RU2481060C1 - Method of electric cardiosignal processing - Google Patents
Method of electric cardiosignal processing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2481060C1 RU2481060C1 RU2011146998/14A RU2011146998A RU2481060C1 RU 2481060 C1 RU2481060 C1 RU 2481060C1 RU 2011146998/14 A RU2011146998/14 A RU 2011146998/14A RU 2011146998 A RU2011146998 A RU 2011146998A RU 2481060 C1 RU2481060 C1 RU 2481060C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- intervals
- ecs
- interval
- processing
- electric
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 230000000747 cardiac effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 208000000418 Premature Cardiac Complexes Diseases 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 206010015856 Extrasystoles Diseases 0.000 description 1
- 208000009729 Ventricular Premature Complexes Diseases 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000007914 intraventricular administration Methods 0.000 description 1
- 208000028867 ischemia Diseases 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 1
- 230000037081 physical activity Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицинской технике, в частности к кардиотехнике, и может быть использовано для преобразования и анализа электрокардиосигналов (ЭКС).The invention relates to medical equipment, in particular to cardiac technology, and can be used to convert and analyze electrocardiograms (EX).
Известен способ обработки ЭКС, включающий разбиение ЭКС на RR-интервалы, которые затем накладывают последовательно один на другой, синхронизируя их по максимуму R-зубца на кардиомониторе (Патент RU №2033076). Этот способ позволяет частично подавить шумы в двух-трех смежных кардиокомплексах за счет интегрирующей способности экрана монитора при наложении двух-трех сигналов. Недостатком этого способа является низкая достоверность представляемого ЭКС, так как из-за постоянного изменения частоты сердечных сокращений (ЧСС) наложение большего числа кардиокомплексов не приводит к увеличению достоверности представляемого ЭКС из-за декореляции сигналов, особенно на несинхронизированных концах кардиокомплекса. Этот способ характеризуется низкой достоверностью диагностической информации, представляемой врачу.There is a known method for processing ECS, including dividing ECS into RR intervals, which are then sequentially superimposed on top of another, synchronizing them to the maximum of the R-wave on a cardiac monitor (Patent RU No. 2033076). This method allows you to partially suppress noise in two or three adjacent cardiocomplexes due to the integrating ability of the monitor screen when applying two or three signals. The disadvantage of this method is the low reliability of the presented pacemaker, since due to the constant change in heart rate (HR), the imposition of a larger number of cardiac complexes does not increase the reliability of the presented pacemaker due to signal decorlation, especially at the unsynchronized ends of the cardiocomplex. This method is characterized by low reliability of the diagnostic information presented to the doctor.
Наиболее близким по технической сущности является способ обработки электрокардиосигнала, заключающийся в том, что кардиосигнал разбивают на RR-интервалы, синхронизируют RR-интервалы по максимуму R-зубца, выделяют RR-интервалы с одинаковой длительностью и осуществляют их когерентное сложение (Патент RU №2363379).The closest in technical essence is the method of processing an electrocardiosignal, namely, that the cardiac signal is divided into RR-intervals, synchronize RR-intervals to the maximum of the R-wave, allocate RR-intervals with the same duration and carry out their coherent addition (Patent RU No. 2363379) .
В записях кардиосигнала могут присутствовать кардиокомплексы, различающиеся по форме, но имеющие одинаковую длительность RR-интервала, например, экстрасистолы, комплексы с нарушением внутрижелудочковой проводимости, поэтому недостатком этого способа является возможность сложения кардиокомплексов различной морфологии, что приводит к ошибке накопления и, соответственно, искажает форму накапливаемого кардиокомплекса и, тем самым, может снижать достоверность и точность обработки мониторограммы.Cardiac recordings may contain cardiocomplexes that differ in shape but have the same RR interval, for example, extrasystoles, complexes with impaired intraventricular conduction, so the disadvantage of this method is the possibility of adding cardiocomplexes of different morphology, which leads to an accumulation error and, therefore, distorts the shape of the accumulated cardiocomplex and, thereby, can reduce the reliability and accuracy of processing the monitor.
