Hybrydowy detektor zespołu QRS wykorzystujący dynamicznie rekonfigurowalną matrycę analogową

W artykule zaprezentowano nową koncepcję układu detekcji w czasie rzeczywistym zespołu QRS z przebiegu elektrokardiograficzngo. W detektorze wykorzystano programowalną matrycę analogową AN221E04 firmy Anadigm. Parametry wybranych bloków są na bieżąco zmieniane w zależności od zmian parametrów przebiegu EKG dzięki dynamicznej rekonfigurowalności układu. Uzyskano bardzo krótki czas reakcji detektora na wykryty zespół QRS przy zadowalającej skuteczności detekcji. Opracowany detektor może znaleźć zastosowanie w aplikacjach biomedycznych wymagających wykrywania zespołu QRS w przebiegu EKG z małym opóźnieniem czasowym.

In many applications it is important to detect the QRS complex in the ECG waveform with possibly low time delay. Traditional software detectors of the QRS complex implement algorithms, usually based on cascades of digital filters, introduce delays up to parts of a second. Hardware QRS detectors (Fig. 1) fulfill the low delay requirements, but have worse adaptive features for the changing ECG shape. In this paper a new approach to QRS detection is presented. The proposed solution implements a classical detector structure in a Field Programmable Analog Array (FPAA) i.e. AN221E04 circuit from the AnadigmŽ company - Fig. 3. The most interesting feature of the FPAA is the dynamic reconfigurability. This solution makes it possible to modify the parameters of particular blocks of the detector or even the whole structure during runtime, without any changes in hardware and disturbance of the system functionality. Important parameters of particular blocks of the QRS detector are modified on-the-fly according to changes observed in the ECG signal. New data are calculated by the AD7020 microcontroller and downloaded to the FPAA using dynamic reconfigurability after each QRS detection. The prototype QRS detector was tested using a real ECG signal taken from Mit-Bih Arrythmia Database. The results obtained in the prototype circuit (Table 1) show that the detection delay is really small. The error rate of the QRS detection is low and can be acceptable in most real time applications.