LabVIEW और हृदय गति परिवर्तनशीलता (+ स्रोत)

शुभ दिन, हर कोई! मैं एक तकनीकी विश्वविद्यालय में अध्ययन करता हूं और बायोमेडिकल सिग्नल और डेटा के प्रसंस्करण और रिकॉर्डिंग के लिए सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर विकसित करता हूं। चूंकि मैंने लगभग तीन साल पहले ऐसा करना शुरू किया था, वर्तमान समय में, कुछ विकास जमा हुए हैं, जिनमें से एक के साथ मैं आपका परिचय कराना चाहूंगा।

सबसे आम बायोमेडिकल संकेतों में से एक इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम है। यह हमारा प्रसंस्करण है जो हमारे शिक्षण स्टाफ में लगा हुआ है। यह संकेत प्राप्त करना अपेक्षाकृत आसान है। वर्तमान में, मानव शरीर पर लागू केवल दो इलेक्ट्रोड इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम देखने के लिए पर्याप्त हैं। हमारे काम में, हमने मानक Einthoven सर्किट के अनुसार तीन इलेक्ट्रोड का उपयोग किया:



डिवाइस के हार्डवेयर के निर्माण के साथ काम शुरू हुआ। पूरे सर्किट को ब्रेडबोर्ड पर इकट्ठा किया गया था। सर्किट में निम्नलिखित घटक शामिल हैं: AD620 बायोपोटेशनल एम्पलीफायर, एटमेगा 16 माइक्रोकंट्रोलर, एडी 7739 सिग्मा-डेल्टा एडीसी (8 चैनल, 24 बिट्स, 16 वास्तव में उपयोग किए जाते हैं)। काम की शुरुआत में, यह देखना संभव था कि एडीसी केवल फ़िल्टरिंग का उपयोग करके ऑडियो फ़ाइल संपादक के माध्यम से क्या डेटा देता है।
हाई स्कूल में, एक छात्र के रूप में, मैंने नियंत्रक के लिए कार्यक्रम का अध्ययन किया, जहां एडीसी को प्रारंभिक किया गया, नमूने प्राप्त किए और उन्हें बंदरगाह पर स्थानांतरित कर दिया। कमांड सिस्टम, माइक्रोकंट्रोलर पर किताबें, एलईडी के साथ खेल ... फिर, धीरे-धीरे, नेता के साथ, उन्होंने इस डिवाइस के लिए मिनी-कार्य सेट करना शुरू कर दिया।
एक बार सिग्नल की कल्पना करने और इसकी आगे की प्रक्रिया को अंजाम देने का निर्णय लिया गया। चूंकि हमारे विभाग के कर्मचारियों को LabVIEW वातावरण में अनुभव है, इसलिए हमने इसका उपयोग करने का भी प्रयास किया।

हार्ट रेट एनालिसिस सॉफ्टवेयर

चलो सीधे सॉफ्टवेयर उत्पाद के पास जाते हैं, जो काम के परिणामस्वरूप निकला। एक बार जब मैंने एक अनुभवी LabVIEW डेवलपर से पूछा कि उसने औसत लेखन सॉफ्टवेयर पर कितना खर्च किया, और उसने जवाब दिया कि एक कार्यक्रम दो सप्ताह से अनंत तक लिखा जा सकता है। और वास्तव में, कोई हमेशा अपने अंतिम संस्करण में कुछ सही करना चाहता है - पूर्णता की कोई सीमा नहीं है!
हृदय गति परिवर्तनशीलता का विश्लेषण करने के कार्यक्रम में दो मुख्य मोड शामिल हैं: एक ईसीजी सिग्नल और उसके बाद के विश्लेषण की रिकॉर्डिंग। पहले मोड में, ईसीजी और रिदमोग्राम दर्ज किए जाते हैं और डेटा समानांतर में फ़ाइल में लिखा जाता है। तो यह सामने के पैनल पर दिखता है:



और ब्लॉक आरेख:



रिदमोग्राम प्रसंस्करण मोड पंजीकरण से बहुत अधिक जटिल है। और इसमें कई घटक शामिल हैं। सबसे पहले, ताल की सांख्यिकीय विशेषताओं की गणना की जाती है, जैसे HR, MxDMn, Mn, Mx, SDNN, CV, D, RRav, RMSSD, PNN50, SI। वास्तव में, ये पैरामीटर मानक विचलन, विचरण, अधिकतम और न्यूनतम हैं, जो अक्सर आंकड़ों में उपयोग किए जाते हैं। बस उनमें से कुछ को अलग नाम दिया गया है, और कुछ गणना में थोड़ा अधिक जटिल हैं। उदाहरण के लिए, एसआई (तनाव सूचकांक) - नियामक प्रणालियों के तनाव के सूचकांक की गणना, वैचारिक पल्समेट्री की विधि द्वारा गठित हिस्टोग्राम के आधार पर की जाती है। इसके लिए सूत्र निम्नानुसार है:



जहां एमो हिस्टोग्राम मोड का आयाम है, मो हिस्टोग्राम का मोड है, एमएक्सडीएमएन सबसे बड़ा और सबसे छोटा आरआर अंतराल के बीच का अंतर है।
हिस्टोग्राम हृदय के अंतराल के समूहीकृत मूल्यों का एक ग्राफिक प्रतिनिधित्व है, जहां अस्थायी मूल्यों को एब्सिस्सा अक्ष के साथ प्लॉट किया जाता है, उनका प्रतिशत ऑर्डिनेट अक्ष [1] में होता है। हिस्टोग्राम बनाने के लिए, जनरल हिस्टोग्राम फ़ंक्शन का उपयोग किया गया था। वास्तव में, यह सभी कई अलग-अलग पैरामीटर हृदय ताल के सांख्यिकीय प्रसंस्करण से ज्यादा कुछ नहीं हैं। और दिल की लय या ताल, आरआर-अंतराल की अवधि के मूल्यों का एक सरणी है, अर्थात। ईसीजी की दो सबसे बड़ी चोटियों के बीच की दूरी। कार्डियोसाइकल निर्धारित करने के लिए, आप न केवल आरआर, बल्कि अन्य दांत भी ले सकते हैं। यह कैसे ईसीजी से दिल की लय को उजागर करने के लिए ब्लॉक आरेख जैसा दिखता है।



