Алгоритм измерения частоты сердечных сокращений в системах мониторинга функционального состояния человека

Рассмотрены вопросы измерения частоты сердечных сокращений в системах мониторинга функционального состояния человека, работающих в реальном масштабе времени. Регистраторы систем данного класса чувствительны к помехам и шумам, вызванным двигательными артефактами, электромагнитными наводками от внешних источников, временной деградацией сенсоров и др. Приведено соотношение для расчета частоты сердечных сокращений и описан алгоритм вычисления, заключающийся в регистрации электрокардиограммы, вычислении спектрограммы электрокардиограммы и формировании из нее первого числового массива, вычислении второго преобразования Фурье числовых значений строк первого массива и пикового анализа вновь полученных амплитудных спектров. Реализация алгоритма позволяет получить более точную количественную оценку частоты сердечных сокращений в реальном масштабе времени в условиях наличия помех и шумов.

1. Islam, Md. M. Development of Smart Healthcare Monitoring System in IoT Environment / Md. M. Islam, A. Rahaman, Md. R. Islam // SN Computer Science. 2020. Vol. 185, No 1. P. 1–11. Mode of access: https://doi.org/10.1007/s42979-020-00195-y.

2. Pradhan, B. IoT-Based Applications in Healthcare Devices / B. Pradhan, S. Bhattacharyya, K. Pal // Journal of Healthcare Engineering. 2021. Vol. 2021. P. 1–18. Mode of access: https://downloads.hindawi.com/journals/jhe/2021/6632599.pdf.

3. Real-Time Framework for Patient Monitoring Systems Based on a Wireless Body Area Network / N. Mahmoud [et al.] // International Journal of Computer Applications. 2020. Vol. 176, No 27. P. 12–21. Mode of access: https://www.ijcaonline.org/archives/volume176/number27/mahmoud-2020-ijca-920274.pdf.

4. Sowmya, K. V. An Efficeint Health Monitoring System with Temperature and Heart Rate Sensors Using IoT / K. V. Sowmya, V. Teju // European Journal of Molecular & Clinical Medicine. 2021. Vol. 8, No 2. P. 793–802. Mode of access: https://ejmcm.com/article_7497_1eb61761da420cc16e28825b0ea9f268.pdf.

5. Ghosh, A. Energy-Efficient IoT-Health Monitoring System Using Approximate Computing / A. Ghosh, A. Raha, A. Mukherjee // Internet of Things. 2020. No 9. P. 1–16. Mode of access: https://doi.org/10.1016/j.iot.2020.100166.

6. Архитектура системы дистанционного мониторинга состояния человека на основе технологии интернета вещей / А. Н. Осипов [и др.] // Медэлектроника–2022. Средства медицинской электроники и новые медицинские технологии: сб. науч. ст. XIII Междунар. науч.-техн. конф., г. Минск, 8–9 декабря 2022 г. Минск: Белор. госуд. ун-т информ. и электр., 2022. С. 40–42. Режим доступа: https://www.bsuir.by/m/12_100229_1_168906.pdf.

7. Ролич, О. Ч. Алгоритмы обработки сигналов в интегрированной системе виброакустической и тепловой диагностики дизельной аппаратуры / О. Ч. Ролич, В. Е. Тарасенко, Д. А. Михаевич // Агропанорама. 2020. № 6. С. 38–41. Режим доступа: https://rep.bsatu.by/bitstream/doc/12920/1/2020_6.9.algoritmi.pdf.

8. Спектрально-статистический анализ виброакустических сигналов элементов дизеля / О. Ч. Ролич [и др.] // Агропанорама. 2022. № 4. С. 24–28. Режим доступа: https://rep.bsatu.by/bitstream/doc/16854/1/2022_4.5.spektralno-statisticheskij.pdf.

9. Федотов, А. А. Математическое моделирование и анализ погрешностей измерительных преобразователей биомедицинских сигналов / А. А. Федотов, С. А. Акулов. М.: Физматлит, 2013. 282 с. Режим доступа: https://ssau.ru/files/resources/sotrudniki/fizmatlit.pdf.

10. Кузнецов, А. А. Биофизика сердца. Электрокардиографическое холтеровское мониторирование для исследования вариабельности сердечного ритма условно здоровых людей / А. А. Кузнецов. Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2013. 84 с. Режим доступа: http://op.vlsu.ru/fileadmin/Programmy/Magistratura/12.04.04/Metod_doc/UP_BFSk2_BTS.pdf.