WO2008037876A2 - Correction de signaux electrocardiographiques modifies par des filtres au sein de dispositifs de mesure - Google Patents
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- WO2008037876A2 WO2008037876A2 PCT/FR2007/001533 FR2007001533W WO2008037876A2 WO 2008037876 A2 WO2008037876 A2 WO 2008037876A2 FR 2007001533 W FR2007001533 W FR 2007001533W WO 2008037876 A2 WO2008037876 A2 WO 2008037876A2
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H17/00—Networks using digital techniques
Definitions
- the present invention relates to the processing of physiological electrical signals and more particularly to the correction of temporal deformations of signals, for example electrocardiographic signals, related to the presence of filters in the devices for capturing and amplifying these signals.
- the present invention is particularly applicable to telemetry implants encountered in pharmacological tests on laboratory animals.
- Cardiac contraction analysis is performed using a signal known for almost 100 years: the electrocardiogram. This signal contains a lot of information about the physiological state of the heart. To simplify, with each mechanical beat is associated an electrical signal consisting of a set of 5 waves named P, Q, R, S and T. The time between the beginning of the Q wave and the end of the wave T ( QT) can be modified by drugs (eg certain antibiotics or antiallergics). QT interval prolongation is considered by international regulatory authorities as a critical marker of an abnormality of cardiac repolarization.
- drugs eg certain antibiotics or antiallergics
- the end of the T wave is often determined by the return of a signal to an electrical zero.
- the global regulatory authorities recommend before any marketing of a new drug that a detailed study of this QT duration is carried out. If significant changes are noted, the administrations have even imposed the withdrawal of the market of certain products because it has been demonstrated the connection between these modifications and a fatal risk on the patients.
- electrodes and amplifiers are used. Since 1985, it has been possible to reduce the size of amplifiers and add a radiocommunication system to make them implantable.
- ECG electrocardiographic signal with an amplitude of approximately 1 mV
- many implants amplify this signal 1000 times.
- the useful ECG signal is associated with low-frequency spurious signals of large amplitude (10 to 100 mV), the gain of 1000 may saturate the amplification circuits. It is common to cut the low frequencies of large amplitude using an upstream analog filter passing useful signals of frequency greater than 0.5 Hz.
- This high-pass filter unfortunately modifies the end of the T wave and the signal until the next cardiac cycle.
- the wave T can then be deformed to suggest a biphasic form.
- the classical determination of the end of the T wave was based on the search for the point of return to zero of the signal. This technique is obviously faulted because of the deformation introduced by the filter of the device. An extension of the QT duration may be falsely observed. This elongation is moreover dependent on the morphology of the T wave.
- the invention proposes a solution, in particular in software form, notably correcting the absence of electrical zero due to these filters.
- the correction consists in using a filter called equalization filter, which is obtained after characterization of the measuring device, here the implant, and more precisely the analog treatment filter.
- the equalization filter is understood as a filter that aims to equalize a deformed signal as close to the signal as it should have been.
- the equalization filter is established according to a characterization model established for the measuring device adding the deformations. This characterization usually takes the form of a transfer function.
- the invention relates in its general sense to a system for measuring physiological electrical signals
- a measuring device provided with a communication system
- said device being further equipped with a first analog filter upstream of said communication system, said first filter being arranged to cut the low frequency signals of the measurement signal before transmission by said communication system, said system further comprising a second filter based on a characterization of said first filter, said second filter being applied to the transmitted signal.
- the invention is particularly applicable to telemetry implants.
- said first filter is a high-pass or band-pass filter whose low cut-off frequency is 0.5 Hz;
- said device is of the implant type for the measurement of cardiac contractions and the generation of an electrocardiogram
- said second filter has a transfer function of one of:
- H f (f) is the frequency response of the characterization model of said first filter
- N is the number of coefficients of the second filter
- Fs is the sampling frequency
- f 0 a defined frequency.
- said second filter is a finite impulse response filter comprising between 2000 and 32000 samples, for example about 4000.