और यह सांख्यिकीय विश्लेषण विश्लेषण टैब का फ्रंट पैनल है:



उपरोक्त विशेषताओं के साथ, सहसंबंध लयबद्धता की पद्धति के कार्यान्वयन का प्रतिनिधित्व करने वाला एक स्कैग्राम एक ही खिड़की में प्रदर्शित होता है। यह एक आयताकार समन्वय प्रणाली में बिंदुओं की एक श्रृंखला का निर्माण करके "क्लाउड" के रूप में कार्डियो अंतराल की गतिशील रेंज का प्रतिनिधित्व करने वाली रेखांकन की एक विधि है। इस मामले में, प्रत्येक वर्तमान आरआर अंतराल को समन्वित अक्ष के साथ प्लॉट किया जाता है, और प्रत्येक अनुगामी अक्ष पर क्रमिक [2] होता है। ब्लॉक आरेख इस प्रकार है:



बहुत समय दिल ताल के एक वर्णक्रमीय विश्लेषण के कार्यान्वयन के लिए समर्पित था। वर्णक्रमीय विश्लेषण हृदय की दर में परिवर्तन की गतिशीलता के लिए कुछ आवधिक घटकों के योगदान का मूल्यांकन करता है। इस प्रयोजन के लिए, प्रत्येक पहचाने गए काल के अनुरूप दोलनों की तथाकथित वर्णक्रमीय शक्ति का अनुमान लगाया जाता है। वर्णक्रमीय विधियों का उपयोग लगभग विशेष रूप से लय के छोटे वर्गों के विश्लेषण के लिए किया जाता है - 2 से 5 मिनट [3] तक। घरेलू चिकित्सा पद्धति में प्रत्येक अवधि की सीमाओं को हाल ही में इस क्षेत्र में विशेषज्ञों की सबसे बड़ी बैठकों में से एक में सामान्यीकृत किया गया है। प्रत्येक आवृत्ति रेंज के लिए विशिष्ट मान हैं। स्पेक्ट्रम विश्लेषण फ्रंट पैनल:



स्वतःसंरक्षण समारोह (ACF) रेखीय रूप से पिछले वाले के साथ प्रत्येक बाद के आरआर अंतराल के सांख्यिकीय संबंध का प्रतिनिधित्व करता है और नियामक प्रक्रियाओं के नियंत्रण के केंद्रीकरण की डिग्री को दर्शाता है। ACF बनाते समय, प्रोबेबिलिटी एंड स्टैटिस्टिक्स पैलेट से सहसंबंध गुणांक फ़ंक्शन का उपयोग किया गया था।



तालबद्ध विश्लेषण के लिए ब्लॉक आरेख का सामान्य दृश्य:



VISA पुस्तकालय पर हार्डवेयर के साथ एक पीसी बाँधना कार्यान्वित किया जाता है। बंदरगाह की अधिकतम गति 115200 पर सेट की गई थी। नवीनतम प्रकाशित आंकड़ों के अनुसार, इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम सिग्नल की सीमा 500 हर्ट्ज के क्षेत्र में अधिकतम आवृत्तियों तक पहुंच सकती है। लेकिन हमने स्पेक्ट्रम की चौड़ाई को 0 से 100 हर्ट्ज तक सीमित करने के लिए डिजिटल फिल्टर स्थापित किए।
डिवाइस पूरी तरह कार्यात्मक है और डेटा के एक साथ दृश्य के साथ वास्तविक समय में ईसीजी पंजीकरण करता है, एक फ़ाइल में अध्ययन और रोगी डेटा के परिणामों की रिकॉर्डिंग करता है।
हाल ही में, हमने प्रोग्राम में नॉनलाइन तकनीक का उपयोग करके डेटा विश्लेषण को शामिल किया है। मैं यह भी नोट करना चाहूंगा कि इस उपचार के कुछ घटक विषय की भावनात्मक स्थिति का आकलन करने के लिए हमारी सेवा करते हैं। डिवाइस की उपस्थिति इस प्रकार है:



सिस्टम ऑपरेशन वीडियो:


सबफ़्रेम के लिए स्रोत कोड

साहित्य

1. हृदय की दर परिवर्तनशीलता और इसके मूल्यांकन के तरीकों के अध्ययन का नैदानिक ​​महत्व।
2. डेम्बो ए.जी., ज़ेमसोव्स्की ई.वी. खेल कार्डियोलॉजी: चिकित्सकों के लिए एक गाइड। ─ एल।: चिकित्सा, 1989 ।-- 464 पी।
3. बिल्लाव के.आर. हृदय परिवर्तनशीलता का विश्लेषण करने के तरीके।
4. विभिन्न इलेक्ट्रोकार्डियोग्राफिक सिस्टम (दिशानिर्देश) का उपयोग करते समय हृदय गति परिवर्तनशीलता का विश्लेषण
5. यूरोपीय कार्डियोलॉजी सोसायटी और उत्तर अमेरिकी सोसाइटी ऑफ स्टिमुलेशन एंड इलेक्ट्रिसिटीोलॉजी के वर्किंग ग्रुप की हृदय गति परिवर्तनशीलता के मानक