Детектирование R-зубца.

Наиболее характерным выбросом кардиосигнала, на котором в большинстве случаев достигается максимальное значение сигнала внутри кардиоцикла, является R-зубец, поэтому синхронизация по R-зубцу является наиболее простым и распространенным способом синхронизации ЭКС. В настоящее время существуют многочисленные алгоритмы детектирования R-зубца ЭКС. Самым простым, требующим минимальных вычислительных затрат, алгоритмом детектирования и временного позиционирования R-зубцов является алгоритм порогового амплитудного детектора [3]. Суть его работы сводится к отысканию локальных максимумов на всем интервале анализируемого ЭКС. Для этого используют решающую функцию:

, (1)

где: - сигнал на выходе детектора обнаружения R-зубца; - электрокардиосигнал; - порог обнаружения. После детектирования анализируются участки ЭКС, на которых амплитуда превышает пороговое значение и на этих участках отыскивают максимумы, позволяющие судить о временном положении R-зубцов.

Достоинством указанного алгоритма является простота его реализации, связанная с минимальным объемом вычислений, что позволяет легко реализовать анализ в реальном времени. Наряду с этим алгоритм обладает низкой точностью и плохой устойчивостью к влиянию помех и изменчивости ЭКС, поэтому его эффективная работа на практике очень затруднена. Кроме того, при некоторых видах сердечных патологий, вершина R-зубца может раздваиваться, и это приводит к тому, что алгоритм дает неверный результат детектирования.

В настоящем разделе рассмотрен корреляционный алгоритм [3]. На первом этапе его работы находятся значения функции взаимной корреляции функции сравнения (рис.3 б) и отрезков исходной функции той же длительности, что и функция сравнения:

. (2)

Положение функции сравнения , которая выбрана для получения значений функции взаимной корреляции, постепенно смещается от начала исследуемого отрезка ЭКС к его концу. Таким образом, появляется возможность построить взаимнокорреляционную функцию на всем протяжение кардиосигнала. Однако результаты вычисления зависят от значений исходных данных и не могут быть адекватно интерпретированы. По этой причине на следующем этапе функция взаимной корреляции масштабируется для приведения к диапазону значений [-1,1] (т.е. получения коэффициента корреляции (КК) ) в соответствии с формулой [4] (рис. 3, в)

. (3)

График этой функции представлен на рис. 3 в. Полученную функцию уже можно использовать для принятия решения о том, найдена точка ЭКС, на которую настроен алгоритм, или нет. Решение принимается по превышению КК определенного порога , выбираемого чаще всего эмпирическим путем. Этот выбор определяет чувствительность алгоритма.

Как показали исследования, этот алгоритм имеет более высокую, по сравнению с амплитудным пороговым детектором, устойчивость к помехам и изменчивости кардиосигнала и может с легкостью детектировать R-зубцы даже при его весьма сильном искажении шумами, поскольку не опирается на абсолютные значения исходного сигнала при принятие решения о положение искомой точки синхронизации. Еще одним достоинством алгоритма является возможность его адаптации под конкретного пациента путем подбора и адаптивной настройки функций сравнения.