Przetwarzanie sygnału EKG za pomocą nowej klasy rekursywnych filtrów cyfrowych

ZESZYTY N A U K O W E P O L I T E C H N I K I Ś L Ą S K I E J

Seria: A U T O M A T Y K A z. 93

_________1989

N r kol. 969

Jacek Ł ^ SKI

PRZETWARZANIE S Y G N A Ł U E K G Z A P O M O C Ą N O W E J K L A S Y REKURSYWNYCH F I L T R Ó W C Y F R O W Y C H

S t r e s z c z e n i e . W p r a c y p r z e d s t a w i o n o n o w ą k l a s ę r e k u r s y w n y c h f i l ­ t r ó w c y f r o w y c h p r z e z n a c z o n ą d o s z y b k i e g o p r z e t w a r z a n i a s y g n a ł u E K G w m o n i t o r o w a n i u , p r ó b a c h w y s i ł k o w y c h o r a z z a p i s a c h H o l t e r o w s k i c h . O p i ­ sano z a p r o j e k t o w a n e n a p o d s t a w i e tej k l a s y p r z y k ł a d o w e f i l t r y d o e l i ­ m i n a c j i z a k ł ó c e ń d o d a n y c h d o s y g n a ł u E K G o r a z d e t e k c j i z e s p o ł u QRS.

P r z e d s t a w i o n o m o ż l i w o ś ć z a s t o s o w a n i a t y c h f i l t r ó w d o d i a g n o s t y k i .

1. W S T ^ P

W 1985 r o k u K Ó l l i h e r i M u l l e r w y k a z a l i o b e c n o ś ć p r ą d ó w c z y n n o ś c i o w y c h w bijącym s e r c u psa. A l e d o p i e r o w 1903 r o k u W. E i n t h o w e n z a r e j e s t r o w a ł p r ą d y czynnościowe s e r c a i n a z w a ł i c h w y k r e s e l e k t r o k a r d i o g r a m e m . O d t e g o c z a s u dzięki p o s t ę p o w i f i z y k i i e l e k t r o n i k i e l e k t r o k a r d i o g r a f i a j e s t j e d n ą z p o d ­ stawowych m e t o d r o z p o z n a w a n i a c h o r ó b s e r c a i o c e n y s k u t e c z n o ś c i ich l e c z e ­ nia [5J . w l a t a c h s z e ś ć d z i e s i ą t y c h p o d j ę t o w U S A p i e r w s z e p r ó b y k o m p u t e r o w o wspomaganej a n a l i z y EKG. D z i ę k i r o z w o j o w i t e c h n i k i k o m p u t e r o w e j o r a z k o n ­ strukcji o d p o w i e d n i c h a l g o r y t m ó w k o m p u t e r o w a a n a l i z a s y g n a ł u E K G s t a ł a się powszechna. D l a p r z y k ł a d u w U S A o k o ł o 20% e l e k t r o k a r d i o g r a m ó w o c e n i a n a j e s t przez a u t o m a t y c z n e p r o g r a m y k l a s y f i k u j ą c e [3]-

Powodami r o z w i j a n i a s i ę k o m p u t e r o w o w s p o m a g a n e j a n a l i z y E K G są:

• brak w y s o k o w y k w a l i f i k o w a n y c h k a r d i o l o g ó w ,

• o b iektywizacja w y n i k ó w , ' cena b a d a n i a ,

- możliwość b a d a n i a n a o d l e g ł o ś ć p r z e z p r z e s y ł E K G l i n i ą t e l e f o n i c z n ą , ' dokładność w y z n a c z a n i a c e c h ,

' nożliwość w y k o n a n i a p e w n y c h b a d a ń t y l k o z a p o m o c ą k o m p u t e r a ( b a d a n i a H o l - terowskie i w y s i ł k o w e ) ,

znikoma w y k r y w a l n o ś ć a r y t m i i w s y s t e m a c h m o n i t o r u j ą c y c h .

