close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

ИнЭнерджи СРАВНЕНИЕ СИСТЕМ РЕЗЕРВНОГО;pdf

код для вставкиСкачать
Міністерство освіти і науки України
Запорізька державна інженерна академія
Л.Б. Дмитрієва
Є.Я.Швець
АВТОМАТИЧНА ОБРОБКА ТА АНАЛІЗ
БІОМЕДИЧНОЇ ІНФОРМАЦІЇ
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт
для студентів ЗДІА, що навчаються за напрямками «Мікро- та
наноелектроніка» і «физическая и биомедицинская электроника»
денної та заочної форм навчання
Запоріжжя
2010
Міністерство освіти і науки України
Запорізька державна інженерна академія
АВТОМАТИЧНА ОБРОБКА ТА АНАЛІЗ
БІОМЕДИЧНОЇ ІНФОРМАЦІЇ
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт
для студентів ЗДІА, що навчаються за напрямками «Мікро- та
наноелектроніка» і «Електронні пристрої та системи»
денної та заочної форм навчання
Рекомендовано до видання
на засіданні кафедри ФБМЕ,
протокол №___ від________2009р.
2
Автоматична обробка та аналіз біомедичної інформації. Методичні
вказівки до виконання лабораторних робіт
для студентів ЗДІА, що
навчаються за напрямками «Мікро- та наноелектроніка» і «Електронні
пристрої та системи» денної та заочної форм навчання / Укл: Л.Б.Дмитрієва,
Є.Я.Швець. – Запоріжжя, 2009 . – с.
Методичні вказівки призначені для студентів що навчаються за
напрямками «Мікро- та наноелектроніка денної та заочної форм навчання ,
які виконують лабораторні роботи з курсу “ Автоматична обробка та
аналіз біомедичної інформації ”
Укладачі: Л.Б.Дмитрієва, доцент
Є.Я.Швець, професор
Відповідальний за випуск : зав. кафедроюФБМЕ,
професор Є.Я.Швець
Оглавление
3
Тема 1: ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ
Лабораторная работа №1 Особенности компьютерного анализа
данных_____________________________________________________________
Тема 2: ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОВ КОДИРОВКИ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ
Лабораторная работа № 2 Моделирование процесса преобразования сигнала из
аналоговой формы в цифровую______________________________________
Тема 3: ИЗУЧЕНИЕ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ АНАЛИЗА
МЕДИЦИНСКИХ ДААНЫХ
Лабораторная работа № 3 Изучение пакета программ Excel для обработки
данных______________________________________________________
Лабораторная работа № 4 Изучение пакета программ SТАТ1SТ1СА для обработки
данных_______________________________________________________
.
Лабораторная работа № 5 . Использование пакета программ для
функциональных исследований «КардиоКит». Изучение возможностей
пакет программ_______________________________________________
Лабораторная работа № 6 Использование пакета программ для
функциональных исследований «КардиоКит». Регистрация ЭКГ______
Лабораторная работа №.7 .Использование пакета программ для
функциональных исследований «КардиоКит». Исследование сердечного
ритма и его вариабельности_____________________________________
Лабораторная работа № 8 Использование пакета программ для
функциональных исследований «КардиоКит». Проведение нагрузочной пробы
«Стресс-Тест»________________________________________________
Лабораторная работа № 9 Использование пакета программ для
функциональных исследований «КардиоКит». Проведение
электрофизиологических исследований с искусственной
электрокардиостимуляцией_____________________________________
Тема 6: АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ
ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ. АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ
БИОСИГНАЛОВ
Лабораторная работа №10 Автоматизированная система обработки
электрокардиограмм (АСОЭ)____________________________________
4
Тема 1: ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ
Лабораторная работа №1
Особенности компьютерного анализа данных
Цель работы – ознакомиться с основными понятиями статистики, на
которые опирается компьютерный анализ данных
Статистические методы исследования являются мощным инструментом
обработки больших массивов информации с целью обнаружения
закономерностей, лежащих в основе изучаемых явлений и проверки
обоснованности выдвигаемых предложений. Именно медицинские исследования
требуют объективного анализа полученных данных, так как неправильные
выводы из полученных результатов могут нанести ущерб здоровью
человека. Знание основ математической статистики необходимо на всех этапах
проведения медико-биологических исследований: при формулировании цели,
планировании эксперимента, наборе данных, первичной обработке,
выдвижении и проверке гипотез, построении математических моделей.
Структурой медицинского исследования принято считать совокупность
организационных моментов по отбору пациентов в опытные и контрольные
группы исследования, назначений определенного вида, продолжительности
лечения и его сопоставимости с традиционными способами терапии,
наблюдений за больными в короткоотдаленные и долгосрочные периоды
после лечебного воздействия и др. Различают поперечные и продольные
медицинские исследования.
Поперечными называют исследования, в которых обследование каждого
пациента производится однократно. Такое единовременное наблюдение
проводится один раз для решения конкретной задачи или повторяется через
неопределенные промежутки времени по мере надобности.
Продольное исследование проводится при соблюдении следующих условий:
выделение определенной группы пациентов, среди которых имеет место
систематическое повторное наблюдение за течением болезни.
Проведение научно организованного сбора данных при медицинском
исследовании необходимо для выявления статистических закономерностей.
Закономерности, в которых необходимость неразрывно связана в каждом
отдельном явлении со случайностью и лишь во множестве явлений проявляет
5
себя как закон, называются статистическими. При статистическом научном
наблюдении собираемые данные должны отвечать двум основным
требованиям: достоверности и сопоставимости. Для оценки достоверности
и сопоставимости явлений необходимо статистическое наблюдение с расчетом
следующих статистических величин.
Выборка - группа элементов, выбранная для исследования из всей совокупности
элементов
Выборочное среднее ( X ) - это центр группировки возможных значений
исследуемойnвеличины
X =
1
∑ Xi
n i =1
где n - число наблюдений, Х1 - наблюдаемые значения исследуемой величины.
Выборочное
среднее
квадратическое
отклонение
(S)
определяет
степень отклонения значений исследуемой величины от выборочного среднего.
Более 50% всех исследуемых значений находится в пределах одного
стандартного отклонения, а 99% значений находится в пределах трех стандартных
отклонений.
Дисперсия - параметр, характеризующий степень разброса элементов
выборки относительно среднего значения. Чем больше дисперсия, тем дальше
отклоняются значения элементов выборки от среднего значения.
Ошибка выборочной средней (т) показывает, насколько значение
выборочной средней близко к среднему значению генеральной совокупности.
Асимметрия - величина, характеризующая несимметричность распределения
элементов выборки относительно среднего значения. Принимает значения от -1 до 1. В
случае симметричного распределения равна 1.
Доверительный интервал позволяет определить пределы, в которых с той или иной
вероятностью могут находиться истинные значения исследуемой величины.
Вероятность Р
- параметр, характеризующий частоту появления
случайного события. Вероятность изменяется от 0 до 1.
|
Критерий Стьюдента ( t ) - наиболее часто используется для проверки
гипотезы: «Средние двух выборок относятся к одной и той же совокупности».
Критерий
позволяет найти вероятность того, что оба средних относятся к
одной и той же совокупности.
6
Временной ряд - это совокупность последовательных измерений значений
переменной (процесса), произведенных через определенные, чаще всего
равные, интервалы времени.
Для анализа временных рядов используются следующие методы:
корреляционный анализ - позволяет выявить наиболее существенные
периодические зависимости и их задержки в одном процессе
(автокорреляция) или между несколькими процессами (кросскорреляция)
(например, между отведениями в энцефалографии);
спектральный анализ - позволяет находить периодические и
квазипериодические зависимости в данных (например, анализ ритмов в
энцефалографии);
сглаживание и фильтрация - предназначены для преобразования
временных рядов с целью удаления из них высокочастотных или
сезонных (низкочастотных) колебаний (например, фильтрация
электрокардиограммы с целью удаления артефактов и помех);
авторегрессия
и
прогнозирования
скользящее среднее
процессов,
проявляющих
- используются для описания и
однородные
колебания
вокруг
среднего значения (например, прогнозирование сроков менструального цикла).
Многомерный статистический анализ — предназначен для анализа исследований, в
которых каждое наблюдение представляется не единственным числом, а некоторым
|набором чисел, в котором в заданном порядке записаны все измеренные
характеристики объекта.:
Из методов многомерного статистического анализа наиболее широко
используются
следующие: |
факторный
показателей
анализ
используется
—
для
при
большом
обнаружения
количестве
влияющих
на
измеряемых
зависимые
переменные нескольких основных комплексных факторов (например, при
изучении
свойств личности с помощью психологических тестов для
объяснения результатов проведенных исследований их результаты подвергаются
факторному анализу, который и позволяет выявить те личностные свойства,
7
которые оказывали влияние на поведение испытуемых в проведенных
исследованиях);
дискриминантный анализ - позволяет по имеющимся количественным
характеристикам объекта отнести его к одной из нескольких выделенных групп
(например, определение вида патологии по результатам объективных исследований
больного);
кластерный анализ - позволяет разбить изучаемую совокупность
объектов на группы «схожих» объектов, называемых кластерами (например,
выделение особых патологических состояний, отличающихся определенной
спецификацией, таких как стадии гипертонической болезни).
Контрольные вопросы
1. Что такое структура исследования?
2. Дайте характеристику продольных и поперечных медицинских исследований.
3. Перечислите основные статистические термины и показатели, используемые
для представление результатов медико - биологических исследований.
4. Что такое временной ряд.? Назовите методы анализа временных рядов.
5. Какие статистические
величины рассчитывают для оценки
достоверности и сопоставимости явлений ?
6. Какие методы используются для анализа временных рядов?
7. .Дайте определения следующим понятиям:
-кластерный анализ,
-дискриминантный анализ,
-факторный анализ ,
-многомерный статистический анализ
-авторегрессия и скользящее среднее
-сглаживание и фильтрация
-спектральный анализ
-кросскорреляция
-автокорреляция
-корреляционный анализ –
-Временной ряд
-Критерий Стьюдента ( t )
-Вероятность Р
-Доверительный интервал
-Асимметрия
-Ошибка выборочной средней (т)
-Дисперсия
8
-Выборочное среднее квадратическое отклонение (S)
Выборочное среднее ( X )
-Выборка
Тема 2: ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОВ КОДИРОВКИ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ
Лабораторная работа № 2
Моделирование процесса преобразования сигнала из аналоговой формы в
цифровую
9
Цель работы -: ознакомиться с процессом преобразования сигнала из
аналоговой формы в цифровую.
Преобразование аналогового сигнала в цифровой
.
«В непрерывном аналоговом сигнале нет отчетливо выделенных
дискретных элементов, поэтому не представляется возможным составить
элементарный список, не говоря уже о кодовой таблице. Если нельзя в
строках списка (или в ячейках кодовой таблицы) располагать понятные и
отличающиеся друг от друга, т. е. различимые, элементы, необходимо
применить процедуру принудительной дискретизации »(Рене Декарт) .
В качестве условного примера рассмотрим некий аналоговый сигнал
(рис. 2.1), в котором по определению отсутствуют дискретные элементы. Это
означает, что априорно не существует такой таблицы, по которой можно
было бы перечислить его составляющие.
Рисунок 2.1.-Исходный аналоговый сигнал
Произведем дискретизацию аналогового сигнала
Изменение амплитуды (рис.8.1) происходит вдоль одной оси. Можно
условиться, что это ось времени (хотя в принципе это несущественно для
10
абстрактного примера). Амплитуда происходит от латинского слова
"amplitude", что переводится как "величина" и означает максимальное
отклонение изменяющейся по определенному закону величины от среднего
значения или от некоторого значения, условно принятого за нулевое.
1.Необходимо разделить эту ось на определенные интервалы,
возможно, это и будут интервалы по времени (рис. 2.2).
Рисунок 2.2.- Разделение аналогового сигнала на интервалы
Это единственный способ получения дискретных элементов, причем
применяется
искусственный
прием,
который
определяется
как
«принудительная" дискретизация». Выбранные интервалы принципиально
никак не учитывают содержание сигнала, а «хладнокровно режут по
живому» - в этом суть процесса "принудительной" дискретизации.
В данном конкретном случае дискретизация является линейной, т. к.
используется всего одна координата (одна линия, вдоль которой происходит
разбиение на равные интервалы).
Полученные интервалы очень полезно каким-либо образом "отметить",
например, пронумеровать с помощью натурального ряда чисел: 0, 1, 2, 3 и
т. д.
11
На этом процесс дискретизации не закончивается. Кривая аналогового
сигнала, подвергнутая "принудительной дискретизации", нисколько не
изменилась,
т.е. только количества "дискретов", на которое разделяется
сигнал, явно недостаточно, т.к. в этом случае (по количеству "дискретов")
могут оказаться равными все сигналы одинаковой длины, составленные из
одинакового количества "дискретных интервалов", хотя внутри интервалов
сигналы будут абсолютно разными (рис. 2.3).
Рисунок 2.3 - Два разных аналоговых сигнала с одинаковыми интервалами
Дискретные интервалы принципиально ничем не отличаются от
сигнала в целом (кроме, разумеется, длительности), внутри интервалов такой
же непрерывный фрагмент аналогового сигнала. В обоих случая (рис.4.3) это
непрерывные сигналы.
Уменьшение интервалов имеет определенное значение, например эта
процедура определяет качество цифрового сигнала. Однако принципиально
деление на все более мелкие (до бесконечности) элементы данную проблему
не решает.
.Решение апории
(от греческого слова "aporia -"безвыходность").
состоит в исключении бесконечного деления пространства и времени, что в
реальной действительности принципиально невозможно.
12
2.Следующий шаг - усреднение в пределах интервала дискретизации,
или интегрирование непрерывно изменяющегося сигнала в пределах каждого
отсчета. (рис. 8.4)
.
Рисунок 2.4.- Усреднение сигналов в пределах "дискретов"
Превращение фрагмента непрерывного сигнала в одно-единственное
значение является нетривиальной процедурой. Действительно, как выбрать
наиболее характерное значение? Для технической реализации необходимо
применить стандартизированный прием, но поскольку за эту интеграцию
"отвечает" вычислительная техника, необходимо принять максимально
простой алгоритм. Самой простой процедурой в этой ситуации является
усреднение (хотя возможен выбор минимального или максимального
значения в интервале).
Пример Предположим, возникла необходимость сравнить успеваемость
двух групп. Понятно, что в обеих группах есть "отличники" и "двоечники",
т. е. существует определенный разброс оценок по разным дисциплинам. Если
же будут выбраны усредненные значения, не учитывающие разброса, то в
общем (с неизбежными погрешностями) получим основания для того, чтобы
сравнивать, т. к. располагаем дискретными значениями. Скажем, в одной
группе средний балл получился равным 4,9, а в другой — 3,1. Понятно, что
первая группа по успеваемости значительно превосходит вторую, хотя для
13
двух конкретных студентов из этих групп это соотношение может быть
несправедливым.
Конечно, в этом алгоритме есть недостатки, которые являются
неизбежной платой за возможность сравнения. В той группе, где средний
балл оказался равным 3,1, отдельный студент может иметь пятерки по всем
предметам. Невзирая на это, вся группа числится в отстающих. Такова
объективная реальность, таков механизм, таков алгоритм.
В результате усреднения (интеграции) сигнала в пределах диапазона
дискретизации на графике появится множество средних значений. На каждом
дискретном
участке
они
отображаются
линиями,
параллельными
горизонтальной оси.
Стоит
обратить
внимание,
что
после
процедуры
усреднения
аналоговый сигнал преобразуется в ступенчатую линию, которая, в
общем, имитирует исходную кривую (рис. 2.5).
На данном этапе можно уточнить определение дискретизации
Рисунок 2.5 - Вид ступенчатой линии сигнала после усреднения
Дискретизация — это разделение на участки, в которых сигнал
усредняется, В этом случае определяются отдельные, независимые друг от
друга отсчеты, которые можно сравнивать между собой.
