Ю.А. Булгаков1, А.А. Михеев2

1,2 ФГБОУ ВО "Рязанский государственный радиотехнический университет им. В.Ф. Уткина" (г. Рязань, Россия)

2 maa0312@yandex.ru

Постановка проблемы. При первичной обработке электрокардиосигнала с целью выделения дрейфа изолинии могут быть использованы сложные дискретные выборки, взятые на ТР-интервалах. Вариабельность длительности циклов сердечных сокращений приводит к изменчивости периода дискретизации сигнала дрейфа изолинии. Для учета этого факта необходимо каждый раз измерять длительность цикла сердечных сокращений. Поскольку для формирования сложных дискретных выборок необходимо знать длительность цикла сердечных сокращений, сформировать их можно только после определения этой длительности, т.е. в следующем цикле сердечных сокращений. Так как сложные дискретные выборки формируются из выборок электрокардиосигнала текущего цикла сердечных сокращений, количество которых в секунду может быть 200, 5000, 1000 в соответствии с частотой дискретизации сигнала в современных электрокардиографах, то необходимо запомнить эти выборки, чтобы использовать их в следующем цикле сердечных сокращений. Таким образом, возникает проблема обеспечения достаточного объема памяти для хранения выборок с целью дальнейшего их использования.

Цель. Разработать алгоритм обработки сигнала дрейфа изолинии, основанный на применении последовательности сложных дискретных выборок при учете наличия вариабельности периода дискретизации, без длительного сохранения выборок электрокардиосигнала, необходимых для генерации сложных дискретных выборок.

Результаты. Обоснована возможность использования кольцевого буфера для хранения исходных выборок электрокардиосигнала. Предложен алгоритм кэширования выборок одного цикла сердечных сокращений. Разработана программа для микроконтроллера, реализующая предложенный алгоритм. Проведено тестирование работы алгоритма и программы, показавшее их работоспособность.

Практическая значимость. Разработанный алгоритм может быть использован в устройствах обработки электрокардиосигнала, входящих в состав как стационарных, так и мобильных электрокардиографов.

Булгаков Ю.А., Михеев А.А. Сокращение объема памяти обработчика электрокардиосигналов на микроконтроллере // Биомедицинская радиоэлектроника. 2025. T. 28. № 4. С. 78-84. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604136-202504-09

1. Дроздов Д.В. Технические и методические аспекты регистрации биопотенциалов: выбор электродов // Функциональная диагностика. 2010. № 3. С. 6–11.
2. Рангайян Р.М. Анализ биомедицинских сигналов. Практический подход / Пер. с англ. под ред. А.П. Немирко. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2007. 440 с.
3. Мельник О.В., Михеев А.А., Нечаев Г.И. Трансформация спектров сигналов датчиков в измерительных системах // Датчики и системы. 2010. № 1. С. 39–42.
4. Булгаков Ю.А., Михеев А.А. Формирование сложных дискретных выборок для устройств выделения дрейфа изолинии электрокардиосигнала // Биомедицинская радиоэлектроника. 2024. T. 27. № 4. С. 63–71.
5. Работа с кольцевым буфером. Электронный ресурс. Режим доступа https://microsin.net/programming/avr/ring-buffer.html?ysclid=maiqs0ogvk979599922 (дата обращения 06.04.2025).
6. Патент № 2237432 (РФ), МПК А61 В 5/0452. Устройство для выделения начала кардиоцикла / О.А. Зуйкова, А.А. Михеев. № 2003109604: заявл. 04.04.2003: опубликовано 10.10.2004, Бюл. № 28. Заявитель РГРТА. 9 с.
7. Патент № 2387367 (РФ), МПК А61 В 5/02. А61 В 5/0452. Способ выявления кардиокомплекса и устройство для его осуществления / П.А. Блинов, А.А. Михеев. № 2008148439: заявл. 08.12.2008: опубликовано 27.04.2010, Бюл. № 12. Заявитель РГРТУ. 8 с.
8. Патент № 2810949 (РФ), МПК H04L 27/02, А61В 5/024. Способ формирования дискретных отсчетов измерительных сигналов и устройство для его осуществления / Ю.А. Булгаков, А.А. Михеев: №2023102551: заявл. 03.02.2023: опубликовано 09.01.2024, Бюл. № 1; заявитель РГРТУ. 29 с.
9. Документация для микроконтроллера AT91SAM3X8E. Электронный ресурс. Режим доступа http://rc-master.ucoz.ru/books/AT91SAM3X8E_datasheet.pdf (дата обращения 25.04.2025).
10. Как программируют Arduino. Электронный ресурс. Режим доступа https://thecode.media/arduino-code/ (дата обращения 06.04.2025).