Po d stawową t r u d n o ś c i ą d o p o k o n a n i a w k o m p u t e r o w e j a n a l i z i e s y g n a ł u E K G s3 zakłócenia, k t ó r e u n i e m o ż l i w i a j ą p o p r a w n ą k l a s y f i k a c j ę . D o n a j c z ę ś c i e j spotykanych z a k ł ó c e ń n a l e ż ą :

zakłócenia w o l n o z m i e n n e , zakłócenia s i e c i o w e , ' zakłócenia m i ę ś n i o w e .

170 J ■ Łęski

E l i m i n a c j a t y c h z a k ł ó c e ń j e s t p i e r w s z y m e t a p e m a n a l i z y E K G i m a decydu­

j ą c y w p ł y w na jej p o p r a w n o ś ć . I n n y m i s t o t n y m e l e m e n t e m a n a l i z y j e s t detek­

c j a z e s p o ł u QRS. J e s t o n a p o t r z e b n a d o d a l s z e j a n a l i z y s y g n a ł u E K G (np. de­

t e k c j i i n n y c h z a ł a m k ó w , d o k o n y w a n i a p o m i a r ó w a m p l i t u d i c z a s ó w t r w a n i a za- ł a m k ó w E K G ) . W a r u n k i e m k o n i e c z n y m p o p r a w n e j a n a l i z y E K G je s t d o k ł a d n a de­

t e k c j a z e s p o ł u QRS. I s t o t n e jest, a b y f i l t r y s t o s o w a n e do e l i m i n a c j i zakłó­

c e ń o r a z d e t e k c j i z e s p o ł u Q R S b y ł y p r o s t e o b l i c z e n i o w o , s z c z e g ó l n i e w sy­

s t e m a c h m o n i t o r u j ą c y c h p r a c u j ą c y c h w t r y b i e n a d ą ż n y m [1] . w d a l s z e j części a r t y k u ł u p r e z e n t o w a n a j e s t n o w a k l a s a f i l t r ó w s p e ł n i a j ą c a te w y m a g a n i a .

2. O p i s f i l t r u

Ze w z g l ę d u n a p r o s t o t ę o b l i c z e n i o w ą z a s t o s o w a n o c y f r o w y f i l t r rekursyw- ny. W a d ą t a k i e g o f i l t r u je s t n i e l i n i o w a c h a r a k t e r y s t y k a f a z o w a . F i l t r y nie- r e k u r s y w n e o s y m e t r y c z n e j o d p o w i e d z i i m p u l s o w e j p o s i a d a j ą , c o p r a w d a , zero­

w ą c h a r a k t e r y s t y k ę f a z o w ą , a l e w y m a g a j ą d u ż e g o n a k ł a d u o b l i c z e n i o w e g o i za­

zw y c z a j n i e n a d a j ą sie d o s y s t e m ó w p r a c u j ą c y c h w t r y b i e n a d ą ż n y m .

Ja k w i a d o m o , w y r a ż e n i o m 1 + z ~ k i l - z _k w d z i e d z i n i e p r z e k s z t a ł c e n i a

Z

o d p o w i a d a c h a r a k t e r y s t y k a a m p l i t u d o w a w d z i e d z i n i e p u l s a c j i u n o r m o w a n e j o d p o w i e d n i o c o s ( k 0 / 2 ) o r a z s i n ( k © / 2 ) . M o ż n a to ł a t w o u d o w o d n i ć p r z e z p o d s t a w i e n i e z = e j® i o b l i c z e n i e m o d u ł u . 0 j e s t to p u l s a c j a u n o r m o w a n a de­

f i n i o w a n a j a k o 0 =2ltfA; g d z i e : f - c z ę s t o t l i w o ś ć , A - o k r e s próbkowania.

