автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.17, диссертация на тему:Цифровой монитор для суточной регистрации ЭКГ

РГБ ОД

И ¡ОН 2300

На правах рукописи

Плотников Алексей Васильевич

Цифровой монитор для суточной регистрации ЭКГ

Специальность 05.11.17 - Медицинские приборы и системы

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2000

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

Научные руководители:

доктор физико-математических наук, профессор Селшцев С.В.

Ведущая организация:

Главный клинический госпиталь МВД РФ

Защита состоится 22 июня 2000 года в 11е2 на заседании диссертационного совета Д 001.44.01 в ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» (НИИ медицинского приборостроения) РАМН по адресу: 125422, г. Москва, ул. Тимирязевская, д.1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЗАО «ВНИИМП-ВИТА».

Автореферат разослан 19 мая 2000 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

доктор медицинских наук, с.н.с.

Бухтияров И.В.

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор доктор технических наук, профессор

Баевский Р.М. Кукушкин Ю.А.

Общая характеристика работы

Актуальность темы.

В 1957 году Норман Холтер впервые предложил новую методику регистрации ЭКГ, которая затем стала называться суточным (амбулаторным, холтеровским) мониторированием. Переход, в конце 70-х годов, с аналоговой записи на магнитную ленту к цифровой записи обозначил новый этап в развитии суточных мониторов ЭКГ (СМ ЭКГ). За прошедшие годы приборы СМ ЭКГ были значительно усовершенствованы: улучшено качество записи, уменьшены габариты приборов, увеличено время регистрации и число каналов.

Цифровая обработка сигналов (ЦОС) является фундаментальным принципом при разработке современной техники СМ ЭКГ. Цифровая регистрация, цифровая фильтрация и цифровая запись позволяет получать интеллектуальные приборы с новыми эксплуатационными характеристиками. Качество регистрации и ЦОС в значительной мере определяется типом аналого-цифрового преобразования (АЦП). Цифровое хранение информации в энергонезависимой твердотельной памяти является предпочтительным для последующего компьютерного анализа суточных записей на компьютере. С развитием технологии производства сверхбольших интегральных схем появилась элементная база для построения качественно нового поколения приборов СМ ЭКГ.

Ц?ль работы.

Целью работы являлась разработка современного миниатюрного суточного монитора ЭКГ на основе ЦОС и современной элементной базе микроэлектроники.

Основные задачи исследования:

1. Разработка миниатюрного СМ ЭКГ На основе современных интегральных технологий: сигма-дельта

АЦП, высокопроизводительных микроконтроллеров с малым потреблением и энергонезависимой твердотельной памяти большой емкости.

2. Разработка адаптера к ПК для высокоскоростной связи с СМ ЭКГ на основе универсального последовательного интерфейса (USB).

3. Разработка прикладного программного обеспечения (ПО) для анализа вариабельности сердечного ритма (ВСР) суточной электрокардиограммы с применением волнового (wavelet) преобразования.

4. Разработка ПО для использования в рамках стандарта SCP-ECG при обмене суточными записями ЭКГ.

Научная новизна:

1. Впервые разработан миниатюрный малопотреблющий СМ ЭКГ, в котором применены: усилители постоянного тока, сигма-дельта АЦП, твердотельная энергонезависимая память, RISC микроконтроллер, питание от одного гальванического элемента.

2. Впервые в России применен интерфейс USB для подключения СМ ЭКГ к персональному компьютеру.

3. Разработан алгоритм сжатия ЭКГ (с постоянной составляющей) без потерь информации для СМ ЭКГ.

4. При анализе ВСР суточной электрокардиограммы использовано волновое преобразование.

5. Применен стандарт SCP-ECG для обмена записями СМ ЭКГ между программными системами.

Практическая значимость работы:

1. Разработан миниатюрный цифровой СМ ЭКГ «АннА» (Рис. 1) с новыми техническими и эксплуатационными свойствами, а также адаптеры к USB и последовательным портам.

2. Создано ПО для работы с СМ ЭКГ «АннА» в ОС Windows 98 и Windows 2000: USB драйвер, библиотека прикладного программиста и тестовые программы.

3. Изготовлена опытная партия СМ ЭКГ «АннА», для проведения клинических испытаний.

Рис 1. Миниатюрный суточный монитор «АннА».

4. Разработано прикладное ПО для анализа ВСР по записям СМ ЭКГ, с применением волнового преобразования, и обмена данными по стандарту 8СР-ЕСС.

5. Показано, что применение современных интегральных технологий и ЦОС позволяет улучшить технические и потребительские свойства систем СМ ЭКГ.

Достоверность результатов.

Достоверность полученных результатов обусловлена использованием стандартных схем отведений ЭКГ, апробированных медицинских методов исследования, а так же подтверждается лабораторными и верификационными испытаниями приборов.

Внедрение результатов работы.

1. На момент написания диссертационной работы на СМ ЭКГ «АннА>> подготовлены технические условия (номер , 9441-003-40160890 ТУ) для направления на технические и клинические испытания.

2. На основе СМ ЭКГ «АннА» разработан и прошел испытания специализированный одноканальный вариант для использования на борту международной космической станции.

3. Модуль анализа ВСР использован в электрокардиографическом комплексе КАРД (сертификат МЗМП РФ №185 от 12.01.96)

Положения, выносимые на защиту:

1. Применение сигма-дельта АЦП, твердотельной, энергонезависимой памяти, высокопроизводительных микроконтроллеров и сжатия ЭКГ с постоянной • составляющей улучшает технические и потребительские свойства систем СМ ЭКГ.

2. Для подключения СМ ЭКГ к персональному компьютеру целесообразно использовать высокоскоростной интерфейс USB.

3. Применение волнового преобразования при анализе ВСР эффективно для исследования сердечного ритма одновременно в частотной и временной областях.

4. Для обмена данными между программными системами анализа записей СМ ЭКГ предпочтительно использовать стандарт SCP-ECG европейского комитета по стандартизации.

Апробации работы.

Приведенные в диссертации результаты представлялись автором

на:

• Международной конференции по биомедицинскому приборостроению «Биомедприбор-96», Москва, ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» РАМН, 8-10 октября 1996 года;

• Международной конференции по биомедицинскому приборостроению «Биомедприбор-98», Москва, ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» РАМН, 6-8 октября 1998 года;

• Научно-технической конференции «Микроэлектроника и информатика-97», Москва, МИЭТ, 18-20 апреля 1997 года;

• Научно-технической конференции «Электроника и информатика-97», Москва, МИЭТ, 25-26 ноября 1997 года;

• Всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Микроэлектроника и информатика - 98», Москва, МИЭТ, 20-22 апреля 1998;

® Всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Микроэлектроника и информатика - 99», Москва, МИЭТ, 19-21 апреля 1999.