Задачей, решаемой изобретением, является повышение достоверности представляемого ЭКС, получаемого с помощью накопления кардиокомплексов, путем уменьшения влияния нетипичных кардиокомплексов на представление ЭКС, что позволяет более точно определять информационные параметры кардиосигнала. Типичным является кардиокомплекс, идентичный усредненному.The problem solved by the invention is to increase the reliability of the presented EX, obtained by the accumulation of cardiac complexes, by reducing the influence of atypical cardiac complexes on the presentation of the EX, which allows you to more accurately determine the information parameters of the cardiac signal. A typical cardiocomplex is identical to the average.
Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемый способ, как и известный, реализуется путем разбиения кардиосигнала на RR-интервалы, синхронизации RR-интервалов по максимуму R-зубца, выделения RR-интервалов с одинаковой длительностью, но в отличие от известного, в предлагаемом способе дополнительно устраняют дрейф изоэлектрической линии и из RR-интервалов с одинаковой длительностью выделяют RR-интервалы с одинаковой энергией и осуществляют когерентное сложение только тех выделенных RR-интервалов, коэффициент взаимной корреляции каждого из которых и опорного сигнала больше наперед заданного значения.The problem is solved due to the fact that the proposed method, as well as the known one, is implemented by dividing the cardiosignal into RR intervals, synchronizing RR intervals to the maximum of the R wave, highlighting RR intervals with the same duration, but unlike the known one, in the proposed the method additionally eliminates the drift of the isoelectric line and RR intervals with the same energy are extracted from RR intervals with the same duration and only the selected RR intervals are coherently added, the cross-correlation coefficient azhdogo of which and the reference signal is greater than a predetermined value in advance.
Достигаемым техническим результатом является повышение достоверности диагностической информации, представляемой врачу.The technical result achieved is to increase the reliability of the diagnostic information presented to the doctor.
Совокупность признаков, сформулированная в п.2, характеризует способ обработки кардиосигнала, в котором в качестве опорного сигнала выбирают RR-интервал, выделенный врачом при визуальной оценке кардиосигнала.The set of features formulated in
Достигаемым техническим результатом является возможность выделять и накапливать только те кардиокомплексы, функциональный вид которых интересует врача (например, кардиокомплексы с изменением формы соответствующей определенной патологии), что позволит значительно снизить временные затраты на анализ длительных мониторограмм.Achievable technical result is the ability to isolate and accumulate only those cardiocomplexes, the functional form of which the doctor is interested in (for example, cardiocomplexes with a change in the shape of the corresponding specific pathology), which will significantly reduce the time spent on the analysis of long monitorograms.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлен фрагмент кардиосигнала, содержащий нормальные кардиокомплексы и желудочковую экстрасистолу, значительно отличающуюся по форме от нормального кардиокомплекса, а на фиг.2 - фрагмент кардиосигнала, содержащий нормальные кардиокомплексы и экстрасистолу, по форме, близкую к нормальному кардиокомплексу, но значительно отличающуюся по уровню энергии.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a fragment of a cardiosignal containing normal cardiocomplexes and a ventricular extrasystole significantly different in form from a normal cardiocomplex, and Fig. 2 shows a fragment of a cardiosignal containing normal cardiocomplexes and an extrasystole in a form close to a normal cardiocomplex , but significantly different in energy level.
Для адекватной оценки энергии RR-интервала и коэффициента взаимной корреляции опорного сигнала и исследуемого кардиокомплекса, для случая присутствия в мониторограмме дрейфа изоэлектрической линии, вначале оценивают данный дрейф и затем вычитают это смещение из мониторограммы. Для этого можно воспользоваться известными способами, например, с помощью фильтра верхних частот Баттерворда 8-го порядка, с частотой среза 2 Гц [P.M.Рангайян. Анализ биомедицинских сигналов], или вычитании из зашумленного кардиосигнала сплайн аппроксимации дрейфа изоэлектрической линии, построенной по узловым точкам кардиокомплексов [Кардиомониторы - аппаратура непрерывного контроля ЭКГ: Учеб. пособие для вузов / под ред. Барановского А.Л., Немирко А.П.].To adequately estimate the energy of the RR interval and the cross-correlation coefficient of the reference signal and the investigated cardiocomplex, in the case of the presence of an isoelectric line drift in the monitorogram, this drift is first evaluated and then this offset is subtracted from the monitorogram. To do this, you can use known methods, for example, using an 8th order Butterworth high-pass filter with a cut-off frequency of 2 Hz [P.M. Rangayyan. Analysis of biomedical signals], or subtraction of a spline approximation of the drift of an isoelectric line constructed from the nodal points of cardiocomplexes from a noisy cardiosignal [Cardiomonitors - continuous ECG monitoring equipment: Textbook. manual for universities / ed. Baranovsky A.L., Nemirko A.P.].
