of the normal and obnormal electrocardiogram. // Prog. Cardiov. Dis., 1963. -V.5. P.378-392.

24. Pipberger H.V., MeCaughan D., Littmann D., Pipberger H.A., Cornfield J., Dunn R.A., Batchlor C.D., Berson A.S. Clinical application of a second generation electrocardiographic computer program // Am. J. Cardiol.- 1975.- V. 35. -N 5. P. 597-608.

25. Pitas I., Venetsanooulos A.N. Nonlinear order statistic filters for image filtering and edge detection. // North Holland. Signal Processing. 1986. - \ 10.—P. 395413.

26. Radoski H.R., Zawalick E.Y., Fougere P.F. The superiorly of maximum entropy power spectrum technique applied to geomagnetic micropulsations / Phys. Earth Planetary Interiors. 1979. -V. 12, Aug. - P. 208-216.

27. Robinson E.A. Multichannel time series analysis with digital computer programs.- Holden-Day, San Francisco. 1967. - 298p.

28. Talmon J.L., van Bemmel J.H. Template wave-form recognition revisited. Results of CSE database. 7/ Proc. of " Comput. Cardiol. 10-th Annu. meet. Aechen., Okt., 1983". Los Angeles. Calif., 1983. P. 246-252.

29. Theodoridis S., Cooper D.C. Application of maximum entropy spevtrum analysis technique to signals with spectral peaks of finite width // Signal Processing. -1981. -V. 3. -N 2. P. 109- 122.

30. Ulrych T.J., Smyle D.E., Jensen O.G., Clarke G.K. Predictive filtering and smoothing of short records by using maximum entropy // J. Geophys. Res. 1973.- V. 78.-N 23 P. 4959-4964.

31. Wartak J., Milliken J. A., Karchmar J. Computer program for pattern recognition of electrocardiograms // Comput. Biomed. Res. -1970. -V. 3. -N 4. P. 344-374.

32. Willems J.J., Arnaud P., van Bemmel J.H. and et. A reference database for multilead electrocardiographic computer measurement programs. // JACC. 1987. -N6.-P. 1313 - 1321.

33. Wortzman D. et al. A hybryel system for measurement and interpretation of electrocardiograms. // Ann. N.Y. Acad. Sci., 1968. V. 128. - P. 875.

34. Амиров P. 3. Интегральные топограммы потенциалов сердца. // М.: Наука.' 1973.-108с.

35. Бендат Дж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных. М.: Мир, 1989.-540с.

36. Бриллинджер Д. Временные ряды: Обработка данных и теория. М.: Мир, 1980.-536с.

37. Вайсман М. В., Прилуцкий Д. А., Селищев С. В. Алгоритм синтеза имитационных электрокардиосигналов для испытания цифровых электрокардиографов // Электроника. -2000. -N4.-C. 21-24.

38. Вайсман М. В., Прилуцкий Д. А., Селищев С. В. Программируемый имитатор электрокардиосигналов // Мед Техника. -2000.-N2.-C. 34-37.

39. Вайсман М.В. Алгоритм обработки артериального давления крови у экспериментальных животных // Тезисы докладов научно-техническойконференции "Микроэлектроника и информатика -98". 4.1 М.: МИЭТ-1998.-С. 184.

40. Вайсман М.В. Алгоритм обработки дыхательной активности у экспериментальных животных // Тезисы докладов II Всеросийской научно-технической конференции "Электроника и информатика -97".- Ч. 2. М: МИЭТ.-1997.-С. 140.

41. Вайсман М.В. Измерительно-информационная система для исследования параметров внешнего дыхания у кошек // Тезисы докладов научно-технической конференции "Микроэлектроника и информатика -95". — М.: МИЭТ.-1995.-С. 21 22.

42. Вайсман М.В. Информационный спектральный анализ дыхательной электрической активности.// Физико-химические основы получения п/п материалов, монокристаллов и структур для микро- и наноэлектроники. сб. науч. тр. -М.: МИЭТ, 1999. С. 70. N Г7Р 01970004256.

43. Вайсман М.В. Компьютерный мониторинг дыхательной системы у экспериментальных животных // Тезисы докладов научно-технической конференции "Микроэлектроника и информатика -97". 4.1 М.: МИЭТ-1997.-С. 126.

