Оцінювання частоти серцевих скорочень за допомогою перетворення Гільберта

Abstract

Електрокардіограма (ЕКГ) є добре відомим неінвазійним методом отримання інформації про стан серцево-судинної системи людини. Однією з важливих характеристик серцевосудинної системи є варіабельність серцевого ритму (ВСР). ВСР надає інформацію про симпатико-парасимпатичну вегетативну стабільність і, відповідно, про ризик непередбачуваної серцевої смерті [1-3]. Частоту серцевих скорочень (ЧСС) в ЕКГ сигналі визначають через тривалість інтервалів між R-зубцями в сигналі ЕКГ і використовують для визначення корисної інформації про різні серцеві аномалії. Часові місця розташування зубця R ідентифікують як місця розташування комплексів QRS. За наявності поганого співвідношення сигнал/шум або патологічних сигналів і неправильного розміщення електродів ЕКГ, комплекс QRS може бути пропущений або помилково виявлений, що може призвести до поганих результатів при підрахунку частоти серцевих скорочень і, в свою чергу, інтервалів між скороченнями. Тому підвищення достовірності виявлення комплексів QRS є актуальним завданням. В роботі описано алгоритм обчислення ЧСС, що базується на виявленні комплексу QRS із застосування перетворення Гільберта [4]. Спочатку ЕКГ сигнал попередньо обробляється за допомогою смугового фільтра, потім до відфільтрованого ЕКГ сигналу застосовують перетворення Гільберта з метою отримання сигналу з яскраво вираженими піками в місці розташування R-зубців. Виявляють R-зубці в сигналі встановленням порогового значення. Після виявлення R-зубців можна обчислити RR-інтервали, за якими оцінюють ЧСС. Перетворення Гільберта зазвичай використовується для випрямлення фази. В системі MATLAB розроблено програмний код, що реалізує описаний алгоритм. З метою реалізації високої швидкодії алгоритму фільтрація ЕКГ сигналу виконана цифровими фільтрами з коефіцієнтами у форматі цілих чисел.