W y r a ż e n i o m t y m w d z i e d z i n i e c z a s u o d p o w i a d a j ą f i l t r y :

y(n) = x(n) + x(n - k ) o r a z y(n) = x(n) - x(n-k)

g d z i e :

x - s y g n a ł w e j ś c i o w y f i l t r u , y - s y g n a ł w y j ś c i o w y f i l t r u , n - d y s k r e t n e c h w i l e cza s u .

F i l t r r e k u r s y w n y m o ż n a p r z e d s t a w i ć w d z i e d z i n i e p r z e k s z t a ł c e n i a

Z

k a w e m o ż e b y ć w y s t ę p o w a n i e w m i a n o w n i k u l i n i o w o p r z e s k a l o w a n e j f u n k c j i try­

g o n o m e t r y c z n e j l i c z n i k a . P o w o d u j e to, że c h a r a k t e r y s t y k a a m p l i t u d o w a ma k s z t a ł t tej f u n k c j i t r y g o n o m e t r y c z n e j , a l e z b a r d z o o s t r y m i z b o c z a m i . Zau­

w a ż m y ,^że w p r o w a d z e n i e d l a s t a b i l n o ś c i f i l t r u c z y n n i k a oC d o m i a n o w n i k a (1+cCz ’) ( b i e g u n y f i l t r u w k o l e j e d n o s t k o w y m p ł a s z c z y z n y z) o t r z y m u j e m y l i n i o w o p r z e s k a l o w a n ą f u n k c j e t r y g o n o m e t r y c z n ą 1+cC^-2 c o s ( k © / 2 ) .

W t e n s p o s ó b w d z i e d z i n i e p r z e k s z t a ł c e n i a 2 f i l t r m o ż n a o p i s a ć równa- niem:

Przetwarzanie s y g n a ł u EKG. 171

V

<ł,p,k,l,p - p a r a m e t r y , z a p o m o c ą k t ó r y c h d o b i e r a m y c h a r a k t e r y s t y k i f i l ­ tru.

W s p ó ł c z y n n i k (3 p r z y j m u j e w a r t o ś c i -1 ( s i nusy l u b c o s i n u s y ) . C z y n n i k z p występuję d l a s y m e t r y z a c j i l i c z n i k a , a t y m s a m y m d l a z a p e w n i e n i a b a r d z i e j

liniowej c h a r a k t e r y s t y k i f a z o w e j . N a t o m i a s t c z y n n i k s k a l u j ą c y l / 1 ~ 2ctł**' 1 1-26+ (3 stosowany j e s t w c e l u n o r m a l i z a c j i c h a r a k t e r y s t y k i a m p l i t u d o w e j f i l t r u (w paśmie p r z e p u s t o w y m transraitancj a 1).

C h a r a k t e r y s t y k a a m p l i t u d o w a t a k i e g o f i l t r u m a p o s taó:

! K (0) I = K (0) * K*(0) = -g - -1 +?(>p°s 1 k ®> ł,a ' 1-2J3 + P 1+2CCCOS ( 1 0 ) +ot2 gdzie:

*

K - w a r t o ś ć s p r z ę ż o n a .

Rozważamy c h a r a k t e r y s t y k i f i l t r u d o c z ę s t o t l i w o ś c i N y q u i s t a :

0 e < o , T t >

Charakterystyką f a z o w ą p r z e d s t a w i a z a l e ż n o ś ć :

(2)

$(0) = a r c tg ocsin (10) -frsin (k0) +oC(Jsin [(l-k)@]

i . _____/ i /rt'\ . . . ITo"" r-t i i . T

1+otcos(l0j +(3cos (k0) +otfcos £(l-k)9] P ® (3)

Dzięki w p r o w a d z e n i u c z y n n i k a z p w (1) r ó w n a n i e c h a r a k t e r y s t y k i f a z o w e j zawiera s k ł a d n i k l i n i o w y i p o w o d u j e m n i e j s z e jej n i e l i n i o w o ś c i . D o b i e r a j ą c odpowiednio w s p ó ł c z y n n i k i ot,j},k,l,p m o ż e m y o t r z y m y w a ć r ó ż n e f i l t r y d o przetwarzania EKG.

