Научно-исследовательская работа ДВГМУ • 2026

КардиоСеть: интеллектуальный анализ электрокардиограмм по фотографии

Гибридная платформа автоматической оцифровки и интерпретации ЭКГ по фотографии: компьютерное зрение, детерминированные измерения и искусственный интеллект — для поддержки врачебных решений в педиатрической кардиологии

9
этапов конвейера обработки
18
клинических параметров
до 12
отведений на одном снимке
500 Гц
цифровой дискретизации
PythonOpenCVPyTorchSciPyNeuroKit2Нейросетевой классификаторVision-LLMFastAPINext.jsPostgreSQL
О проекте

Проект «КардиоСеть»

Междисциплинарное исследование на стыке клинической кардиологии, компьютерного зрения и искусственного интеллекта. Мы превращаем обычную фотографию бумажной ЭКГ в полноценный цифровой сигнал и структурированное клиническое заключение.

2025–2026

Период исследования

v2.0.0

Версия программной платформы

3

Участника научного коллектива

Педиатрия

Клиническая направленность

ФГБОУ ВО «Дальневосточный государственный медицинский университет» Минздрава России

Педиатрический факультет · Деканат педиатрического факультета

г. Хабаровск, ул. Муравьёва-Амурского, д. 35

Просмотр демо
Команда

Научный коллектив

Научное руководство

Каплиева Ольга Викторовна

к.м.н., доцент кафедры педиатрии, перинатологии и неонатологии с курсом неотложной медицины, главный внештатный специалист врач детский кардиолог МЗ ХК

Научный руководитель

rec@fesmu.ru

Исследователи

Коноплев Ростислав Русланович

Студент педиатрического факультета, инженер-программист

Архитектор и разработчик платформы

Компьютерное зрениеЦифровая обработка сигналовИнтеграция ИИ

Колесников Артём Константинович

Студент 5 курса педиатрического факультета

Клиническая валидация и статистика

Отбор метрикВозрастные нормативыСтатистика
Проблематика

Актуальность исследования

Электрокардиография остаётся самым доступным и массовым методом инструментальной диагностики сердца. Однако в отдалённых районах бумажная лента физически не доходит до детского кардиолога своевременно, а каждая минута задержки снижает ценность исследования.

17,9 млн

смертей от сердечно-сосудистых заболеваний ежегодно

ВОЗ

№ 1

причина смертности в мире — болезни системы кровообращения

ВОЗ

≈ 40%

территории России — Дальневосточный федеральный округ

Росстат

до 30 мин

занимает ручной анализ и описание одной ЭКГ

Экспертная оценка

Ключевая проблема

Бумажные электрокардиограммы невозможно напрямую передать в телемедицинский контур, а их ручная расшифровка требует дефицитного времени профильного специалиста. Педиатрическая практика добавляет сложность: нормы интервалов и вольтажа существенно меняются с возрастом ребёнка, а большинство существующих автоматических систем ориентированы на взрослых пациентов.

Постановка задачи

Цель и задачи исследования

Цель работы

Создание гибридной системы интеллектуального анализа электрокардиограмм, объединяющей компьютерное зрение, детерминированные математические алгоритмы и методы искусственного интеллекта, для поддержки принятия врачебных решений в педиатрической кардиологии.

Основные задачи

1

Разработать алгоритм выделения кардиосигнала с фотографии с коррекцией перспективы, наклона и неравномерного освещения.

2

Создать систему автоматической калибровки по миллиметровой сетке и калибровочному импульсу для перевода изображения в милливольты и миллисекунды.

3

Реализовать детекцию всех компонентов ЭКГ (P, Q, R, S, T) и расчёт амплитудно-временных параметров с учётом возрастных нормативов.

4

Интегрировать ИИ-модуль «КардиоСеть» для распознавания паттернов и формирования структурированного клинического заключения.

5

Разработать веб-интерфейс врача с наложением цифрового сигнала на оригинал, таблицей измерений и ИИ-интерпретацией.

6

Провести валидацию на открытых эталонных базах и педиатрической выборке с верификацией детским кардиологом.

Научный подход

Методология: конвейер из девяти этапов

Каждый этап возвращает не только результат, но и оценку уверенности. При недостаточном качестве обработка останавливается с понятной рекомендацией — система не выдаёт сомнительных цифр.

1
В разработке

Контроль качества снимка

Оценка резкости, бликов и разрешения. Система подсказывает пользователю, как переснять ЭКГ, вместо выдачи недостоверного результата.

2
В разработке

Геометрическая коррекция

Поиск границ ленты, устранение перспективных искажений, выравнивание наклона по линиям сетки.

3
В разработке

Автокалибровка

Определение шага миллиметровой сетки спектральным анализом и проверка по калибровочному импульсу 1 мВ.

4
Прототип

Распознавание раскладки

Автоматическое выделение отведений и определение формата записи (3×4, 6×2, 12×1).

5
Прототип

Выделение кардиосигнала

Отделение кривой от сетки и подписей, трассировка линии ЭКГ в каждом отведении.

6
Прототип

Цифровой двойник сигнала

Перевод в физические единицы, дискретизация 500 Гц, полосовая фильтрация и устранение дрейфа изолинии.

7
Прототип

Амплитудно-временной анализ

Детекция P–QRS–T, расчёт ЧСС, PQ, QRS, QT, QTc, амплитуд, смещения ST и электрической оси с возрастными нормами.

