Электронный журнал открытого доступа Кардиометрия. Выпуск 16, Мая 2020

ОТЧЕТ Подача: 25.02.2020; Одобрение: 23.03.2020; Публикация: 21.05.2020
Полиномиальная фильтрация
низкочастотной и
высокочастотной помехи для
повышения точности обработки
электрокардиосигнала: новые
данные
Елдос Алтай 1* , Артем Кремлев 1
1
Национальный Исследовательский Университет ИТМО
Россия 197101 Санкт-Петербург, Кронверкский проспект, 49
*
Автор, отвечающий за переписку:
e-mail: aeldos@inbox.ru
телефон: +7 (952) 278-52-53
Аннотация
В данной статье рассматривается решение задачи обработки
электрокардиосигналов (ЭКС) при наличии низкочастотных
и высокочастотных помех, которые снижают
точность выделения информативных параметров сигнала
при их обработке. Для повышения точности выделения
информативных параметров сигнала разработан новый
способ фильтрации помех, основанный на полиномиальной
аппроксимации фильтра высоких частот и широкополосных
режекторных фильтров с помощью полиномов
Ньютона. С использованием разработанного способа
обработки проанализирована его работоспособность
на натурных образцах ЭКС, и на основе количественных
показателей проведено сравнение его эффективности
относительно известных подходов. Для оценки
характеристик помех при помощи данного способа из
зашумленной записи ЭКС выделены фрагменты низкочастотных
и высокочастотных помех. Было установлено,
что применение полиномов Ньютона в аппроксимациях
передаточных характеристиках фильтра высоких частот и
широкополосных режекторных фильтров в значительной
степени повышает точность анализа обработки ЭКС и ослабляет
помехи.
Ключевые слова
Обработка электрокардиосигналов, Фильтрация, Фильтр
высоких частот, Режекторный фильтр, Каскад фильтров,
Низкочастотная помеха, Высокочастотная помеха, Полином
Ньютона, Ослабления помехи, Измерительные электроды
Выходные данные
Елдос Алтай, Артем Кремлев. Полиномиальная фильтрация
низкочастотной и высокочастотной помехи для повышения
точности обработки электрокардиосигнала: новые
данные. Cardiometry; Выпуск 16; Май 2020; стр.85-96; DOI:
10.12710/cardiometry.2020.16.8596; Онлайн доступ: http://
www.cardiometry.net/issues/no16-may-2020/accuracy-of-ecgsignal-processing
Введение
При решении задач обработки электрокардиографической
информации сегодня широкое
распространение получили способы обработки,
основанные на методах полиномиальной фильтрации
электрокардиосигналов (ЭКС) [1-9]. Актуальность
применения полиномиальных методов
фильтрации заключается в том, что они во
многом позволяют настраивать свои параметры
согласно параметрам обрабатываемых ЭКС, а также
в повышении эффективности обработки ЭКС
и выделения информативных составляющих сигнала
из аддитивной смеси помехи.
Для повышения эффективности обработки
электрокардиографической информации в настоящее
время отмечается необходимость совместного
рассмотрения измерительных электродов
для оценки их качества, от которого зависит эффективность
и достоверность результатов анализа
обработки ЭКС, в частности средств фильтрации
помех [10,11]. Необходимость такого
рассмотрения состоит в следующем. Во-первых,
характеристики контактных токопроводящих веществ
влияют на точность воспроизведения параметров
сигнала, то есть на минимальность потерь
получаемых информативных участков ЭКС
во время съема сигнала. Во-вторых, оно необходимо
для повышения точности средств обработки
ЭКС на фоне влияющих помех. При низком
качестве съема электрокардиографической информации
могут возникать ошибки, связанные с
формированием параметров ЭКС на фоне помех,
которые при фильтрации могут распознаваться в
виде искажений, вносимых алгоритмами фильтрации.
Все это особенно важно учитывать при
разработке способов фильтрации помех, а также
при анализе и обработке длительных записей монитограмм.
Выпуск 16. май 2020 | Cardiometry | 85