14
Усредненные значения — необходимый промежуточный этап
конвертирования аналогового сигнала в цифровой,
3.Следующим
этапом
является
сравнение
полученных
значений
по
специальной шкале, т. е. квантование аналогового сигнала
Для сравнения значений, которые были усреднены (интегрированы) в
пределах каждого дискретного интервала, необходимо ввести еще одну
координату, расположенную перпендикулярно рассмотренной ранее, условно
названной координатой "времени". С помощью новой координаты можно
определить уровни усредненного сигнала в соответствии с заранее
установленной шкалой.
По форме этот процесс в определенной степени напоминает
дискретизацию, поскольку шкала также состоит из дискретных отсчетов и
значения присваиваются не непрерывно, а с интервалом, т. е. дискретно.
Действительно, можно сказать, что это — вторая дискретизация, которая
получила
особое
название
"квантование".
Термин
"квантование"
происходит от латинского слова "quantum", что означает "сколько".
Процедура оценки, или оценивания, т. е. получение ответа на вопрос
"сколько" — это и есть процедура квантования.
Исходя
из
этого,
вертикальная
шкала
называется
шкалой
квантования, а дискретные отсчеты на этой шкале — уровнями
квантования. Это значит, что уровни квантования делят диапазон
возможного изменения значений сигнала на конечное число интервалов. В
общем случае шкалы могут быть как равномерными, так и неравномерными.
Процедура квантования необходима для привязки усредненных
сигналов в дискретных интервалах к определенному набору значений со
ступенчатым изменением (квантование сигнала по уровню).
Фактически же этот процесс означает оценку усредненного сигнала по
заранее
заданной
шкале,
предположим
для
простоты,
с
восемью
равномерными уровнями: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 (рис. 2.6).
15
Квантование — это процедура замены величины усредненного
дискретного отсчета ближайшим значением из набора фиксированных
величин — уровней квантования.
Квантование - это очередное "округление" величины усредненного
отсчета, т.е. выбирается ближайшее значение по принципу округления
(например, 11 округляется до 10, а 17 - до 20). Такое округление также
вносит дополнительные искажения сигнала.
Рисунок 2.6. -Шкала квантования с восемью уровнями от 0 до 7
Искажения
называются
сигнала,
шумом
происходящие
квантования.
в
процессе
Принципиально
квантования,
важно,
что
это
искажение не может быть в дальнейшем устранено, т. к. шум квантования
коррелирован с сигналом. В общем случае это искажение уменьшается при
увеличении количества уровней квантования.
В результате процедуры квантования получают дискретные значения,
привязанные к уровням квантования (рис. 2.7).
Когда каждый дискретный элемент связывается с определенным
набором уровней квантования, а исходный аналоговый сигнал преобразуется
в последовательность стандартизированных значений, это и есть идеальная
ситуация для последующего процесса кодирования.
16
Рисунок 2.7 - Аналоговый сигнал со значениями квантования
4. Следующий этап - кодирование аналогового сигнала
Шкала квантования выбирается с заранее заданными уровнями.
Квантованный сигнал, в отличие от исходного (аналогового сигнала), может
принимать принципиально конечное число значений.
Эти значения, как правило, равны порядковому номеру уровня
квантования, что позволяет легко создать условия для последующего
кодирования, т. к. это число (номер уровня) легко представить комбинацией
двоичных единиц — чисел в двоичной системе счисления, такие числа
можно считать кодами уровней квантования.
Соответственно,
данный
этап
преобразования
номера
уровня
квантования в двоичный код называется кодированием.
Чем обоснован выбор восьми уровней квантования? В данном
конкретном случае только удобством последующего кодирования.
Если требуется
получить восемь
двоичных
кодов,
для
этого
достаточно всего трех двоичных разрядов.
Составим таблицу (табл. 2.1) кодов для восьми условных уровней
квантования.
17
Таблица 2.1 - Коды восьми уровней квантования
Уровень квантования Двоичный код
Уровень квантования
Двоичный код
0
000
4
100
1
001
5
101
2
010
6
110
3
011
7
111
Теперь, используя эту кодовую таблицу, можно, наконец, представить
исходный аналоговый сигнал (см. рис. 2.1) в виде последовательности
двоичных кодов (рис.2.8).
Если поменять местами столбики таблицы (см. табл.8 4.1), то получим
кодовую таблицу для кодирования восьми уровней аналогового сигнала. В
этой таблице представлены восемь двоичных чисел от 000 до 111, а их
значениями являются соответствующие уровни квантования.
Рисунок 2.8 - Кодирование аналогового сигнала
Эта таблица важна, поскольку
она потребуется для процедуры
обратного преобразования (рис. 2.9). Аналоговый сигнал, синтезированный
18
из цифрового сигнала, в нашем примере довольно значительно отличается от
исходного аналогового сигнала (рис. 2.10).
Рисунок 2.9 - Преобразованный аналоговый сигнал
Рисунок 2.10 - Различие исходного и преобразованного сигналов
Например, для того чтобы реальный звуковой сигнал, поступающий на
микрофон и индуцирующий непрерывный электрический сигнал, был
оцифрован с приемлемым качеством, необходимо выполнять квантование не
реже 40 000 тысяч раз в секунду, а фактически даже больше — именно 44
100 раз, что означает частоту 44,1 кГц.
.
19
Порядок выполнения работы
1. Создать
на
компьютере
программу
средствами
языка
программирования Turbo Pascal
2. Задать произвольный аналоговый сигнал в виде некоторого
уравнения (каждый студент получает задание у преподавателя),
например x=cos(x)+2sin(2x);
3. Построить график заданной функции.
4. Произвести разбиение на равные интервалы.
5. Произвести усреднение в пределах интервала дискретизации
6. Произвести квантование аналогового сигнала
7. Произвести кодирование аналогового сигнала
8. Отобразить все происходящие процессы в графическом виде на
экране компьютера
9. Написать вывод по результатам исследований
Контрольные вопросы.
1. Зачем преобразуют аналоговый сигнал в цифровой?
2. Что такое квантование?
3. От каких параметров зависит качество цифрового сигнала?
4. Как производится разбиение сигнала?
5. Как происходит квантование сигнала?
6. Как происходит кодирование сигнала?
20
Тема 3: ИЗУЧЕНИЕ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ АНАЛИЗА ДАННЫХ
Для обработки данных, в частности, медицинских обычно используют два
типа программных средств. Это пакеты обработки данных и электронные
таблицы.
Пакеты обработки данных. Число пакетов для обработки данных,
получивших достаточно широкое распространение, достигает несколько
десятков. Из зарубежных пакетов это SYSTAT, STATSGRAPHICS, BMDP,
Statistica и др. Из российских – можно назвать такие пакеты, как ЭВРИСТА,
МЕЗОЗАВР, САНИ, КЛАСС-МАСТЕР, СИГАМД и др.
Основную часть имеющихся пакетов для обработки данных можно от
нести к трем категориям: пакеты специализированные, общего назначения и
профессиональные пакеты.
Специализированные пакеты содержат методы из одного или двух
разделов статистики или методы, используемые в конкретной предметной
области.
Пакеты общего назначения
или универсальные. Хотя в обработке
медицинских
данных
присутствуют
специфические
особенности,
практически все медицинские задачи могут быть решены с помощью
универсальных пакетов.
Профессиональные пакеты.
Предназначены
для обработки
сверхбольших объемов данных или для узкоспециализированных методов
анализа.
Наиболее распространенные пакеты, используемые для обработки и
анализа данных, в том числе и медицинских: Statgraphics , Statistica, SPSS,
«КардиоКит», Excel. Все эти пакеты работают в среде Windows..
Пакет Statistica специально создавался для работы в среде Windows.
Отличается наиболее развитым интерфейсом с пользователем, богатыми
графическими возможностями.
Электронная таблица Excel в рассмотрение ввиду широкого
распространения при простейшем статистическом анализе данных. Поэтому,
в частности, пакет Excel может быть использован и при оформлении
результатов работы.
Пакет программ «КардиоКит» используют для функциональных
исследований в кардиологии.
Лабораторная работа № 3
21
Изучение пакета программ Excel для обработки данных
Цель работы: Использование пакета Excel при компьютерном анализе
медицинских данных
2.1 Теоретические сведения
Пакет Excel имеет ряд существенных преимущество перед другими
электронными таблицами:
-исключительно богатые графические возможности;
- Excel входит в Microsoft Office , что значительно облегчает
оформление отчетной документации- графики и таблицы с результатами с
легкостью переносятся в текстовый редактор Word.
2.2 Использование пакета Excel в работе врача. Построение диаграмм
Начнем изучение с наиболее важной задачи - с построения диаграмм.
Пример построения диаграммы.
Пусть в течение нескольких дней у больного М. определялась скорость
оседания эритроцитов крови (СОЭ) в мм/час Были получены следующие
данные;
Дни 1 3 5 7 9
СОЭ 3 4 4 3 3
Необходимо построить диаграмму зависимости изменения величины СОЭ в
течение болезни.
2.2.1 Создание диаграммы
Задача построения диаграмм обычно разбивается на несколько этапов.
Пусть после запуска пакета Excel открыт чистый рабочий лист.
Этап 1. Ввод данных. Прежде чем строить диаграмму, необходимо
ввести данные в таблицу Excel.
Для этого исследуемые данные следует представить в виде
таблицы, где столбцами являются соответствующие показатели. Пусть
в рассматриваемом примере первый столбец будет днями болезни, а
второй — соответствующими показателями СОЭ. При создании таблицы
Excel информация вводится и отдельные ячейки. Совокупность ячеек,
содержащих анализируемые данные, называется входным диапазоном. .
Ввод может осуществляться только в активную ячейку. Активная
ячейка — это ячейка, выделенная указателем ячейки (табличным
22
курсором). Смена активной ячейки производится с помощью клавиш
управления курсором (стрелок) или мыши.
Ввод информации в активную ячейку выполняется с клавиатуры
и заканчивается нажатием клавиши Епtег..
Для удаления содержимого ячейки необходимо установить
табличный курсор на интересующую ячейку и нажать клавишу DELET.
Если необходимо в ячейку ввести новые данные, то нужно установить
табличный курсор на интересующую ячейку и сразу
начинать
вводить с клавиатуры требуемые данные (старые автоматически
стираются).
Ввод данных в таблицу Excel:
а) установить табличный курсор на первую ячейку таблицы
(например, на А1);
I
б) ввести с клавиатуры название столбца - «Дни» и нажать
клавишу
стрелка « вниз» (или Епtег):
"\
в) убедиться, что табличный курсор стоит во второй ячейке столбца
(А2) и ввести первый показатель — первый день (набрать число «1»
на клавиатуре) н нажать клавишу стрелка «вниз» (или Епtег);
г) убедиться, что табличный курсор стоит в третьей ячейке столбца
(АЗ), ввести второй показатель - «3» п нажать клавишу стрелка
*вниз». Аналогично вводится третий («5»), четвертый («7») и т. д.
показатели до конца первого столбца.
д) установить курсор на первую ячейку второго столбца
(в примере В1) и ввести с клавиатуры название второго
столбца «Больной М.» и нажать клавишу стрелки «вниз* (или
Епtег)
е) убедившись, что табличный курсор стоит во второй ячейке столбца (В2),
повторить процедуру, начиная с пункта в). : Естественно, при этом вводить
уже следует значения показателей СОЭ. Аналогично вводятся третий,
четвертый и т. д. столбцы, если они имеются.
В результате должно быть получено следующее:
А
В
1
Дни
Больной М.
2
1
3
3
3
4
4
5
4
5
7
5
6
9
3
Этап 2. Выбор типа диаграммы.
23
На панели инструментов необходимо нажать, кнопку Мастер диаграмм
(обычно четвертая-пятая справа). В появившемся диалоговом окне
Мастер диаграмм шаг 1 из 4 I указать тип диаграммы. В диалоговом
окне Мастер диаграмм шаг I из 4 слева приведен список типов
диаграмм, справа дается вид вариантов подтипов. Для указания типа
диаграммы необходимо вначале выбрать тип в левом списке (с помощью
указателя мыши и щелчка левой кнопкой), а затем выбрать подтип
диаграммы в правом окне (щелчком левой кнопки мыши на выбранном
подтипе).
Кратко охарактеризуем основные тины диаграмм.
Гистограмма — позволяет сравнивать значения для случаев выявления
сходных типов данных. Является очень наглядным при небольшом числе
данных (до 10). Обычно используется при представлении результатов.
При обработке данных часто используется для построения гистограмм
выборки. При этом для большей наглядности гистограммы число групп
разбиения не должно быть как слишком большим, так и слишком малым (чаще
всего выбирают 6—10 интервалов разбиения).
Линейчатая - разновидность гистограммы в горизонтальной плоскости.
Используется значительно реже. Типичный пример использования - построение
возрастных пирамид населения.
График
линейные графики особенно хороши, когда нужно
проанализнровать тенденцию по нескольким случаям выявления
сходных данных. Пример — температурная кривая. Наиболее часто
используются при различных исследованиях, когда имеется большое
количество точек.
Круговая — круговые диаграммы хорошо подходят для показа
пропорций, процентов и других сопоставимых значений. Например,
удобно использовать для показа соотношений по видам патологий.
Точечная.- разновидность графика, когда отдельные точки либо не
соединяются линиями, либо аппроксимируются различными кривымн.
Область применения та же, что и у графика.
С областями — составные диаграммы полезны для показа итогов для
серий различных показателей. Эти графики удобны для анализа долей
отдельных компонентов в общем итоге. Например, может
рассматриваться динамика некого показателя работы больницы, как
сумма динамик соответствующих показателей отделений.
Кольцевая - разновидность круговой диаграммы в виде кольца. Применяется
значительно реже.
Лепестковая — на лепестковых (звездных) диаграммах отдельные
значения данных распределяются вокруг некоторой точки-центра. Такие
диаграммы могут быть полезны для анализа изменений при наличии
многочисленных значений. Например, удобно проследить динамику изменения
соотношения по видам патологий во времени.
24
Поверхность - применяется, когда необходимо изобразить изменения
показателя в трехмерном пространстве.
Другие типы диаграмм Ехсе! в медицине используются значительно
реже.
В рассматриваемом примере выберем тип - гистограмма, вид обычная гистограмма (левую верхнюю диаграмму в правом окне).
После чего нажимаем кнопку Да,лее > в диалоговом окне.
Этап 3. Указание диапазона.
В появившемся диалоговом окне Шаг 2 из 4 необходимо выбрать
вкладку Диапазон и в поле Диапазон указать интервал данных, т. е.
ввести ссылку на ячейки, содержащие данные, которые необходимо
представить на диаграмме.
Определение диапазона (интервала) данных является самым
ответственным моментом построения диаграммы. Здесь необходимо указать
только
те
данные,
которые
должны
быть
изображены
на диаграмме (в нашем примере - значения СОЭ). Кроме того,
для введения поясняющих надписей (легенды) они также должны
быть включены в диапазон (в примере - «,Б-ной М.>).
Для этого с помощью клавиши Dе1е1е необходимо очистить
рабочее поле Диапазон и, убедившись, что в нем остался только
мигающий курсор, следует навести указатель мыши на левую
верхнюю ячейку данных (В1), нажать левую кнопку мыши и, не
отпуская ее, протянуть указатель мыши к правой нижней ячейке,
содержащей
выносимые
на
диаграмму
данные
(В6),
затем
отпустить левую кнопку мыши. В рабочем поле должна появиться запись:
=Лист1!$В$1:$В$6.
Здесь
наиболее
важным
для
нас
является указание диапазона В1: В6, что подтверждает правильное введение
интервала данных.
I
Если с первого раза не удалось получить требуемую запись в поле
Диапазон, действия необходимо повторить.
Если диалоговое окно закрывает столбцы с данными, его можно
отодвинуть, потянув за строку заголовка указателем мыши (при нажатой левой
кнопке).
Далее необходимо указать, в строках или столбцах расположены ряды
данных. В примере значения СОЭ расположены в столбце, поэтому
переключатель Ряды в: с помощью указателя мыши следует
установить в положение столбцах (черная точка должна стоять около
слова столбцах).