W d z i e d z i n i e c z a s u f i l t r m o ż n a o p i s a ć r ó w n a n i e m :

y(n) = -rty(n-l) + jx(n+p) + J3x(n-k + p)] (4)

gdz ie:

% - ~ \ 1 = L . * P 1-2 + p ‘2

“ijczgściej do inic j a l i z a c j i o b l i c z e ń z a k ł a d a m y z e r o w e w a r u n k i p o c z ą t k o w e : y(-u = y (-1 +1) = ... = y (0) = 0 .

1 72 J. Łijsi:

3. P r z y k ł a d o w e f i l t r y

W s z y s t k i e f i l t r y p r e z e n t o w a n e p o n i ż e j p r z e z n a c z o n e są d o przetwarzania s y g n a ł u E K G p r ó b k o w a n e g o z c z ę s t o t l i w o ś c i ą f = 200 Hz.

3.1. F i l t r d o u s u w a n i a p ł y w a n i a i z o l i n i i i z a k ł ó c e ń s i e c i o w y c h

P ł y w a n i e i z o l i n i i o r a z i n t e r f e r e n c j a s i e c i s ą j e d n y m i z n a j c z ę s t s z y c h z a k ł ó c e ń s y g n a ł u E K G u n i e m o ż l i w i a j ą c y m i j e g o p ó ź n i e j s z ą a u t o m a t y c z n ą anali- z ę [2, 4J . P r z y c z y n a m i p o w s t a w a n i a z a k ł ó c e ń w o l n o z m i e n n y c h ( p ł y w a n i a izoli nii) s ą z j a w i s k a k o n t a k t o w e n a s t y k u e l e k t r o d a - s k ó r a o r a z z m i a n a położenia s e r c a w z g l ę d e m e l e k t r o d ( o d d e c h p a c j e n t a l u b j e g o ruch) . N a t o m i a s t interfe­

r e n c j a s i e c i p r ą d u z m i e n n e g o j e s t to z a k ł ó c e n i e g ł ó w n i e g e n e r o w a n e przez p o l e m a g n e t y c z n e u r z ą d z e ń z a s i l a n y c h t y m p r ą d e m .

F i l t r u s u w a j ą c y t e r o d z a j e z a k ł ó c e ń o p i s a n y j e s t r ó w n a n i e m :

' (n ) = a y (n-4) + ^ fx ( n + 2 ) - x ( n - 2 )] (5!

W t e n s p o s ó b m a m y :

cC = -a; (ł = -1 ;

k = 1 = 4;

P = 2;

£ = V l + 2 a + a 2'.

C z ę s t o t l i w o ś c i g r a n i c z n e f i l t r u ( s p a d e k c h a r a k t e r y s t y k i a m p l i t u d o w e j o 3 d:

z a l e ż ą o d a i w y n o s z ą :

f 1 « A f

f 3 = 50 + A f

f 2 = 50

- A f

f. = 100

- A f

4

(6⁾

g d z i e :

A f =

lub:

1 2a

1 + a 2

(71

V l - d

2

c o s (SllAf A) 181

C h a r a k t e r y s t y k i a m p l i t u d o w a i f a z o w a w z a l e ż n o ś c i o d c z ę s t o t l i w o ś c i p r z e d s t a w i a j ą r y s u n k i 1 i 2. N a t o m i a s t e f e k t f i l t r a c j i p r z e d s t a w i a j ą ry­

s u n k i 3 i 4 ( p r z e b i e g o r y g i n a l n y z a k ł ó c o n y i p o f i l t r a c j i ) . C h arakterystyk f a z o w a f i l t r u j e s t z b l i ż o n a d o l i n i o w e j . N i e l i n i o w o ś c i w y s t ę p u j ą j e d y n i e 4' p o b l i ż u c z ę s t o t l i w o ś c i g r a n i c z n y c h . M o ż e t o w y w o ł a ć p e w n e zniekształcenia

