Аналоговый блок интеллектуального кардиоанализа аритмии

,МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет»

Кафедра «Информационно-измерительная  техника»

 

 

 

 

Расчетно-пояснительная  записка 

к курсовому проекту по дисциплине:

«Аналоговые измерительные устройства»

 

Тема: «Аналоговый блок интеллектуального кардиоанализа аритмии»

 

Выполнила: ст. гр.08ПИ1

                                                                                __________   Никитина А.С.

Принял: д.т.н., профессор

__________      Нефедьев Д.И.

 

 

 

 

 

 

Пенза 2012

Содержание

 

РЕФЕРАТ 3

Введение 4

Обзорная часть 6

ОПИСАНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ 13

ОПИСАНИЕ АЛГОРИТМА РАБОТЫ 18

выбор и описание микросхем 21

РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТЕЙ. 40

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 42

ПРИЛОЖЕНИЕ  А 43

 

 

 

Реферат

Пояснительная записка по курсовому проекту на тему «Аналоговый блок интеллектуального кардиоанализа аритмии» объемом 43 листа, содержит  19 рисунков,  2 графика, 4 таблицы, приложение.

Цель  работы разработка средства измерения.

Данное  средство измерения предназначено для проведения функциональной диагностики кардиологических заболеваний человека и может быть применено в медицинских учреждениях, а так же для мониторинга состояния пациента в условиях свободной активности вне медицинских учреждений.

В процессе работы проведен обзор существующих датчиков ЭКС, разработаны структурные, функциональные и принципиальные электрические  схемы, проведен анализ погрешностей и  рассчитаны отдельные цепи и блоки  устройства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Существенным  фактором, влияющим на успех лечения  кардиологических заболеваний человека, является возможность их диагностирования. Достоверно выявить подобные отклонения возможно с помощью методов диагностики, основанных на анализе электрокардиосигнала (ЭКС).

Особую  роль в решении задачи диагностирования работы человеческого сердца   играют миниатюрные регистраторы ЭКС.  Для разработки таких приборов необходимо рассмотреть целый ряд вопросов, связанных с организацией систем мониторинга ЭКС.

Основная  задача мониторинга - автоматическая диагностика  аритмий. Но даже при врачебном анализе  ЭКГ возможна ее различная интерпретация, связанная с терминологией, ограниченностью  записи, помехами записи и умением  отличать патологическую ЭКГ от нормальной.

Аритмия сердца ( «несогласованность, нескладность») — патологическое состояние, при котором происходит нарушения частоты, ритмичности и последовательности возбуждения и сокращения сердца. Аритмия — любой ритм сердца, отличающийся от нормального синусового (ВОЗ, 1978). То есть при таком патологическом состоянии нарушается нормальная сократительная активность сердца, что может привести к целому ряду серьёзных осложнений. Термин «аритмия» объединяет различные по механизму, клиническим проявлениям и прогностическому значению нарушения образования и проведения электрического импульса. В обычной жизни, когда с сердцем все в порядке, человек, как правило, не ощущает его биения, не воспринимает его ритма. А при появлении аритмии явно чувствуются перебои, замирание сердца либо резкое хаотическое сердцебиение.

 

Кардиоанализ – это уникальный метод неинвазивного конроля функционального состояния сердца, основанный на компьютерном расчете и 3D-визуализации "портретов сердца" электромагнитного излучения миокарда

 

по низкоамплитудным флуктуациям  стандартной ЭКГ, регистрируемой по отведениям от конечностей.

Данная методика обеспечивает быстрое и точное отнесение состояния  сердца к одной из четырех групп: норма, пограничное состояние, невыраженная патология, выраженная патология.

Он наглядно показывает и  врачу, и пациенту проблемные области  сердца, позволяет выявить ишемическую  болезнь сердца, предынфарктное состояние, дает информацию о выраженности и  локализации очага изменений  на трехмерном "портрете" сердца, о степени опасности состояния, а также о наиболее вероятном  виде патологии. Информативность метода очень высока, особенно когда речь идет о выявлении ишемической болезни сердца, предынфарктных состояний, уточнении причин аритмий, различных кардиомиопатий. Быстрота и надежность в исследовании сердечной электропроводимости позволяет врачу использовать КАРДИОАНАЛИЗ для оценки эффективности назначенной терапии.