,
Этап 4. Ввод подписей со оси X (горизонтальной).
В диалоговом окне Шаг 2 из 4 необходимо выбрать вкладку Ряд (щелкнув
по ней указателем мыши) и в поле Подписи оси X: указать
диапазон подписей (в примере - дни). Для этого следует активизировать поле
Подписи
оси
X:,
щелкнув
в
нем
указателем
мыши,
и,.
наведя указатель мыши на левую верхнюю ячейку подписей (А2),
25
нажать левую кнопку мыши и, не отпуская ее, протянуть указатель
мыши к правой нижней ячейке, содержащей выносимые на ось X
подписи (А6), затем отпустить левую кнопку мыши. В рабочем
поле должна появиться запись: =Лист1!$А$2:$А$6. Здесь, как и
для данных, наиболее важным для нас является указание диапазона А2:А6, что
подтверждает правильное введение интервала подписей.,
После появления требуемой записи диапазона необходимо нажать кнопку
Далее>.
Этап 5. Введение заголовков.
В третьем окне требуется ввести заголовок диаграммы и названия осей.
Для этого необходимо выбрать вкладку Заголовки, щелкнув по ней
указателем мыши. Щелкнув в рабочем поле Название диаграммы: указателем
мыши,
ввести с клавиатуры в поле название: «Изменения СОЭ>. Затем
аналогичным образом внести в рабочие поля Ось X (категорий):
и Ось У
(значений): соответствующие названия: «Дни», «СОЭ (мм/час)>.
Далее необходимо выбрать вкладку Легенда и указать необходима ли
Легенда
(расшифровка
кривых).
Щелчком
мыши
установить
флажок (птичку) в поле Добавить легенду.
После этого нажать кнопку Далее>.
Этап 6. Выбор места размещения.
В четвертом окне необходимо указать место размещения диаграммы.
Для этого переключатель Поместить диаграмму па листе: установить в
нужное положение (на отдельном или текущем листе). В примере
устанавливаем переключатель в положение имеющемся: (щелчком указателя
мыши черную точку устанавливаем слева от слова имеющемся:).
Этап 7. Завершение.
Если диаграмма в демонстрационном поле имеет желаемый вид,
необходимо нажать кнопку Готово. В противном случае следует нажать
кнопку Назад и изменить уставовкн.
Нажимаем кнопку Готово. На текущем листе должна появиться
следующая диаграмма (рис.2,1):
;.
•
26
Рисунок 2.1 - Диаграмма демонстрационного примера без редактирования
2.2.2 Редактирование диаграммы
Чаще всего полученная диаграмма не является окончательной и требует
определенною редактирования.
Для редактирования диаграммы необходимо выделить ее как объект
(активизировать) - щелкнуть левой кнопкой мыши в пол» диаграммы. При
этом на рамке диаграммы появятся черные квадратики. Рассмотрим основные
приемы редактирования диаграмм.
Перемещение диаграммы по полю таблицы.
Для перемещения диаграммы указатель мыши устанавливается в поле
диаграммы и при нажатой левой кнопке указатель вместе с диаграммой
перемещается в нужное место.
Изменение размеров диаграммы.
Для изменения размеров необходимо указатель мыши навести на один
из
черных
квадратов
на той части рамки диаграммы, которая должна быть перемещена.
Указатель мыши должен принять вид обоюдоострой стрелки. Затем при
нажатой
левой
кнопке
часть
рамки
перемещается
на нужное расстояние в требуемом направлении. В рассматриваемом
примере
диаграмма
(рис.2.1)
требует
увеличения
размера
по высоте. Поэтому, установив указатель мыши на среднем квадрате
нижней стороны рамки, при нажатой левой кнопке перемещаем указатель
на
2см
вниз.
Размер
диаграммы
увеличивается
по
вертикали
Редактирование надписей.
Иногда оказывается, что надписи в на диаграмме недостаточно заметны
и требуют редактирования. Для этого надпись должна быть выделена как
элемент диаграммы (активизирована), после чего с ней могут быть
проведены необходимые преобразования. Пусть требуется переместить
заголовок диаграммы «Изменения СОЭ» и изменить тип и размер его
шрифта. Указателем мыши щелкаем по любой букве заголовка. Вокруг
заголовка появляется рамка, указывающая, что осуществляется его
редактирование. Указатель мыши наводится на один из черных
квадратиков рамки и при нажатой левой кнопке смещается на несколько
сантиметров. Заголовок перемещается. Далее на панели Форматирование
указателем мыши щелкаем по стрелке справа от окна Шрифт (обычно
крайнее левое окно). Появляется выпадающий список возможных
шрифтов. Вместо использованного к шрифта Arial Суг с помощью полосы
прокрутки находим другой допустимый тип шрифта (в названии желательно
присутствие слова Суг- кириллица) тип шрифта меняется.
ЗАДАНИЕ №1
27
Уменьшить размер названия оси X.
•
Решение. Указателем мыши щелкаем по любой букве названия «Дни*.
Вокруг названия появляется рамка, указывающая, что осуществляется
его редактирование. Для изменения размера шрифта необходимо
щелкнуть указателем мыши по стрелке справа от окна Размер на панели
Форматирование (второе окно слева). В появившемся списке размеров
шрифтов щелчком указателя мыши устанавливаем новый размер, например
8. Размер шрифта названия уменьшается.
Для изменения характеристик шрифтов подписей осей необходимо
щелкнуть указателем мыши по любой цифре подписей (например, : по
цифре 3 подписей оси X). В этом случае признаком, указывающим на
то, что осуществляется редактирование подписей, являются черные
квадраты в начале и в конце оси. Далее так же, как и ранее, меняется
тип и/или размер шрифта.
Изменение типа диаграммы. Пусть требуется изменить тип диаграммы
Гистограмма
на
тип
Круговая.
Для
этого
необходимо
щелкнуть правой кнопкой мыши в поле изменяемой диаграммы.
В появившемся контекстном меню выбирается пункт Тип диаграммы....
После чего в диалоговом окне Тип диаграммы осуществляется выбор типа
диаграммы аналогично тому, как это делалось с помощью окна Мастер
диаграмм
(шаг
1
из
4):
тип
диаграммы.: в поле Тип: выбираем Круговая, в поле Вид: — круговая
диаграмма (левая верхняя). Затем нажимается кнопка ОК.
ЗАДАНИЕ №2
Восстановить тип диаграммы Гистограмма.
Щелкнуть правой кнопкой мыши в поле диаграммы. В
появившемся контекстном меню выбирается пункт Тип диаграммы....
После чего в диалоговом окне Тип диаграммы в поле Тип: выбираем
Гистограмма, в поле Вид: — обычная гистограмма (левая верхняя).
Затея нажимается кнопка ОК
Введение дополнительных данных в диаграмму.
Пусть на гистограмме (рис.2.1) требуется добавить показатели
изменения СОЭ еще одного больного Л.: 4, 4, 5, 5, 6. Для этого,
прежде всего,
необходимо ввести имя больного и указанные
показатели в таблицу, например, в ячейки С1:С6. Затем необходимо
щелкнуть правой кнопкой мыши в поле изменяемой диаграммы. В
появившемся контекстном меню выбирается пункт Исходные данные.
28
После чего в диалоговом окне Исходные данные осуществляется ввод
новых исходных данных аналогично тому, как это делалось с
помощью окна Мастер диаграмм (шаг 2 из 4): источник данных дна...,
только здесь вводимым диапазоном будет В1:С6. Для этого с
помощью клавиши Dе1е1е необходимо очистить рабочее поле
Диапазон. Убедившись, что в нем остался только мигающий курсор,
следует навести указатель мыши на левую верхнюю ячейку данных
(В1), нажать левую кнопку мыши и, не отпуская ее, протянуть
указатель мыши к правой нижней ячейке, содержащей выносимые на
диаграмму данные (С6), затем отпустить левую кнопку мыши. В
рабочем поле должна появиться запись: =Лист1!$В$1:$С$6. Здесь
наиболее важным для нас является указание днапазона В1:С6, что
подтверждает правильное введение интервала данных.
Затем необходимо выбрать вкладку Ряд (щелкнув по ней указателем
мыши) и в поле Подписи оси X: указать диапазон подписей (в примере дни). Здесь диапазон останется прежним - А2:А6.|
Для этого следует
активизировать поле Подписи оси X:, щелкнув в нем указателем мыши, и,
наведя указатель мыши на левую верхнюю ячейку подписей (А2), нажать
левую кнопку мыши и, не отпуская ее, протянуть указатель мыши к
правой нижней ячейке, содержащей выносимые на ось X подписи (А6),
затем отпустить левую кнопку мыши. В рабочем поле должна появиться
запись =Лист1!$А$2:$А$6. Здесь, как и для данных, наиболее важным для
нас является указание диапазона Л2:А6, что подтверждает правильность
введения интервала подписейПосле появления требуемой записи диапазона, убедившись, что
диаграмма имеет желаемый вид (в поле просмотра результата),
необходимо нажать кнопку ОК.
Изменение цвета фона диаграммы. Изменение цвета фона
диаграммы может потребоваться, если предполагается печатать
диаграмму на черно-белом принтере, В этом случае желательно,
чтобы фон имел белый цист, иначе столбцы гистограммы будут
плохо отличаться от фона. Изменение цвета фона осуществляется
щелчком правой кнопки мыши по фону диаграммы. В появившемся
контекстном меню выбирается
пункт Формат
области
построения.... После чего в диалоговом окне Формат области
построения в поле Заливка, цвет: необходимо щелкнуть указателем
мыши по белому квадратику и нажать кнопку ОК.
В результате редактирования диаграмма должна принять примерно
следующий вид (рис. 2. 2).
29
|Рисунок 2.2редактирования
.
Диаграмма
демонстрационного
примера
после
ЗАДАНИЕ
1.Построить диаграмму (задание получить у преподавателя) без
редактирования
2.Ввести дополнительные данные в диаграмму
3.Отредактировать построенную диаграмму
4.Изменить тип диаграммы
5.Написать вывод по результатам исследований
Контрольные вопросы
1Типы программных средств, используемых в медицине для обработки
данных?
2.Классификация существующих пакетов для обработки данных в медицине
3.Сравнительные характеристика основных пакетов обработки данных в
медицине
4.Использование пакета Excel в работе врача. Достоинства пакета.
5. Пакет Excel . Построение диаграмм, основные этапы.
6. Пакет Excel , основные типы диаграмм
7. Что представляет собой гистограмма?
8. Что представляет собой линейчатая диаграмм?
9. Что представляет собой график? ?
10.Что представляет собой круговая диаграмм?
11.Что представляет собой точечная диаграмм?
12.Что представляет собой диаграмм с областями?
13.Что представляет собой кольцевая диаграмм?
14.Что представляет собой лепестковая диаграмм?
15.Что представляет собой поверхность?
16.Как производится редактирование диаграммы?
17.Как производится изменение типа диаграммы?
30
18.Как производится введение дополнительных данных в диаграмму?
Лабораторная работа № 4
.
Изучение пакета программ SТАТ1SТ1СА для обработки данных
Цель работы - ознакомиться с основными методами анализа данных в
системе 5ТАТ1SТ1СА
31
В последнее время достаточно широкое распространение для обработки
медике-биологических данных получил хорошо зарекомендовавший себя пакет
программ обработки данных общего назначения 5ТАТ1SТ1СА for Windows.
Пакет 5ТАТ1SТ1СА является хорошо сбалансированным по соотношению
«мощность/удобство». Наличие достаточно широкого спектра функциональных
алгоритмов делает его достаточно привлекательным как для начинающих, так и
для статистиков-профессионалов. 5ТАТ1SТ1СА имеет большое число заранее
подготовленных процедур (более 250). Пакет позволяет проводить
исчерпывающий, всесторонний анализ данных для научного применения.
Пакет способен компоновать данные для анализа из различных файлов,
осуществлять
выборку
подмножеств
данных,
их
ранжирование
(распределение по порядку , построение в шеренгу по росту) или сортировку
по тем или иньм условиям, всегда имеется возможность отредактировать данные в
среде пакета и добавить описательный текст к анализируемым наборам данных
(файлам).
Особенно выделяются графические возможности.. Графика и средства
редактирования графических материалов являются наиболее сильной стороной
пакета. Представленные сотни типов графиков: двумерные или трехмерные
(имеются даже графики типа 4-D), матрицы и пиктограммы. Есть возможность
разработать свой дизайн графика и добавить его в меню.
5ТАТ1SТ1СА обладает превосходными средствами представления результатов
анализа в виде таблиц и графиков, позволяет автоматически создавать отчеты
по проделанной работе. Связь с другими Windows - приложениями легка и
естественна. Система подсказок составлена продуманно и удобна в обращении. С
ее помощью можно обучаться не только работе с самим пакетом, но и
современным методам статистического анализа. В экранный справочник входит
почти вся информация печатной документации. С ее помощью можно обучаться
не только работе с самим пакетом, но и современным методам статистического
анализа. В экранный справочник входит почти вся информация печатной
документации.
5ТАТ1SТ1СА по своей структуре как бы состоит из нескольких
связанных между собой «мини-пакетов» (модулей). Эти «мини-пакеты»
взаимодействуют друг с другом, имея одинаковый формат системных файлов.
32
Наблюдения (события) и переменные
В системе SТАТ1SТ1СА данные организованы в виде наблюдений (СА5Е5)
и
переменных (VАR1АВLЕ8). Наблюдения можно рассматривать как
эквивалент записей в программе управления базами данных (или строк
электронной таблицы), а переменные - как эквивалент полей (столбцов
электронной таблицы). Каждое наблюдение состоит из набора значений
переменной. Предположим, 4 человека (наблюдения) участвовали в 3-х тестах;
такой файл данных может содержать 5 переменных: Пол (Сепаег) (Male=мужчина,
Female=женщина), Образование (Еducat) (С=колледж, H=средняя школа) и 3
оценки тестов (от Теst 1 до Тest 3). Ниже приведен пример такого файла.
Переменные Пол (Сепа'ег) и Обрзование (Еducat) содержат текстовые значения.
Для обращения к таким переменным система 5ТАТ1SТ1СА использует "двойную
запись" значений, т.е. она присваивает текстовым значениям числовой
эквивалент. Используя числовые эквиваленты текстовых значений, такие
переменные можно включать в любую процедуру статистического анализа
данных.
33
Файлы данных системы 5ТАТ15Т1СА, помимо исходных данных, могут
хранить и другую дополнительную информацию об отдельных переменных,
например:
• формат отображения (например, число десятичных знаков или формат значений
даты или времени),
,.
• определенные значения, которые нужно пропускать при расчетах (т.е. коды
пропущенных данных),
• длинные имена переменных и комментарии,
• длинные метки и комментарии для отдельных значений,
• формулы, которые можно использовать для задания, перекодирования или
преобразования каждой переменной,
• динамически обновляемые связи между файлом данных и другими
файлами данных, совместимыми с Windows, т.е. связи динамического обмена
данными (DDЕ) Windows.
Все эти спецификации переменной можно вызывать двойным
щелчком на имени переменной в таблице исходных данных.
Имена столбцов в таблице исходных данных содержат имена
переменных. Если щелкнуть дважды на имени столбца, то появится окно
спецификаций переменной.
В этом окне можно изменить формат, имя переменной, ввести формулу для
пересчета ее значений, установить связи с другими файлами (при помощи
Windows соглашений о динамическом обмене данными) и т.д. Все спецификации
переменных можно также посмотреть и отредактировать в "объединенном"
окне спецификаций всех переменных, доступном после нажатия в показанном
выше диалоговом окне кнопки Все параметры (АLL 5РЕСS.).
34
Вычисление матрицы корреляции (СОRRЕLАТION МАТR1СЕ5).
Для вычисления матрицы корреляции для переменных из файла данных
необходимо на стартовой панели (или в выпадающем меню Анализ
(5ТАТ1SТ1СА), которое содержит копии всех команд стартовой панели),
выберите с помощью двойного щелчка пункт Корреляционные матрицы или
выделите его и нажмите кнопку ОК.