• Международном симпозиуме «Компьютерная электрокардиография на рубеже столетий ХХ-ХХ1»., Москва, РУДН, 27-30 апреля 1999.

• Всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Микроэлектроника и информатика -2000», Москва, МИЭТ, 17-18 апреля 2000.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 4 статьи и 12 тезисов докладов.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, включающего 107 наименований. Общин объем работы составляет 105 страниц, в том числе 32 рисунка и 11 таблиц.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность применения суточных мониторов ЭКГ, сформулирована цель работы и приведены основные результаты.

Первая глава содержит сведения о современном суточном мониторе ЭКГ. Приведены основные требования к СМ ЭКГ на основании обзора отечественных и зарубежных данных, а также типовые характеристики выпускаемых СМ ЭКГ. В руководстве АСС/АНА (American College of Cardiology and American Heart Association) для CM ЭКГ приводятся следующие требования: длительность регистрации не менее 24 часов, 2 или 3 канала ЭКГ, частотный диапазон не менее 0,5-40 Гц, частота дискретизации 125 Гц и выше, разрешающая способность 5-20 мкВ. Описаны основные возможности комплекса суточного мониторирования ЭКГ, что важно для. интерпретации технических требований к СМ ЭКГ. Обобщенная структурная схема аналоговой части типового СМ ЭКГ представлена на рис. 2.

Рис 2. Структурная схема аналоговой части СМ ЭКГ.

Выявлен ряд ограничений и недостатков типовой схемы построения СМ ЭКГ:

1. Необходимы прецизионные крупногабаритные конденсаторы с малыми токами утечки в аналоговом ФВЧ.

2. Аналоговой сигнал может выходить за диапазон измерения АЦП при артефактах движениях пациента или внешней помехе. Например, время установления ФВЧ с нижней частотой 0.05 Гц составляет более 3 секунд.

3. Необходим аналоговый ФНЧ высокого порядка для ограничения частотного диапазона сигнала ЭКГ с целыо предотвращения эффекта наложения спектров при дискретизации сигнала.

4. Схемы выборки-хранения и мультиплексор перед входом 8-12-ти разрядного АЦП вносят дополнительные нелинейные искажения.

5. необходим дополнительный каскад усиления (в несколько сот раз) после ФВЧ вследствие малой разрядности АЦП.

Вторая глава посвящена особенностям применения сигма-дельта АЦП, твердотельной энергонезависимой памяти, RISC микроконтроллеров и сжатия информации в СМ ЭКГ.

Применение современных интегральных технологий позволяет строить принципиально новую схемотехнику СМ ЭКГ, обладагощих целым рядом преимуществ перед обычными приборами. Качество регистрации и ЦОС в значительной мере определяется типом АЦП. Наиболее предпочтительны для ЭКГ исследований ставшие доступными с развитием технологии производства сверхбольших интегральных схем сигма-дельта А1.Щ. Рассмотрены преимущества сигма-дельта АЦП перед другими типами преобразований аналогового сигнала в цифровой код. Ключевыми моментами сигма-дельта преобразователей являются передискретизация, процесс шумопреобразоваиия в сигма-дельта модуляторе, цифровая фильтрация и децимация.

Представлена структурная схема построения аналоговой части СМ ЭКГ на основе сигма-дельта АЦП AD7714 (Рис. 3) фирмы Analog Devices (США). Два полностью идентичных

канала состоят только из АЦП А07714, которое включает в себя: дифференциальных усилитель с программируемым коэффициентом усиления, сигма-дельта модулятор с уравновешиваем заряда и цифровой фильтр нижних частот. АЦП АЭ7714 обеспечивает построение аналоговой части СМ ЭКГ с минимум внешних элементов.

1 канал ЭКГ

Рис. 3 Структурная схема аналоговой части СМ ЭКГ на

основе сигма-дельта АЦП АЭ7714.

Основные преимущества предлагаемого решения при построении СМ ЭКГ:

1. Высокая разрядность сигма-дельта АЦП обеспечивает регистрацию ЭКГ с постоянной составляющей, без необходимости в аналоговом ФВЧ и дополнительном каскаде усиления.

2. Цифровой ФВЧ реализуется на компьютере с любой необходимой частотой среза и порядком в зависимости от задачи.

3. Многократная передискретизация входного сигнала в сигма-дельта АЦП позволяет использовать простейший Я-С фильтр нижних частот на входе для предотвращения эффекта наложения спектров сигнала.

Вес и габариты СМ ЭКГ является важными техническими параметрами. Снижение габаритов прибора обеспечивается за счет применения современной элементной базы в миниатюрных корпусах. Большой вклад в вес прибора вносят элементы питания, поэтому переход на питание от одного гальванического элемента позволяет значительно снизить вес и габариты СМ ЭКГ. Уменьшение электрической емкости элемента питания требует снижения общего потребления прибора. Переход от напряжения питания 5 В к однополярному питанию 3 В позволяет снизить потребление СМ ЭКГ в более чем в 2 раза. КПД источника питания определяется его типом и входным напряжением. Линейные стабилизаторы в системах батарейного питания имеют КПД менее 60%, а также требуют повышенного входного напряжения. Предложена схема системы энергопитания СМ ЭКГ на основе импульсного повышающего преобразователя DC-DC (постоянный ток в постоянный), обеспечивающая работу в диапазоне напряжений 0,7-1,5 В с КПД более 80%.

Статическое электричество является опасным фактором для любых электронных устройств, особенно портативных. Общий метод защиты основывается на создании отводящего канала разрядного тока при превышении максимально допустимого напряжения и экранировании прибора от внешних электромагнитных полей. Для защиты от статического электричества входов АЦП в СМ ЭКГ разработана схема с малыми утечками (для обеспечения большого входного сопротивления) на полупроводниковых диодов и токоограничивающих резисторах.

При регистрации суточной ЭКГ важным является объем хранимой в памяти прибора информации. С ее уменьшением (сжатием) повышается эффективность использования систем СМ ЭКГ: снижаются габариты и стоимость, уменьшается время передачи суточной ЭКГ на ПК. Типичный объем необходимой

памяти для 2-х канального прибора без сжатия составляет 25-30 Мбайт. Алгоритмы, достигающие наибольшей степени сжатии ЭКГ, используют сжатие с потерями информации. После восстановления ЭКГ сигнал лишь с определенной погрешностью повторяет спой оригинал до сжатия. Методы компьютерной обработки ЭКГ сигнала, применяющие статистическую обработку и фильтрацию с целью повышения отношения сигнал/шум (используются при выделении ОКБ комплекса, контроле аритмии, в ЭКГ ВР), являются чувствительными даже к минимальным искажениям сигнала в амплитудной, фазовой или частотной областях. Современные СМ ЭКГ не применяют сжатие с потерей информации, которое вносит искажения в электрокардиографический сигнал.