- the invention also relates to a method for correcting physiological electrical signals generated by a measuring device equipped with a first analog filter for cutting the low frequency signals, the method comprising a step of constituting a second filter based on a characterization. said first filter and a step of using said second filter on said signals generated by said measuring device (implant).
- the method is applied to signals of the electrocardiogram type, and said second filter is able to modify the end of the T wave of the electrocardiograms.
- the invention also relates to:
- a second filter for the correction of physiological electrical signals generated by a telemetry device equipped with a first analog processing filter; use in which said second filter optionally has a transfer function of the type
- a computer program product comprising program code means recorded on a computer readable medium, comprising computer readable programming means for correcting a physiological electrical signal measured by a measuring device and filtered by a first analog filter , said correction being performed by applying a second filter having a transfer function of the type
- JJ (f) e -ja, ⁇ ⁇ H f (f) ⁇ a computer readable recording medium on which the previous computer program product is recorded.
- This software method makes it possible to analyze the laboratory data again without having to redo it physically and thus saves many animals.
- the invention thus relates to:
- FIG. 1 illustrates the general principle of the invention
- Figure 2 illustrates the modeling phase of Figure 1
- FIG. 3 illustrates the principle of the filter model of the device in which X is the input signal, h is the impulse response and Y is the output signal
- FIG. 4 represents an example of frequency response of the telemetry device
- Figure 5 illustrates a decomposition of the model of the three-part measurement device
- FIG. 6 illustrates the validation of the model in the time domain, the signal simulated by the model being shifted by 200 mV to improve the readability of the figure
- FIG. 7 illustrates the creation phase of the equalization filter of FIG. 1
- FIG. 1 illustrates the general principle of the invention
- Figure 2 illustrates the modeling phase of Figure 1
- FIG. 3 illustrates the principle of the filter model of the device in which X is the input signal, h is the impulse response and Y is the output signal
- FIG. 4 represents an example of frequency response of the telemetry device
- Figure 5 illustrates a decomposition of the model of the
- FIG. 8 represents a graph of the application of the equalization filter with a crenellated reference signal
- FIG. 9 represents a graph of the application of the equalization filter with a synthetic electrocardiographic signal
- FIG. 10 illustrates the application of the equalization filter on an experimental dog ECG signal, the upper part of the QRS complexes being truncated for better readability of the effect on the T and P waves.
- FIG. 1 presents three steps: Modeling of the filter of the device 10, that is to say a stage of characterization of the implant to determine a transfer function model , - Creation of the equalization filter 12 which will be applied to correct the signals,
- the frequency response, phase and amplitude, of the device was determined in a frequency band encompassing the cutoff frequency of the filter to be corrected (For the DataSciences implant, bands from 0.01 to 10 Hz). For this, we apply at the input of the device a synthetic signal which is a sinusoid vobulated between the minimum and maximum frequencies of the band studied.
- This synthetic signal is simultaneously acquired with the telemetry system and a reference system.
- FIG. 3 gives a general view of the filter model 19 of the device and the notation used, where X is the input signal, h is the impulse response and Y is the output signal.
- the intercorrelation R x ⁇ is the result of the convolution of the impulse response of the system h (k) by the autocorrelation R x :
- Spectral power densities can be estimated by many methods. We chose Welch's average periodogram method. The frequency responses in amplitude 30 and in phase 31 thus obtained are those shown in FIG. 4. They clearly show a high-pass effect due to the device.
- the filters of the device are typically modeled by a filter of order 2. This value is thus suitable as a first approximation for most devices.
- the order can be changed if the performance of the hotfix is not sufficient.
- the time delay introduced by the measurement system is modeled in the form of a constant time delay.
- the entire device is modeled by 3 elements, as represented in FIG. 5 illustrating:
- the set of parameters to be optimized consists of the two cut-off frequencies Fc 1 and Fc 2 as well as the offset g between the reference signals and the device.
- HX / is the frequency response of the model estimated
- Uncertainties are estimated by performing optimization under different conditions: frequency band, number of samples in the frequency response estimate, initial parameters, reference system.