8
Запланировано

Нейросетевая классификация

Распознавание нарушений ритма, блокад и признаков гипертрофии с оценкой вероятности каждого паттерна.

9
В разработке

ИИ-заключение и отчёт

Структурированный протокол: наложение сигнала на оригинал, таблица измерений и интерпретация для врача.

Архитектура ИИ

Гибридный интеллект: три уровня верификации

Ключевой принцип платформы: цифры рассчитывает алгоритм, интерпретирует искусственный интеллект, решение принимает врач. Любое расхождение между уровнями выносится на экран специалиста.

Уровень 1 · Математическое ядро

Детерминированный расчёт всех интервалов и амплитуд. Каждое число воспроизводимо и прослеживается до конкретной точки на исходном снимке.

Уровень 2 · Нейросетевой классификатор

Модель, обученная на крупных размеченных базах ЭКГ, оценивает вероятность диагностических паттернов: ритм, проводимость, гипертрофия, ишемия.

Уровень 3 · Мультимодальная языковая модель

Анализирует одновременно измерения и само изображение, перекрёстно проверяет их согласованность и формулирует заключение на языке клинициста.

Правовое обеспечение

Полное обезличивание данных до передачи в аналитический контур в соответствии с 152-ФЗ «О персональных данных» и 323-ФЗ «Об основах охраны здоровья граждан» (ст. 13 — врачебная тайна).

Врач в контуре принятия решений

Система позиционируется как инструмент поддержки врачебных решений: цифровой сигнал накладывается на оригинал, а каждая метка зубца доступна для визуальной проверки и коррекции.

Вклад исследования

Научная новизна

Гибридный трёхуровневый анализ

Синергия детерминированного алгоритма, нейросетевого классификатора и мультимодальной языковой модели с перекрёстной верификацией результатов.

От фотографии смартфона — к сигналу

Работа с реальными снимками бумажной ленты, а не только со сканами: коррекция геометрии, освещения и автоматическая калибровка.

Педиатрическая адаптация

Встроенные возрастные нормативы интервалов, вольтажа и электрической оси для детей и подростков.

Прозрачность и верифицируемость

Наложение оцифрованного графика на оригинал и прослеживаемость каждого измерения до исходного изображения.

Аналитика

Технические характеристики и валидация

Целевые показатели качества зафиксированы до начала испытаний и проверяются на открытых международных эталонных базах — по той же методике, что применяется в мировых соревнованиях по анализу ЭКГ.

9

этапов обработки

18

клинических параметров

до 12

отведений

500 Гц

дискретизация сигнала

Целевые метрики качества

Протокол валидации
Детекция R-зубцовF1 ≥ 0,95
Точность ЧССMAE ≤ 3 уд/мин
Длительность QRSMAE ≤ 10 мс
Интервал QTMAE ≤ 20 мс
Время анализа< 10 с на ЭКГ

MAE — средняя абсолютная ошибка относительно эталонной разметки.

Базы данных для обучения и валидации

PTB-XL

21 799 ЭКГ

Эталонные 12-канальные записи с разметкой кардиологов

PhysioNet / CinC Challenge 2024

Изображения + сигнал

Международный бенчмарк оцифровки ЭКГ по изображениям

Педиатрическая выборка ДВГМУ

Формируется

Обезличенные ЭКГ детей с верификацией детским кардиологом

Традиционный подход и «КардиоСеть»

КритерийТрадиционноКардиоСеть
НосительБумажная лентаФото со смартфона
Передача кардиологуЧасы и дниСекунды
Измерение интерваловЛинейка и циркульАвтоматически
Возрастные нормыСправочные таблицыВстроены в анализ
ВоспроизводимостьЗависит от экспертаДетерминированный алгоритм
АрхивированиеБумажный архивЦифровой сигнал, интеграция с МИС

Рассчитываемые параметры

ЧССRRPQPR-сегментQRSQTQTc BazettQTc FridericiaQTc HodgesPQRSTST (J+60)ЭОССоколов–ЛайонКорнелл

Три формулы коррекции QT позволяют корректно оценивать реполяризацию при высокой частоте сердечных сокращений, характерной для детского возраста.

Этапы

Дорожная карта проекта

Март 2025

Анализ литературы и выбор методов

Выполнено

Май 2025

Алгоритмы обработки изображений ЭКГ

Выполнено

Июль 2025

Детекция компонентов P–QRS–T и расчёт параметров

Выполнено

Сентябрь 2025

Веб-платформа и демо-протокол

Выполнено

2026

Многоканальный анализ и архитектура ИИ-модуля

Выполнено

IV кв. 2026

Автокалибровка по сетке и нейросетевая сегментация

В разработке

I кв. 2027

Валидация на PTB-XL и педиатрической выборке

Запланировано

II кв. 2027

Публикации, регистрация ПО, пилот в МИС

Запланировано

Практическая значимость

Платформа «КардиоСеть» превращает любой смартфон в точку доступа к кардиологической экспертизе. Она сокращает путь от регистрации ЭКГ до заключения специалиста с дней до минут, снижает нагрузку на детских кардиологов и выравнивает доступность качественной диагностики для жителей отдалённых районов Дальнего Востока. Проект готовится к государственной регистрации программы для ЭВМ и пилотному внедрению в контур медицинских информационных систем.

Телемедицина

Массовый скрининг

ИИ-ассистент врача

Интеграция с МИС

rec@fesmu.ru +7 (421) 230-5311