Для СМ ЭКГ модифицирован алгоритм разностного адаптивного сжатия без потерь информации. Он разработан с учетом необходимости сжатия ЭКГ с постоянной составляющей, и использует априорные знания о структуре аналогового электрокардиографического сигнала, то что большую часть времени он незначительно изменяется между соседними отсчетами. Алгоритм обладает следующими преимуществами: обеспечивает сжатие без потерь н искажений, использует только целочисленные вычисления, обладает высокой скоростью (сжатие происходит за один цикл вычислений), имеет минимальные требования к опзративной памяти п скорости вычислительного блока. Степень сжатия ЭКГ зависит от разрешения прибора и уровня внешних помех. Уменьшение разрешения прибора (округление младших разрядов) увеличивает длительность записи СМ ЭКГ. Однако, должна сохраняться необходимое разрешения для поставленной диагностической задачи. Уменьшение разрешения с 5 мкВ до 10 мкВ в данном алгоритме увеличивает средний коэффициент сжатия на 10%. В результате тестирования алгоритма на нормальных суточных ЭКГ, а так же записях с различными

видами артефактов средний коэффициент сжатия состав™ 3.15, при входном диапазоне ±150 мВ и минимальном разрешении ЭКГ 10 мкВ.

Исследованы различные типы твердотельной энергонезависимой памяти (технологии NOR, NAND, EEPROM), выявлены преимущества NAND типа для СМ ЭКГ. Основными качествами NAND типа являются: более высокая плотность информации и малое потребление во всех режимах. Рассмотрены методы защиты от сбоев п твердотельной энергонезависимой памяти при хранении ЭКГ и предложен вариант, не требующий предварительного стирания информации в памяти, что ускоряет подготовку прибора к работе и увеличивает срок службы.

Из стандартных портов ввода-вывода для подключения цифровых портативных устройств можно нспользозать параллельный, последовательный порт или US В порт, У последовательных портов достаточно низкая скорость передачи, а двунаправленный параллельный порт фактически невозможно применять для ввода информации, т.к. к нему практически всегда подключено печатающее устройство. Всех этих недостатков лишен порт универсальной последовательной шины. USB в полной мере поддерживается современными операционными системами Windows 98 и Windows 2000. Таким образом, для подключения цифрового СМ ЭКГ к ПК оптимальным решением является разработка высокоскоростного адаптера для USD.

Третья гласа посвящена описанию устройства миниатюрного цифрового суточного монитора ЭКГ «АннА», и адаптера к ПК для высокоскоростной сапзи на осног.г универсального последовательного интерфейса (USB).

Основные характеристики прибора:

1. Длительность регистрации 24 часа, 2 канала ЭКГ.

2. Частотный диапазон 0-40 Гц, частота дискретизации 150 Гц.

3. Входной диапазон ±150 мВ, разрешающая способность 10 мкВ.

4. Входное сопротивление 90 МОм, подавление, синфазной наводки 100 дБ.

5. Флэш-память объемом 16Мбайт, сжатия ЭКГ без потерь.

6. Энергонезависимые часы реального времени.

7. Возможно мониторироание ЭКГ на компьютере.

8. Потребление прибора 20 мВт.

9. Габариты прибора 70x55x19 мм, вес 75 г (с элементом питания).

Микромощный операционный усилитель ОР196 (Analog Devices)

—1—2-*- Аналого-цифровой сигма-дельта преобразователь AD7714 (Analog Devices)

i

—* Аналого-цифровой сигма-дельта преобразователь AD7714 (Analog Devices)

Часы реального времени

OS 1302 (Dallas)

SPI

Л—N

Sr

SPI

Л—N

Ж

Литиевый элемент (3 8)

RISC микроконтроллер AT80S8515 (Atmel)

ít

.X.

UART

Индикация **

"«I

Кнопка события

to

"1

Источник опорного напряжений ADS89 (Analog Devices)

NANO флэш память 16Мх8 KM29U128T (Samsung)

Импульсный преобразователь на 3.3 В Maxim МАХ1678

1алемент АА (1.5 В)

т

Рис.4 Блок-схема миниатюрного суточного монитора «АннА».

Большой входной диапазон сигнала и малый уровень собственных шумов обеспечивает динамический диапазон в 89,5 дБ. Высокое входное сопротивление и подавление синфазной наводки обеспечиваю регистрацию сигнала с минимальным

N

уровнем внешней помехи. Высокая частота дискретизации обеспечивает широкий частотный диапазон ЭКГ. Данный прибор обеспечивает высокую разрешающую способность, малое энергопотребление и компактность. Особенностью СМ ЭКГ «АннА» является полоса пропускания сигнала от нуля Гц, т.е. полное отсутствие искажений низкочастотной составляющей ЭКГ, которая является важной диагностической информацией. Малый вес и габариты позволяют использовать прибор для исследования детей.

Для СМ ЭКГ «АннА» разработаны гальванически изолированные адаптеры для интерфейсов USB и RS-232C для связи с ПК. Все адаптеры обеспечиваю передачу суточной ЭКГ н мониторинг ЭКГ на ПК. Применение USB значительно ускоряет передачу суточной ЭКГ на ПК. Адаптер USB обеспечивает передачу 16 Мбайт данных за 2,5 минуты, в то время как адаптер RS-232C - за 25 минут. Разработан протокол полудуплексного обмена данными для RS-232C с использованием полосы пропускания канала связи более 95%.

Четвертая глава описывает разработанное прикладное программное обеспечение, применяемое при анализе и хранении суточных записей ЭКГ.

Вариабельность сердечного ритма (ВСР) — это изменчивость R-R интервалов последовательных циклов сердечных сокращений. В настоящее время определение ВСР признано наиболее информативным неинвазивным методом количественной оценки вегетативной регуляции сердечного ритма. Показаниями к проведению суточного мониторирования ЭКГ для анализа ВСР являются: жалобы связанные с нарушениями ритма сердца, оценка риска появления опасных для жизни аритмий при некоторых заболевания, оценка эффективности антиаритмического лечения или работы электрокардиостимулятора. По рекомендациям стандарта ВСР Европейского общества кардиологии и Североамериканского

общества кардиостимуляции создано ПО анализа ВСР по суточным записям СМ ЭКГ «АннА», также данное ПО вошло в состав электрокардиографического комплекса.КАРД.

Волновое преобразование (wavelet) - новый перспективный метод цифрой обработки сигналов. Выделяют 2 типа: избыточное непрерывное и дискретно ортогональное волновое преобразование. Первый тип используется для исследования вариабельности сердечного ритма, ЭКГ высокого разрешения, выделение QRS комплекса, второй тип - для сжатия ЭКГ.