- the validity of the model can also be verified in the time domain by ensuring that it produces signals close to those acquired by the telemetry system when they are excited by the same signal.
- An example of this validation is shown in Figure 6.
- the equalization filter must be causal and stable. For that, one looks for a finite impulse response filter composed of N coefficients.
- the creation phase of the equalization filter comprises several steps described below with reference to FIG. 7:
- phase response of the equalizer filter must be the opposite of that of the model, ie:
- the amplitude of the frequency response of the equalizer filter will be taken as zero below a certain frequency and as the inverse of the response of the model beyond this frequency.
- the value / 0 is fixed seeking a compromise between the number of samples (that is to say the width of the filter) and the accuracy of calculations.
- a value envisaged is of the order of 0.1 Hz to 0.2 Hz.
- the impulse response of the equalization filter is then obtained by keeping the real part of the inverse Fourier transform of the desired frequency response, namely:
- equalizer filter can not have an infinite impulse response, it is truncated and windowed to be exploitable in real time.
- a selected windowing value is approximately 4096 samples (or filter coefficients).
- a compromise between 2048 (2 11 ) and 32768 (2 15 ) makes it possible to benefit either from the precision of the result (large number of samples) or from the speed of calculation (low number of samples).
- Figures 8 and 9 show the results obtained after applying the equalization filter on the signal acquired with the telemetry device when it is excited by synthesized reference signals.
- the invention can be implemented either in software form or in hardware form (an FPGA for example).
Landscapes
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Abstract
La présente invention concerne la correction de déformations temporelles de signaux électrocardiographiques. L'invention a notamment pour objet un système, un procédé, un produit programme d'ordinateur et l'utilisation d'un filtre adapté pour la correction de signaux électriques physiologiques générés et déformés par un filtre analogique de traitement équipant un dispositif de mesure. Dans un exemple, ce deuxième filtre est à réponse impulsionnelle finie sur 4016 échantillons et présente la fonction de transfert suivante : He (f)= e
Description
CORRECTION DE SIGNAUX ELECTROCARDIOGRAPHIQUES MODIFIES PAR DES FILTRES AU SEIN DE DISPOSITIFS DE MESURE
La présente invention concerne le traitement de signaux électriques physiologiques et plus particulièrement la correction de déformations temporelles de signaux, par exemple électrocardiographiques, liées à la présence de filtres dans les dispositifs de capture et d'amplification de ces signaux. La présente invention s'applique notamment bien aux implants de télémesure rencontrés dans les tests pharmacologiques sur des animaux de laboratoire.
L'analyse de la contraction cardiaque est effectuée à l'aide d'un signal connu depuis presque 100 ans : l'électrocardiogramme. Ce signal contient de nombreuses informations sur l'état physiologique du cœur. Pour simplifier, à chaque battement mécanique est associé un signal électrique constitué d'un ensemble de 5 ondes nommées P, Q, R, S et T. La durée entre le début de l'onde Q et la fin de l'onde T (QT) peut être modifiée par des médicaments (ex. certains antibiotiques ou antiallergiques). Un allongement de l'intervalle QT est considéré par les instances réglementaires internationales comme un marqueur critique d'une anomalie de la repolarisation cardiaque.
La fin de l'onde T est souvent déterminée par le retour d'un signal à un zéro électrique. Les instances réglementaires mondiales recommandent avant toute mise sur le marché d'une nouvelle drogue qu'une étude détaillée de cette durée QT soit réalisée. Si des modifications significatives sont constatées, les administrations ont même imposé le retrait du marché de certains produits car il a été démontré le lien entre ces modifications et un risque mortel sur les patients. Pour capturer ce signal électrocardiographique, on utilise des électrodes et des amplificateurs. Depuis les années 1985, il a été possible de réduire la taille des amplificateurs et de
leur adjoindre un système de radiocommunication afin de les rendre implantables.