Для повышения  надежности автоматической диагностики  аритмий имеет значение такая  методика анализа электрокардиосигналов (ЭКС), которая может обеспечить оптимальный по затратам и клинической ценности результат анализа. Тем более что ЭКГ - диагностика не может быть окончательной без ознакомления с клинической картиной заболевания.

Необходимо  добиваться наилучшего соотношения  стоимость — эффективность. Кроме  перечисленных основных медицинских  и эксплуатационных требований на такие  устройства  распространяются государственные  и отраслевые стандарты на электронные  медицинские приборы, регламентирующие показатели качества, диапазон изменения  параметров и погрешности измерений.

 

Обзорная часть 

На сегодняшний  день создано большое количество датчиков ЭКС различных фирм производителей. Рассмотрим некоторые из них и проведем анализ технических характеристик и цен на датчики ЭКС.

Электрокардиограф Поли-Спектр-8/EX 12-канальный миниатюрный  беспроводный

Поли-Спектр-8/EX - 12-канальный миниатюрный  беспроводный электрокардиограф (рисунок 1.1). Прибор не связан проводом с компьютером! Он может располагаться прямо на теле пациента. А ЭКГ от него передается по радио с использованием технологии Bluetooth на расстояние до 7 метров!

Рисунок 1.1

Несмотря на то, что данные от этого  кардиографа передаются по радио, он имеет технические характеристики, существенно превышающие те, которыми обладают представленные сейчас на рынке  проводные электрокардиографы: частота  квантования — 1000 Гц, разрядность  АЦП — 24 бит.

Такие параметры оцифровки вместе с библиотекой мощных цифровых фильтров, использующихся при обработке ЭКГ  в компьютере, позволяют добиться высочайшего качества ЭКГ.

В базовой комплектации Поли-Спектр-8/EX позволяет регистрировать от одного до 12 отведений кардиограммы и один канал дыхания, автоматически проводить  контурный анализ ЭКГ с построением  синдромального заключения, хранить и печатать ЭКГ.

 

 

 

Но основная область применения этого прибора  — нагрузочные тесты (велоэргометрия, тест на беговой дорожке, ортопроба, проба на кресле Барани и т.п.). Именно в условиях интенсивных движений обследуемого можно в полной мере оценить достоинства беспроводной передачи ЭКГ. Ведь электрокардиограф находится прямо на теле пациента, а значит, можно использовать короткий кабель отведений, и колебания его больше не будут сказываться на качестве кардиограммы!

Таблица 1.1.Технические характеристики электрокардиографа8/EX 12

Каналы ЭКГ
Количество отведений ЭКГ	12
Диапазон измерения напряжения	0.03 – 1 мВ
Полоса пропускания	0.05 250 Гц
Диапазон измерения ЧСС	30 240 /мин
Контроль обрыва электродов в процессе регистрации ЭКГ	есть
Защита от импульсов дефибриллятора	есть
Подавление синфазных помех	не менее 100 дБ
Входное сопротивление	не менее 40 МОм
Общие параметры электронного блока:
Разрядность АЦП	24
Частота квантования ЭКГвыбирается пользователемиз списка)	250, 500, 1000 Гц
Связь с компьютером через беспроводный интерфейс	Bluetooth
Габаритные размеры электронного блока	140 70 24 мм
Масса электронного блока	не более 0.2 кг
Канал измерения температуры:
Количество каналов	1
Диапазон измерения температуры	30 – 45 С

 

 

 

 

 

 

12 канальный датчик ЭКГ для холтеровской системы "DiaCard" KР-12

Рисунок 1.2

Датчик модель KР-12, изображенный на рисунке 1.1.6, портативный малогабаритный 12-ти канальный кардиорегистратор для проведения исследований ЭКГ по методу Н.Холтера (максимальновозможных нарушений в работе сердца), в стационарных и амбулаторных условиях, продолжительностью до 24 часов с последующей обработкой на персональном компьютере с использованием программного обеспечения ”DiaCard”

Регистрация выполняется с использованием кабеля на 10-отведений, что позволяет регистрировать стандартные 12 каналов ЭКГ: I, II III - по Эйнтховену (с конечностей), aVR, aVL, aVF - по Гольдьбергеру (усиленные) и V1, V2, V3, V4, V5, V6 – по Вильсону (грудные).

