Новый генератор ЭКГ от ЛЭТИ воспроизводит естественные колебания сердца

Фото из открытых источников

Ученые Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета (СПбГЭТУ) "ЛЭТИ" разработали усовершенствованный генератор искусственной электрокардиограммы, способный имитировать ритм работы человеческого сердца с высокой степенью реалистичности. Об этом сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу вуза.

Главная цель новой технологии — обеспечение более точной калибровки медицинских кардиографов и повышение эффективности подготовки медицинского персонала. Кроме того, такой генератор может быть использован при обучении нейросетей и других алгоритмов искусственного интеллекта, применяемых для анализа сердечной активности.

В традиционных моделях генерации ЭКГ для добавления естественной изменчивости сердечного ритма используют генераторы случайных чисел. Однако этот подход ограничен: он вносит изменения по заранее заданной схеме, что делает сгенерированные сигналы менее пригодными для задач, требующих высокой степени достоверности, например, в фильтрации шумов или машинном обучении.

Команда СПбГЭТУ "ЛЭТИ" решила эту проблему, модернизировав существующую модель генерации ЭКГ. В нее был встроен так называемый генератор хаоса — система, способная воспроизводить изменчивость ритма, характерную для работы настоящего сердца, но без участия генератора случайных чисел. Это позволило добиться более правдоподобной структуры интервалов между сердечными сокращениями.

Технологическая основа устройства — гармонический осциллятор, который моделирует сердечные импульсы в виде циклических сигналов. Однако в прежних моделях каждый цикл имел строго одинаковую форму, не соответствующую природной вариативности сердечной деятельности. Благодаря хаотическим модуляциям, новая система меняет параметры сигналов на каждом цикле, что делает каждую “сердечную волну” уникальной.

Сравнение полученных сигналов с 90 реальными ЭКГ-записями показало высокую степень совпадения по ключевым показателям. Это подтвердило, что искусственные сигналы действительно могут отражать естественные особенности сердечной работы, такие как нерегулярность интервалов или небольшие отклонения в амплитуде.

Еще одно преимущество новой модели — возможность адаптации к внешним входным данным. Встроенный алгоритм фильтрации позволяет удалять помехи и при этом сохранять полезную структуру сигнала, что особенно важно при использовании технологии в условиях, приближенных к клиническим.

Разработка уже вызвала интерес в медицинском и инженерном сообществе, так как может применяться как в лабораторных, так и в учебных и производственных условиях. Устройство, в частности, может стать инструментом для тестирования новых методов анализа сердечных данных.