Pour numériser un signal electrocardiographique ECG d'une amplitude de 1 mV environ, de nombreux implants amplifient ce signal 1000 fois. Or le signal ECG utile est associé à des signaux parasites de basse fréquence de grande amplitude (10 à 100 mV), le gain de 1000 risque de saturer les circuits d'amplification. Il est commun de couper les fréquences basses de grande amplitude à l'aide d'un filtre analogique en amont laissant passer les signaux utiles de fréquence supérieure à 0.5 Hz environ.
Ce filtre passe-haut modifie malheureusement la fin de l'onde T et le signal jusqu'au prochain cycle cardiaque. L'onde T peut être alors déformée pour laisser croire à une forme biphasique. Depuis des années, la détermination classique de la fin de l'onde T était basée sur la recherche du point de retour à zéro du signai. Cette technique est visiblement prise en défaut du fait de la déformation introduite par le filtre du dispositif. Un allongement de la durée QT peut être faussement observé. Cet allongement est de plus dépendant de la morphologie de l'onde T.
Compte tenu de l'importance de la mesure de cette durée QT en pharmacologie de sécurité, ou en toxicologie, il est donc fondamental de corriger le signal avant de mesurer la durée de l'intervalle QT.
Pour réduire l'impact de ces filtrages inopportuns, il est possible d'en corriger les effets néfastes après que leur modélisation ait été réalisée.
L'invention propose une solution, notamment sous forme logicielle, corrigeant notamment l'absence de zéro électrique du fait de ces filtres. La correction consiste à utiliser un filtre appelé filtre d'égalisation, lequel est obtenu après caractérisation du dispositif de mesure, ici l'implant, et plus précisément le filtre analogique de traitement. Le filtre d'égalisation est entendu comme un filtre qui
vise à égaliser un signal déformé au plus près du signal tel qu'il aurait dû l'être. Notamment, le filtre d'égalisation est établi en fonction d'un modèle de caractérisation établi pour le dispositif de mesure ajoutant les déformations. Cette caractérisation prend généralement la forme d'une fonction de transfert.
Et cet effet, l'invention concerne dans son acception générale un système de mesure de signaux électriques physiologiques comprenant un dispositif de mesure muni d'un système de communication, ledit dispositif étant équipé, en outre, d'un premier filtre analogique en amont dudit système de communication, ledit premier filtre étant agencé pour couper les signaux basse fréquence du signal de mesure avant transmission par ledit système de communication, ledit système comprenant, en outre, un deuxième filtre fonction d'une caractérisation dudit premier filtre, ledit deuxième filtre étant appliqué au signal transmis.
L'invention s'applique particulièrement aux implants de télémesure.
Selon différents modes de réalisation :
- ledit premier filtre est un filtre passe-haut ou passe-bande dont la fréquence de coupure basse est 0,5 Hz ;
- ledit dispositif est du type implant pour la mesure de contractions cardiaques et la génération d'un électrocardiogramme ;
- ledit deuxième filtre présente une fonction de transfert d'un type parmi :
• He{f)≈ e-J a"φlH/(j)1
H (f)≈ li{f) 1 c-j{">φ["r(f)}»Wlκ)
où Hf(f) est Ia réponse en fréquence du modèle de caractérisation dudit premier filtre, N est le nombre de coefficients du deuxième filtre, Fs est la fréquence d'échantillonnage, et
avec f0 un fréquence définie. Eventuellement, ledit deuxième filtre est un filtre à réponse impulsionnelle finie comprenant entre 2000 et 32000 échantillons, par exemple environ 4000.
L'invention concerne également un procédé de correction de signaux électriques physiologiques générés par un dispositif de mesure équipé d'un premier filtre analogique pour couper les signaux basse fréquence, le procédé comprenant une étape de constitution d'un deuxième filtre fonction d'une caractérisation dudit premier filtre et une étape d'utilisation dudit deuxième filtre sur lesdits signaux générés par ledit dispositif de mesure (implant).
