RU2436502C2 - Method for eliminating drift of isoelectric line of electrocardiosignal, and device for its implementation - Google Patents
Method for eliminating drift of isoelectric line of electrocardiosignal, and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2436502C2 RU2436502C2 RU2010107402/14A RU2010107402A RU2436502C2 RU 2436502 C2 RU2436502 C2 RU 2436502C2 RU 2010107402/14 A RU2010107402/14 A RU 2010107402/14A RU 2010107402 A RU2010107402 A RU 2010107402A RU 2436502 C2 RU2436502 C2 RU 2436502C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ecs
- unit
- segment
- outlet
- output
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области медицины, в частности к электрокардиографии, и может быть использовано при обработке электрокардиосигналов.The invention relates to medicine, in particular to electrocardiography, and can be used in the processing of electrocardiograms.
Дрейф изоэлектрической линии обусловлен действием на электрокардиосигнал (ЭКС) аддитивных низкочастотных помех (поляризация электродов, влияние дыхательных волн, переходный процесс при пропадании контакта электрода с телом и последующим его восстановлении и т.п.).The isoelectric line drift is caused by the action of additive low-frequency interference on the cardio signal (EX) (polarization of the electrodes, the influence of respiratory waves, the transition process when the contact of the electrode with the body disappears and then restores it, etc.).
В настоящее время наиболее распространены способы устранения дрейфа изолинии, основанные на фильтрации и интерполяции.Currently, the most common methods for eliminating the contour drift, based on filtering and interpolation.
В первом случае низкочастотная аддитивная помеха устраняются с помощью фильтра верхних частот [1].In the first case, the low-frequency additive interference is eliminated using a high-pass filter [1].
Недостатком данного способа является то, что вместе с дрейфом изолинии из смеси ЭКС и помехи удаляется часть спектральных составляющих электрокардиосигнала. Подавление составляющих в низкочастотной части спектра ЭКС приводит, в свою очередь, к искажению формы ЭКС на выходе фильтра верхних частот, что может повлиять на результаты анализа ЭКС.The disadvantage of this method is that along with the drift of the contour from the mixture of EX and interference, a part of the spectral components of the electrocardiogram signal is removed. The suppression of the components in the low-frequency part of the EX spectrum leads, in turn, to the distortion of the shape of the EX at the output of the high-pass filter, which can affect the results of the analysis of the EX.
Возможен способ устранения дрейфа изоэлектрической линии электрокардиосигнала, заключающийся в том, что на электрокардиосигнале в каждом цикле сердечных сокращений выделяются опорные точки на PQ-сегменте и через них проводятся аппроксимирующие полиномы. Полученный сигнал вычитают из исходного сигнала. Наиболее распространенной в настоящее время является сплайн-аппроксимация [2].A possible way to eliminate the drift of the isoelectric line of the electrocardiogram is that reference points on the PQ segment are allocated on the electrocardiogram in each heartbeat cycle and approximating polynomials are drawn through them. The received signal is subtracted from the original signal. The most common at present is the spline approximation [2].
Недостатком данного способа является то, что погрешность аппроксимации является методической. Кроме того, не всегда в электрокардиосигнале присутствует явно выраженный и лежащий на изолинии сегмент PQ, что затрудняет выделение опорных точек.The disadvantage of this method is that the approximation error is methodological. In addition, the PQ segment, which is clearly expressed and lying on the isoline, is not always present in the electrocardiogram, which makes it difficult to select reference points.
Наиболее близким к предлагаемому способу (прототипом) является способ устранения дрейфа изолинии [3], заключающийся в том, что на электрокардиосигнале в каждом цикле сердечных сокращений выделяют на TP-сегменте отсчеты ЭКС, формируют на их основе импульсные сигналы сложной формы (ИССФ) и осуществляют фильтрацию последних фильтром нижних частот.Closest to the proposed method (prototype) is a method for eliminating the drift of the isoline [3], which consists in the fact that on the electrocardio signal in each heartbeat cycle, ECS samples are allocated on the TP segment, pulse signals of a complex shape (ISSF) are formed on their basis and they are carried out filtering the latter with a low pass filter.