44. Вайсман М.В. Неинвазивный мониторинг инспираторных нейронов // Тезисы докладов научно-технической конференции "Микроэлектроника и информатика -96". М.: МИЭТ.-1996.-С. 218.

45. Вайсман М.В. Оценка амплитудно-частотных характеристик многоканальных цифровых электрокардиографов // Тезисы докладов научно—технической конференции "Микроэлектроника и информатика -2000".-М.: МИЭТ.-200.-С. 93.

46. Вайсман М.В. Создание исследовательских комплексов для изучения дыхания у экспериментальных животных // Тезисы докладов Всеросийской научно-технической конференции "Электроника и информатика -95". М.: МИЭТ-1995.-С. 252-253.

47. Валужис А.К., Лосинксне Л.В. и др. Структурный анализ электрокардиосигналов. // Математическая обработка медико-биологической информации. -М.: Наука, 1976, С. 182-192.

48. Валужис А.К., Рашимас А.П. Статистический алгоритм структурного анализа ЭКС.//Кибернетика, 1979, N 3, С.91-95.

49. Варакин Л.В. Теория систем сигналов. М.: Сов. Радио, 1978. - 304с.

50. Вдовин С.Е. и др. Разрешающая способность по частоте цифровых анализаторов спектра//Радиотехника 1990.-Ы 1, - С.41- 44.

51. Водолазский Л. А. Основы техники клинической электрографии.- М.: Медицина.-1966.-270с.

52. Вычислительные системы и автоматическая диагностика заболеваний сердца. Под. ред. Ц. Карерасаи Л. Дрейфуса -М.: Мир-1974.-504с.

53. Гаджаева Ф. У., Григорьянц Р. А., Масенко В. П., Хадарцев А. А. Электрокардиографические системы отведений- Тула: НИИ новых медицинских технологий, ТППО -1996.-115с.

54. Гуревич М.Б., Злочевский М.С. Выбор представительного кардиоцикла при контурном анализе ЭКГ на микроЭВМ. // Применение мат. методов обработки медико-биологических данных и ЭВМ в мед. технике. М.: ВНИИМП, 1984. - С.75-77

55. Денда В. Шум как источник информации. М.: Мир, 1993. - 192с.

56. Джейнс Е. Т. О логическом обосновании методов максимальной энтропии // ТИИЭР. 1982. - Т. 70. - N 9. - С.ЗЗ -51.

57. Дженкинс Г., Ватте Д. Спектральный анализ и его приложения. Вып. 1-2. М., 1971-1972.

58. Дядюнов Н.Г., Сенин А.И. Ортогональные и квазиортогональные сигналы. -М.: Связь, 1977.-233с.

59. Журбенко И.Г. Спектральный анализ временных рядов. М.: МГУ. 1982. -168с.65.3авьялов Ю.С., Квасов Б.И., Мирошниченко В.Л. Методы Сплайн-функций. -М.: Наука, 1980.-352с.

60. Завьялов Ю.С., Леус В.А., Скороспелое В.А. Сплайны в инженерной геометрии.-М.: Машиностроение, 1985.-224с.

61. Использование некоторых систем отведений ЭКГ и ВКГ в кардиологической дифференциальной диагностике. Методические рекомендации.- М.: Министерство здравоохранения СССР.-1984-28с.

62. Кайсерес К., Дрейфус Дж. Вычислительные системы и автоматическаядиагностика заболеваний сердца.-М.:Мир, 1974.-478с. • ■ .

63. Кардиомониторы. Аппаратура непрерывного контроля ЭКГ: Учеб. пособие для вузов. Под ред. А. Л. Барановского и А. П. Немирко.- М.: Радио и связь,- 1993- -248с.

64. Кей С. М., Марпл С.Л. Современные методы спектрального анализа: Обзор // ТИИЭР. 1981. - Т. 69. -Ы 11. -С. 5-51.

65. Куриков С. Ф., Прилуцкий Д. А., Селищев С. В. Применение технологии многоразрядного сигма-дельта преобразования в цифровых многоканальных электрокардиографах. // Медицинская техника-1997.-N4.-C. 7-10.