Eventuellement, le procédé est appliqué à des signaux de type électrocardiogrammes, et ledit deuxième filtre est apte à modifier la fin de l'onde T des électrocardiogrammes.
Egalement l'invention concerne :
- une utilisation d'un deuxième filtre pour la correction de signaux électriques physiologiques générés par un dispositif de télémesure équipé d'un premier filtre analogique de traitement ; utilisation dans laquelle ledit deuxième filtre a éventuellement une fonction de transfert du type
- un produit programme d'ordinateur comprenant des moyens de code de programme enregistrés sur un support lisible par un ordinateur, comprenant des moyens de programmation lisibles par ordinateur pour corriger un signal électrique physiologique mesuré par un dispositif de mesure et filtré par un premier filtre analogique, ladite correction étant réalisée par application d'un deuxième filtre présentant une fonction de transfert du type
JJ (f)= e-j a,φ\Hf(f)\
- un support d'enregistrement lisible par ordinateur sur lequel est enregistré le produit programme d'ordinateur précédent.
Des figures ci-après montrent les effets de cette correction sur un exemple de signaux ECG de chien. Cette innovation va permettre de réduire l'erreur de détermination de fin d'onde T et éviter d'ajouter par erreur 10 à 50 ms à la durée normale du segment QT. Ces allongements de durée peuvent conduire à un retrait du médicament car un allongement de 5 à 10 ms est parfois suffisant pour poser de graves problèmes dans le développement d'un médicament.
Cette méthode logicielle permet d'analyser à nouveau les données de laboratoire sans avoir à les refaire physiquement et permet ainsi d'économiser de nombreux animaux.
L'invention concerne ainsi :
- la correction de la déformation d'un signal électrocardiographique amplifié au sein d'un dispositif présentant un ou des filtres analogiques
- la correction de la déformation d'un signal électrocardiographique ayant pour conséquence de modifier de façon artificielle la fin de l'onde T
- une méthode visant à proposer une correction optimale de la déformation par l'usage d'un filtre d'égalisation mis en œuvre dans un logiciel
- l'application de cette méthode aux dispositifs de télémesure de signaux physiologiques dans la recherche pharmaceutique.
L'invention sera également mieux comprise à l'aide des dessins, dans lesquels : la figure 1 illustre le principe général de l'invention ; la figure 2 illustre la phase de modélisation de la figure 1 ;
la figure 3 illustre le principe du modèle du filtre du dispositif dans lequel X est le signal d'entrée, h est la réponse impulsionnelle et Y est le signal de sortie ; la figure 4 représente un exemple de réponse fréquentielle du dispositif de télémesure ; la figure 5 illustre une décomposition du modèle du dispositif de mesure en trois parties ; la figure 6 illustre la validation du modèle dans le domaine temporel, le signal simulé par le modèle étant décalé de 200 mV pour améliorer la lisibilité de la figure ; la figure 7 illustre la phase de création du filtre d'égalisation de la figure 1 ; la figure 8 représente un graphique résultat de l'application du filtre d'égalisation avec un signal de référence en créneaux ; la figure 9 représente un graphique résultat de l'application du filtre d'égalisation avec un signal électrocardiographique de synthèse ; et la figure 10 illustre l'application du filtre d'égalisation sur un signal ECG expérimental de chien, la partie supérieure des complexes QRS étant tronquée pour une meilleure lisibilité de l'effet sur les ondes T et P.
Application à un implant de télémesure
La recherche pharmaceutique et académique utilise depuis de nombreuses années des implants conçus et fabriqués par la société DataSciences International (Saint-Paul Minnesota-USA).
Le principe général de mise en œuyre est illustré par la figure 1 , qui présente trois étapes : - Modélisation du filtre du dispositif 10, c'est-à-dire une étape de caractérisation de l'implant pour déterminer un modèle de fonction de transfert,
- Création du filtre d'égalisation 12 qui sera appliqué pour corriger les signaux,
- Usage du filtre sur les signaux acquis 14 par l'implant pour procéder à la correction.
