ECG Control 3.20 и прошивка ECG Light 8.2

Большинство обновлений программы для домашнего кардиографа проходит тихо и незаметно. Чаще всего они направлены на повышение удобства пользования и стабильности работы программы и не должны вызывать у пользователей особых волнений.
Сегодняшнее обновление ECG Control до версии 3.20 удостоилось этой записи в блоге, поскольку содержит большое количество значительных изменений, которые вполне могут вызвать определенные трудности или оказаться непонятными.
В паре с ECG Control также переработке подверглась прошивка кардиографа, теперь она версии 8.2. Впрочем, кардиографы с прошивкой 8.1 будут по-прежнему работать с новой версией программы без каких-либо осложнений.

Главным поводом для этого обновления, помимо накопившихся мелких исправлений, послужил настойчивый интерес ученых из города Пущино. Удивительно (и, конечно же, приятно), что они предпочли наш скромный кардиограф великолепному исследовательскому оборудованию фирмы BioSemi! 🙂 В их исследованиях подопытными являются лабораторные крысы, и задачу регистрации записей кардиограмм для анализа вариабельности сердечного ритма они решают с помощью кардиоприставки ECG Light!

Для нас было довольно интересно узнать, что совершенно человеческий кардиограф может применяться для "диагностики" даже таких мелких животных! Помимо записи кардиосигналов, исследователям необходимо регистрировать синхронно с кардиограммой моменты приложения внешних воздействий на подопытных животных. Для этого используем ранее незадействованные выводы микроконтроллера, к которым нужно подпаяться, чтобы измерять с их помощью произвольные два дискретных и два аналоговых сигнала.

Что же изменилось:

• Добавлены 4 входных канала: два аналоговых AI1, AI2 и два дискретных DI1, DI2.

Теперь кардиограф оцифровывает 4 аналоговых канала (второго и третьего отведений + два произвольных), частота дискретизации по каждому каналу составляет немногим более 2 кГц (это всё, на что способен АЦП микроконтроллера ATMega48). В предыдущей версии прошивки частота дискретизации составляла 3 кГц на оба канала, т.е. по 1.5 кГц на каждый.

На аналоговые входы можно подавать сигналы в диапазоне от 0 до 1.1В относительно общего провода. В программе ECG Control эти входы отображаются в вольтах. Входы АЦП высокоомные, ни на что не нагружены. Поэтому, при отсутствии подключенного источника сигнала оцифрованные значения практически повторяют значение предыдущего канала. Это происходит из-за sample&hold конденсатора, подключенного внутри микроконтроллера ко входу АЦП после мультиплексора.

Дискретные каналы опрашиваются с частотой около 10 кГц, так что меры от дребезга контактов следует предпринимать. Для дискретных входов задействованы внутренние подтягивающие к питанию резисторы, так что их уровень при отсутствии подключения к источнику сигнала - всегда 1. В качестве согласующей цепи с источником сигнала лучше всего использовать оптопару или биполярный транзистор npn, коллектор следует подключить к выводу микроконтроллера, эмиттер - к общему, а на базу - подавать вам лучше известно что.

Чтобы соответствовать всем этим изменениям в прошивке, в программе ECG Cоntrol пришлось полностью переписать чтение записей, ведь теперь, помимо аналоговых сигналов, появились еще и дискретные, для которых неадекватно применять те же приемы интерполирования и оптимизации, что и для аналоговых. Да и количество потоков данных увеличилось с 2 до 6. При этом, сохранена 100% совместимость с записями кардиограмм, сделанными ранее, как в режиме чтения, так и записи. Особое внимание было уделено оптимальности кода по быстродействию, ведь количество обрабатываемых данных существенно возросло.

Все новые каналы возможно не только записывать и просматривать в ЭКГ Контрол, но и экспортировать в EDF и текстовые файлы, чтобы исследователи могли применять к данным записей кардиограмм и вспомогательных сигналов свои собственные программы обработки.

• Добавили возможность выбора длительности фрагмента для анализа ВСР и выбор режима работы (человек/иное животное)

Мы очень стараемся не вносить изменения в интерфейс программы (дабы не сбивать вас с толку), однако, для поддержки новых возможностей пришлось создать новый пункт главного меню - "Настройки". В этом меню можно настроить используемые дополнительные каналы, выбрать длительность фрагмента для анализа вариабельности сердечного ритма, а также предпочитаемый режим работы - для человека или для неведомых зверушек.

В человеческом режиме программа анализирует кардиограммы так же, как и прежде, а вот в режиме для зверушек снимаются многие искусственные ограничения. В первую очередь, это касается алгоритма измерения мгновенной частоты сердечных сокращений и обработки данных по вариабельности сердечного ритма. Контурный анализ в этих режимах ничем не отличается (пока что), заточен под людей, и для мышек вряд ли сработает.

• Появилась возможность включить окошко с требованием подтверждения о прекращении записи.

Оказывается, неосторожное нажатие на кнопку останова записи может испортить многочасовой эксперимент. По умолчанию эта опция отключена, кому надо - найдете в меню Настроек.

На странице анализа ВСР теперь всё несколько более цветасто и наглядно. Так, если навести мышку (компьютерную) на точку графика - получите подсказку с числовыми значениями; в режиме для зверушек масштабы по осям выбираются исходя из данных. А еще можно развернуть ритмограмму почти что на весь экран. Надеемся, вам понравится! 😉

• Исправлена ошибка в анализаторе ВСР

Да, по вариабельности в новой версии программы результаты могут отличаться от тех, что были в прежних версиях. Была исправлена ошибка в вычислении нормирующего коэффициента для  построения аппроксимации функции непрерывного распределения вероятностей кардиоинтервалов по длительности. А эта аппроксимация как раз и используется для вычисления ряда индексов ВСР, в том числе и индекса напряжения. Для заинтересованных в подробностях, напомню, что анализ ВСР у нас реализован по Баевскому. К счастью, теперь всё правильно и перепроверено, но для адекватности сравнения с ранее полученными результатами нужно заново провести анализ ВСР ваших старых записей кардиограмм. Качественно никаких изменений это не повлечет, а вот количественно - изменения будут заметны.

• Рисовалка, фактически, на 80% новая.

Так получилось, что её в недавнем времени переработали под будущую мегаверсию кардиографа с одновременным рисованием 14 каналов в реальном времени, где прежняя рисовалка справляется с трудом. В целом, должно стать более красиво и четко, но некие неведомые нам артефакты вполне могут вылезать. Например, на старых компьютерах без внешней видеокарты и с медленным процессором может показаться, что новая рисовалка притормаживает, поскольку пришлось увеличить количество буферов в видеопамяти.

• В связи с нововведениями в интерфейс обновлен перевод на английский.

Однако, большинство наших друзей и энтузиастов домашней и научной кардиографии это не касается, они и по-русски умеют читать. 😉

Наиболее заметные изменения я перечислил. Скачать свежайшие версии прошивки для кардиоприставки и программу ЭКГ Контрол можно здесь.

Если вас что-то удивит в работе программы - пишите в комментариях, будем мотать на ус и исправлять.