Энергия RR-интервала электрокардиосигнала в случае отсутствия смещения изоэлектрической линии равна интегралу от квадрата значения переменной составляющей напряжения (или тока) и может быть измерена при помощи соответствующих приборов [В.И.Тихонов. Статистическая радиотехника. М. Сов. рад. 1966].The energy of the RR interval of the electrocardiogram in the absence of an isoelectric line bias is equal to the integral of the square of the value of the variable component of the voltage (or current) and can be measured using appropriate instruments [V.I. Tikhonov. Statistical radio engineering. M. Sov. glad. 1966].
Измерение энергии кардиосигнала на RR-интервале можно осуществить путем интегрирования квадрата электрокардиосигнала x(t) на RR-интервалеMeasurement of the energy of the cardiosignal on the RR interval can be done by integrating the square of the electrocardiogram x (t) on the RR interval
где x(t) - электрокардиосигнал, [ti, Ti+ti] - интервал i-го RR-интервала, Ti - длительность i-го RR-интервала.where x (t) is the electrocardiogram, [t i , T i + t i ] is the interval of the i-th RR interval, T i is the duration of the i-th RR interval.
Взаимный коэффициент корреляции электрокардиосигнала х(t) на интервале [ti, Ti+ti] и опорного сигнала Sоп(t) определяется какThe mutual correlation coefficient of the electrocardiogram x (t) on the interval [t i , T i + t i ] and the reference signal S op (t) is defined as
где Е - энергия i-го RR-интервала, Еоп - энергия опорного сигнала.where E is the energy of the i-th RR interval, E op is the energy of the reference signal.
Значение коэффициента корреляции ri может быть измерено при помощи нормировки сигнала на выходе коррелометра. В качестве нормы выступает квадратный корень от произведений энергий опорного и исследуемого сигнала на соответствующем RR-интервале [В.И.Тихонов. Статистическая радиотехника. М. Сов. рад. 1966]. Физический смысл использования коэффициента заключается в том, что в результате данного подхода когерентно складываются только идентичные кардиокомплексы, так как только близкие по форме кардиокомплексы имеют высокое значение коэффициента корреляции между собой. Коэффициент взаимной корреляции равен 1 в случае равенства x(t)=αSОП(t), где α - безразмерный коэффициент. Это приводит к тому, что могут накапливаться сигналы с одинаковой формой, но разной амплитудой, если в качестве критерия отбора использовать только коэффициент взаимной корреляции. Поэтому вводится дополнительный критерий отбора - сортировка по энергии, что в сумме с сортировкой по взаимному коэффициенту корреляции позволит накапливать только идентичные кардиокомплексы (близкие по форме и уровню амплитуд зубцов и сегментов кардиокомплекса), что приведет к повышению точности накопления.The value of the correlation coefficient r i can be measured by normalizing the signal at the output of the correlometer. The norm is the square root of the product of the energies of the reference and the studied signal in the corresponding RR interval [V.I. Tikhonov. Statistical radio engineering. M. Sov. glad. 1966]. The physical meaning of using the coefficient is that as a result of this approach only identical cardiocomplexes are coherently formed, since only cardiocomplexes that are close in shape have a high value of the correlation coefficient between themselves. The cross-correlation coefficient is 1 in the case of equality x (t) = αS OD (t), where α is the dimensionless coefficient. This leads to the fact that signals with the same shape but different amplitude can accumulate if only the cross-correlation coefficient is used as the selection criterion. Therefore, an additional selection criterion is introduced - energy sorting, which, combined with sorting by a mutual correlation coefficient, will allow only identical cardiocomplexes to be accumulated (similar in shape and level of amplitudes of teeth and segments of the cardiocomplex), which will increase the accuracy of accumulation.