Удостоверьтесь, чтобы в таблице исходных данных не был выделен блок
значений (чтобы отменить выделение блока, нужно просто щелкнуть на любой
ячейке).
Если выделен блок, то система 5ТАТ1SТ1СА будет проводить анализ
именно этого блока, и после нажатия кнопки ОК вместо того, чтобы попросить
выбрать переменную, как показано ниже, выведет корреляции для блока переменных.
35
1
После выбора команды Корреляционные матрицы, откроется диалоговое окно
Корреляции Персона.
•
I
36
Это стандартное диалоговое окно анализа, оно содержит возможности для
выбора переменных, которые подлежат анализу, а также предлагает различные
варианты получения и вывода результатов.
Диалоговое окно выбора переменной.
'
' ;
После нажатия кнопки Переменные (variable list) или ОК, появится диалоговое
окно выбора переменной.
Обратите внимание, что при "случайном" выделении блока в таблице
исходных данных переменные этого блока будут выбраны автоматически, и
при нажатии кнопки ОК по умолчанию будет вычислена матрица корреляций для
выделенного блока переменных. В данном примере нажмите кнопку Выбрать все
(sеlесt а11), а затем кнопку ОК (дважды) для получения матрицы корреляции всех
выбранных переменных с параметрами по умолчанию.
.
37
Таблицы результатов (динамические таблицы результатов анализа).
Окно, напоминающее таблицу исходных данных, в котором появится
матрица корреляции (см. выше), называется таблицей результатов (отметим,
что цветом здесь выделены значимые коэффициенты корреляции). Таблицы
результатов используются в системе 5ТАТ1SТ1СА для вывода большинства
численных оценок, полученных в ходе анализа данных. Они могут содержать от
короткой строки до нескольких десятков мегабайт информации и предлагают
множество процедур для удобного просмотра результатов и их визуализации в
виде стандартных или определенных пользователем графиков.
Множество средств для работы с таблицами результатов вызывается с
помощью кнопок на ее панели инструментов и контекстного меню (это меню
появляется при щелчке правой кнопкой мыши на любой ячейке таблицы).
Вы можете запустить различные команды меню, чтобы посмотреть, как они
работают, или ознакомиться с их описанием, нажав клавишу f1, кнопку
справки
панели инструментов или щелкнув два раза на строке состояния
(в самом низу окна приложения 5ТАТ1SТ1СА). Например, можно изменить
все аспекты формата отображения каждого столбца, отредактировать
результаты, добавить пустые строки и столбцы для создания места для
примечаний или для результатов, полученных из других источников.
Предусмотрены различные способы вывода таблиц результатов на печать (по
умолчанию они печатаются в виде таблицы с высоким качеством и разрешением).
Таблицу результатов можно сохранить как:
• документ в формате таблицы результатов (файл с расширением *.scr), который
может быт о открыт позже для продолжения анализа,
• стандартный файл данных 5ТАТ1SТ1СА (файл с расширением *.sta), будучи
результатом одного анализа, он может служить исходными данными для другого, а
также как
?
• текстовый файл.
38
Таблицы данных STATISTICA основаны на технологии мультимедийных таблиц,
разработанной компанией StatSoft. Система работает как с исходными данными, так и с
численными и текстовыми результатами Анализов. Таблица данных STATISTICA
является двумерной таблицей, которая может содержать практически неограниченное
число наблюдений (строк) и переменных (столбцов), при этом каждая ячейка может
содержать неограниченное количество символов. Отметим, что в ячейки можно помещать
не только числа и текст, но и любые другие Документы, использующие технологию,
например, звук, видео, Графики, анимацию, Отчеты с внедренными Объектами.
Поскольку Таблицы данных STATISTICA могут содержать Макросы и поддерживают
настраиваемый пользовательский интерфейс, то, следовательно, их можно использовать в
качестве основы в пользовательских приложениях (например, можно добавить список
опций или ряд кнопок в верхнем левом углу), презентациях, анимациях и т.д.
Данные в системе STATISTICA организованы в виде набора наблюдений и переменных.
Если вы не знакомы с этими понятиями, то можете представить себе, что наблюдения
соответствуют записям таблицы базы данных (строкам), а переменные представляют
собой поля (столбцы). Каждое наблюдение состоит из набора значений переменных, в
первом столбце файла содержатся (необязательно) имена наблюдений.
Вы можете одновременно работать с несколькими копиями приложения STATISTICA. В
каждой из них может быть запущен специальный тип Анализа, например, Основные
статистики и таблицы, Множественная регрессия, Дисперсионный анализ и т.д. Более
того, в каждом приложение STATISTICA можно одновременно запустить несколько
Анализов одного или различных типов (например, пять модулей Множественная
регрессия и два модуля Дисперсионный анализ), которые могут работать на основе одного
или нескольких исходных файлов данных (вы можете одновременно открыть несколько
исходных файлов данных).
Отдельные "Анализы" - функциональные рабочие единицы. Чтобы использовать все
преимущества "многозадачности", вы можете работать со STATISTICA, используя
"Анализы" в качестве функциональных рабочих единиц, которые представлены
отдельными вкладками в строке Анализов, находящейся в нижней части окна приложений
(чуть выше строки состояний; см. пример ниже, где одновременно запущены модули
Основные статистики и таблицы, Кластерный анализ и Канонический анализ). Обычно,
при вызове Анализа создается соответствующая вкладка. Существует множество
параметров, управляющих различными элементами STATISTICA.
По умолчанию, при отображении вывода указанного типа, этот диалог автоматически
сворачивается в соответствующую кнопку Анализа в нижней части экрана. Нажмите эту
кнопку (или нажмите сочетание клавиш CTRL+R), чтобы снова отобразить диалог и
выполнить Анализ.
Опции управления выводом результатов Анализа доступны в контекстном меню
(вызываемом при нажатии правой кнопкой мыши на кнопке Анализа в строке Анализов).
Удобство использования экранов с большим разрешением. Пользователи, которые
работают с большим разрешением экрана, могут выключить опцию минимизации
диалогов Анализов, поскольку эти диалоги не занимают много места на экране. Вы
можете настроить эту опцию специально для одного Анализа (отменив выбор команды
Авто скрыть в контекстном меню Анализа) или глобально для всей программы
39
(используя вкладку Анализ/График в диалоге Параметры, доступном при выборе
команды Сервис - Параметры).
После работы с Анализами STATISTICA вы можете закрыть их, выбрав команду Закрыть
все Анализы. Вы также можете открыть новое приложение STATISTICA, в котором можете
заново организовать работу соответствующим образом.
Диапазон численных значений, которые можно вводить в ячейки Таблицы данных
Максимальное число, которое можно ввести (вручную) в ячейку Таблицы данных
STATISTICA равно ±9.99999E+30 (то есть, ±9.99999..*1030), что меньше по модулю, чем
1E+31.
Отметим, что это ограничение не распространяется на максимальное значение, которое
можно сохранить в ячейке (это значение намного больше, см. ниже). При вводе значения,
превышающего установленный порог, появляется предупреждение. Это сделано для того,
чтобы (a) предотвратить ввод неправильного значения в научном формате (поскольку
один неправильный символ в этом формате может изменить реальное число до
астрономической величины), и (b) помешать вводу слишком больших величин (см. ниже).
Действительные числа (в формате Двойной) сохраняются в STATISTICA согласно 64битной нотации IEEE представления числа с плавающей точкой в диапазоне
±1.79769313486231E+308 (то есть, ±1.79769313486231*10308). Однако это ограничение
распространяет на максимальное значение, которое может быть сохранено в ячейки.
Поэтому не рекомендуется использовать очень большие исходные значения. Подобные
данные необходимо предварительно масштабировать перед проведением анализа в
STATISTICA, чтобы получить требуемую точность вычислений.
Вы можете ввести в ячейку число не более 9.9999..E+30 (как было сказано выше), но в
ячейках могут храниться и намного большие значения - вы можете получить такие данные
в STATISTICA в процессе импорта или в результате преобразований данных в STATISTICA
(с помощью формул, или используя математическую библиотеку STATISTICA Visual
Basic).
40
Составные корреляционные матрицы
Составные корреляционные матрицы являются расширением понятия стандартной
квадратной корреляционной матрицы (см. раздел Типы матриц). Каждая из матриц
содержит набор некоторых величин связи (например, коэффициенты корреляции) для всех
пар указанных переменных в отдельной группе. Например, на рисунке ниже две
отдельные матрицы (по одной для каждой группы) образуют составную корреляционную
матрицу.
Пример матричного файла составной корреляции:
Пер 1
Пер 2
Пер 3
Средние
Ст.откл.
Кол-во
N
Матрица
Пер 1
Пер 2
Пер 3
Средние
Ст.откл.
Кол-во
N
Матрица
Пер 1
1.00
.20
.30
12
3
50
1
1.00
.60
.50
24
6
35
Пер 2
.20
1.00
.10
11
5
Пер 3
.30
.10
1.00
10
2
.60
1.00
.19
17
4
.50
.19
1.00
30
9
1
Составные корреляционные матрицы можно использовать в качестве исходных данных в
некоторых Анализах, например в модуле Моделирование структурными уравнениями.
Отметим, что порядок, в котором матрицы отображаются в Таблице данных, зависит от
порядка кодов, указанных в диалоге Выберите коды для группирующей переменной.
Также вы можете вручную создать составную корреляционную матрицу, введя
соответствующие значения парных корреляций в обычную Таблицу данных и добавив
после каждой матрицы дополнительные четыре наблюдения
Вы можете определить тип каждой переменной в диалоге спецификаций Переменных
(который можно вызвать через меню Данные или двойным нажатием на заголовке
соответствующего столбца). Файлы Таблиц данных STATISTICA поддерживают работу с
четырьмя основными типами переменных. Отметим, что Таблицы данных могут
содержать связи с другими источниками данных, внедренные мультимедийные объекты
различных типов, Макросы и т.д. Однако эти элементы не используются в качестве
исходных данных в Анализах.
Двойной. Тип данных Двойной (сокращение от Двойная точность) является стандартным
типом данных для хранения числовых значений в STATISTICA. Значения сохраняются в
41
виде 64-битных действительных чисел с плавающей точкой, что позволяет использовать
15-разрядов (1 бит выделяется на хранение знака, 11 - на экспоненту и 52 - на мантиссу).
Интервал значений, поддерживаемых таким образом, равен ±1.7*10308. Каждое числовое
значение может иметь уникальную текстовую метку (см. Редактор текстовых меток)
практически неограниченной длины (если Формат отображения установлен, как
Общий). Этот тип является единственным типом данных, который позволяет использовать
десятичные разряды. Если используется тип данных Двойной, то каждая ячейка занимает 8
байт памяти (плюс текстовая метка). Отметим, что для типа данных Двойной используется
стандартный код пропущенных данных, равный -9999.
Целый. Если используется тип данных Целый, то вы можете вводить целочисленные
значения в интервале от -2,147,483,648 до 2,147,483,647. В этом случае, числовые
значения, содержащие десятичный разряд, недопустимы. Каждое числовое значение
может иметь уникальную текстовую метку (см. Редактор текстовых меток) практически
неограниченной длины (если Формат отображения установлен, как Общий). Если
используется тип данных Целый, то каждая ячейка занимает 4 байта памяти. То есть,
использование этого типа данных позволяет экономить место на диске по сравнению с
использованием формата Двойной. Отметим, что для типа данных Целый используется
стандартный код пропущенных данных, равный -9999.
Байтовый. Если используется тип данных Байтовый, то в переменной этого типа вы
можете вводить целочисленные значения в интервале от 0 до 255. Недопустимы числовые
значения, содержащие десятичный разряд. Каждое числовое значение может иметь
уникальную текстовую метку (см.
Редактор текстовых меток) практически
неограниченной длины (если Формат отображения установлен, как Общий).
Преимущество использования типа данных Байтовый заключается в том, что в этом
случае требуется меньше места для хранения данных на диске, поскольку каждая ячейка
занимает 1 байт. Отметим, что для типа данных Байтовый используется код
пропущенных данных равный 255.
Текстовый. Тип данных Текстовый специально оптимизирован для хранения
последовательностей символов практически неограниченной длины. Отметим, что в
STATISTICA, вы можете проводить численные Анализы на основе текстовых значений,
при этом STATISTICA в процессе обработки присваивает уникальное числовое значение
всем текстовым значениям. Это отличается от сопоставления числовым данным текстовых
меток, поскольку в данном случае связи между текстовыми значениями и числами не
сохраняются в STATISTICA. Таким образом, при последующем анализе текстовым
значениям могут быть сопоставлены другие числовые эквиваленты. Длина поля,
выделяемого для текстовой переменной, не ограничена и может изменяться. Отметим, что
для типа данных Текстовый используется код пропущенных значений в виде пустой
строки.
Зачем нужны различные типы данных? Различия между текстовым и числовым типами
данных очевидны. Использование трех различных типов данных числовых значений в
некоторых случаях позволяет сэкономить место на диске при хранении данных. В
большинстве случаев рекомендуется использовать стандартный тип данных . Однако при
работе с очень большими файлами данных можно сократить место для хранения на диске
в 2 (или даже в 8) раз.
См. также разделы: Форматы отображения, Таблицы данных - вводный обзор и
Диапазон численных значений, которые можно вводить в ячейки Таблицы данных.
42
Открытие Таблицы данных
Для того, чтобы отрыть файл Таблицы данных (или несколько Таблиц данных),
необходимо выполнить следующие действия:
Выберите команду Открыть в меню Файл или нажмите кнопку Открыть на
панели инструментов.
2.
В диалоге Открыть укажите в поле Папка папку, в которой содержится требуемая
Таблица данных.
3.
Если потребуется, измените значение в поле Тип файлов, используя выпадающий
список.
4.
Выберите требуемый файл Таблицы данных и нажмите кнопку Открыть. Чтобы
открыть несколько Таблиц данных, необходимо выбрать несколько файлов, удерживая
клавишу CTRL или клавишу SHIFT (для выбора целого списка файлов).
1.
Если вы вводите длинное имя переменной (в поле Длинное имя в диалоге спецификаций
Переменных), которое начинается со знака равенства, STATISTICA интерпретирует это
имя как формулу и проверяет правильность записанного выражения. Если формула
записана правильно, вы должны указать, надо ли немедленно пересчитать переменную,
или сделать это позже. Вы можете использовать формулы переменной для проверки
данных, преобразования переменной, перекодирования переменной или для создания
значений на основе логических условий (например, выражение =(v0<=100)*1 +
(v0>100)*2 присваивает значение 1 всем наблюдениям с номерами, начиная от 1 и
заканчивая 100, а значение 2 всем наблюдениям с номерами большими 100). Переменные
можно обозначать именами (например, Test1, Income) или номерами (например, v1, v2, v3,
...). v0 обозначает номер наблюдения. Кроме того, к формуле можно добавить
комментарий с помощью знака точка с запятой.
Примеры:
Формула
=(v1+v2+v3)/3
Результат
Вычисляет среднее первых 3 переменных
=(v0<=10)*1+(v0>10)*2 Перекодирует наблюдения 1-10 как 1, а остальные - как 2
=vnormal(rnd(1),50,3)
Создает случайные числа из нормального распределения с
параметрами (m=50,s=3)
Отметим, что вы можете нажать кнопку Функции в этом диалоге, чтобы открыть диалог
Диспетчер функций.
В этом диалоге вы можете выбрать соответствующую формулу из различных групп:
операторы, распределения, математические функции. После нажатия кнопки OK в этом
диалоге, выбранная функция будет вставлена в поле редактирования.
См. также раздел: Формулы Таблицы данных - Обзор синтаксиса, Формулы Таблицы
данных - Распределения и их функции, Формулы Таблицы данных - Примеры, Формулы
Таблицы данных - Предопределенные функции.
Для дополнительной информации о том, как арифметические и логические выражения
работают с пропущенными данными, см. раздел Логические и арифметические выражения
со значениями пропущенных данных всегда равно FALSE или коду ПД .
43
См. также Преобразование группы переменных.