Przetwarzanie s y g n a ł u EKG. 173

Rys. 1. C h a r a k t e r y s t y k a a m p l i t u d o w a f i l t r u do u s u w a n i a p ł y w a n i a i z o l i n i i i zakłócerf s i e c i o w y c h

Fig. 1. G a i n c h a r a c t e r i s t i c o f t h e f i l t e r f o r i s o l i n e s d r i f t a n d n e t d i s t u r ­ b a n c e s r e j e c t i o n

przebiegu EKG, s z c z e g ó l n i e w z a k r e s i e n i s k i c h c z ę s t o t l i w o ś c i ( a n a l i z a o d ­ cinka S T ) . W a d a t a j e s t n i e i s t o t n a p r z y m o n i t o r o w a n i u , n a t o m i a s t w d i a g n o ­ styce m o ż e b y ć ł a t w o u s u n i ę t a p r z e z p o w t ó r n ą f i l t r a c j e z i n w e r s j ą c z a s o w ą . Kie jest to k ł o p o t l i w e , g d y ż a n a l i z a t a k a n i e j e s t p r z e p r o w a d z a n a w t r y b i e nadążnym . W t y m p r z y p a d k u d l a k a ż d e g o f i l t r u m a my:

a = - ( W d - l - d ) + V .2 n.-d Z_ l ( ^ L L ; d = c o s ( 8TtAfA) (9)

C\Z?-i-d)

Efektem d w u k r o t n e j f i l t r a c j i j e s t z e r o w a c h a r a k t e r y s t y k a f a z o w a i b r a k zniekształceń s y g n a ł u .

Inną w a d ą t e g o f i l t r u j e s t z a l e ż n o ś ć c z ę s t o t l i w o ś c i g r a n i c z n y c h f i l t r a ­ cji sieci i z a k ł ó c e ń w o l n o z m i e n n y c h . J e ż e l i z g o d n i e z z a l e c e n i a m i A m e r i c a n Heart A s o c i a c t i o n , d o b i e r z e m y c z ę s t o t l i w o ś ć g r a n i c z n ą d l a f i l t r a c j i i z olinii 0f05 Hz, to f i l t r a c j a s i e c i b ę d z i e w z a k r e s i e 5 0 + 0 , 0 5 Hz, c o d l a s p o t y k a n e j

174 J . Łęski

Rys. 2. C h a r a k t e r y s t y k a f a z o w a f i l t r u d o u s u w a n i a p ł y w a n i a i z o l i n i i i za­

k ł ó c e ń s i e c i o w y c h

Fig. 2. P h a s e c h a r a c t e r i s t i c o f t h e f i l t e r for i s o l i n e s d r i f t a n d n e t dis- t u r b a n c e s

d e w i a c j i c z ę s t o t l i w o ś c i m o ż e b y ó n i e w y s t a r c z a j ą c e . J e d n a k z a l e c e n i a A H A s t w o r z o n e b y ł y d l a f i l t r a c j i a n a l o g o w e j z n i e l i n i o w ą c h a r a k t e r y s t y k ą fazową i c z ę s t o t l i w o ś ć g r a n i c z n a b y ł a z a n i ż o n a , a b y f i l t r m i a ł w s z e r s z y m zakresie s t a ł e p r z e s u n i e c i e fazo w e . D l a p r e z e n t o w a n e g o f i l t r u c y f r o w e g o n i e m a tego p r o b l e m u i z g o d n i e z p r a c ą j^2^ m o ż e m y d o b r a ć c z ę s t o t l i w o ś ć g r a n i c z n ą około 1 Hz. Z a p e w n i to s z e r o k o ś ć c z ę ś c i w y c i n a j ą c e j z a k ł ó c e n i a s i e c i o w e 2 Hz i j e s t w y s t a r c z a j ą c e d l a s p o t y k a n y c h d e w i a c j i c z ę s t o t l i w o ś c i .