сек 1,5

RR интервалы (Length: 251 sec, 281 RR Intervals)

1-

0,5-

ГПЧ I-I 4 I I [I I ll| I I I I I 14 1.11 I VI I | I IT I I III"! I I I I I I 14 "I

0 50 100 150 200 250

сек

Гц 0,40.3 : 0.2 0,1

Волновое преобразование

0 50 100 150 200 250

сек

Рис. 5 Изменение спектральных компонентоврипша во времени.

Преимущество непрерывного волнового преобразования заключается в способности выделить детали ЭКГ с наилучшим локальным (по времени) разрешением по частоте. Этот метод позволяет выявить в частотной области ненормальные потенциалы внутри О^Б, исследовать Р и Т волны, а также сегменты <3'Г и 8Т. Волновое преобразование применено для

исследования динамики изменения спектральных компонентов ритма (до 0.4 Гц) ритма во времени (Рис. 5, более темные области соответствуют преобладающим частотам спектра).

Стандарт SCP-ECG (Standard communications protocol for computerized electrocardiography) Европейского Союза, разработанный под эгидой технического комитета ТС 251 Европейского Комитета по Стандартизации (CEN), устанавливает единый протокол передачи ЭКГ данных как между цифровым электрокардиографом и

компьютеризированной системой управления, так и между компьютерными системами различных производителей. SCP-ECG создавался для коротких ЭКГ и не рассчитан для работы с длительными записями суточного мониторирования или различных нагрузочных проб. Однако это ограничение стандарт может быть преодолено разработкой и внедрением открытого расширения стандарта. Исследована возможность применения стандарта SCP-ECG для суточных записей ЭКГ. Разработано экспериментальное программное обеспечение для кодирования суточных записей в формате SCP-ECG, совместимое со стандартом на уровне категории 3.

Выводы.

1. Типовая схема построения СМ ЭКГ имеет ряд технических ограничений, отражающихся на потребительских свойствах: крупногабаритные конденсаторы с малыми токами угечки в ФВЧ, дополнительный каскад усиления (в несколько сот раз) вносящий дополнительные шумы, ФНЧ высокого порядка для ограничения спектра аналогового сигнала, схемы выборки-хранения и мультиплексор перед входом 8-12-ти разрядного АЦП, вносящие дополнительные нелинейные искажения в выходной цифровой код.

2, Применение усилителей постоянного тока, сигма-дельта АЦП, высокопроизводительных микроконтроллером,

твердотельной энергонезависимой памяти и сжатия ЭКГ с постоянной составляющей улучшает технические и потребительские свойства систем СМ ЭКГ.

3. Разработанный СМ ЭКГ «АннА» имеет следующие технические характеристики: 2 канала ЭКГ, частотный диапазон 0-40 Гц, частота дискретизации 150 Гц, входной диапазон ±150 мВ, разрешающая способность 5 мкВ, входное сопротивление 90 МОм, подавление синфазной наводки 100 дБ, длительность регистрации 24 часа, габариты прибора 70x55x19 мм, вес 75 г (с элементом питания).

4. Для подключения современного цифрового СМ ЭКГ к персональному компьютеру целесообразно разрабатывать специальный адаптер с интерфейсом к шине USB, что позволяет обеспечить передачу суточной записи на ПК за 3-5 минут.

5. Для анализа ВСР эффективно применять волновое преобразование, обеспечивающее высокое разрешение одновременно по времени и частоте. При его использовании достигается высокая наглядность и чувствительность в распознавании нарушений сердечного ритма.

6. Для обмена записями СМ ЭКГ между программными системами целесообразно использовать стандарт SCP-ECG европейского комитета по стандартизации.

Публикации по теме диссертации:

1. Плотников А. В., Прилуцкий Д. А., Селищев С. В. Стандарт DICOM в компьютерных медицинских технологиях. // «Медицинская техника» ,-1997.-№2,-С. 18-24.

2. Ветвицкий Е.В., Плотников А. В., Прилуцкий Д. А., Селищев С. В. Построение пульсовых оксиметров на основе сигма-дельта преобразователей. // «Медицинская техника».-1999,-Ш.-С.31-33.

3. Плотников А. В., Прилуцкий Д. А., Селищев С. В. Стандарт SCP-ECG в программных системах для электрокардиографии. // «Медицинская. техника».-1999.-№3 .-С. 19-26.

4. Ветвнцкий Е.В., Плотников A.B., Прилуцкий Д.А., Селищев C.B. Применение универсального последовательного интерфейса USB в компьютерных медицинских комплексах. // М: «Медицинская техника».~2000.-№4.-С.З-7.

5. Плотников А. В., Прилуцкий Д. А., Селищев С. В. Стандарт DICOM в компьютерных медицинских технологиях. // Тезисы докладов Международной конференции по биомедицинскому приборостроению «Биомедприбор-96».-Москва, ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» РАМН.-8-10 октября 1996.-С. 120-121.

6. Плотников A.B. ПО центральной станции прикроватного мониторинга. // Тезисы докладов Межвузовской научно-технической конференции «Микроэлектроника и информатика - 97». — Москва, МИЭТ,-1997.-Часть 1, С. 122.

7. Плотников A.B. Разработка ПО электрокардиографа для АРМ врача-кардиолога на платформе Windows 95. // Тезисы докладов Второй всероссийской научно-технической конференции «Электроника и информатика - 97». - Москва, МИЭТ, -25-26 ноября 1997.-Часть 2, С.146.

8. Плотников А. В., Прилуцкий Д. А., Селищев С. В. Стандарт SCP-ECG для обмена цифровыми ЭКГ. // Тезисы докладов Международной конференции по биомедицинскому приборостроению «Биомедприбор-98»,- Москва, ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» РАМН.-6-3 октября 1998.-С. 213-215.

9. Архиреев Д. В., Плотников А. В., Рябова Т. А., Шалопак В.Н. Исследование точности измерения RR-интервалов по сфигмограмме. // Тезисы докладов Международной конференции по биомедицикскому приборостроению

«Биомедприбор-98».- Москва, ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» РАМН.-6-8 октября 1998.-С. 217-218.

10. Куриков С. Ф., Плотников А. В., Прилуцкий Д. А., Селищев С. В. Электроэнцефалограф на основе сигма-дельта АЦП. // Тезисы докладов Международной конференции по биомедицинскому приборостроению «Биомедприбор-98».-Москва, ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» РАМН.-6-8 октября 1998.-С.220-221.

11. Алексеев А.Р., Плотников A.B. Фотостимулятор для ЭЭГ исследований. // Тезисы докладов Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 98». -Москва, МИЭТ -20-22 апреля 1998.-Часть 1, С.176.

12. Плотников А-В. ПО качественного экспресс-анализа состояния сердца. // Тезисы докладов Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 98». -Москва, МИЭТ,-20-22 апреля 1998-Часть 1, С.202.