Недостатком данного способа является необходимость дополнительного усиления выделенного сигнала дрейфа изолинии, так как сигнал на выходе фильтра нижних частот ослаблен в Т/τ раз. Использование ИССФ не может полностью компенсировать ослабление исходного сигнала на выходе ФНЧ из-за ограниченной длительности ТР-сегмента [4]. При дополнительном усилении сигнала дрейфа изолинии происходит усиление высокочастотных шумов, присущих усилителю. Это ухудшает условия дальнейшей обработки ЭКС.The disadvantage of this method is the need for additional amplification of the selected signal drift contour, since the signal at the output of the low-pass filter is attenuated by T / τ times. The use of ISSCF cannot fully compensate for the attenuation of the initial signal at the output of the low-pass filter due to the limited duration of the TP segment [4]. With an additional amplification of the signal of the drift of the contour, the high-frequency noise inherent in the amplifier is amplified. This worsens the conditions for further processing of EX.
Суть предлагаемого способа заключается в следующем.The essence of the proposed method is as follows.
На электрокардиосигнале в каждом цикле сердечных сокращений выделяют на TP-сегменте отсчеты ЭКС и запоминают амплитуду каждого из них до начала следующего отсчета. Далее полученный сигнал подают на вход фильтра нижних частот. Сигнал с выхода фильтра нижних частот вычитают из исходного сигнала смеси ЭКС с аддитивной помехой, который предварительно задерживают на время запаздывания фильтра нижних частот.On the electrocardiogram in each heartbeat cycle, ECS samples are allocated on the TP segment and the amplitude of each of them is stored until the beginning of the next reference. Next, the received signal is fed to the input of a low-pass filter. The signal from the output of the low-pass filter is subtracted from the initial signal of the ECM mixture with additive noise, which is previously delayed by the delay time of the low-pass filter.
Предложенный способ позволяет устранить недостатки известного способа, а именно получить сигнал дрейфа изолинии с амплитудой, практически равной амплитуде исходного непрерывного сигнала без дополнительного усиления.The proposed method allows to eliminate the disadvantages of the known method, namely to obtain a drift signal of the contour with an amplitude almost equal to the amplitude of the original continuous signal without additional amplification.
Поясним принцип достижения технического результата за счет выполнения предложенных выше действий с электрокардиосигналом.Let us explain the principle of achieving a technical result by performing the above actions with an electrocardiogram.
На фиг.1, а изображен «чистый», т.е. свободный от помех электрокардиосигнал.In figure 1, a shows "clean", i.e. interference-free electrocardiogram.
TP-сегмент электрокардиосигнала соответствует электрической диастоле сердца и при отсутствии помех лежит на нулевой линии. Отличие сигнала на TP-сегменте от нулевой линии обусловлено действием аддитивной помехи (фиг.1, б). Выделяя на TP-сегменте отсчеты ЭКС, формируем последовательность прямоугольных импульсов, которые в данном случае являются дискретными отсчетами сигнала дрейфа изолинии (фиг.1, в). Амплитуда сигнала на выходе фильтра оказывается ослабленной в Т/τ раз, где τ - длительность выделенного отсчета, Т - период следования импульсов. Амплитуду выделенного отсчета запоминают до начала следующего отсчета, получая последовательность импульсов с длительностью, приблизительно равной периоду следования импульсов (фиг.1, г). Фильтрация полученного сигнала фильтром нижних частот позволяет получить восстановленный сигнал дрейфа изолинии с амплитудой, практически равной амплитуде исходного непрерывного сигнала без дополнительного усиления.The TP segment of the electrocardiogram corresponds to the electrical diastole of the heart and, in the absence of interference, lies on the zero line. The difference between the signal on the TP segment from the zero line is due to the action of additive interference (Fig. 1, b). Selecting the ECS samples on the TP segment, we form a sequence of rectangular pulses, which in this case are discrete samples of the isoline drift signal (Fig. 1, c). The signal amplitude at the filter output is weakened by T / τ times, where τ is the duration of the selected sample, T is the pulse repetition period. The amplitude of the selected sample is stored until the start of the next sample, obtaining a sequence of pulses with a duration approximately equal to the pulse repetition period (Fig. 1, d). Filtering the received signal with a low-pass filter allows you to get the restored signal drift of the contour with an amplitude almost equal to the amplitude of the original continuous signal without additional amplification.