Меню Графика доступно всегда, независимо от того, какой Документ STATISTICA открыт.
Продолжить
Гистограммы
Диаграммы рассеяния
Графики средних с ошибками
Графики поверхностей
2М Графики:
Гистограммы
Графики квантиль-квантиль
Диаграммы рассеяния
Графики вероятность-вероятность
Графики средних с ошибками
Столбчатые диаграммы
Диаграммы размаха
Линейные графики (для
переменных)
Диаграммы диапазонов
Линейные графики (профили
наблюдений)
Последовательные/наложенные
графики
Диаграммы рассеяния с образами
Диаграммы рассеяния с
гистограммами
Диаграммы рассеяния с
диаграммами размаха
Круговые диаграммы
Графики пропущенных
данных/диапазонов
Графики функций пользователя
Нормальные вероятностные
графики
3М Последовательные графики:
Диаграммы исходных данных
Диаграммы диапазонов
Гистограммы двух переменных
Диаграммы размаха
3М XYZ Графики:
Диаграммы рассеяния
Тернарные графики
Диаграммы рассеяния с образами
Категоризованные XYZ графики
Графики поверхностей
Карты линий уровня
Категоризованные тернарные
графики
Графики функций пользователя
44
Матричные графики
Пиктографики
Категоризованные графики:
Гистограммы
Графики вероятность-вероятность
Диаграммы рассеяния
Линейные графики
Круговые диаграммы
Диаграммы размаха
Нормальные вероятностные
графики
Графики квантиль-квантиль
Графики пропущенных
данных/диапазонов
3М XYZ графики
3М Тернарные графики
Графики пользователя:
Графики пользователя
Настройка меню
Графики блоковых данных:
Гистограмма: Столбцы блока
Гистограмма: Целые столбцы
Линейный график: Целые столбцы
Линейный график: Строки блока
Диаграмма размаха: Столбцы
блока
Нормальный вероятностный
график: Столбцы блока
Пользовательский график по
столбцам блока
Пользовательский график по
строкам блока
Пользовательский график по всему
столбцу
Пользовательский график по всей
строке
Настройка списка
Графики исходных данных:
Значения/статистики
Гистограмма - Простая
2М Гистограмма по
3М Гистограмма по Непрерывная и Непрерывная
Гистограмма - Нормальная
подгонка
3М Гистограмма по - Дискретная
и Дискретная
Диаграмма размаха Медиана/Квартиль/Размах
3М Гистограмма по Непрерывная и Дискретная
Диаграмма размаха по – Среднее
/Ст.ош./Ст.откл.
3М Гистограмма по - Дискретная
и Непрерывная
Диаграмма размаха по -
Диаграмма размаха
45
Среднее/Ст.откл./1.96*Ст.откл.
Медиана/Квартиль/Размах
Диаграмма размаха по Среднее/Ст.ош./1.96*Ст.ош.
Диаграмма размаха по Среднее/Ст.оп./Ст.откл.
Вероятностный график по Нормальный вероятностный
Диаграмма размаха по Среднее/Ст.откл./1.96*Ст.откл.
Вероятностный график по Полунормальный вероятностный
Диаграмма размаха по Среднее/Ст.оп./1.96*Ст.ош.
Вероятностный график по - С
исключением тренда
Вероятностный график по Нормальный вероятностный
Диаграмма рассеяния по Регрессия, 95% инт.
Вероятностный график
Полунормальный вероятностный
Диаграмма рассеяния по Полиномиальная подгонка, 95% инт.
Вероятностный график по - С
исключением тренда
Диаграмма рассеяния по Простой
Матричная диаграмма рассеяния Построчное удаление ПД
Диаграмма рассеяния по - с
Гистограммами
Матричная диаграмма рассеяния Попарное удаление ПД
Диаграмма рассеяния по - с
Диаграммами размаха
Размещение нескольких графиков:
Мастер
Пустое графическое окно
Шаблоны
|
Ход работы
1. Ознакомиться с программой компьютерной математики 5ТАТ1SТ1СА
2. Создать электронную таблицу с исходными данными для основных
операций над переменными.
3. Вычислить описательные характеристики в системе 5ТАТ1SТ1СА
4. Вычислить матрицу корреляции для выделенного блока переменных с заданным
уровнем значимости р.
46
Контрольные вопросы
1. Краткая характеристика пакета 5ТАТ1SТ1СА
2. Корреляционный анализ и коэффициент значимости.
3. Перечислите основные статистические термины, используемые для
представления результатов исследования.
4. Как можно сохранить таблицу результатов ?
5. Что представляют собой динамические таблицы результатов анализа ?
6. Как производят вычисление матрицы корреляции (СОRRЕLАТION
МАТR1СЕ5).?
7. Что такое «коды пропущенных данных»?
8 На какой технологии основаны Таблицы данных STATISTICA ?
9. С какими копиями приложения STATISTICA Вы можете одновременно
работать ?
10. В чем состоит удобство использования экранов с большим разрешением?.
11. Диапазон численных значений, которые можно вводить в ячейки
Таблицы данных?
12. Что представляют собой Составные корреляционные матрицы
13. Тип данных Двойной?
14 Тип данных Целый.?
15 Тип данных Байтовый?
16 Тип данных Текстовый?.
17 Зачем нужны различные типы данных?
47
Лабораторная работа № 5
.
Использование пакета программ для функциональных исследований
«КардиоКит». Изучение возможностей пакета программ
Цель
работы:
Изучить
возможности
пакета
программ
в
демонстрационном режиме
4.1.Краткие теоретические сведения
Пакет прикладных программ (ППП) «КардиоКит» предназначен для
проведения следующих видов ЭКГ-исследований:
1. Регистрация ЭКГ в 12-ти общепринятых отведениях для ее
расшифровки и диагностической интерпретации
2.Проведение нагрузочной пробы
3. Исследование ритма сердца и анализ вариабельности сердечного
ритма
4.Проведение электрофизиологических исследований с искусственной
электрокардиостимуляцией
ППП «КардиоКит» может использоваться в ЭКГ-кабинетах и
отделениях функциональной
диагностики
лечебных учреждений
кардиологического и общетерапевтического профиля.
Состав пакета:
1.Кардиограф
-
2.Стресс-Тест
-
регистрация и печать фрагментов ЭКГ
автоматизация проведения нагрузочной пробы
3.Анализ ритма - продолжительная непрерывная регистрация ЭКГ,
исследование сердечного ритма и его вариабельности
4.Стимуляция
регистрация ЭКГ с искусственной
электрокардиостимуляцией
48
База данных пациентов и обследований
При запуске программы на экране появляется окно базы данных
пациентов и обследований. В левой половине экрана располагается список
пациентов, а в правой карта пациента и список обследований.
Для начала обследования необходимо выделить в списке фамилию этого
пациента. После этого можно переходить к началу обследования.
Для проведения обследования используются соответствующие кнопки,
расположенные в верхней части экрана.
Обследование вида Автоматизация проведения нагрузочной пробы
«Стресс-тест»
Обследование вида Продолжительная непрерывная регистрация ЭКГ,
исследование
сердечного
ритма
и
его
«Анализ ритма»
вариабельности
Обследование вида .
Регистрация
ЭКГ
с
искусственной
«Стимуляция»
электрокардиостимуляцией
Обследование вида
Регистрация и печать фрагментов ЭКГ
«Кардиограф»
49
Список пациентов (По фамилии или По номеру) автоматически
выводится на экран либо в алфавитном порядке, либо по номерам
введения данных пациентов в базу:
В верхней части окна располагаются обязательные для заполнения
поля:
Номер пациента в списке (указывается автоматически)
Фамилия
Имя
Отчество
Пол
Дата рождения
История болезни
Если какой-либо обязательный для заполнения параметр не введен, то на
экране появляется предупреждающее сообщение о необходимости
заполнения соответствующего поля. При выборе определенного пациента из
списка в поле Обследования одновременно появляется список проведенных
обследований. Список обследований представлен в виде древовидной
структуры, основными узлами которой являются даты проведения
обследований. Если при помощи мыши нажать на какую-либо дату, то
список разветвляется.
Наблюдения представляются в порядке проведения с указанием
соответствующего вида обследования («Кардиограф», «Стресс-тест»,
«Анализ ритма», «Стимуляция»).
Оператор имеет возможность задать путь, куда будут архивироваться
данные, а также указать необходимость разбиения архива на части,
например, для переноса на гибких дисках.
4.2 Основные функции
Программа регистрации и печати фрагментов
обеспечивает выполнение следующих функций:
ЭКГ
«Кардиограф»
-Производить настройку параметров съема ЭКГ;
-Производить выбор длительности записываемого фрагмента (10, 16 или 24
секунды), чувствительности (5, 10 или 20 мм/мВ) и скорости (25, 50 или 100
мм/сек);
-Производить регистрацию ЭКГ пациента в покое в 12-ти общепринятых
отведениях: I, II, III, aVR, aVL, aVF, V1, V2, V3, V4, V5, V6;
-Производить просмотр записанного фрагмента ЭКГ;
50
-Производить полуавтоматическое измерение интервалов времени и
амплитудных параметров на ЭКГ ;
-Оператор имеет возможность выбора документов, подлежащих выводу на
печать.
Рисунок 4.1 – Расположение электродов при регистрации ЭКГ
51
Рисунок 4.2 – Фрагмент электрокардиограммы
Рисунок 4.3- Полуавтоматическое измерение интервалов времени и
амплитудных параметров на ЭКГ
Программа позволяет визуально проконтролировать качество снимаемого
сигнала и установить требуемые параметры отображения ЭКГ на экране
52
(чувствительность и скорость), а также продолжительность фрагмента,
который будет записан. Убедившись, что съем сигнала осуществляется
правильно, оператор запускает процесс записи. Программа автоматически
отсчитывает заданный интервал времени и сообщает об окончании записи.
Далее введенный фрагмент ЭКГ можно просмотреть на экране компьютера,
сохранить необходимые фрагменты для печати, а также произвести
измерения по ЭКГ, подготовить и напечатать отчетные документы по
результатам процедуры (запись ЭКГ, фрагменты ЭКГ, результаты
полуавтоматического измерения параметров ЭКГ). Если, просмотрев
сделанную запись ЭКГ, оператор решил, что запись по каким-то причинам
его не удовлетворяет, он может тут же выполнить повторную запись.
Задание:
Изучить последовательность работы с базой данных пациента
Контрольные вопросы
1.Для проведения каких видов ЭКГ-исследований предназначен.
«КардиоКит»?
2. Что входит в состав пакета?
3.Что представляет собой база данных пациентов и обследований?
4.Какие кнопки используются для проведения?
5. Каким образом производится ввод данных о новом пациенте?
6.Как производится редактирование данных о пациенте?
7. Покажите пример ввода комментария
8.Выполнение каких функций обеспечивает Программа регистрации
и печати фрагментов ЭКГ «Кардиограф» ?
9.С помощью каких команд: осуществляется выбор формата работы с
данными ?
Лабораторная работа № 6
53
.
. Использование пакета программ для функциональных исследований
«КардиоКит». Регистрация ЭКГ.
Цель работы—
пациента
измерение электрокардиограммы у виртуального
5.1 Краткие теоретические сведения
Использование
компьютерных
технологий
в
клинических
функ-
циональных исследованиях позволяет значительно повысить точность и
скорость обработки информации о состоянии пациента.
Применение
персональных
компьютеров
обеспечивает
надежное
нахождение и распознавание информативных графоэлементов в записях
элсктрограмм различных органов и систем организма. повышает точность
измерительных процедур выделенных элементов сигнала, а также ускоряет
процесс идентификации полученных данных с показателями нормы или с
различными вилами патологии. Однако для решения этих вопросов
необходимо наличие соответствующего алгоритмического и программного
обеспечения моделирующего процесса проведения функциональных исследований грамотным врачом-экспертом. Таким образом, одной из основных
целей
применения
компьютерных
технологий
в
функциональных
исследованиях является повышение надежности врачебной диагностики за
счет
применения
высококачественное
математических
измерение
н
методов,
обеспечивающих
вычисление
комплексных
электрофизиологических характеристик и формализующих процесс принятия
решений с учетом опыта ведущих специалистов в этой области.
Основная задача компьютерных систем функциональной диагностики
(КСФД) заключается в обеспечении врача добротной, наглядной и
достаточной информацией для правильной постановки диагноза. Целый
ряд КСФД направлен на формирование результатов анализа в виде
словесных синдромзльных заключений.
54
Измерение электрокардиограммы у виртуального пациента производят в
следующем порядке:
1.Производят настройку параметров съема ЭКГ. На экране монитора
отображаются 12 общепринятых отведений ЭКГ. Перед запуском процедуры
съема ЭКГ может быть выбрана длительность записи, а также настроены
параметры отображения ЭКГ на экране.
2.Сигнал ЭКГ принудительно устанавливается на уровень нулевой линии.
Это необходимо для быстрого возврата устройства съема ЭКГ к
нормальному режиму работы в случаях, когда нулевая линия в каких-либо
отведениях вышла за допустимые пределы (например, из-за активных
движений пацие
3.Для улучшения качества отображения ЭКГ могут быть использованы
фильтр сетевой наводки (50 Гц) и/или сглаживающий фильтр.
Включение/выключение
фильтров
осуществляется
с
помощью
разворачивающегося меню .
4. Выбор требуемого значения (5, 10 и 20 мм/мВ) выполняется с помощью
разворачивающегося меню.
5. Производят запуск регистрации ЭКГ.
6. Если при просмотре записи курсор мыши подвести к какому-либо из
отведений, то при двойном нажатии левой кнопки мыши на поле графика
также вызывается окно измерений, в котором отображается одно выбранное
отведение ЭКГ.
7.Осуществляются измерения амплитуды(мВ), временных интервалов( сек),
наклона( мВ/сек)
Измерение выполняются следующим образом. После того, как выбран
один из измерительных элементов, необходимо поместить курсор мыши на
точку кривой, с которой требуется начать измерение, нажать левую кнопку
мыши и, не отпуская ее, перемещать курсор к конечной точке. На экране при
этом измерительный элемент будет растягиваться вслед за перемещением
курсора мыши, а возле него будет указываться числовое значение. После
отпускания левой кнопки мыши новый измерительный элемент
зафиксируется на экране. Положение элемента на экране и расстояние между
его концами можно изменять с помощью мыши. Нажимая на
соответствующие кнопки, можно выбрать наиболее подходящий стиль
элемента.
55
Кроме измерительных элементов на поле графика могут быть размещены
текстовые комментарии. Они создаются с помощью команды Текстовый
комментарий
Рисунок 5.1 -Видимый на экране фрагмент ЭКГ( вносится в список
документов для печати).
56
Рисунок 5.2- Фрагмент ЭКГ для измерений параметров
Выбрав данную команду, необходимо переместить курсор мыши к тому
месту на графике, где требуется поместить комментарий. Нажав и удерживая
левую кнопку мыши, можно растянуть окно редактирования, в которое после
отпускания левой кнопки мыши может быть введен текст. Положение
введенного комментария на экране можно изменять.
Задание:
1. Произвести регистрацию ЭКГ виртуального пациента
2 Измерить измерения
наклона( мВ/сек)
амплитуды (мВ), временных интервалов( сек),
3. Разместить текстовые комментарии.
Контрольные вопросы
1.Как производят регистрацию ЭКГ?
2. Как производят измерение параметров ЭКГ?
3. Каким образом размещают текстовый комментарий?
Лабораторная работа № 7
Использование пакета программ для функциональных исследований
«КардиоКит». Исследование сердечного ритма и его вариабельности
Цель работы- исследовать
виртуального пациента
сердечный ритм и его вариабельность у
Программа исследования сердечного ритма и его вариабельности «Анализ
ритма» обеспечивает выполнение следующих функций:
1.Выбор длительности записываемого фрагмента, чувствительности (5, 10 или
20 мм/мВ) и скорости (25, 50 или 100 мм/сек). Выбор для контроля и
57
регистрации ЭКГ системы отведений: 12 общепринятых отведений (I, II, III,
aVR, aVL, aVF, V1, V2, V3, V4, V5, V6) или три отведения по Небу (D, A, I).