13. Ветвицкий Е.В., Плотников A.B. Компьютерный сфигмограф для исследования ритма сердца. // Тезисы докладов Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 99». - Москва, МИЭТ-19-21 апреля 1999.-С.116.

14. Плотников A.B. Волновое преобразование (Wavelet) в электрокардиографии. // Тезисы докладов Международного симпозиума «Компьютерная электрокардиография на рубеже столетий XX-XXI». - Москва, -27-30 апреля 1999.-С.272-273.

15. Плотников A.B., Прилуцкий Д.А. Обмен и передача ЭКГ-информации в компьютерных системах. Стандарт SCP-ECG. // Тезисы докладов Международного симпозиума

«Компьютерная электрокардиография на рубеже столетий XX-XXI». - Москва, -27-30 апреля 1999.-С.293-295. 16. Плотников A.B. Портативный цифровой суточный монитор ЭКГ. И Тезисы докладов Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2000». - Москва, МИЭТ,-17-18 апреля 2000.~C.98.

Более подробно с материалами по теме диссертационной работы можно ознакомиться в сети Internet по адресу www.ecg.ru.

Оглавление.

Список и обозначение аббревиатур.

Введение.

Цель работы.

Основные результаты работы.

Апробация работы.

Глава 1. Суточный (амбулаторный) монитор ЭКГ.

1.1. Требования к СМ ЭКГ.

1.2. Возможности комплекса суточного мониторирования ЭКГ.

1.3 . Типовое схемное решение СМ ЭКГ.

Глава 2. Суточный монитор ЭКГ на основе АЦП высокого разрешения.

2.1. Преимущества применения АЦП высокого разрешения в СМ ЭКГ

2.2. Выбор типа многоразрядного АЦП для СМ ЭКГ.

2.3. Принцип работы сигма-дельта АЦП.

2.3.1. Передискретизация сигнала.

2.3.2. Шум квантования сигма-дельта преобразователя.

2.3.3. Цифровая фильтрация и децимация.

2.3.4. Форма выходного потока сигма-дельта АЦП.

2.3.5. Влияние порядка модулятора.

2.4. Твердотельная энергонезависимая флэш-память.

2.4.1. Устройство NAND флэш-памяти.

2.4.2. Защита от искажения данных.

2.5. Электропитание портативных устройств.

2.6. Защита от электростатического разряда.

2.7. Подключение СМ ЭКГ к компьютеру.

2.7.1. Адаптер USB.

2.7.2. Адаптер RS-232C.

2.8. Алгоритм разностного адаптивного сжатия цифровых ЭКГ.

2.9. Выделение комплекса R-зубца в СМ ЭКГ.

Глава 3. Миниатюрный цифровой суточный монитор ЭКГ «АннА».

3.1. Технические параметры накопителя.

3.2. Индикация состояния накопителя.

3.3. Использование накопителя.

Глава 4. Прикладное программное обеспечение для анализа ВСР суточных записей ЭКГ.

4.1. Вариабельность сердечного ритма.

4.1.1. Анализ ВСР во временной области.

4.1.2. Анализ ВСР в частотной области.

4.1.3. Клиническое значение ВСР.

4.1.4. Нормативы ВСР.

4.1.5. Применение анализа ВСР.

4.2. Волновое преобразование.

4.2.1. Математический аппарат волнового преобразования.

4.2.2. Сравнение волнового и Фурье преобразований.

4.2.3. Применение волнового преобразования для анализа ритмокардиограммы.

4.3. Применение стандарта БСР-ЕСв комитета СЕЮТС 251 для обмена суточными цифровыми ЭКГ.

4.3.1. Кодирование данных по протоколу БСР-ЕСв.

4.3.2. Сжатие ЭКГ сигнала.

4.3.3. Универсальный ЭКГ код для интерпретации.

4.3.4. Минимальный набор сообщений для обмена данными ЭКГ.

4.3.5. Низкоуровневый транспортный протокол для обмена данными между цифровыми электрокардиографами и компьютерными системами.

4.3.6. Поддержка многоязыковой среды.

4.3.7. Уровни совместимости.

4.3.8. Перспективы ЗСР-ЕСв.

4.3.9. СОМ компоненты для поддержки импорта-экспорта в стандарте БСР-ЕСв.

В 1957 году Норман Холтер впервые предложил новую методику регистрации ЭКГ, которая затем стала называться суточным (амбулаторным, холтеровским) мониторированием. Она заключается в длительной регистрации (24 часа и более) на носимый накопитель 2—3 отведений ЭКГ с последующим анализом [18]. В 1962 году им была предложена идея записи ЭКГ на магнитную ленту, которая стала широко применяться. С распространением вычислительной техники, для воспроизведения и анализа зарегистрированной ЭКГ начал применяться персональной компьютер. Переход, в конце 70-х годов, с аналоговой записи на магнитную ленту к цифровой записи обозначил новый этап в развитии суточных мониторов ЭКГ (СМ ЭКГ). За прошедшие годы приборы СМ ЭКГ были значительно усовершенствованы: улучшено качество записи, уменьшены габариты приборов, увеличено время регистрации и число каналов. Суточный монитор электрокардиографических сигналов (ЭКГ) находит все более широкое применение в диагностике сердечно-сосудистых заболеваний [87]. Практически у каждого человека при 24-часовом СМ ЭКГ выявляются нарушения ритма. Суточное мониторирование является обязательным методом обследования кардиологических больных при целом ряде медицинских показаний, и широко применяется в настоящее время, как в стационарах, так и в поликлиниках. Показаниями к проведению СМ ЭКГ могут являться: жалобы связанные с нарушениями ритма сердца, оценка риска появления опасных для жизни аритмий при некоторых заболеваниях и эффективности антиаритмического лечения.

Цифровая обработка сигналов (ЦОС) является фундаментальным принципом при разработке современной техники СМ ЭКГ [84]. С развитием технологии производства сверхбольших интегральных схем появилась элементная база для построения нового поколения приборов СМ ЭКГ [16, 26]. Качество регистрации и ЦОС в значительной мере определяется типом аналого-цифрового преобразования (АЦП). Одним из передовых методов аналого-цифрового преобразования является применение многоразрядного сигма-дельта преобразования [70, 82]. Представляется перспективным использование в современном суточном мониторе ЭКГ интегрального сигма-дельта АЦП. На базе современных высокопроизводительных микроконтроллеров с малым потреблением возможна разработка СМ ЭКГ с расширенными возможностями. Цифровое хранение информации в энергонезависимой твердотельной памяти является предпочтительным для последующего компьютерного анализа суточных записей на компьютере. Основными качествами энергонезависимой твердотельной памяти являются высокая плотность информации и малое потребление во всех режимах. Цифровая регистрация, цифровая фильтрация и цифровая запись позволяет получать интеллектуальные приборы с новыми эксплуатационными характеристиками.