При фильтрации сигнала происходит его задержка, поэтому исходный сигнал тоже надо задержать на время, равное времени запаздывания фильтра. Вычитание выделенного сигнала дрейфа изолинии из исходной задержанной смеси ЭКС и сигнала помехи позволяет устранить последний, освободив от его влияния электрокардиосигнал.When filtering a signal, it delays, so the original signal must also be delayed by a time equal to the delay time of the filter. Subtraction of the selected isoline drift signal from the initial delayed mixture of the ECS and the interference signal allows the latter to be eliminated by freeing the cardiac signal from its effect.
На фиг.3 приведена структурная схема устройства для реализации предложенного способа устранения дрейфа изолинии, а на фиг.1 и 2 - диаграммы, поясняющие работу устройства.Figure 3 shows the structural diagram of a device for implementing the proposed method for eliminating the drift of the contour, and figure 1 and 2 are diagrams explaining the operation of the device.
Для достижения технического результата, заключающегося в устранении дрейфа изоэлектрической линии электрокардиосигнала, в устройство, содержащее блок выделения отсчетов ЭКС на TP-сегменте, вход которого является входом устройства, фильтр, блок задержки и вычитающий блок, выход которого является выходом устройства, введен блок запоминания амплитуды отсчетов. Вход блока выделения отсчетов ЭКС на ТР-сегменте соединен с входом блока задержки, образуя вход устройства, выход блока выделения отсчетов ЭКС на TP-сегменте подключен к входу блока запоминания амплитуды отсчетов, выход которого подключен к входу фильтра нижних частот. Выход фильтра нижних частот соединен с первым входом вычитающего блока, второй вход которого подключен к выходу блока задержки, выход вычитающего блока является выходом устройства.To achieve a technical result, which consists in eliminating the drift of the isoelectric line of an electrocardiogram signal, a device for storing the amplitude is stored in a device containing an extraction unit for extracting ECS samples on a TP segment, the input of which is the input of the device, a filter, a delay unit and a subtracting unit, the output of which is the output of the device counts. The input of the ECS sample allocation unit on the TP segment is connected to the input of the delay unit, forming the input of the device, the output of the ECS sample allocation unit on the TP segment is connected to the input of the sample amplitude memory unit, the output of which is connected to the low-pass filter input. The output of the low-pass filter is connected to the first input of the subtracting unit, the second input of which is connected to the output of the delay unit, the output of the subtracting unit is the output of the device.
