Принципы использования гармонического анализа для обработки диагностических данных

Многочисленные процессы, обуславливающие жизнедеятельность организма, носят периодический характер (сердечные сокращения, дыхание, кровенаполнение сосудов и т.д.). Диагностические данные, позволяющие судить о работе ряда органов и функциональных систем организма, представляется в виде периодических кривых. Например, электрокардиограмма (ЭКГ) представляет собой зафиксированную на бумажной ленте или на экране монитора сложную периодическую зависимость от времени t биопотенциалов j ,

сопровождающих работу сердца ( см. рис.7). Механизмы генерации этих потенциалов и их распространения будут рассмотрены в других разделах курса. Здесь отметим только, что обработка данных ЭКГ может быть произведена с помощью гармонического анализа. С помощью специальных приборов - анализаторовполучают гармонический спектр ЭКГ. Частота первой гармоники в этом спектре соответствует частоте сердечных сокращений у пациента. Она составляет около 1 Гц (период Т порядка 1с). Из вида реально полученных спектров следует, что гармоники ЭКГ с частотами свыше 150-400 Гц имеют пренебрежимо малую амплитуду и для анализа ЭКГ ряд Фурье (формула (22)) можно ограничить (с запасом) последней составляющей с частотой 400 Гц. Это означает, что информация об электрической деятельности сердца заключена в частотном диапазоне от 0,5 Гц ( минимально возможная частота сердечных сокращений) до 400 Гц (частота гармоники самого высокого порядка).

Полученный результат предъявляет необходимые требования к аппаратуре регистрации ЭКГ: она должна обеспечивать одинаковым образом съем, усиление и отображение электрических сигналов в указанном частотном диапазоне. Так, с одним и тем же коэффициентом усиления должны усиливаться составляющие ЭКГ-сигнала на всех частотах, представленных в его гармоническом спектре; регистрирующие устройства должны обладать одинаковой чувствительностью для этих составляющих. Только при этом условии зарегистрированная ЭКГ в точности повторяет реальную зависимость биопотенциалов, вызванных работой сердца, от времени.

Применение гармонического анализа для обработки данных о периодических физиологических процессах позволяет с помощью электронной и вычислительной техники автоматизировать диагностику заболеваний и существенно расширить ее возможности.