2.Регистрация
ЭКГ3.Выработка сигнала тревоги (Световая и звуковая
сигнализация тревоги по порогам частоты сердечных сокращений,
устанавливаемым врачом индивидуально для каждого пациента.) Полное
запоминание
ЭКГ
за
все
время
процедуры.
4.Возможность
полуавтоматического измерения интервалов времени и амплитудных
параметров на ЭКГ.
5.Анализ вариабельности сердечного ритма (Наглядное представление
динамики изменения сердечного ритма в виде ритмограммы, скаттерограммы и
гистограммы. Оценка параметров сердечного ритма во временной и частотной
областях для любого выбранного оператором фрагмента ритмограммы.)
Наглядное представление динамики изменения сердечного ритма в виде
ритмограммы, скаттерограммы и гистограммы. Оценка параметров
сердечного ритма во временной и частотной областях для любого
выбранного оператором фрагмента ритмограммы.
В нижней части экрана может отображаться один из двух графиков:
ритмограмма или ЧСС, переключение осуществляется с помощью клавишзакладок или клавишей [Tab] на клавиатуре. Справа указывается частота
ритма на текущий момент времени, верхний и нижний пороги тревог по
ЧСС, установленные в настройках, а также показано, используется или нет
звуковой сигнал тревоги и ритма
58
Рисунок 6.1- Ретроспективный просмотр и поиск любых фрагментов ЭКГ.
Рисунок 6.1- Просмотр результатов анализа ВСР.
59
.
Ритмограмма – это последовательность вертикальных линий, длина
которых соответствует по высоте измеряемым программой RRинтервалам. Над графиком указывается число накопленных RR-интервалов,
а также отображается шкала с метками оператора:
Математическая обработка последовательности RR-интервалов позволяет
вычислить статистические параметры и спектральные оценки ритма сердца,
которые несут информацию о регуляции сердечной деятельности со стороны
вегетативной нервной системы.
Анализ ВСР включает в себя три формата работы с данными:
обзор, скаттерограмма
анализ,
Анализ вариабельности сердечного ритма
В верхней части экрана расположен график ритмограммы. Ритмограмма
строится как последовательность вертикальных линий, длина которых
соответствует по высоте значениям RR-интервалов. Этот график позволяет
в наглядной и компактной форме представить характер текущего ритма
сердца:
Статистический анализ
Для выделенного оператором фрагмента сигнала рассчитываются
статистические показатели сердечного ритма, строятся графики гистограммы
и скаттерограммы:
Для корректного вычисления статистических параметров сердечного ритма
необходимо использовать последовательность так называемых NNинтервалов (норма-норма), то есть все интервалы между соседними QRSкомплексами, которые были обусловлены деполяризацией синусового узла.
Программа первоначально определяет все RR-интервалы и с помощью
алгоритма автоматической коррекции RR-интервалов исключает те из них,
которые не являются NN-интервалами
Для полученной после исключения выбросов последовательности NNинтервалов рассчитываются следующие параметры:
RRср., мс - среднее значение NN-интервалов, величина обратная частоте
сердечных сокращений
RRмин., мc - минимальное значение NN-интервала
RRмакс., мc
- максимальное значение NN-интервала
dX, мс
- вариационный размах NN-интервала, соответствует
максимальной амплитуде колебаний сердечного ритма
60
SDNN, мс - среднеквадратическое отклонение NN-интервалов
CV, %
- коэффициент вариации
MD, мс
- средняя абсолютная разница между соседними NN интервалами
RMSSD, мс - корень квадратный из среднеквадратических разностей
последовательных NN-интервалов
Рисунок 6.2- Результаты обследования
.
Рисунок 6.3 –Результаты обследования
61
Мо, мс
- мода, наиболее часто встречающаяся величина NN-интервала
АМо, %
- амплитуда моды, процент значений NN-интервалов,
соответствующих моде
NN50count
чем 50 мс
- число разностей последовательных NN-интервалов больших
pNN50, %
- процентное отношение NN50 к общему числу NN-интервалов
ИВР
- индекс вегетативного равновесия (АМо / DX)
ВПР
- вегетативный показатель ритма (1 / [Мо * DX])
ПАПР
- показатель адекватности процессов регуляции (АМо / Мо)
ИН
ПАРС
- индекс напряжения регуляторных систем (АМо / [2DX * Мо])
- показатель активности регуляторных систем
Под таблицей выводится тип вегетативной регуляции, определяемый на
основе рассчитанных параметров:
парасимпатикотонический,
преимущественно парасимпатикотонический ,
нормотонический,
преимущественно симпатикотонический,
симпатикотонический,
неопределенный.
Гистограмма RR-интервалов – это графическое представление распределения RRинтервалов. Шаг гистограммы составляет 50 мс. По оси ординат откладывается
относительное число интервалов (в процентах), а по оси абсцисс - длительность RRинтервалов. Гистограмма RR-интервалов позволяет оценить характер их распределения и
рассчитать статистические показатели.
Скаттерограмма – это график, на который наносятся точки с координатами,
соответствующими смежным RR-интервалам. Скаттерограмма дает наглядное
представление об общем характере и закономерностях сердечного ритма.
Спектральный анализ - Данный формат позволяет получить оценки спектральных
показателей вариабельности сердечного ритма для выделенного оператором фрагмента
сигнала:
Слева приводятся значения рассчитываемых параметров, а также в
графическом и численном виде отображается распределение мощностей по
трем частотным диапазонам, указанным в левом нижнем углу экрана:
VLF- от 0.003 до 0.040 Гц
LF - от 0.040 до 0.150 Гц
HF - от 0.150 до 0.400 Гц
Справа строится график спектральной мощности.
Для корректного вычисления спектральных параметров сердечного ритма
необходимо использовать последовательность так называемых NN62
интервалов (норма-норма), то есть все интервалы между соседними QRSкомплексами, которые были обусловлены деполяризацией синусового узла.
Программа первоначально определяет все RR-интервалы и с помощью алгоритма
автоматической коррекции RR-интервалов исключает те из них, которые не являются NNинтервалами. Оператор, пользуясь командой ручной коррекции, может выполнить
редактирование результатов автоматической коррекции. Если требуется получить анализ
без учета коррекции RR-интервалов, то переключатель Расчет с учетом коррекции должен
быть выключен.
Рассчитываемые параметры:
Мощность HF, мс2
- мощность в диапазоне HF
Мощность LF, мс2
- мощность в диапазоне LF
Мощность VLF, мс2
- мощность в диапазоне VLF
Сумма, мс2
- суммарная мощность
LF / HF
- отношение LF/HF
LF, %
100
- мощность LF в нормализованных единицах, LF/(общая мощность - VLF) *
HF, %
100
- мощность HF в нормализованных единицах, HF/(общая мощность - VLF) *
Графическое представление мощности показывает соотношение компонент VLF, LF и
HF. Над каждым столбиком графика указывается соответствующие значения мощности
в мс2. Если продолжительность выбранного фрагмента менее 300 секунд (5 минут), то
значение параметра VLF статистически недостоверно. В этом случае соответствующий
столбец графика не закрашен.
График спектральной мощности показывает разложение сигнала сердечного ритма в
частотной области. Сигнал сердечного ритма формируется из выделенного фрагмента
ритмограммы. При этом автоматически устраняются скачкообразные изменения
сигнала на участках, соответствующих интервалам, отмеченным как выбросы.
Разложение показано в диапазоне частот от 0 до 0,5 Гц с шагом по частоте 0,004 Гц.
Высота каждой линии на графике соответствует мощности на данной частоте в мс2.
Задание:
1 исследовать
пациента
сердечный ритм и его вариабельность у виртуального
Контрольные вопросы:
Каким образом проводятся исследования сердечного ритма и его вариабельности у
пациента
2. Выполнение каких функций обеспечи вает Программа исследования сердечного
ритма и его вариабельности «Анализ ритма»
3. Что представляет собой Ритмограмма?
1.
4.
Как графически определяется вариабельности сердечного ритма?
5 Дайте определении так называемым NN-интервалам
6. Какие параметры рассчитывают для полученной после исключения выбросов
последовательности NN-интервалов?
63
7. Гистограмма RR-интервалов?
8.Скаттерограмма?
Лабораторная работа № 8
Использование пакета программ для функциональных исследований
«КардиоКит». Проведение нагрузочной пробы «Стресс-Тест»
7.1 Краткие теоретические сведения
Программа автоматизации проведения нагрузочной пробы «СтрессТест» обеспечивает выполнение следующих функций:
1.Настройка параметров процедуры. Задание сценария проведения пробы
(выбор типа устройства, установка значений мощности и продолжительности
ступеней нагрузки).
2.Выбор системы отведений Выбор для контроля и регистрации ЭКГ
системы отведений: 12 общепринятых отведений (I, II, III, aVR, aVL, aVF,
V1, V2, V3, V4, V5, V6) или три отведения по Небу (D, A, I).
3. Автоматический хронометраж нагрузочной пробы Выдача оператору в
соответствии с заданным сценарием сигналов для ручного переключения
мощности нагрузки и ввода величин давления.
4.Непрерывный контроль ЭКГ Непрерывное текущее отображение ЭКГ на
экране компьютера. Возможность выбора числа и состава отображаемых
отведений.
5.Непрерывный анализ ST-сегмента ЭКГ. Автоматическое измерение во всех
вводимых отведениях смещения ST-сегмента по отношению к уровню
изолинии ЭКГ (за изолинию принимается уровень PQ-сегмента). Визуальное
отображение типичных кардиоциклов. Возможность настройки оператором
точки измерения смещения ST-сегмента.
6.Сигналы тревоги. Световая и звуковая сигнализация тревоги по верхнему
порогу частоты сердечных сокращений, устанавливаемому врачом
индивидуально для каждого пациента.
7.Измерение параметров ЭКГ. Возможность полуавтоматического просмотр,
поиск и документирование любых фрагментов ЭКГ. измерения интервалов
времени и амплитудных параметров на ЭКГ.
8. Подготовка протокола нагрузочной пробы. Формирование по результатам
проведения пробы протокола, содержащего анкетные данные пациента,
таблицу изменения ЧСС и давления по этапам пробы, заключение врача.
9.Графическое представление результатов анализа ЭКГ.Формирование (на
экране компьютера и в виде документов для печати)
по результатам автоматического анализа ЭКГ следующих графиков:
частоты сердечных сокращений
64
-
ритмограммы RR-интервалов
смещения ST-сегмента
типичных кардиоциклов
Программа осуществляет хронометраж в соответствии со сценарием,
отображает текущую ЭКГ и текущую форму кардиоцикла, а также
автоматически измеряет текущую ЧСС и смещение ST-сегмента. При
проведении нагрузочной пробы необходимо периодически производить
измерение артериального давления
Рисунок. 7.1- Протокол нагрузочной пробы
65
Рисунок 7.2- Графики трендов
66
В зависимости от устройства, с помощью которого проводится
нагрузочная проба, строится график сценария. Для велоэргометра по
вертикальной оси откладывается величина нагрузки, а по горизонтальной длительность каждой ступениэ
Для тредмила (беговой дорожки) сценарий представлен двумя графиками:
скорости и наклона. Выбор одного из графиков осуществляется нажатием
левой кнопки мыши на соответствующую закладку.
Графики сценария пробы и ЧСС строятся по ходу процедуры
автоматически, а нижнее и верхнее значения давления наносятся в виде
вертикального отрезка в момент ввода давления оператором. Текущее
положение на графике отмечается вертикальной пунктирной линией.
Отображаются следующие параметры пробы:
-наименование этапа
- номер ступени и величина нагрузки (для велоэргометра)
-скорость и наклон на текущий момент (для тредмила)
-время от начала и длительность текущей ступени
-максимальное из измеренных смещений ST-сегмента и отведение, в
котором оно получено
-текущее значение ЧСС (выдача сигнала тревоги
индицируется красными мигающими цифрами в этом поле)
по
ЧСС
-верхний и нижний пороги ЧСС, установленные при настройке. Эти
значения можно изменять по ходу процедуры
- поле для ввода артериального давления
Давление может быть введено оператором в любой момент времени. (Ввод АД либо
клавишу [Enter] на клавиатуре, ввести значения верхнего и нижнего давления и нажать
кнопку Запомнить или клавишу [Enter]. Введенное давление будет сразу же показано
на графике.)
Программа обеспечивает автоматический хронометраж процедуры.
под списком документов находится команда расчета показателя
физической работоспособности PWC (Physical Working Capacity).
Показатель рассчитывается для нагрузочных проб, которые проводились
на велоэргометре.
PWC (F) - это мощность мышечной работы при ЧСС равной F (уд/мин).
Для практического определения мощности работы, при которой ЧСС
равняется F, необходимо выполнение двух ступеней нагрузки.
67
Чтобы рассчитать показатель физической работоспособности, необходимо ввести ЧСС
в поле F = и нажать кнопку Вставить, при этом на странице документа появится
значение показателя PWC от заданной частоты.
За F, как правило, берут значение 170 уд/мин. Частота пульса 170 уд/мин отражает
оптимальную мобилизацию возможностей сердца, так как при этом еще сохраняется
максимальный ударный объем сердца. Кроме того, линейная зависимость между ЧСС
и мощностью мышечной работы сохраняется именно до частоты пульса 170 уд/мин.
Графики трендов. Документ содержит три графика:
график сценария пробы
график смещения ST-сегмента во всех доступных отведениях
график ЧСС с отмеченными моментами ввода артериального давления и
соответствующими значениями верхнего и нижнего давления
Задание: Провеcти нагрузочные пробы «Стресс-Тест» с использованием
пакета программ для функциональных исследований «КардиоКит».
Для проведения исследований необходимо произвести :
1.Настройку параметров процедуры
2. Провести нагрузочные пробы
3. просмотреть результаты процедуры
4.Составить протокол нагрузочной пробы
Контрольные вопросы:
1
1. Выполнение каких функций обеспечивает Программа автоматизации
проведения нагрузочной пробы «Стресс-Тест» ?
автоматического анализа ЭКГ следующих графиков:
2. Что необходимо периодически измерять при проведении нагрузочной
пробы?
3. Какие параметры пробы отображаются на графике сценария?
4.Какие графики трендов содержит. документ?
Лабораторная работа № 9
68
Использование пакета программ для функциональных исследований
«КардиоКит». Проведение электрофизиологических исследований с
искусственной электрокардиостимуляцией
Цель работы: Изучить программу регистрации ЭКГ «Стимуляция»
9.1 Основные теоретические сведения
Основные функции
Программа регистрации ЭКГ «Стимуляция» обеспечивает выполнение следующих
функций:
Подготовка к проведению обследования
Выбор длительности записываемого фрагмента, чувствительности (2.5, 5, 10
или 20 мм/мВ) и скорости (25, 50, 100 или 200 мм/сек). Выбор отведений для
регистрации из 12-ти общепринятых: I, II, III, aVR, aVL, aVF, V1, V2, V3, V4,
V5, V6.
Регистрация ЭКГ
Непрерывный ввод в компьютер ЭКГ пациента при искусственной
электрокардиостимуляции сердца, а также текущее отображение вводимого
сигнала на экране дисплея.
Выработка сигнала тревоги
Световая и звуковая сигнализация тревоги по порогам частоты сердечных
сокращений, устанавливаемым врачом индивидуально для каждого пациента.
Ввод меток оператора
Ручной ввод в ходе мониторного контроля ЭКГ специальных маркеров, отмечающих
моменты времени, соответствующие каким-либо изменениям состояния пациента
или лечебно-диагностическим мероприятиям.
Измерение параметров ЭКГ
Возможность полуавтоматического
амплитудных параметров на ЭКГ.
измерения
интервалов
времени
и
69
Просмотр записанного фрагмента ЭКГ
Визуальный просмотр записи фрагмента ЭКГ на экране компьютера.
Наглядное представление динамики изменения сердечного ритма в виде
ритмограммы и тренда ЧСС.