Устройство для реализации предложенного способа устранения дрейфа изоэлектрической линии электрокардиосигнала содержит блок выделения 1 отсчетов ЭКС на TP-сегменте, блок задержки 2 исходного сигнала, представляющего собой аддитивную смесь ЭКС и помехи, блок запоминания 3 амплитуды отсчетов, фильтр нижних частот 4, вычитающий блок 5.A device for implementing the proposed method for eliminating drift of an isoelectric line of an electrocardiogram contains a block for extracting 1 ECS samples on the TP segment, a
Вход блока выделения 1 отсчетов ЭКС на TP-сегменте соединен с входом блока задержки 2, образуя вход устройства, выход блока выделения 1 отсчетов ЭКС на TP-сегменте подключен к входу блока запоминания 3 амплитуды отсчетов, выход которого подключен к входу фильтра нижних частот 4, выход фильтра нижних частот соединен с первым входом вычитающего блока 5, второй вход которого подключен к выходу блока задержки 2, выход вычитающего блока 5 является выходом устройства.The input of the allocation unit of 1 samples of the EX-samples on the TP segment is connected to the input of the
Устройство работает следующим образом. Исходный сигнал (смесь ЭКС и аддитивной помехи, фиг.1,б) поступает на вход блока выделения 1 отсчетов ЭКС на TP-сегменте и на вход блока задержки 2. Входным сигналом этого устройства является аддитивная смесь ЭКС и сигнала помехи (фиг.1,б). Выходным сигналом является последовательность прямоугольных импульсов, которые являются дискретными отсчетами сигнала дрейфа изолинии (фиг.1,в). Эта последовательность подается на вход блока запоминания 3 амплитуды отсчетов. Выходным сигналом блока запоминания 3 является последовательность прямоугольных импульсов, длительность которых приблизительно равна периоду следования импульсов (фиг.1, г), а амплитуда - амплитуде соответствующего отсчета. Спектр этого сигнала приведен на фиг. 4 (сплошные вертикальные линии). В спектре данной последовательности присутствуют составляющие, определяющие исходный непрерывный сигнал дрейфа изолинии, которые можно выделить с помощью фильтра нижних частот, амплитудно-частотная характеристика которого показана на фиг.4 пунктирной линией. Таким образом, при прохождении сформированного на выходе блока запоминания 3 сигнала через фильтр нижних частот на выходе фильтра выделится только сигнал дрейфа изолинии. Выделенный сигнал дрейфа изолинии (фиг.2,б) поступает на один из входов вычитающего блока 5. На второй вход вычитающего блока 5 поступает сигнал с выхода блока задержки 2, который представляет собой задержанный на время запаздывания фильтра нижних частот исходный сигнал из смеси дрейфа изолинии и ЭКС. На выходе блока вычитания 5 присутствует электрокардиосигнал (фиг.2,в), освобожденный от влияния аддитивной помехи (дрейфа изолинии).The device operates as follows. The original signal (a mixture of EX and additive interference, Fig. 1, b) is input to the
Технико-экономический эффект предложенного способа и устройства для его реализации заключается в том, что осуществляется устранение дрейфа изоэлектрической линии электрокардиосигнала без дополнительного усиления. Это позволяет получить большее отношение сигнал-шум, что улучшает условия дальнейшей обработки ЭКС.The technical and economic effect of the proposed method and device for its implementation is that the drift of the isoelectric line of the cardiac signal is eliminated without additional amplification. This allows you to get a greater signal to noise ratio, which improves the conditions for further processing of the EX.
Расшифровка обозначений к фиг.3:Decoding of the notation to figure 3:
1 - блок выделения отсчетов ЭКС на ТР-сегменте;1 - block allocation of samples of the EX on the TP segment;
2 - блок задержки;2 - delay unit;
3 - блок запоминания амплитуды отсчетов;3 - block storing the amplitude of the samples;
4 - фильтр нижних частот;4 - low pass filter;
5 - вычитающий блок.5 - subtracting block.
ЛитератураLiterature
1. Кравченко В.Ф., Попов А.Ю. Дискретизация и цифровая фильтрация электрокардиограммы. // Зарубежная радиоэлектроника. 1996. №1. С.38-44.1. Kravchenko V.F., Popov A.Yu. Discretization and digital filtering of the electrocardiogram. // Foreign radio electronics. 1996. No1. S.38-44.