Цель работы

Целью работы являлась разработка современного миниатюрного суточного монитора ЭКГ на основе ЦОС и современной элементной базе микроэлектроники.

Основные результаты работы

Разработан миниатюрный цифровой СМ ЭКГ «АннА» (Рис.1) с новыми техническими и эксплуатационными свойствами, а также адаптеры к USB и последовательным портам. СМ ЭКГ «АннА» создан на основе интегральных сигма—дельта АЦП, высокопроизводительных микроконтроллеров с малым потреблением и энергонезависимой твердотельной памяти большой емкости. Конструктивно СМ ЭКГ «АннА» выполнен в пластмассовом корпусе небольшого размера. В СМ ЭКГ «АннА» встроена схемы защиты от статического электричества и контроля подсоединения электродов. Обеспечена гальваническая развязка пациента от компьютера при работе с адаптером, в соответствии с ГОСТ Р 50267.0-94 (МЭК 601-1-92) [21], электробезопасность класса II, тип CF. Подключается к персональному компьютеру PC AT гальванически изолированным адаптером к портам USB или RS232C. СМ ЭКГ «АннА» предназначен для суточного мониторирования ЭКГ, как у взрослых людей, так и у детей.

Рис.1 Миниатюрный суточный монитор «АннА»,

Основные характеристики СМ ЭКГ «АннА»:

Длительность регистрации 24 часа, 2 канала ЭКГ.

Частотный диапазон 0-40 Гц, частота дискретизации 150 Гц.

Входной диапазон ±150 мВ, разрешающая способность 10 мкВ.

Входное сопротивление 90 МОм, подавление синфазной помехи 100 дБ.

Флэш-память объемом 16 Мбайт, сжатие ЭКГ без потерь.

Энергонезависимые часы реального времени.

Возможность мониторирования ЭКГ на компьютере.

Потребление прибора 20 мВт.

Габариты прибора 70x55x19 мм, вес 75 г (с элементом питания). Создано ПО для работы с СМ ЭКГ «АннА» в ОС Windows 98/2000: USB драйвер, библиотека прикладного программиста и тестовые программы. Использование стандартных портов ввода-вывода ПК обеспечивает удобную работу в операционной системе Windows.

Разработано прикладное ПО для анализа ВСР по записям СМ ЭКГ с применением волнового преобразования, а также обмена данными по стандарту БСР-ЕСв.

На момент написания диссертационной работы на СМ ЭКГ «АннА» подготовлены технические условия (номер 9441-003-40160890 ТУ) и другие документы для направления в комиссию по клинико-диагностическим приборам и аппаратам Комитета по новой технике Минздрава России.

На основе СМ ЭКГ «АннА» разработан и прошел испытания специализированный одноканальный вариант «Кардиокассета 2000» для использования на борту международной космической станции.

Модуль анализа ВСР с применением волнового преобразования использован в электрокардиографическом комплексе КАРД (сертификат МЗМП РФ №185 от 12.01.96)

Апробация работы

Приведенные в диссертации результаты работы были представлены автором на:

Международной конференции по биомедицинскому приборостроению «Биомедприбор-96», Москва, ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» РАМН, 8-10 октября 1996 года;

Международной конференции по биомедицинскому приборостроению «Биомедприбор-98», Москва, ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» РАМН, 6-8 октября 1998 года;

Научно-технической конференции «Микроэлектроника и информатика-97», Москва, МИЭТ, 18-20 апреля 1997 года;

Научно-технической конференции «Электроника и информатика-97», Москва, МИЭТ, 25-26 ноября 1997 года;

Всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Микроэлектроника и информатика - 98», Москва, МИЭТ, 20-22 апреля 1998; 9

Всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Микроэлектроника и информатика - 99», Москва, МИЭТ, 19-21 апреля 1999.

Международном симпозиуме «Компьютерная электрокардиография на рубеже столетий ХХ-ХХ1»., Москва, РУДН, 27-30 апреля 1999.

Всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Микроэлектроника и информатика - 2000», Москва, МИЭТ, 17-18 апреля 2000.

За время работы над диссертацией было опубликовано 16 научных работ [1, 3, 8, 10, 11, 27, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44].

Заключение

Типовая схема построения СМ ЭКГ имеет ряд технических недостатков, отражающихся на потребительских свойствах прибора: крупногабаритные прецизионные конденсаторы с малыми токами утечки в аналоговом ФВЧ, каскад усиления в несколько сот раз, вносящий дополнительные шумы, аналоговый ФНЧ высокого порядка для ограничения спектра сигнала, схемы выборки-хранения и мультиплексор перед входом 8-12-ти разрядного АЦП, вносящие дополнительные нелинейные искажения в выходной цифровой код.

Применение усилителей постоянного тока, высокоразрешающих сигма-дельта АЦП, производительных микроконтроллеров и твердотельной энергонезависимой памяти позволяет улучшить технические и потребительские свойства систем СМ ЭКГ. За счет высокой разрядности сигма-дельта АЦП, аналоговый канал СМ ЭКГ может состоять только из дифференциального усилителя постоянного напряжения с коэффициентом усиления в единицы и АЦП. ФВЧ и ФНЧ реализуются цифровым способом, с необходимыми для задачи параметрами. Дискретизация входного сигнала многократно превышающая частоту выдачи отсчетов позволяет использовать простейший НЧ-фильтр.

Разработанный СМ ЭКГ «АннА» имеет следующие технические характеристики: 2 канала ЭКГ, частотный диапазон 0-40 Гц, частота дискретизации 150 Гц, входной диапазон ±150 мВ, разрешающая способность 5 мкВ, входное сопротивление 90 МОм, подавление синфазной наводки 100 дБ, длительность регистрации 24 часа, габариты прибора 70x55x19 мм, вес 75 г (с элементом питания).

Для подключения современного цифрового СМ ЭКГ к персональному компьютеру целесообразно разрабатывать специальный адаптер с интерфейсом к шине USB, что позволяет обеспечить передачу суточной записи на ПК за несколько минут.

99

Одним из наиболее распространенных и доступных современных методов диагностики электрокардиографии являются анализ вариабельности сердечного ритма. Реализация ВСР в программном обеспечении для СМ ЭКГ позволяет значительно повысить качество диагностики, оценивать риск внезапной смерти, диагностировать и прогнозировать возможность различных нарушении ритма сердца.

Для анализа ритма сердца перспективно применять волновое преобразование, обеспечивающее высокое разрешение одновременно по и времени и частоте. При его использовании достигается высокая наглядность и чувствительность в распознавании нарушений сердечного ритма.