Способ осуществляют, например, следующим образом. Выполняется съем электрокардиосигнала пациента кардиомонитором. С помощью стандартной программы предварительной обработки ЭКС (соответствующие программы прилагаются к кардиомониторам изготовителями аппаратуры) в снятой записи электрокардиосигнала устраняется дрейф изоэлектрической линии, мониторограмма разбивается на RR-интервалы и совместно с информацией о временных положениях RR-интервалов заносится в память вычислительного устройства (например, персонального компьютера). Одновременно врач может определить интересующие его RR-интервалы (данные RR-интервалы могут быть использованы в качестве опорного сигнала), местоположение которых также заносится в память компьютера.The method is carried out, for example, as follows. The patient’s electrocardiogram is taken by a cardiomonitor. Using the standard EX-preprocessing program (the corresponding programs are attached to cardiomonitors by equipment manufacturers), the drift of the electrocardiogram eliminates the isoelectric line drift, the monitorogram is divided into RR intervals and, together with information about the time positions of RR intervals, is stored in the memory of a computing device (for example, a personal computer). At the same time, the doctor can determine the RR intervals of interest to him (these RR intervals can be used as a reference signal), the location of which is also recorded in the computer's memory.
Дальнейшая обработка происходит с помощью известных и общедоступных пакетов обработки данных, например, EXEL, MatLab. На основе информации о местоположении кардиокомплексов измеряется величина энергии каждого RR-интервала. Затем отбираются RR- интервалы с одинаковой длительностью и энергией. В персональный компьютер пользователем (врачом) заносится пороговое значение для коэффициента корреляции (например, rпорог=0,85). Для поиска RR- интервалов с сугубо конкретной формой, в качестве опорного RR- интервала принимается RR-интервал, заданный врачом на исследуемой мониторограмме (врач задает время его начала и конца), или RR- интервал, выбранный из архивной базы записей кардиосигналов или базы эталонных RR-интервалов.Further processing takes place using well-known and generally available data processing packages, for example, EXEL, MatLab. Based on the location information of the cardiocomplexes, the energy value of each RR interval is measured. Then RR intervals with the same duration and energy are selected. The threshold value for the correlation coefficient (for example, r threshold = 0.85) is entered into the personal computer by the user (doctor). To search for RR-intervals with a purely specific form, the RR-interval specified by the doctor on the monitored monitor (the doctor sets the time of its beginning and end), or the RR-interval selected from the archived database of cardiac signals or the reference base is taken as the reference RR-interval RR intervals.
Вычисляется коэффициент взаимной корреляции между каждым из отобранных RR-интервалов (с одинаковой длительностью и энергией) и опорным сигналом. Осуществляется синхронизация RR-интервалов по максимуму R-зубца и последующее сложение только тех RR-интервалов, для которых коэффициент взаимной корреляции с опорным сигналом превысил rпорог.The cross-correlation coefficient between each of the selected RR-intervals (with the same duration and energy) and the reference signal is calculated. The RR-intervals are synchronized to the maximum of the R-wave and the subsequent addition of only those RR-intervals for which the cross-correlation coefficient with the reference signal has exceeded the r threshold .
По результатам обработки на экран монитора выводится накопленный RR-интервал и осуществляется запись данной информации в память компьютера.Based on the processing results, the accumulated RR interval is displayed on the monitor screen and this information is recorded in the computer memory.
Достигаемый результат заключается в увеличение достоверности определения информационных параметров ЭКС.The achieved result is to increase the reliability of determining the information parameters of the EX.
Повышение достоверности накапливаемого кардиокомплекса позволяет решить ряд технических и диагностических проблем:Increasing the reliability of the accumulated cardiocomplex allows solving a number of technical and diagnostic problems:
- точное измерение временного положения характерных точек (границ сегментов);- accurate measurement of the temporal position of characteristic points (segment boundaries);
- выявление диагностически значимых отклонений сегмента ST, связанных с ишемией, при наличии помех и артефактов, вызванных физической активностью пациента.- identification of diagnostically significant deviations of the ST segment associated with ischemia in the presence of interference and artifacts caused by the physical activity of the patient.