2. Кардиомониторы. Аппаратура непрерывного контроля ЭКГ/А.Л.Барановский, А.Н.Калиниченко, Л.А.Манило и др.: Под ред. А.Л.Барановского и А.П.Немирко. М.: Радио и связь, 1993. 248 с. (С.195-200).2. Cardiomonitors. Equipment for continuous monitoring of the ECG / A.L. Baranovsky, A.N. Kalinichenko, L.A. Manilo et al.: Ed. A.L. Baranovsky and A.P. Nemirko. M .: Radio and communications, 1993.248 s. (S.195-200).
3. Патент РФ №2251968, А61В 5/0402. Способ устранения дрейфа изолинии электрокардиосигнала и устройство для его осуществления/Михеев А.А., Нечаев Г.И.// Открытия. Изобретения. 2005. №14.3. RF patent №2251968,
4. Мельник О.В., Михеев А.А., Нечаев Г.И. Выделение дрейфа изолинии электрокардиосигнала. // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2005. №1-2. С.26-30.4. Melnik OV, Mikheev A.A., Nechaev G.I. Highlighting the drift of the contour of the electrocardiogram. // Biomedical technologies and radio electronics. 2005. No. 1-2. S.26-30.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010107402/14A RU2436502C2 (en) | 2010-02-27 | 2010-02-27 | Method for eliminating drift of isoelectric line of electrocardiosignal, and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010107402/14A RU2436502C2 (en) | 2010-02-27 | 2010-02-27 | Method for eliminating drift of isoelectric line of electrocardiosignal, and device for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010107402A RU2010107402A (en) | 2011-09-10 |
| RU2436502C2 true RU2436502C2 (en) | 2011-12-20 |
Family
ID=44757246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010107402/14A RU2436502C2 (en) | 2010-02-27 | 2010-02-27 | Method for eliminating drift of isoelectric line of electrocardiosignal, and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2436502C2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2486862C1 (en) * | 2011-11-18 | 2013-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования ФГБОУ ВПО "Пензенский государственный университет" (ПГУ) | Method of adaptive suppression of noise in electrocardiosignal |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2217045C2 (en) * | 2001-10-17 | 2003-11-27 | Самгин Юрий Сергеевич | Method for dynamically processing electrocardiosignal for diagnosing myocardial infarction cases |
| RU2237432C1 (en) * | 2003-04-04 | 2004-10-10 | Рязанская государственная радиотехническая академия | Device for detecting cardiac cycle beginning |
| UA57675C2 (en) * | 2002-10-29 | 2005-03-15 | Vasyl Pavlovych Karlenko | Method for express assessment of functional state and reserves of the body and device for its realization |
| RU2251968C1 (en) * | 2003-09-23 | 2005-05-20 | Рязанская государственная радиотехническая академия | Method and device for eliminating electrocardiogram signal isoline drift |
| RU2303944C1 (en) * | 2006-03-06 | 2007-08-10 | Рязанская государственная радиотехническая академия | Device for selecting beginning cardiac cycle in real time scale |
| EP1935336A2 (en) * | 2006-12-22 | 2008-06-25 | General Electric Company | Method and system for electrocardiogram evaluation |
| RU2359606C2 (en) * | 2007-03-16 | 2009-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью (ООО) "Кардиовид" | Method of determning cardio cycle beginning |
| RU2371087C1 (en) * | 2008-03-25 | 2009-10-27 | ГОУВПО Рязанский государственный радиотехнический университет | Method for real-time detecting electrocardiosignal t-wave alternations and related device |
-
2010
- 2010-02-27 RU RU2010107402/14A patent/RU2436502C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2217045C2 (en) * | 2001-10-17 | 2003-11-27 | Самгин Юрий Сергеевич | Method for dynamically processing electrocardiosignal for diagnosing myocardial infarction cases |
| UA57675C2 (en) * | 2002-10-29 | 2005-03-15 | Vasyl Pavlovych Karlenko | Method for express assessment of functional state and reserves of the body and device for its realization |
| RU2237432C1 (en) * | 2003-04-04 | 2004-10-10 | Рязанская государственная радиотехническая академия | Device for detecting cardiac cycle beginning |