J e ż e l i z a l e ż y n a m n a r ó ż n y c h s z e r o k o ś c i a c h c h a r a k t e r y s t y k i amplitudowej f i l t r u d l a c z ę s t o t l i w o ś c i n i s k i c h i w o k ó ł 50 H z to s t o s u j e m y s z e r e g o w e po­

ł ą c z e n i e f i l t r ó w o p i s a n y c h p o n i ż e j .

Przetwarzanie s y g n a ł u E K G

175

Kys' ^ ‘ F rz y k ł a d o w y p r z e b i e g E K G z d o d a n y m i z a k ł ó c e n i a m i w o l n o z m i e n n y m i ( p ł y w a n i e i z o l i n i i ) o r a z s i e c i o w y m i

Fi?. 3. E x e m p l a r y r u n o f E C G w i t h a d d i t i v e s l o w v a r y i n g d i s t u r b a n c e s and ret d i s t u r b a n c e s

F i l t r d o u s u w a n i a p ł y w a n i a i z o l i n i i

Filtr t e n m a a n a l o g i c z n ą c h a r a k t e r y s t y k ą d o p o p r z e d n i e g o , ale b e z c z ę ś c i

"suwającej z a k ł ó c e n i a s i e c i o w e . R ó w n a n i e f i l t r u m a p o s t a ó :

y(n) = a y ( n - 2 ) + £ [x(n + 1) - x(n-l)] ( 1 0 )

gdzie:

t ~ jak p o p r z e d n i o .

i - V i - d 2 '

a = j--- ; d = cos(4ltAfA) (11)

^ ‘ c z ę s t o t l i w o ś ć g r a n i c z n a (-3 d B ) .

176 J . Łęski

Rys. 4. P r z e b i e g z r y s u n k u 1 p o f i l t r a c j i f i l t r e m d o u s u w a n i a p ł y w a n i a izo- l i n i i i z a k ł ó c e ń s i e c i o w y c h

Fig. 4. T h e r u r f r o m t h e fig. 1 a f t e r f i l t r a t i o n b y t h e f i l t e r for isolines d r i f t a n d n e t d i s t u r b a n c e s r e j e c t i o n

C z y l i f i l t r t e n p o w s t a j e z p o s t a c i o g ó l n e j d l a p a r a m e t r ó w :

oc = -a fi = -1

k = 1 = 2 p = 1

3.3. F i l t r do u s u w a n i a z a k ł ó c e ń s i e c i o w y c h

F i l t r t e n p o w s t a j e z p o s t a c i o g ó l n e j dl a :

ot = -a (ł = 1

k = 1 = 2 p = 1

C z y l i w d z i e d z i n i e c z a s u f i l t r o p i s a n y j e s t r ó w n a n i e m :

y (n) = a y ( n - 2 ) + £ [ x ( n + 1 ) + x(n-1)] (121

Przetwarzanie s y g n a ł u EKG. 177

O d p o w i a d a o n c z ę ś c i u s u w a j ą c e j z a k ł ó c e n i a s i e c i o w e d l a f i l t r u pierwszego.

3.4. F i l t r d o d e t e k c j i z e s p o ł u Q R S

Zgodnie z p r a c ą [6], f i l t r d o p a s o w a n y d o z e s p o ł u Q R S p o w i n i e n b y ć f i l ­ trem p a s m o w o p r z e p u s t o w y m o c z ę s t o t l i w o ś c i ś r o d k o w e j o k o ł o 17 Hz i d o b r o c i 5.

Dla:

tt = 0,5 f> = -1

k = 8 1 = 6 p = 4

mamy f iltr o c z ę s t o t l i w o ś c i ś r o d k o w e j f = 16,1 Hz i d o b r o c i Q = 4,75;

charakt e r y s t y k ę t ę p r z e d s t a w i o n o n a r y s u n k u 5.