Использование заявленного способа позволяет повысить точность определения информационных параметров представляемого ЭКС и за счет этого улучшить диагностику.Using the claimed method allows to increase the accuracy of determining the information parameters of the presented EX and thereby improve the diagnosis.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011146998/14A RU2481060C1 (en) | 2011-11-18 | 2011-11-18 | Method of electric cardiosignal processing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011146998/14A RU2481060C1 (en) | 2011-11-18 | 2011-11-18 | Method of electric cardiosignal processing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2481060C1 true RU2481060C1 (en) | 2013-05-10 |
Family
ID=48789337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011146998/14A RU2481060C1 (en) | 2011-11-18 | 2011-11-18 | Method of electric cardiosignal processing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2481060C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2503401C1 (en) * | 2012-09-17 | 2014-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | Method of cardiac signal processing |
| RU2568817C1 (en) * | 2014-04-28 | 2015-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью (ООО) "Кардиовид" | Method for adaptive filtration of electric cardiosignal |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5497780A (en) * | 1993-03-31 | 1996-03-12 | Zehender; Manfred | Apparatus for signal analysis of the electrical potential curve of heart excitation |
| RU2063167C1 (en) * | 1992-05-18 | 1996-07-10 | Анатолий Стратонович Боровик | Method and device for producing electric cardiogram |
| RU2363379C1 (en) * | 2008-03-06 | 2009-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" | Method of displaying electrocardiosignal |
| US20110184297A1 (en) * | 2010-01-26 | 2011-07-28 | Stmicroelectronics S.R.L. | Method and device for estimating morphological features of heart beats |
-
2011
- 2011-11-18 RU RU2011146998/14A patent/RU2481060C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2063167C1 (en) * | 1992-05-18 | 1996-07-10 | Анатолий Стратонович Боровик | Method and device for producing electric cardiogram |
| US5497780A (en) * | 1993-03-31 | 1996-03-12 | Zehender; Manfred | Apparatus for signal analysis of the electrical potential curve of heart excitation |
| RU2363379C1 (en) * | 2008-03-06 | 2009-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" | Method of displaying electrocardiosignal |
| US20110184297A1 (en) * | 2010-01-26 | 2011-07-28 | Stmicroelectronics S.R.L. | Method and device for estimating morphological features of heart beats |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| MEL'NIK O.V. Methods of electrocardiosignal processing and analysis. Meditsinskaia tekhnika, (6), 2007, pp.8-12 (реферат на сайте www.scopus.com). * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2503401C1 (en) * | 2012-09-17 | 2014-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | Method of cardiac signal processing |
| RU2568817C1 (en) * | 2014-04-28 | 2015-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью (ООО) "Кардиовид" | Method for adaptive filtration of electric cardiosignal |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8755876B2 (en) | Methods and systems for atrial fibrillation detection | |
| US8755877B2 (en) | Real time QRS detection using adaptive threshold | |
| US8706201B2 (en) | Apparatus and method for analysis of high frequency QRS complexes | |
| García-González et al. | Differences in QRS locations due to ECG lead: relationship with breathing | |
| Ramos-Castro et al. | Heart rate variability analysis using a seismocardiogram signal | |
| US20180160927A1 (en) | Method and apparatus for evaluating cardiac function | |
| US7747316B2 (en) | Blind adaptive filter extraction of fetal electrocardiogram signal estimate | |
| CN102065756A (en) | Pain judging device | |
| US20210007621A1 (en) | Method to analyze cardiac rhythms using beat-to-beat display plots | |
| Agostinelli et al. | Extracting a clean ECG from a noisy recording: a new method based on segmented-beat modulation | |
| US9901277B2 (en) | Cycle length iteration for the detection of atrial activations from electrogram recordings of atrial fibrillation | |
| CN113543710A (en) | Atrial fibrillation analysis device, atrial fibrillation analysis method, and program | |
| GB2457567A (en) | Extrapolating ica knowledge from one epoch to another for fetal ecg separation | |
| Hegde et al. | A review on ECG signal processing and HRV analysis | |
| RU2481060C1 (en) | Method of electric cardiosignal processing | |
| Mayapur | Detection and Processing of the R Peak | |
| Prasad et al. | Analysis of ST-segment abnormalities in ECG using signal block averaging technique | |
| RU2503401C1 (en) | Method of cardiac signal processing | |
| Elnaggar et al. | Cardiac time intervals derived from electrocardiography and seismocardiography in different patient groups | |
| RU2359606C2 (en) | Method of determning cardio cycle beginning | |
| RU2624809C1 (en) | Method for electrocardio-signal processing for personal weared cardiomonitors | |
| Panni et al. | Metrological Evaluation of Wearable ECG Systems: Heart Rate Estimation and PQRST Waveform Analysis | |
| Manis et al. | The effect of white noise and false peak Detection on HRV Analysis | |
| Mengko et al. | Design and implementation of 12 Lead ECG signals interpretation system | |
| Mayapur | Detection and classification of heart defects |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171119 |