Для обмена записями СМ ЭКГ между программными системами целесообразно использовать открытый стандарт БСР-ЕСв европейского комитета по стандартизации.

1. Амиров Р. 3. Интегральные топограммы потенциалов сердца. М.: Наука, 1973 -108с.

2. Астафьева Н.М. Вейвлет-анализ: основы теории и примеры применения. // Успехи фмзических наук. 1996. - Том 166, №11.-е. 1145-1170.

3. Баевский Р. М. Прогнозирование состояния на грани нормы и патологии.- М.: Мир, 1976.-С. 21.

4. Баевский Р. М., Кирилов О. К, Клецкин С. В. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе. М.: Наука, 1984. -219с.

5. Баевский P.M., Никлина Г.А. Холтеровское мониторирование в космической медицине. Анализ вариабельности сердечного ритма. // СПб.: Вестник аритмологии. 2000. -№16. - с.6-16.

6. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи/ и сигналы: Учебник для вузов по специальности «Радиотехника». М.: Высшая школа, 1998.-448с.

7. Ветвицкий Е.В., Плотников А. В., Пршуцкий Д. А., Селищев С. В. Построение пульсовых оксиметров на основе сигма-дельта преобразователей. // М: Медицинская техника,- 1999.-№1. С.31-33.

8. Ветвицкий Е.В., Плотников A.B., Пршуцкий Д.А., Селищев С.В. Применение универсального последовательного интерфейса USB в компьютерных медицинских комплексах. // М: Медицинская техника. 2000. - №4. - С.3-7.

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

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

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

12. ГезеловицД. Б. К теории электрокардиограммы. // ТИИЭР.-1989.-Т. 77.-№6-С. 34-55.

13. Гутников В. С. Интегральная электроника в измерительных устройствах-Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1988.-304с.

14. П. Гутников В. С. Фильтрация измерительных сигналов Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1990.-192с.

15. Дабровски А., Дабровски Б., Пиотрович Р. Суточное мониторирование ЭКГ. М.: Медпрактика, 1998.-208 с.

16. ДроздовД. В. Персональный компьютер в качестве электрокардиографа за и против. // М: Компьютерные технологии в медицине. - 1996.-№1.-С. 18-23.

17. Иванов Г.Г., Потапова Н.П., Буланова H.A. Современные неинвазивные методы оценки и прогнозирования развития потенциально опасных и угрожающих жизни аритмий: состояние проблемы и перспективы развития. // М.: Кардиология. 1997. -N2. - с. 70-75

18. Изделия медицинские электрические. Часть 2. Частные требования безопасности к электрокардиографам. ГОСТ Р 50267.25-94. М.: Издательство стандартов, 1994.-23с,

19. Инструментальные методы исследования сердечно-сосудистой системы. Справочник. Под ред. Т.С. Виноградовой. М.: Медицина, 1986 - 416с.

20. Интегральные микросхемы: Микросхемы для аналого-цифрового преобразования и средств мультимедиа. Выпуск 1 М. ДОДЭКА, 1996. - 364 с.

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

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

23. Коломберг Е.А. Микроэлектронные средства обработки аналоговых сигналов. М.: Радио и связь, 1991. - 376с.

24. Куриков С. Ф., Прилуцкий Д. А., Селищев С. В. Применение технологии многоразрядного сигма-дельта преобразования в цифровых многоканальных электрокардиографах. // М.: Медицинская техника.-1997.-№4. С. 7-10.

25. Ливенсон А. Р. Электробезопасность медицинской техники.- М.: Медицина, 1981.-240с.

26. Mac-трюков Д. В. Алгоритмы сжатия информации. Часть 2. Арифметическое кодирование. // Монитор 1994.-№1.-С. 21-32.

27. Методы автоматического анализа электрокардиограмм. Обзорная информация. Промышленность медицинской техники. М.: Центральное бюро научно-технической информации Министерства медицинской и медикобиологической промышленности, 1986 -3 2с.

28. Микрокомпьютеры в физиологии. Под ред. П. Фрейзера. М.: Мир, 1990. - 383с.

29. Мудрое А.Е. Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль. -Томск: РАСКО, 1991. -205с.

30. Новиков Ю.В., Калашников O.A., Гуляев С.Э. Разработка устройств сопряжения для персонального крмпьютера типа IBM PC. М.: ЭКОМ, 1997. - 222с.

31. Плотников А. В., Прилуцкий Д. А., Селищев С. В. Стандарт DICOM в компьютерных медицинских технологиях. // М: Медицинская техника.-1997.-№2.-С. 18-24.

32. Плотников A.B. Волновое преобразование (Wavelet) в электрокардиографии. // Тезисы докладов Международного симпозиума «Компьютерная электрокардиография на рубеже столетий XX-XXI». Москва, 27-30 апреля 1999.-С.272-273.

33. Плотников A.B. Портативный цифровой суточный монитор ЭКГ. // Тезисы докладов Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика 2000». - Москва, МИЭТ, 17-18 апреля 2000.-С.98.

34. Плотников A.B. Разработка ПО электрокардиографа для АРМ врача-кардиолога на платформе Windows 95. // Тезисы докладов Второй всероссийской научно-технической конференции «Электроника и информатика 97». - Москва, МИЭТ, 25-26 ноября 1997-Часть2, С.146.

35. Плотников A.B., Прилуцкий ДА. Обмен и передача ЭКГ-информации в компьютерных системах. Стандарт SCP-ECG. // Тезисы докладов Международного симпозиума «Компьютерная электрокардиография на рубеже столетий XX-XXI». Москва, 27-30 апреля 1999.-С.293-295.

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

37. Прилуцкий Д.А. Электрокардиографическая система на основе сигма-дельта аналого-цифрового преобразования: Автореферат диссертации канд. техн. наук. М.: МИЭТ, 1998.-27с.

38. Применение радиоэлектронных приборов в биологии и медицине. Под.ред. Р.Е.Кавецкого. Киев: Навукова дума, 1976.-375с.

39. Роджерсон Дейл. Основы СОМ М.:Русская редакция «Channel Trading Ltd.», 1997-376с.

40. Рябыкина Г.В., Соболев A.B. Вариабельность ритма сердца, Монография. М:. СтарКо, 1998.-200с.

41. Сантопетро Р. Ф. Происхождение и характеристики основного сигнала, шума и наводки в высокочастотной электрокардиограмме. // ТИИЭР.-1977.-Т. 65.-№5.-С. 137-145.

42. Современные микроконтроллеры. Под ред. Коршуна H.B. М.: изд-во «Аким», 1998. -272с.

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

44. Цимерман Ф. Клиническая электрокардиография. М.: Восточная Книжная Компания, 1997.-448с.

45. Цифровая обработка сигналов. Справочник. Гольденберг JI. М. и др.- М.: Радио и связь, 1985.-312с.

