Некоторые возможности повышения эффективности спектрально-временного анализа низкочастотных тонов акустических кардиосигналов

Abstract

Рассмотрены вопросы повышения эффективности спектрально-временного анализа низкочастотных тонов кардиосигналов. На основе реальных записей акустических сигналов определены основные факторы, влияющие на оценки спектральной плотности мощности (СПМ) тонов в низкочастотной области. Показано, что структура оценок указанных СПМ в значительной мере зависит от степени влияния вибрационных (сейсмических) помех. Предложен алгоритм их адаптивной фильтрации и на его основе получены оценки СПМ тонов акустических кардиосигналов. Отмечено, что нижние границы спектров первых двух тонов находятся в области инфразвуковых частот. Показано, что для фазы диастолы описываемый алгоритм позволяет выявить в структуре оценок СПМ слабые низкочастотные возмущения, обусловленные присутствием третьего и четвертого тонов. На основе предложенной акустической модели канала распространения кардиосигналов проведена количественная оценка частотной характеристики передаточной функции канала. Показано, что неравномерность изменения оценок СПМ тонов по частоте определяется резонансами передаточной функции.

Розглянуто питання підвищення ефективності спектрально-часового аналізу низькочастотних тонів кардіосигналів. На основі реальних записів акустичних сигналів визначено основні фактори, які впливають на оцінки спектральної щільності потужності (СЩП) тонів у низькочастотній області. Показано, що структура оцінок СЩП тонів значною мірою залежить від ступеня впливу вібраційних (сейсмічних) перешкод. Запропоновано алгоритм їхньої адаптивної фільтрації і на його основі отримано оцінки СЩП тонів акустичних кардіосигналів. Відзначено, що нижні межі спектру перших двох тонів знаходяться в області інфразвукових частот. Показано, що для фази діастоли запропонований алгоритм дозволяє виявити в структурі оцінок СЩП слабкі низькочастотні збурення, обумовлені присутністю третього й четвертого тонів. На базі запропонованої акустичної моделі каналу поширення кардіосигналів проведено кількісну оцінку частотної характеристики передаточної функції каналу. Показано, що нерівномірність зміни оцінок СЩП тонів по частоті визначається резонансами передаточної функції.

The paper deals with considering of a problem of increasing of efficiency of spectral-time analysis of the low-frequency tones of cardiosignals. The main factors influencing the estimates of power spectral density (PSD) of the tones in the low-frequency area are determined basing on the actual records of acoustic cardiosignals. The structure of estimates of PSD of tones in the low-frequency area is shown to be considerably depending on level of influence of the vibration (seismic) interferences. The algorithm of their adaptive filtration is offered and on its basis the estimates of PSD of tones of the acoustic cardiosignals are obtained. It is noted that the lower bounds of the spectra of the first two tones are located at infrasonic frequencies. It is shown that for the phase of diastole, the offered algorithm allows the revealing of weak low-frequency perturbations in the structure of PSD estimates caused by the presence of the third and fourth tones. On the base of the offered acoustic model for the channel where cardiac signals are propagating, the frequency characteristic of channel transfer function is estimated quantitatively. The observed frequency unevenness of the estimates of PSD of the tones is shown to be determined by the resonances of transfer function.