Modélisation du filtre du dispositif
La modélisation du filtre du dispositif est illustrée en référence à la figure 2 par les étapes suivantes :
Acquisition des signaux 16
La réponse fréquentielle, en phase et en amplitude, du dispositif a été déterminée dans une bande de fréquences englobant la fréquence de coupure du filtre à corriger (Pour l'implant DataSciences, bandes de 0.01 à 10 Hz). Pour cela, on applique en entrée du dispositif un signal synthétique qui est une sinusoïde vobulée entre les fréquences minimum et maximum de la bande étudiée.
Ce signal synthétique est simultanément acquis avec le système télémétrique et un système de référence.
Détermination de la fonction de transfert 18
La figure 3 donne une vue générale du modèle de filtre 19 du dispositif et des notations utilisées, où X est le signal d'entrée, h la réponse impulsionnelle et Y le signal de sortie.
Pour un système linéaire invariant dans le temps excité par un processus aléatoire stationnaire, l'intercorrélation Rx γ est le résultat de la convolution de la réponse impulsionnelle du système h(k) par l'autocorrélation Rx :
Rxχ(k)= h(k)* Rx(k)
Ou encore :
F[h(kMRx(k)]
Soit :
D'après le théorème de Wiener-Khintchine, il vient :
Avec Φx{f) la densité spectrale de puissance du signal x(k,ξ), ®χ,γ(f) la densité spectrale de puissance croisée des signaux χ(k,ξ) etγ(k,ξ).
Les densités spectrales de puissance peuvent être estimées par de très nombreuses méthodes. Nous avons choisi la méthode du périodogramme moyenne de Welch. Les réponses fréquentielles en amplitude 30 et en phase 31 ainsi obtenues sont celles représentées sur la figure 4. Elles mettent clairement en évidence un effet passe-haut dû au dispositif.
Optimisation des paramètres du modèle 20
Les filtres du dispositif sont typiquement modélisés par un filtre d'ordre 2. Cette valeur convient ainsi en première approximation pour la plupart des dispositifs. L'ordre peut être modifié si la performance du filtre correctif n'est pas suffisante.
Le retard temporel introduit par le système de mesure est quant à lui modélisé sous la forme d'un retardateur de durée constante.
L'ensemble du dispositif est modélisé par 3 éléments, comme représenté sur la figure 5 illustrant :
- un premier filtre passe haut 21 d'ordre 1 de fréquence de coupure Fc1 dont la fonction de transfert est H1(Z)
- un second filtre passe haut 23 d'ordre 1 de fréquence de coupure Fc2 dont la fonction de transfert est H2(z)
- un système linéaire 25 introduisant un retard pur <5 dont la fonction de transfert est Hô(z) . Ce retard pur n'illustre que le retard entre l'acquisition avec le système télémétrique et l'acquisition avec le système de référence. Ce retard n'intervient donc plus dans la suite à des fins de correction du signal de mesure acquis.
Pour chaque élément, on recherche la valeur optimale du paramètre par minimisation non linéaire sans contraintes (Nelder- Mead) de l'erreur quadratique moyenne entre la réponse fréquentielle du modèle et celle déterminée précédemment. Le jeu de paramètres à optimiser est constitué des deux fréquences de coupure Fc1 et Fc2 ainsi que du décalage g entre les signaux de référence et du dispositif.
La fonction à minimiser est donc:
Où HX/) est la réponse en fréquence du modèle estimé tel
Les résultats de l'optimisation sont :
Fc1 = 0,52 ± 0,01Hz
Fc2 = 0,073 ± 0,002Hz δ = 26 ± 3ms
Les incertitudes sont estimées en réalisant l'optimisation dans différentes conditions : bande de fréquence, nombre d'échantillons dans l'estimation de la réponse en fréquence, paramètres initiaux, système de référence.
