В Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ» разработали генератор искусственной электрокардиограммы. Ключевая особенность устройства заключается в его способности имитировать естественные колебания сердечного ритма. Подобная технология необходима для точной настройки медицинских кардиографов, а также для обучения и подготовки профильного персонала.
Искусственные сигналы ЭКГ, которые напоминают биологические, важны для калибровки оборудования и обучения как медицинских работников, так и систем искусственного интеллекта. Однако существующие модели для генерации таких сигналов имеют значительный недостаток — им не свойственна естественная изменчивость сердечного ритма, присущая человеку. В стандартных моделях эти вариации вводятся принудительно с помощью генератора случайных чисел, что ограничивает их практическое применение.
Принцип работы существующих моделей основан на гармоническом осцилляторе, который создает колебания с постоянным циклом. При сравнении с показаниями реального человека обнаруживается несоответствие пиков на графике. Это связано с тем, что у живого сердца периоды сокращений могут меняться, и они не вписываются в строгий, неизменный цикл. Для компенсации этого недостатка параметры модели периодически корректируются по заранее заданной программе.
Специалисты из ЛЭТИ усовершенствовали этот подход, внедрив в модель генератор хаоса. Это нововведение вносит в параметры сигнала небольшие, но постоянные изменения, подобно тому, как это делает генератор случайных чисел, но более органично и естественно. Модернизированная система функционирует совместно с алгоритмом удаления помех и способна гибко адаптироваться к входному сигналу благодаря своей внутренней вариативности.
Для проверки эффективности разработки исследователи провели сравнительный анализ. Они сопоставили искусственную ЭКГ, полученную с помощью новой модели, с девяноста образцами реальных кардиограмм пациентов. Как сообщает ТАСС, представитель вуза Екатерина Копец пояснила, что модернизация позволила добиться более правдоподобного распределения интервалов между сокращениями сердца. Модель способна воспроизводить ключевые особенности кардиограммы человека без использования генератора случайных чисел.
Результаты проведенных испытаний подтвердили высокую эффективность предложенной модели. Она успешно воспроизводит основные характеристики данных электрокардиограммы реального пациента, что открывает новые возможности для ее применения в медицине и науке.