| RU2251968C1 (en) * | 2003-09-23 | 2005-05-20 | Рязанская государственная радиотехническая академия | Method and device for eliminating electrocardiogram signal isoline drift |
| RU2303944C1 (en) * | 2006-03-06 | 2007-08-10 | Рязанская государственная радиотехническая академия | Device for selecting beginning cardiac cycle in real time scale |
| EP1935336A2 (en) * | 2006-12-22 | 2008-06-25 | General Electric Company | Method and system for electrocardiogram evaluation |
| RU2359606C2 (en) * | 2007-03-16 | 2009-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью (ООО) "Кардиовид" | Method of determning cardio cycle beginning |
| RU2371087C1 (en) * | 2008-03-25 | 2009-10-27 | ГОУВПО Рязанский государственный радиотехнический университет | Method for real-time detecting electrocardiosignal t-wave alternations and related device |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КОСТИН А. и др. Проектирование устройств первичной обработки электрокардиосигнала для дистанционного мониторинга [Найдено в Интернете 03.12.2010, на сайте www.gaw.ru, Дата публикации 07.01.2008]. ARUNACHALAM S.P. et al. Real-time estimation of the ECG-derived respiration (EDR) signal using a new algorithm for baseline wander noise removal. Conference proceedings:… Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. Conference, Vol.2009, 2009, Pages 5681-5684 (Реферат на сайте www.scopus.com). * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010107402A (en) | 2011-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ruha et al. | A real-time microprocessor QRS detector system with a 1-ms timing accuracy for the measurement of ambulatory HRV | |
| RU2677007C2 (en) | Apparatus and method for ecg motion artifact removal | |
| US8755877B2 (en) | Real time QRS detection using adaptive threshold | |
| US11253204B2 (en) | Method for assessing electrocardiogram signal quality | |
| CN101554325B (en) | Method for extracting fetal electrocardiograms (FECG) by separation | |
| WO2005101229A1 (en) | Nonlinear method and apparatus for electrocardiogram pacemaker signal filtering | |
| US20140336948A1 (en) | System and Method for Improving Signal to Noise Ratio for High Frequency Signal Component | |
| EP3970615B1 (en) | Method for detecting qrs complex of electrocardiogram signal | |
| TWI810447B (en) | Method for detecting wave complex, ecg detection device and readable storage medium | |
| TW201438669A (en) | Detecting method and apparatus for blood oxygen saturation | |
| JPH0852117A (en) | Patient monitor | |
| JPH07284482A (en) | Heart rate variability waveform analysis method and device | |
| CN105852863A (en) | Respiration rate measuring method and device | |
| CN107569227A (en) | The processing method and monitoring device of heart rate under a kind of motion state | |
| RU2436502C2 (en) | Method for eliminating drift of isoelectric line of electrocardiosignal, and device for its implementation | |
| Campillo et al. | A real time ECG preprocessing system based on ADS1298 | |
| CN105105739A (en) | Short-distance wireless heart rate and heart rate variability detection method | |
| RU2568817C1 (en) | Method for adaptive filtration of electric cardiosignal | |
| CN110226925A (en) | A kind of blood pressure detector and method based on pulse wave | |
| RU2428107C1 (en) | Method of suppressing impact of additive interference on electric cardiosignal and device for its realisation | |
| CN111839501A (en) | A method and system for denoising ECG signal interference based on frequency domain autocorrelation | |
| RU2015131831A (en) | SYSTEM AND METHOD FOR REDUCING MOTION ARTHAFACTS IN ECG SIGNALS | |
| Ay et al. | Real-time feature extraction of ECG signals using NI LabVIEW | |
| Algunaidi et al. | Evaluation of an improved algorithm for fetal QRS detection | |
| SU1584906A1 (en) | Apparatus for assessing indices characterizing state of various physiological systems of organism |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120228 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20140210 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150228 |