Il en résulte :
ïj ( ) B\ (z) °-9983658Q ~ 0-998365802-' λ^Z)~ A,{z) ~ 1 - 0.9967316Oz"1
~ / x A2(z) 0.99977256 - 0.99977256Z"1 2 V J B2(z) 1 - 0.99954512Z"1
Validation du modèle 22
La validité du modèle peut également être vérifiée dans le domaine temporel en s'assurant qu'il produit des signaux proches de ceux acquis par le système télémétrique lorsqu'ils sont excités par le même signal. Un exemple de cette validation est présenté sur la Figure 6.
Création d'un filtre d'égalisation
II n'est pas possible de créer un filtre d'égalisation par simple inversion de la fonction de transfert du modèle puisqu'un tel filtre serait instable. En effet, certains de ses pôles se trouveraient à l'extérieur du cercle unité.
Le filtre d'égalisation doit être causal et stable. Pour cela, on recherche un filtre à réponse impulsionnelle finie composé de N coefficients.
La phase de création du filtre d'égalisation comprend plusieurs étapes décrites ci-après en référence à la figure 7 :
Détermination de la réponse en fréquence du filtre égaliseur 24
A partir des fréquences de coupure des filtres du modèle, il est aisé d'en déterminer les réponses en fréquence Hλ(f) et H2(f).
On appelle Hf(f)= Hx(f)Ë2(f) la réponse en fréquence résultant de la combinaison de ces deux filtres. On recherche un
filtre d'égalisation, de réponse en fréquence He(f), qui permette de corriger les effets de cette réponse Hf
Les déformations morphologiques du signal sont essentiellement dues au déphasage non linéaire introduit par le dispositif. Il est donc impératif de corriger cet effet. Pour cela, la réponse en phase du filtre égaliseur doit être l'opposé de celle du modèle, soit :
Bien que l'impact de l'atténuation introduite en basses fréquences par le dispositif soit moindre que celui du déphasage, il peut néanmoins être intéressant de corriger cette atténuation à partir d'une fréquence /0 à déterminer en fonction de la précision et du temps de calcul. Pour cela, l'amplitude de la réponse en fréquence du filtre égaliseur sera prise comme nulle en deçà d'une certaine fréquence et comme l'inverse de la réponse du modèle au- delà de cette fréquence.
avec
/ ,\ [0 si f < f0 [1 si / ≥ /0
La valeur /0 est fixée en cherchant un compromis entre le nombre d'échantillons (c'est-à-dire la largeur du filtre) et la précision des calculs. Une valeur envisagée est de l'ordre de 0, 1 Hz à 0,2 Hz.
Pour garantir la causalité du filtre d'égalisation, on ajoute-à la réponse désirée une phase linéaire correspondant à un décalage de N/2 échantillons.
où ps est la fréquence d'échantillonnage du signal d'entrée.
Calcul de la réponse impulsionnelle 26
La réponse impulsionnelle du filtre d'égalisation est alors obtenue en conservant la partie réelle de la transformée de Fourier inverse de la réponse en fréquence désirée, soit :
Λ /= ^L L e \J )]} où k est |'jnc|iCe temporelle d'un échantillon.
Fenêtrage de la réponse impulsionnelle 28
Comme le filtre égaliseur ne peut avoir une réponse impulsionnelle infinie, celle-ci est tronquée et fenêtrée pour être exploitable en temps réel. Une valeur de fenêtrage retenue est d'environ 4096 échantillons (ou coefficients du filtre). Un compromis entre 2048 (211) et 32768 (215) permet de tirer bénéfice soit de la précision du résultat (grand nombre d'échantillons) soit de la rapidité de calcul (faible nombre d'échantillons).
Validation du filtre d'égalisation 30
Les figures 8 et 9 présentent les résultats obtenus après application du filtre d'égalisation sur le signal acquis avec le dispositif de télémesure lorsque celui-ci est excité par des signaux de référence synthétisés.
Usage sur des signaux réels
Le résultat du filtre d'égalisation sur un signal ECG de primate est présenté dans la figure 10. Sans correction, l'onde T peut semblée allongée alors qu'après usage du filtre d'égalisation adapté à l'implant DataSciences, la détermination de la fin de l'onde
T devient plus marquée. On remarquera que le filtre d'égalisation ne modifie pas les morphologies des ondes P et QRS.