Rys. 5. C h a r a k t e r y s t y k a a m p l i t u d o w a f i l t r u s e l e k t y w n e g o u ż y t e g o d o k o n ­ s t r u k c j i d e t e k t o r a z e s p o ł u Q R S

Rig. 5. G a i n c h a r a c t e r i s t i c o f s e l e c t i v e f i l t e r u s e d to d e s i g n a d e t e c t o r o f Q R S c o m p l e x

178 J. Łęski

D l a w y c i ę c i a p i k u p r z y w y ż s z y c h c z ę s t o t l i w o ś c i a c h s t o s u j e m y s z e r e g o w e p o ł ą c z e n i e z f i l t r e m H a n n i n g a K(z) = z + 2 + z - 1 . O t r z y m u j e m y f i l t r opi­

s a n y w d z i e d z i n i e c z a s u r ó w n a n i e m :

y(n) = - 0 , 5 y ( n - 6 ) + x ( n + 5 )+ 2 x ( n + 4 ) + x ( n + 3 ) - x ( n - 3 )- 2 x ( n - 4 )- x ( n - 5 ) (13)

C h a r a k t e r y s t y k ę a m p l i t u d o w ą t e g o f i l t r u p r z e d s t a w i o n o n a rys. 6. Czynnik s k a l u j ą c y ^ z o s t a ł o p u s z c z o n y , p o n i e w a ż w d e t e k c j i Q R S s k a l o w a n i e liniowe n ie j e s t is t o t n e .

Rys. 6. C h a r a k t e r y s t y k a f i l t r u d o p a s o w a n e g o d o c z ę s t o t l i w o ś c i z a w a r t y c h w z e s p o l e Q R S

Fig. 6. C h a r a c t e r i s t i c o f f i l t e r for f r e q u e n c i e s c o n t a i n e d in Q R S system

P r o s t y d e t e k t o r z e s p o ł u Q R S o p a r t y n a t y m f i l t r z e m o ż n a z b u d o w a ć przez p o d a n i e w a r t o ś c i b e z w z g l ę d n e j j e g o w y j ś c i a na f i l t r ś r e d n i e j r u c h o m e j o czę­

s t o t l i w o ś c i g r a n i c z n e j 10 Hz. P r z y k ł a d o w y p r z e b i e g E K G i w y j ś c i a d e t e k t o r a p r z e d s t a w i o n o n a r y s u n k a c h 7 i 8. Z p r z e b i e g ó w t y c h w i d a ć , że d e t e k t o r może s ł u ż y ć d o d o k ł a d n e j l o k a l i z a c j i z e s p o ł ó w QRS, s z c z e g ó l n i e p r z y m o n i to rowan 1 i

(ze w z g i ę d u na s z y b k o ś ć d z i a ł a n i a ! .

Rys. 7. P r z y k ł a d o w y p r z e b i e g E K G z d o d a n y m i z a k ł ó c e n i a m i m i ę ś n i o w y m i Fig. 7. E x a m p l a r y r u n o f E C G w i t h a d d i t i v e m u s c l e s d i s t u r b a n c e s

Przetwarzaniesygnału EKG.

Rys. 8. P r z e b i e g w y j ś c i o w y d e t e k t o r a z e s p o ł u Q R S F i g . 8. O u t p u t : r u n o f t h e Q R S c o m p l e x d e t e c t o r

P r z e t w a r z a n i e s y g n a ł u EKG. 181

4. P o d s u m o w a n i e

P r e z e n t o w a n y f i l t r r e k u r s y w n y (1) m o ż e s ł u ż y ć d o k o n s t r u k c j i w i e l u p o ż y ­ tecznych f i l t r ó w ; np. d o f i l t r a c j i z a k ł ó c o n y c h p r z e b i e g ó w E K G o r a z d o d e ­ tekcji j e g o c h a r a k t e r y s t y c z n y c h f r a g m e n t ó w . P r z e d s t a w i o n e f i l t r y b y ł y z a p r o ­ jektowane n a c z ę s t o t l i w o ś ć p r ó b k o w a n i a f = 2 0 0 Hz, a l e m o ż l i w e j e s t ł a ­ twe z a p r o j e k t o w a n i e f i l t r ó w n a i n n e c z ę s t o t l i w o ś c i p r ó b k o w a n i a z g o d n i e z z a ­ sadą p o d a n ą w c z ę ś c i d r u g i e j a r t y k u ł u .