46. Черепков В.П., Хрулев А.К., Блудов ИЛ. Электронные приборы для защиты РЭА от электрических перегрузок: Справочник. М.: Радио и связь, 1994. - 224с.

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

48. Шальдах М. Электрокардиотерапия. СПб.: объединение «Печатный Двор», 1992. -255с.

49. Электроды для съема биоэлектрических потенциалов. Общие технические требования и методы испытаний. ГОСТ 25995-86. М.: Издательство стандартов, 1986.-25с.

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

51. ANSI-AAMI EC 18-1982 American National Standard for Diagnostic electrocardiographic Devices, American Association for the Advancement of Medical Instrumentation. -Arlington, Virg., 1983.

52. Aydin M. C., Cetin A. E., Koymen H. ECG Data Compression by Sub-Band Coding // Electron. Lett. 1991. -V. 27. - P. 359-360.

53. Bertrand O., Bohorques J., Pernier J. Time-Frequency Digital Filtering Based on an Invertible Wavelet Transform: An Application to Evoked Potentials. // IEEE Trans on BME, 1994.-V. 41.-№1.-P. 77-88.

54. Chou T.C. Electrocardiography in Clinical Practice, 3d. ed. Philadelphia, Saunders, 1992 — 734p.

55. 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.

56. Cox J. R., Nolle F. M, Fozzard H. A., Oliver G. G. AZTEC, a preprocessing program for real-time ECG rhythm analysis // IEEE Transactions on Biomed Engin,1968.-15:128-9.

57. Curtin M. Sigma-Delta techniques reduce hardware count and power consumption in biomedical analog front end // Analog Dialogue Journal.-1994.-V. 28.-№2.-P. 6-8.

58. Design-In Reference Manual. Data Convertes. Analog Devices, Inc., Norwood, USA, 1996.

59. DICOM Y3.0 Standart (NEMA PS 3). (Washington, 1993, DC, National Electrical Manufacturer's Association.)

60. ENV1064. FINAL DRAFT. Standard communications protocol for computerized electrocardiography. CEN/TC251. - Brussels, 1993.-P. 145.

61. Health Level Seven, Version 2.2. Final Standart. Health Level Seven. 3300 Wastenaw Avenue, Suite 227, Ann Arbon, Michigan 48104-4250-USA.

62. Heart Rate Variability. Standards of Measurement, Physiological Interpretation, and Clinical Use // American Heart Association. Circulation.-1996.-V. 93.-P. 1043-1065.

63. Hon E. H., Lee S. T. Electronic evaluations of the fetal heart rate patterns preceding fetal death: further observations. // Am. J. Obstel Gynecol.-1965.-P. 87,814-826.

64. Huffman D. A. A Method for construction of minimym-redundacy codes // IRE.-September 1952.-V. 40.-N 9. (Русский перевод: Хаффмен Д. А. Метод построения кодов с минимальной избыточностью // Кибернетический сборник-1961. Вып. 3.).

65. Jalaleddine S. М. S„ Hutchens С. G.,. Strattan R. D, and Coberly W. A. ECG data compression techniques a unified approach. // IEEETransactions on Biomedical Engineering. - April 1990.-V. 37.-P. 329-343.

66. Kuklinski W. S. Fast Walsh transform data-compression algorithm: // ECG application. Med. Biol. Eng. & Comput.-l 983.-21:465-72.

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

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

69. Medical Instrumentation. Application and Design, edit. Webster J.G.- Boston, Houghton Mifflin, 1992.-790p.

70. Meste O., Rix H., Caminal P., Thakor N. Ventricular Late Potentials Characterisation in Time-Frequency Domain by Means of a Wavelet Transform. // IEEE Transaction on Biomedical Engineering.- July 1994. -V. 41 .-№7-P. 625-633.

71. Meyer Y. Wavelet and Opertors. Cambridge University Press, 1993 - 420p.

72. Moss A. J., Stern S. Noninvasive Electrocardiology. Clinical Aspects of Holter Monitoring. -W. B.Saunders Company, London, 1997. P. 511.

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

74. Nelson M. The Data Compression Book. USA: M&T Publishing.-1991 .-P. 657.

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

76. New Product Application-Analog Devices, Inc., Norwood, USA,1996.-P. 3-84-3-87.

77. Pan J., Tompkins W.J. A real-time QRS detection algorithm. // IEEE Trans. Biomed. Eng., Vol. BME-32, no.3, pp. 230-236,1985.

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

79. PC 98 Hardware Design Guide Microsoft Corporation, 1998.-532p.

80. Pipberger H. V., Arzbaecher B, Berson A.S. et al. Recommendations for standardization of leads and of specifications for instruments in electrocardiography and vectorcardiography. Circulation.-l 975.-52 (August Suppl): 11-3lp.

81. Prilutski D. A., Kurekov S. F. and Selishchev S. V. Sigma-Delta Analogue-to-Digital Converters for ECG acquisition systems. // Proceeding of XXV th International Conference on Electrocardiology. Budapest, 3-6 June, 1998.-P.382-384.

82. Proceedings of the 19th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society «Magnificent Milestones and Emerging Opportunities in Medical Engineering», 1997, Chicago, USA.

83. Recommendations for X.25 and Specifications for the CCITT-CRC. Calculations CCITT Blue Book, 1988-V.VIII.2.

84. Robles de Medina EO, Bernard R, Coumel Ph et al. Definition of terms related to cardiac rhythm. A special report of the WHO/ISC Task Force ad Hoc. // Am Heart J.-l 978.-95: 796806.

85. Sayers B. M. Analysis of heart rate variability. // Ergonomics.-1973.-16:17-32.

86. Surawicz B., Uhley H., Borun R. et al. Standardization of terminology and interpretation. Report of Task Force I on Optimal Electrocardiography. Bethesda Conference, 1977. // Am J Cardiol.-l978.-41: 130-145.

87. The Component Object Model Specification, Draft Version O.9.- Microsoft Corporation and Digital Equipment Corporation , October 24, 1995.

88. The CSE Working Party. Recommendations for measurement standards in quantitative electrocardiography. //Eur. Heart J., 1985.-6: 815-25.

89. Universal Serial Bus Specification. Revision 1.1. Compag Computer Corporation, Digital Equipment Corporation, IBM PC Corporation, Intel Corporation, Microsoft Corporation, NEC, Northern Telecom. - September 23,1998. - 31 lp.

90. Van Bemmel JH and Willems JL. Standardization and validation of medical supportsystems: The CSE Project. // Meth Inform Med.-1990.-29 (special issue): 261-2.

91. Ziv J., Lempel A. Compression of Individual Sequence via Variable Rate Coding. // IEEE Transactions on Information Theory.-1978.-V. 23.-№3.-P. 134-152.