L'invention peut être mise en œuvre soit sous forme logicielle soit sous forme matérielle (un FPGA par exemple).
Claims
1. Utilisation d'un deuxième filtre pour la correction de signaux électriques physiologiques générés par un dispositif de télémesure équipé d'un premier filtre analogique de traitement, ledit deuxième filtre étant établi en fonction d'une caractérisation dudit premier filtre.
2. Utilisation selon la revendication précédente, dans laquelle ledit deuxième filtre a une fonction de transfert du type
où Hf(f) est la réponse en fréquence du modèle de caractérisation dudit premier filtre.
3. Système de correction de signaux électriques physiologiques comprenant un dispositif de mesure muni d'un système de communication, ledit dispositif étant équipé, en outre, d'un premier filtre analogique en amont dudit système de communication, ledit premier filtre étant agencé pour couper les signaux basse fréquence du signal de mesure avant transmission par ledit système de communication, caractérisé par le fait que ledit système comprend, en outre, un deuxième filtre fonction d'une caractérisation dudit premier filtre, ledit deuxième filtre étant appliqué au signal transmis.
4. Système selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que ledit deuxième filtre présente une fonction de transfert du type : 
où Hf(f) est la réponse en fréquence du modèle de caractérisation dudit premier filtre.
5. Système selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que ledit deuxième filtre est un filtre à réponse impulsionnelle finie présentant une fonction de transfert du type :
6. Système selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que ledit deuxième filtre a une réponse impulsionnelle he(k)≈ 
fjnje sur sensibiement 4000 coefficients, où F"1 est la transformée de Fourier inverse et R la partie réelle.
7. Procédé de correction de signaux électriques physiologiques générés par un dispositif de mesure équipé d'un premier filtre analogique pour couper les signaux basse fréquence, le procédé comprenant une étape de constitution d'un deuxième filtre fonction d'une caractérisation dudit premier filtre et une étape d'utilisation dudit deuxième filtre sur lesdits signaux générés par ledit dispositif de mesure.
8. Procédé de correction selon la revendication précédente, appliqué à des signaux de type électrocardiogrammes, dans lequel ledit deuxième filtre est apte à modifier la fin de l'onde T des électrocardiogrammes.
9. Produit programme d'ordinateur comprenant des moyens de code de programme enregistrés sur un support lisible par un ordinateur, comprenant des moyens de programmation lisibles par ordinateur pour corriger un signal électrique physiologique mesuré par un dispositif de mesure et filtré par un premier filtre analogique, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur, lesdits moyens de programmation modifiant ledit signal électrique mesuré par application d'un deuxième filtre présentant une fonction de transfert du type 
où Ηf(f) est la réponse en fréquence du modèle de caractérisation dudit premier filtre.
10. Support d'enregistrement lisible par ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur selon la revendication précédente.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0608257 | 2006-09-20 | ||
| FR0608257A FR2906050B1 (fr) | 2006-09-20 | 2006-09-20 | Correction de signaux electrocardiographiques modifies par des filtres au sein de dispositifs de mesure |
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Citations (1)
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| EP0586286A1 (fr) * | 1992-09-04 | 1994-03-09 | Thomson-Csf | Système de transmission de données médicales, sans fil |
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-
2007
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0586286A1 (fr) * | 1992-09-04 | 1994-03-09 | Thomson-Csf | Système de transmission de données médicales, sans fil |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| DOYLE D J ET AL: "Digital inverse filtering methodology for physiological signals" PSYCHOPHYSIOLOGY, vol. 20, no. 5, 1983, pages 591-596, XP008078303 UNITED STATES * |
| THOMAS C W ET AL: "Digital inverse filtering of evoked responses" VISION RESEARCH, vol. 18, no. 10, 1978, pages 1457-1459, XP002431399 UNITED KINGDOM * |
Also Published As
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