F i l t r y s ą b a r d z o s z y b k i e o b l i c z e n i o w o , p o s i a d a j ą c h a r a k t e r y s t y k ę f a z o w ą zbliżoną d o l i n i o w e j , m o g ą s ł u ż y ć d o p r z e t w a r z a n i a s y g n a ł u E K G w t r y b i e na- dążnym ( m o n i t o r o w a n i e , a n a l i z a H o l t e r o w s k a ) . P r z y d w u k r o t n e j f i l t r a c j i z inwersją c z a s u c h a r a k t e r y s t y k i f a z o w e s ą z e r o w e i f i l t r y te m o g ą s ł u ż y ć d o d i a g n o s t y k i .

L I T E R A T U R A

[1] A h l s t r o n M . K . , T o m p k i n s W . J . : D i g i t a l F i l t e r s f o r R e a l - T i m e E C G S i g n a l P r o c e s s i n g U s i n g M i k r o p r o c e s o r s , I E E E T r a n s . B i o m e d . Eng. B M E - 3 2 , S e p ­ t e m b e r 1985.

[2] V a n A l s t e J . A . , e t al.:‘ E C G B a s e l i n e W a n d e r R e d u c t i o n U s i n g L i n e a r P h a ­ se F i l t e r s , C omp. B i o m e d . Res. 19 (1986).

[3] D o u e J . C . , V a l l a n c e A .G.: C o m p u t e r - A i d e d E C G A n a l y s i s , H e w l e t t - P a c k a r d J o u r n a l , S e p t e m b e r 1985.

[4] M a y e r C . E . , K e i s e r H . N . : E l e c t r o c a r d i o g r a m B a s e l i n e N o i s e E s t i m a t i o n and R e m o v a l U s i n g C u b i c S p l i n e s a n d S t a t e - S p a c e C o m p u t a t i o n T e c h n i q u e s Comp. B i o m e d . Res. 10 (1977).

[5] s t o p c z y k M. R ed.: E l e k t r o d i a g n o s t y k a M e d y c z n a , P Z W L W a r s z a w a 1984.

[6] T h a k o r N . V . , e t al: E s t i m a t i o n o f Q R S C o m p l e x P o w e r S p e c t r a f o r D e s i g n of a Q R S F i l t e r , I E E E T r a n s . B i o m e d . Eng. B M E - 3 1 , (1984).

R e c e n z e n t : Prof. d r hab. inż. R y s z a r d T a d e u s i e w i c z

Upłynęło d o R e d a k c j i 2 9 . 0 2 . 8 8 r.

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J. Łgsfrl

A N E W C L A S S O F R E C U R S I V E D I G I T A L F I L T E R S F O R T H E E C G S I G N A L P R O C E S S I N G

S u m m a r y

T h e p a p e r d e a l s w i t h a n e w c l a s s o f r e c u r s i v e d i g i t a l f i l t e r s f o r fast E C G s i g n a l p r o c e s s i n g in m o n i t o r i n g , s t r e s s t e s t i n g and H o l t e r s rec o r d s . T h e p a p e r i n c l u d e s p r o j e c t on t h e g r o u n d o f t h i s c l a s s e x a m p l e s o f filters f o r a d d i t i v e d i s t u r b a n c e r e j e c t i o n and Q R S c o m p l e x e s d e t e c t i o n . A p o s s i b i ­ l i t y o f a p p l i c a t i o n for t h i s c l a s s for d i a g n o s i s is p r e s e n t e d .