Анализ вариабельности сердечного ритма
Наглядное представление динамики изменения сердечного ритма в виде
ритмограммы, скаттерограммы и гистограммы. Оценка параметров сердечного
ритма во временной и частотной областях для любого выбранного оператором
фрагмента ритмограммы.
Подготовка документов для печати
Подготовка и вывод на печать документов следующих видов:
•
отдельных участков записанного фрагмента ЭКГ
• • результатов полуавтоматического измерения параметров
Возможность выбора оператором документов, подлежащих выводу на печать.
Обследование вида «Стимуляция»
Регистрация ЭКГ с искусственной электрокардиостимуляцией.
Список пациентов автоматически выводится на экран либо в алфавитном
порядке, либо по номерам введения данных пациентов в базу:
Выбор пациента осуществляется с помощью мыши или клавиш-стрелок на
клавиатуре (вверх/вниз), при этом строка с данными пациента будет
подсвечена, а справа будет отображена карта этого пациента. Если
количество пациентов превышает число строк данного поля, то
передвижение по списку осуществляется с помощью полосы прокрутки.
Порядок расположения пациентов в списке (по алфавиту или по номеру)
определяется выбором соответствующей строки По фамилии или По
номеру.
Для того чтобы занести данные о новом пациенте, необходимо нажать с
помощью мыши кнопку Новый, а для редактирования данных пациента,
введенных ранее используется кнопка Изменить, расположенные над
списком пациентов.
Для быстрого поиска пациента в списке необходимо заполнить поле
Поиск, расположенное над списком пациентов. Возможен поиск пациента
по фамилии или по номеру в списке (в зависимости от выбранного
расположения фамилий пациентов в списке). По мере ввода символов в
70
строку поля Поиск отмеченная строка в списке пациентов
позиционируется в соответствии с первыми совпадающими символами в
фамилии (порядковом номере) пациента.
На экране появляется окно с картой пациента, содержащее ранее
введенные данные пациента.
Ввод комментария
[Ctrl+C]
Ввод дополнительных сведений о пациенте и их редактирование.
При выборе определенного пациента из списка в поле Обследования
одновременно появляется список проведенных обследований:
Список обследований представлен в виде древовидной структуры,
основными узлами которой являются даты проведения обследований.
Если при помощи мыши нажать на какую-либо дату, то список
разветвляется. Наблюдения представляются в порядке проведения с
указанием соответствующего вида обследования («Кардиограф», «Стресстест», «Анализ ритма», «Стимуляция»). Выбор строки в списке
осуществляется с помощью мыши или клавиш-стрелок на клавиатуре
(вверх/вниз), при этом выбранная строка будет подсвечена.
Выбранное в списке обследование может быть просмотрено при помощи
кнопки Просмотр, расположенной справа от списка обследований, или
двойным нажатием левой кнопки мыши на выбранном наблюдении.
Удаление выбранного обследования осуществляется нажатием на кнопку
Удалить.
Подготовка к проведению обследования
На экране отображаются два отведения ЭКГ. Если снимаемая ЭКГ
содержит импульсы электрокардиостимулятора, то ниже кривой ЭКГ
вертикальными черточками отображаются моменты обнаружения
импульсов.
При искусственной электрокардиостимуляции возможен съем ЭКГ
только по двум отведениям. Можно выбрать любые два из первых шести
общепринятых отведений (I, II, III, aVL, aVR, aVF). Кроме того, если в
качестве одного из отведений выбрать aVF, вторым может быть любое из
12-ти общепринятых: I, II, III, aVL, aVR, aVF, V1, V2, V3, V4, V5, V6.
Выбор отведений осуществляется при настройке параметров или с
71
помощью панели, разворачивающейся на экране при нажатии правой
кнопки мыши в поле ЭКГ.
Для работы используются следующие команды:
Начало записи сигнала
[Пробел]
Запуск регистрации ЭКГ.
Успокоение сигнала
[U]
Сигнал ЭКГ принудительно устанавливается на уровень нулевой линии.
Это необходимо для быстрого возврата устройства съема ЭКГ к
нормальному режиму работы в случаях, когда нулевая линия в какихлибо отведениях вышла за допустимые пределы (например, из-за
активных движений пациента).
Выбор чувствительности ЭКГ
При помощи меню может быть выбрано одно из следующих значений:
2.5, 5, 10 или 20 мм/мВ.
Выбор скорости ЭКГ
При помощи меню может быть выбрано одно из следующих значений:
25, 50 100 или 200 мм/сек.
Включение фильтра
[F]
Для улучшения качества отображения ЭКГ может быть использован
фильтр сетевой наводки (50 Гц).
Настройка параметров регистрации ЭКГ
[Enter]
На экране появляется окно настройки параметров регистрации ЭКГ.
Оно содержит четыре формата:
•

Остановка регистрации
•

ЧСС
•

ЭКГ на экране
•

Отведения
Выбор осуществляется нажатием мышью на соответствующую
клавишу-закладку.
72
Завершение работы программы
[Esc]
Выход в базу данных пациентов и обследований.
Регистрация ЭКГ
При регистрации сигнала на экране в верхней части отображается текущая
ЭКГ в тех отведениях, которые были выбраны на предыдущем этапе, а в
нижней график ритмограммы или ЧСС. Если в настройках было выбрано
использование маркировки импульсов электрокардиостимулятора, то
моменты обнаружения импульсов будут отмечены под каждой кривой ЭКГ
в виде вертикальных черточек.
Если в настройках было выбрано отображение динамической гистограммы
RR-интервалов, то в правой части экрана будет показана гистограмма
накопленных интервалов с выбранными ранее параметрами. Оператор
имеет возможность обновить результаты накопления, для этого
используется команда Сброс, расположенная над динамической
гистограммой.
Обнуление
числа
накопленных
RR-интервалов
осуществляется при помощи мыши, нажатием на кнопку Сброс, или
клавиши [R] на клавиатуре.
Над ЭКГ располагаются следующие команды:
Остановка регистрации
[F10]
Остановка оператором записи сигнала при любом выбранном
критерии остановки регистрации.
Успокоение сигнала
[U]
Сигнал ЭКГ принудительно устанавливается на уровень нулевой линии.
Это необходимо для быстрого возврата устройства съема ЭКГ к
нормальному режиму работы в случаях, когда нулевая линия в какихлибо отведениях вышла за допустимые пределы (например, из-за
активных движений пациента).
Ввод меток оператором
[L]
При регистрации ЭКГ оператор может отметить любой момент
времени специальной меткой. На экране появляется окно, в котором
указывается номер и время метки от начала регистрации. Оператор
может ввести текстовый комментарий. При съеме ЭКГ моменты
73
ввода меток отмечаются вертикальными черточками над графиком
ритмограммы. Информация о введенных метках доступна далее при
просмотре в форматах Ритм ЭКГ и Обзор ритмограммы.
Выбор скорости ЭКГ
При помощи меню может быть выбрано одно из следующих значений:
25, 50 100 или 200 мм/сек. Первоначально устанавливается значение,
выбранное в настройках параметров ЭКГ.
Выбор чувствительности ЭКГ
При помощи меню может быть выбрано одно из следующих значений:
2.5, 5, 10 или 20 мм/мВ. Первоначально устанавливается значение,
выбранное в настройках параметров ЭКГ.
Включение фильтра
Для улучшения качества отображения ЭКГ может быть использован
фильтр сетевой наводки (50 Гц).
В нижней части экрана может отображаться один из двух графиков:
ритмограмма или ЧСС, переключение осуществляется с помощью клавишзакладок или клавише [Tab] на клавиатуре. Справа указывается частота
ритма на текущий момент времени, установленные в настройках верхний и
нижний пороги тревог по ЧСС, а также показано, используется или нет
звуковой сигнал тревоги и ритма.
При необходимости можно менять пороги тревог и состояния
переключателей разрешения/запрета звуковых сигналов непосредственно в
процессе съема ЭКГ.
Ритмограмма – это последовательность вертикальных линий, длина
которых соответствует по высоте измеряемым программой RR-интервалам.
Над графиком указывается число накопленных RR-интервалов и
рассчитывается отношение импульсов электрокардиостимулятора к ЧСС на
текущий момент времени (Nстим./ЧСС). Ниже отображается шкала с
метками оператора.
При выборе закладки График ЧСС, в нижней части экрана отображается
кривая изменения ЧСС:
Если в процессе регистрации ЭКГ произошел сбой компьютера, то
накопленные к моменту сбоя данные могут быть сделаны доступными для
просмотра с помощью специальной процедуры восстановления данных.
74
Динамическая гистограмма RR-интервалов
При выборе в окне настроек отображения динамической гистограммы RRинтервалов в правой части экрана появляется таблица, в которой показаны
значения RR-интервалов, численное значение и гистограмма накопленных
интервалов.
Оператор имеет возможность установить параметры динамической
гистограммы, вернуться к предыдущим настройкам или сбросить ранее
накопленное число интервалов. Для этого используется следующие
команды:
Вызов окна настройки параметров гистограммы
[С]
При выборе данной команды появляется окно настройки параметров
динамической гистограммы. Оператор имеет возможность
установить начальное и конечное значение длительности RRинтервалов (мс), шаг, с которым меняются значения. Также
установить интервал накопления (по времени или по количеству RRинтервалов) и интервал обновления гистограммы.
Возврат к предыдущим параметрам гистограммы
[V]
Переход к предыдущим настройкам отображения динамической
гистограммы RR-интервалов.
Сброс накопленных интервалов
[R]
Число ранее накопленных RR-интервалов обнуляется.
Порядок работы
Работа с программой включает три основные составляющие:
•

настройка параметров проведения обследования
•

регистрация ЭКГ
•

просмотр результатов обследования в одном из двух
форматов: Анализ ритма или Просмотр ЭКГ
•

подготовка документов для печати
В первую очередь программа позволяет визуально проконтролировать
качество снимаемого сигнала и установить требуемые параметры
отображения ЭКГ на экране (чувствительность и скорость). Оператору
необходимо установить регистрируемые отведения ЭКГ, а также выбрать
критерий остановки записи сигнала и настроить параметры регистрации.
75
Убедившись, что съем сигнала осуществляется правильно и настроены
параметры записи, оператор запускает процесс регистрации.
По окончании регистрации оператор переходит к просмотру накопленных
данных в одном из двух форматов: анализ вариабельности сердечного
ритма (Анализ ритма) или просмотр ЭКГ (Просмотр ЭКГ). В формате
Анализ ритма в виде ритмограммы, скаттерограммы и гистограммы
наглядно представляется динамика изменения сердечного ритма. Для
любого выбранного оператором фрагмента ритмограммы оцениваются
параметры сердечного ритма во временной и частотной областях.
В формате Просмотр ЭКГ обеспечивается ретроспективный поиск и
просмотр
любых
фрагментов
ЭКГ.
Кроме
того,
возможно
полуавтоматическое измерение амплитудных и временных параметров
ЭКГ.
В каждом формате оператор имеет возможность сохранить необходимые
фрагменты ЭКГ для печати и далее подготовить и напечатать отчетные
документы по результатам процедуры (результаты анализа ВСР,
фрагменты ЭКГ, результаты полуавтоматического измерения параметров
ЭКГ).
При выходе из процедуры проведения обследования программа выдает
запрос о необходимости сохранения полученной записи в архив. Если
запись будет сохранена, то в последующем она будет доступна через
список обследований для данного пациента. Ее можно просмотреть на
экране, напечатать, либо удалить из архива.
Работа с накопленными данными
Оператор имеет возможность просмотреть ЭКГ данные, полученные при
регистрации, и сформировать документы для печати.
Выбор формата работы с данными осуществляется с помощью следующих
команд:
Анализ вариабельности сердечного ритма
[H]
Просмотр результатов анализа ВСР. Наглядное представление
динамики изменения сердечного ритма в виде ритмограммы,
скаттерограммы и гистограммы. Оценка параметров сердечного
ритма во временной и частотной областях для любого выбранного
оператором фрагмента ритмограммы.
Просмотр ЭКГ
[V]
Просмотр ЭКГ . Возможность полуавтоматического измерения
амплитудных и временных параметров.
76
Формирование и вывод на печать документов
[D]
Подготовка документов для печати.
Ввод комментария к обследованию
[R]
Ввод текстового комментария к проведенному обследованию.
Завершение работы программы
[Esc]
Выход в базу данных пациентов и обследований.
В ходе проведения процедуры сохраняются все накопленные данные,
которые позволяют полностью восстановить ход процедуры.
Однако эти данные занимают много места в памяти компьютера.
Дополнительно к этому при просмотре накопленной информации,
отдельные фрагменты данных запоминаются в форме документов
для печати. При выходе из программы оператор может либо
сохранить весь объем данных для последующего использования, либо
только документы для печати. В последнем случае просмотр хода
процедуры будет невозможен, доступен только режим
формирования документов.
Чтобы выбрать данные для сохранения оператору нужно отметить
мышью одну из следующих строк:
• 
Сохранить все данные нагрузочной пробы
• 
Сохранить только данные для документов
• 
Удалить все данные
Контрольные вопросы
1.Сколько отведений используют при съеме ЭКГ и какие?
2.Какие форматы содержит в себе окно настройки параметров
регистрации ЭКГ
3.Для чего в настройках выбрано использование маркировки импульсов
электрокардиостимулятора?
77
4.Если в настройках было выбрано отображение динамической
гистограммы RR-интервалов, то что отображается в правой части
экрана?
5.Как производят выбор скорости ЭКГ?
6. Как производят выбор чувствительности ЭКГ?
7.Что может быть использовано для улучшения качества изображения
ЭКГ?
8.Что такое ритмограмма?
9.Что представляет собой динамическая гистограмма RR-интервалов?
10.Какие три основные составляющие включает работа с программой?
:
78
Тема 6. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ
ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ. ПОСТРОЕНИЕ АЛГОРИТМОВ
ОБРАБОТКИ БИОСИГНАЛОВ
Лабораторная работа № 9
Автоматизированная система обработки электрокардиограмм
(АСОЭ)
Цель работы: Изучить устройство автоматизированной системы обработки
электрокардиограмм и принципы построения алгоритмов обработки
биосигналов.
Оснащение: персональный компьютер
9.1 Основные теоретические положения
Использование
компьютерных
технологий
в
клинических
функциональных исследованиях позволяет значительно повысить точность
и скорость обработки информации о состоянии пациента.
Применение
персональных
компьютеров
обеспечивает
надежное
рахождение и распознавание информативных графоэлементов в записях
элсктрограмм различных органов и систем организма, повышает точность
измерительных процедур выделенных элементов сигнала, а также ускоряет
процесс идентификации полученных данных с показателями нормы или с
различными видами патологии. Однако для решения этих вопросов
необходимо наличие соответствующего алгоритмического и программного
обеспечения
моделирующего
процесса
проведения
функциональных
исследований грамотным врачом-экспертом. Таким образом, одной из
основных целей применения компьютерных технологий в функциональных
исследованиях является повышение надежности врачебной диагностики за
счет
применения
высококачественное
математических
измерение
и
методов,
обеспечивающих
вычисление
комплексных
электрофизиологических характеристик и формализующих процесс принятия
решений с учетом опыта ведущих специалистов в этой области.
79
Основная задача компьютерных систем функциональной диагностики
(КСФД) заключается в обеспечении врача добротной, наглядной и
достаточной информацией для правильной постановки диагноза. Целый ряд
КСФД направлен на формирование результатов анализа в виде словесных
синдромиальных заключений. Однако, несмотря на их достаточно высокую
достоверность (70-95%), окончательный диагноз формируется врачом с учетом
клинических проявлений, данных биохимических исследований, динамики
состояния пациента, реакции на проводимое лечение. КСФД предъявляют
наиболее вероятный вариант заключения, на который врач должен обратить
внимание в первую очередь. Наряду с этим, исходя из собственного опыта, знаний
и интуиции, он может сформулировать более правильное, на его взгляд,
заключение.
Рассмотрим основные компоненты КСФД, которые являются основой
технологических АРМ врача функциональной диагностики, в частности врачакардиолога.