Технические особенности датчика и программного обеспечения системы обработки ”DiaCard” предусматривают возможность проведения и анализа* исследований с наложением как 4-х отведений (с конечностей), при которых уже регистрируются 6 каналов ЭКГ - базовые, а так и с выборочной установкой любого доступного количества грудных отведений (дополнительно к базовым).

 

 

В системе  обработки реализована возможность  контурного анализа и вывода на печать любого участка суточной записи 12 каналов  ЭКГ.

Датчик выполнен в ударопрочном брызгозащищенном корпусе из светло-серого АВС - пластика.

Датчик оборудован современным цветным графическим жидкокристаллическим дисплеем, который используется для подготовки к исследованию и проверки качества регистрируемого сигнала во всех 12-ти каналах.

Для управления функциями датчика применена закрытая пленочным экраном клавиатура, состоящая из 6-ти кнопок, защищенная от загрязнения и допускающая контакт с дезинфицирующими средствами, не содержащими активный хлор, спирты и растворители.

Запись  данных осуществляется на флешь карту  памяти объемом 2ГБ, встроенную в датчик.

Датчик оборудован считывающим устройством стандарта USB-2.0. Для переноса данных достаточно подключить датчик к компьютеру обычным, входящим в комплект, кабелем USB-A/miniUSB. Время считывания исследования составляет всего несколько минут.

Функция анализа искусственного водителя ритма (ИВР) в датчике включена всегда и для ее работы никаких дополнительных настроек не

требуется. Запись отфильтрованного и выделенного  сигнала ИВР выполняется отдельным  каналом. Для  анализа ИВР используется дополнительная опция программного обеспечения «PM».

Входные каскады усилителей ЭКГ защищены от импульсов дефибриллятора.

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.2 Технические характеристики "DiaCard" KР-12

Количество отведений	12
Диапазон входных напряжений	0,01÷10,0 мВ
Частотный диапазон	0,1÷60 Гц
Память	2ГБ
Продолжительность записи, ч	24
Дисплей	ЖКИ 1.65'' (128Х64)
Питание, В / тип источника, кол-во	2,8÷3,4 / батарейка АА, 2 шт.
Габаритные размеры	110х60х25 мм
Вес	115г

 

 

 

Электрокардиограф многоканальный с автоматическим режимом  ЭК12Т «АЛЬТОН-103»

Альтон-103 - относится к новому поколению  цифровых электрокардиографов, удачно сочетающих современные технологии, элегантный дизайн, универсальность  применения, удобство в работе и  надежность.

Рисунок 1.3

Основные возможности:

* Конструкция  "все в одном"  
* ЖК-экран 60 х 60 мм на передней панели прибора  
* Хранение ЭКГ на съемной карте памяти  
* Широкий выбор форматов печати  
* Питание от бортовой сети автомобиля

При создании компактного электрокардиографа «Альтон-103» были использованы новейшие технологические разработки. Отличительной  особенностью прибора является блок питания в корпусе аппарата. Такое  конструктивное решение существенно  снижает габариты и вес комплекта, а пользоваться кардиографом становиться удобнее. На ЖК-экране можно мониторировать до 3 отведений ЭКГ. В кардиографе реализована удобная система управления. Это значительно расширяет диапазон функций аппарата и возможности работы с сохраненными данными.

Электрокардиограф обеспечивает автоматическое проведение основных измерений ЭКГ  и печать результатов. Отсек для бумаги позволяет использовать рулоны длиной до 50 м, что обеспечивает бесперебойную длительную работу. Автономным источником питания служат два широкораспространенных NiMH аккумулятора типа R20. Зарядки хватает на регистрацию более 80 ЭКГ.

«Альтон-103» может комплектоваться  картой памяти стандарта SD (ММС), а также  портом Bluetooth. Это позволяет хранить практически неограниченное количество записей ЭКГ и легко переносить данные в компьютер по беспроводному соединению.