66. Лебедев В.В., Калантар В.А., Аракчеев А.Г., Корадо И.В. Испытательный сигнал для проверки измерительных алгоритмов электрокардиографических автоматизированных систем. // Мед. Техника. 1997. - N 3. - С. 40 - 41.

67. Лебедев В.В., Калантар В.А., Аракчеев А.Г., Корадо И.В., Ащекин М.И. Лебедева C.B. Алгоритмы измерения длительности комплексов ЭКГ" /У Мед. Техника. 1998. -N 5,-С.6-14.

68. Льюнг Л. Идентификация систем. Теория для пользователей. М.: Наука, 1991.-432с.

69. Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях. В 2 т. М.: Мир, 1983. - Т. 1., 312с.

70. Малиновский Л.Г., Пинснер И.Ш., Цукерман Б.М. Математические методы описания ЭКГ. // Медицинская. Техника. -1968, N5, С.3-7

71. Мошиц Г., Хорн П. Проектирование активных фильтров. М.: Мир, 1984.

72. Неймарк Ю.И. -ред. Распознование образов и медицинская диагностика. -М.:Наука, 1972.-328с.

73. Нуссбаумер Г. Быстрое преобразование Фурье и алгоритмы вычисления сверток. М.: Радио и связь, 1985. - 248с.

74. Оппенгейм А., Шафер Р. Цифровая обработка сигналов. М.: Связь, 1979. -416с.

75. Отнес Р., Эноксон Л. Прикладной анализ временных рядов. М.: Мир, 1982. -428с.

76. Пипбергер X. Анализ электрокардиограмм на вычислительной машине. // Вычислит, устройства в биологии и медицине. -М.:Мир, 1967, С. 15-19.

77. Питерсон У., Уэлдон Э. Коды, исправляющие ошибки. М.: Мир, 1976. -594с.

78. Пономареико М.Ф., Карпа В.М., Циделко В.Д. Информационное спектральное оценивание. // Измерения, Контроль, Автоматизация. 1987. -Т. 63.-N3.-C. 55-69.

79. Приборы для измерения биоэлектрических потенциалов сердца. Общие технические требования и методы испытаний. ГОСТ 19687-94.--; М.: Издательство стандартов.-1994-19с.

80. Сарвате Д.В., Персли М.Б. Взаимно-корреляционные свойства псевдослучайных и родственных последовательностей //ТИИЭР. 1980. - Т. 68.-N 5.-С. 59-90.

81. Тараканов И.А., Вайсман М.В., Сафонов В.А. Спектральный анализ электрической активности дыхательных мышц и нервов //. Физиология человека.-1997.-Т.23 .-N5 .-С. 122-127.

82. Теоретические основы электрокардиологии. Под.ред. К. В.Нельсона, Д. В.Гезеловица:- М:, Медицина.-1979.-470с,

83. Титомир JT. И. Автоматический анализ электромагнитного поля сердца М.: Наука.-1984.-175с.

84. Томпкинс У., Уэбстер Дж. Микропроцессорные медицинские системы. Проектирование и применение. -М.: Мир, 1983.-541с.

85. Фу К. Структурные методы в распознавании образов. М.: Мир, -1977, С.25-115.

86. Хайкин С., Карри Б. У., Кеслер С.Б. Спектральный анализ радиолокационных мешающих отражений методом максимальной энтропии // ТИИЭР. 1982. - Т. 70. - N 9. - С. 51 - 63.

87. Харатьян Е.И. Адаптивная фильтрация "жестких" систем. // Математическое и программное обеспечение вычислительных информационных и управляющих систем. Межвуз. сб. науч. тр. -М.:МИЭМ, 1994. -С.49.

88. Харатьян Е.И. Математическая обработка сигналов в системе мониторирования электрокардиограмм. // Автореферат диссертации на соискание уч. ст. к.т.н. Москва, 1997. - 24с.

89. Цифровая обработка сигналов. Справочник. Гольденберг Л. М. и др.- М.: Радио и связь.-1985.-312с

90. Шакин В. В. Вычислительная электрокардиография,- М.: Наука-1981-166с.

91. Шумоподобные сигналы в системах передачи информации,/ Под ред. В.Б. Пестрякова. -М.: Сов. Радио, 1973.-424с.