Аппаратное обеспечение компьютерной системы анализа
электрокардиограмм включает в себя следующие основные устройства (рис.
9.1).
Пациент
Биоусилитель
АЦП
Устройство
съема
информации
ПК
Генератор
калибровочный
80
Рисунок 9.1- Структурная схема компьютерной системы функциональной
диагностики.
— Устройства съема электрических сигналов — электроды, которые
закрепляются непосредственно на теле пациента и представляют собой
проводники специальной формы, покрыты сверху слоем хлористого серебра.
По своим характеристикам они близки к неполяризующимся электродам. Между
электродом и кожной поверхностью существует переходное сопротивление, при
увеличении которого уменьшается амплитуда измеряемого сигнала и
увеличивается сигнал сетевой наводки. Для уменьшения переходного
сопротивления применяют марлевые прокладки, смоченные физиологическим
раствором, или специальную электродную пасту.
— Биоусилитель предназначен для усиления сигналов до уровня порядка ± 1В, ±
5В и ± 10В, необходимого для работы аналого-цифрового преобразователя (АЦП).
Кроме усиления биоусилители осуществляют фильтрацию сигналов с целью
удаления низкочастотных и высокочастотных составляющих, а также снижения уровня
сетевых помех. Для удаления синфазных помех в биоусилителях применяются
дифференциальные усилители, которые усиливают полезный сигнал и ослабляют
сигнал наводки. Кроме того, в биоусилителях имеются фильтры нижних и верхних
частот, а также полосовые режекторные фильтры.
Фильтр нижних частот пропускает только частоты, лежащие ниже определенной
заданной частоты — частоты среза. Такие фильтры применяются для ослабления
высокочастотных помех.
Фильтр верхних частот пропускает только частоты, лежащие выше частоты среза.
Такие фильтры применяются для уменьшения влияния низкочастотных артефактов,
например, элекгромиограмм, дыхания.
Полосовые режекторные фильтры ослабляют частоты, расположенные между
двумя частотами среза. Обычно они используются для удаления узкой полосы частот
в области 50 Гц, т. е. сигнала сетевой наводки. Следует отметить, что фильтрация
сигнала может осуществляться и программным путем, используя методы цифровой
фильтрации.
-Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) осуществляет преобразование
входных аналоговых сигналов в цифровую форму для ввода и дальнейшей
обработки в ПК. В процессе этого преобразования непрерывный сигнал
превращается в совокупность дискретных уровней напряжений, которые
измеряются с определенной точностью и поступают на вход ПК. Важными
характеристиками АЦП являются частота квантования и точность преобразования
сигнала. Частота квантования определяется максимальной частотной
составляющей анализируемого сигнала и должна превышать ее в два раза.
Обычно в компьютерной электрокардиографии используют 256 или 512
отсчетов в секунду, что позволяет вводить ЭКГ практически без искажений.
Точность преобразования сигнала определяется разрядностью АЦП. Если
используется 8-разрядный АЦП, то выходной сигнал имеет 256 градаций и точность
преобразования составляет 0,4%. Обычно применяются 8-12-разрядные АЦП.
119
— Генератор калибровочных сигналов предназначен для определения
истинного значения уровня снимаемого биосигнала путем сравнения со
значением калибровочного сигнала (обычно 1 мВ).
81
— Персональный компьютер с набором периферийных устройств и
специальным программным обеспечением анализа ЭКГ.
Программное обеспечение КСФД предназначено для автоматизации
следующих основных этапов проведения комплексного функционального
исследования пациента:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Предварительная подготовка.
Проведение исследования, запись ЭКГ.
Отбор и редактирование записей.
Выделение характерных графоэлементов и измерение параметров ЭКГ.
Интерпретация результатов анализа и оформление заключения.
Документирование исследования.
Предварительная подготовка заключается в выборе методики и режимов
исследования, нагрузок и функциональных проб, дополнительной
аппаратуры (например, велоэргометра). На этом этапе осуществляется
настройка компьютерной программы путем определения количества
регистрируемых каналов, системы отведения биопотенциалов, коэффициента
усиления и частоты дискретизации сигнала, величины калибровочного
импульса, полосы пропускания биоусилителей и т. д. В базу данных вводится
информация об испытуемом: паспортные данные, предварительный диагноз,
сведения о приеме лекарств, дата регистрации.
Кроме того,
проводится подготовка пациента к обследованию, закрепляются электроды,
подключается кабель отведений.
Запись ЭКГ включает обычно
12 отведений: три стандартных (I, II, III),
три усиленных однополюсных отведения от конечностей
и шесть грудных однополюсных отведений (VI-У6).
Регистрируемый сигнал отображается на мониторе, что позволяет
визуально выделить и зарегистрировать записи, свободные от артефактов и
наводок. На экране монитора сигнал отображается в реальном масштабе
времени, что затрудняет визуальный детальный анализ исследуемых сигналов,
поэтому осуществляется избыточная запись в базу данных, предполагающая их
дальнейшую редакцию.
Отбор и редактирование данных производится после записи ЭКГ в базу
данных и предназначены для выделения участков сигналов с целью
дальнейшего анализа. На этом -этапе возможно более медленное
воспроизведение сигналов на экране монитора с остановками картинки с
целью выявления артефактов, связанных с движением пациента, дыханием и
т. п.
Монитор является основным инструментом визуального изучения
записей, ручного измерения и редактирования. Окно монитора занимает
большую часть экранного пространства и содержит записи ЭКГ в порядке
каналов отведений сверху вниз.
На экране монитора могут быть поставлены различные оси, например
горизонтальная (ось времени) и вертикальная (ось амплитуды)- В любом
месте экрана может быть поставлен маркер и визир (вертикальная линия),
чтобы с помощью соответствующей команды удалить участок записи,
расположенный между ними. Таким образом убираются участки, имеющие
артефакты и сетевые наводки. Предусмотрена цифровая фильтрация каждого
канала и всех каналов одновременно для снижения уровня сетевых помех или
сигнала электромиограммы в записи ЭКГ.
82
Выделение характерных графоэлементов и измерение параметров
ЭКГ. Наиболее важным этапом работы программы является распознавание
зубцов Р, Q,R,S, T.
Задача распознавания состоит в определении точек начала и окончания
каждого зубца, нахождений максимума высоты зубцов и их идентификации.
Для решения этой задачи фирмы, выпускающие компьютерные
кардиоанализаторы, используют различные математические методы.
Широкое распространение получил метод вычисления первой и второй
производных.
С помощью первой производной можно найти точки перегиба и излома
кривой, а знак второй производной в этих точках указывает1 на минимум или
максимум значения.
По минимальному значению первой производной можно найти место
возможного расположения комплекса QRS, . Это значе ние приходится на
нисходящую ветвь линии, соединяющей пики зубцов Q,R,S, то есть линию,
имеющую наибольшую крутизну. Затем в каждом комплексе QRS,
определяется место положения вершины зубца. Оно находится как
максимальное 'значение ЭКГ в пределах интервала времени 0,064 с,
предшествующего точке минимума первой производной. Начало комплекса
QRS, определяют по значению производной на участке длиной 0,18 с, предшествующей зубцу Q. От этой точки считается изопотенциальная линия,
относительно которой рассчитываются амплитуды зубцов. Поиск зубцов Р и Т
производится в заранее заданных диапазонах: зубец Р на отрезке 0.26 с влево
от зубца Q, зубец Т вправо от комплекса QRS
Рассмотренный алгоритм направлен на анализ морфострукту-ры ЭКГ
здоровых испытуемых, так как при различных видах патологии наблюдается
значительное изменение структуры сигнала, возникает расщепление зубца ;
появляются дополнительные пики ; возможна инверсия зубцов и т. п. Все это
приводит к усложнению алгоритма выделения и измерения графоэлементов
сигнала ЭКГ.
Для устранения многочисленных мелких зубцов, маскирующих истинные
точки перегиба и максимумы сигнала ЭКГ, используют аппроксимацию
сигнала сплайн-функциями или полиномами разных порядков. Эта задача
решается также методом цифровой фильтрации высокочастотных
составляющих. Следует отметить, что все методы фильтрации и
аппроксимации опираются на априорное знание структуры исследуемого
сигнала и маскирующего шума. Выделенные точки начала и конца каждого
зубца являются основой для измерения длительности комплексов, интервалов и
сегментов (расстояния между зубцами).
Интерпретация результатов анализа и оформление заключения
основывается на данных выявления элементов ЭКГ и измерения их
параметров. При этом вычисляются некоторые вспомогательные показатели,
положение электрической оси сердца.
Результаты измерений и расчетов используются для выявления основных
электрокардиографических. синдромов. Алгоритмы синдромального анализа
ЭКГ основаны на врачебной логике: сравнении параметров ЭКГ с
диагностическими критериями, основанными
на данных литературы,
экспериментальных данных и опыте ведущих специалистов в этой области.
83
Номенклатура ЭКГ-заключений формируется с учетом общепринятых
стандартов и методических рекомендаций и включает следующие
диагностические классы:
1. Нарушение функции синусового узла,
2. Эктопические импульсы и ритмы.
3.
Синдром ускоренного предесрдно-жслудочкового проведения
возбуждения.
4. Трепетание и фибрилляция предсердий и желудочков.
5. Положение электрической оси сердца.
6. Гипертрофия и острые перегрузки различных отделов сердца.
7. Нарушения проведения импульсов (блокады).
8. Изменения ЭКГ при нарушении коронарного кровоснабжения миокарда.
9.
Изменения ЭКГ при хронической коронарной недостаточности и
обострении 'ишемической болезни сердца. ЭКГ-заключения формируются на
основе идентификации и анализа характерных для той или иной патологии
Документирование исследования состоит в выдаче на печать числовых,
графических результатов (рис. 9ю2) и компьютерного ЭКГ-заключения (рис.
9.3). Если компьютерное заключение выданро только по ЭКГ, то для создания
врачебного заключения необходимо сопоставление ЭКГ и клинических данных.
В настоящее время отечественными и зарубежными фирмами выпускается
большое количество компьютерных электрокардиграфов («Медитек»,
«Интрон», «Техноцентр», др..). большинство из которых работает по своим
корпоративным стандартам, закрытым для других производителей. Поэтому
весьма актуальным является вопрос стандартизации представления
информации для передачи данных ЭКГ как между цифровым
электрокардиографом и компьютеризированной системой управления, так и
между компьютерными системами различных производителей. Стандарт разбивает логическую последовательность ЭКГ данных на секции и описывает
содержание и формат представления каждой
секции.
84
Рисунок 9.2- Просмотр результатов ЭКГ
85
Рисунок 9.3 – Результаты анализа ЭК
86
Алгоритм обработки электрокардиограммы
Алгоритм обработки ЭКГ предназначен для нахождения интервала
RR, амплитуды зубца Т (положительного или отрицательного знака), уровня
линии ST. Блок-схема его приведена на рис.9.4.
Рисунок 9.4- Блок-схема алгоритма обработки ЭКГ
87
В предлагаемом алгоритме входными данными являются
величины:
N – объем анализируемого объема массива ЭКГ,
f- частота дискретизации ЭКГ,
следующи е
l П - допустимая интегральная погрешность интерполяции,
adг- адрес массива ЭКГ в долговременном запоминающем устройстве.
Рассмотрим логику определения параметров ЭКГ.
При пуске алгоритма производится установка начальных условий (блок
1). Нахождение R-зубца (блок 2) осуществляется по максимальной
отрицательной кривизне. Измерение R R-интервалов начинается только с
момента второго R-зубца, что выражено соответствующим условием (блок 3), и
производится в блоке 4. Также вычисляется аритмия процесса. Начало линии
ST фиксируется в момент уменьшения ( по абсолютной величине) крутизны до
значения, меньше порогового. Уровень линии ST определяется как среднее
арифметическое значение массива в области этой линии на участке заданной
длины (блок 5).
Положительную и отрицательную амплитуду зубца Т получают (блок 6)
путем использования процедуры М m ( z,d, M, m, iM, im) на участке ЭКГ до
окончания зубца Т, предварительно определяемом по текущему R R
-интервалу.
Характеристики изолинии находят с помощью процедуры ST(z,d, sr,
sG0 ,di) (блок 7), причем анализируется лишь исходный массив (ε=0, линейная
аппроксимация не производится).
Аритмия определяется по формуле
А p = [2 (RR i -RR i +1 )/ (RR i +RR i +1 )] 100%
Алгоритм может функционировать в реальном масштабе времени, при этом
параметры ЭКГ, усредненные за восемь кардиоциклов (блок 9), могут быть
получены в среднем через
10 пульсовых ударов, что задается
соответствующим условием (блок 8). По результатам вычисления средних
значений параметров ЭКГ формируется выходной массив данных (блок 10).
Алгоритм анализа изменения скорости распространения пульсовой
волны
Для определения скорости распространения пульсовой волны (СРПВ)
по общепринятой методике необходима регистрация сфигмограммы на двух
88
или несколыких участках сосудистой системы. Измерив расстояние между
точками съема и время запаздывании, можно рассчитать СРПВ па данном
участке сосуда.
Для решения поставленных задач информативную значимость может
иметь нестабильная для данного пациента СРПВ по сосудам эластического
типа. Динамика этого показатели для сосудов мышечного тина характеризует,
в частности, их тонус. Требуемая информация о динамике СРПВ может быть
получена без применения специального дополнительного канала измерения.
На рис.9.5 представлен алгоритм определения времени распространения
пульсовой волны (ВРПВ)
Время распространения пульсовой волны определяется путем измерения
временного интервала между максимумом зубца R электрокардиограммы и
вершиной
пульсовой
волны
(ВП),
например,
сфигмограммы
или
реографнческой кривой, в диапазоне 15 - 250 мс с погрешностью не более 2
мс. Для обеспечения заданной точности измерен и я
дискретизации f д
ВРПВ частота
ЭКГ и ПВ не должна быть меньше 1000 Гц. Это
обстоятельство резко сокращает возможности комплекса по обработке
психофизиологической информации в реальном масштабе времени.
Для определения текущего значения СРПВ формируются массивы ЭКГ и
ПВ, предварительно иреобразованные путем нспользования процедуры
линейной аппроксимацин временных отрезков длиной 1,3 с (блоки / и 2).
Фиксация QRS-комплекса (блок 3) производится способом, описанным
выше.
Максимумы R-зубца и ПВ (блоки 4, 6} определяются путем применения
процедуры М m к массиву ЭКГ п области QRS-комплекса и к массиву ПВ
длиной, соответствующей 0,5 с, справа от R-зубца.
Коррекции анализируемых участком ЭКГ и ПВ (блок 5) предполагает их
сдвиг влево относительно R-зубца и пополнение за счет исходных массивов.
89
Рисунок 9.5-Алгоритм определения скорости распространения пульсовой
волны по электрокардиограмме и сфигмограмме
90
Текущее значение ВРПВ определяется по числу дискретов между
максимумом R-зубца н вершиной ПВ в блоке 7. Определение
среднего
значения СРПВ {блок 9) производится в определенном временном интервале,
задаваемом логическим условие (блок8). По результатам вычисления
средних значений СРПВ формируется выходной
массив данных (блок
10)
Контрольные вопросы
1.Какие основные устройства включает в себя аппаратное обеспечение
компьютерной системы анализа электрокардиограмм ?
2.Назначение фильтар нижних частот?
3.Назначение фильтар верхних частот?
4. Назначение полосовых режекторных фильтров
5. Сколько отсчетов в секунду используют в компьютерной электрокардиографии для
исключения искажений при вводе ЭКГ ?
6. Назначение генератора калибровочных сигналов ?
7. Назначение программного обеспечения КСФД?
8.Чт о включает в себя запись ЭКГ ?
9.Какие основные методы используют для выделения характерных
графоэлементов и измерения параметров ЭКГ ?
10.Что определяют на ЭКГ С помощью первой производной ?
11.Что показывает знак второй производной в определенных точках ЭКГ ?
12. Алгоритм обработки электрокардиограммы ?
13. Алгоритм анализа изменения скорости распространения пульсовой
волны?
.
91
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа