МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НА ЭВМ ПРОЦЕССА ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ЭКГ-СИГНАЛА

бакалавр техники и технологий Жврннов И.О. , бакалавр техники и технологий Трофимова А.А.
(Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосммчсского приборостроения, Россия)

Общеизвестно, что регистрация электрокардиограммы в настоящее время является наиболее распространенным и стандартизированным методом исследования сердечной деятельности человека. Основные трудности, возникающие в процессе регистрации ЭКГ, связаны с высоким уровнем электромагнитных помех не биологической природы, устранение которых представляет сложную техническую задачу. Применение методов математического моделирования работы радиотехнических систем на ЭВМ позволяет значительно повысить качество цифровой фильтрации ЭКГ-сигнала.

В СПбГУАП на кафедре Медико-биологических радиоэлектронных компьютеризированных систем был разработан программный продукт FDLTRECG для ЭВМ типа IBM PC. Программа FILTRECG представляет собой реализацию на ЭВМ математической модели процесса вторичной обработки ЭКГ-сигнала- В основу программы положен принцип спектрального анализа аддитивной смеси полезного сигнала и его шумовых составляющих. Последовательно рассмотрено влияние некоторых распространенных видов цифровых фильтров (фильтры Чебышева, Батгерворта, идеальные ФВЧ, ФНЧ и т.п.) на форму ЭКГ-сигнаяа. Сигнал, получаемый на выходе цепочки таких фильтров, представляет собой смесь полезного сигнала, в котором сохранены основные частотные составляющие, свойственные QRS-комплексам, и той части помех, спектр которой лежит в полосе пропускания результирующей частотной характеристики используемых фильтров. Программа FILTRECG написана на MathCad 5.0 Plus в форме своеобразного электронного методического пособия. Возможности среды программирования позволили реализовать сочетание большого количества теоретической информации и расчетных узлов программы, где каждый пользователь имеет возможность изменять значения интенсивностей шумов и помех, частот среза и настройки фильтров, наблюдая за изменениями формы сегментов ЭКГ-сигнала.

Единообразие методов цифровой фильтрации большинства биомеднцннских процессов, протекающих в человеческом организме, а также тесное сотрудничество СПбГУАП с медицинскими учреждениями Санкт- Петербурга позволяет студентам, обучающимся на кафедре, проводить научные исследования биологических процессов со сходным ЭКГ-сигналу спектральным составом в области низких и инфранизких частот.