تبلیغات
๑۩۞۩๑ سایت جامع مهندسی پزشکی ایران ๑۩۞۩๑ - ویولت ؛ تحلیلگر خودکار سیگنال ECG

جستجو

 

ویولت ؛ تحلیلگر خودکار سیگنال ECG

دوشنبه 29 مهر 1387   03:56 ب.ظ


نوع مطلب : سیگنال های قلبی ،

 
ویولت ؛ تحلیلگر خودکار سیگنال ECG
نویسنده: مهندس محمد کریمی مریدانی

هدف از اتوماتیک کردن تحلیل الکتروکاردیوگرام (ECG ) کاهش زمان مورد نیاز شخص برای تفسیر و تحلیل ECG های ثبت شده از تجهیزات مانیتورینگ هالتر است. این روش می تواند كمك بزرگی برای تحلیل on lineاطلاعات باشد.

در هالتر مانیتورینگ ، سیگنال های ECG که از بیمار گرفته می شوند، به صورت دیجیتالی ثبت و فشرده و در یک سخت افزار ذخیره سازی ذخیره می شوند. سپس این داده ها از حالت فشرده خارج و توسط متخصص قلب تحلیل می شوند، تا نابهنجاری های آن مشخص شوند (معمولا داده ها برای 24 ساعت گرفته می شوند).

تحلیل این داده ها زمان قابل توجهی را می طلبد و خودکار کردن این تحلیل ها می تواند بسیار مفید باشد. برخی از تکنیک های موجود از فیلتر های میان گذری استفاده می کنند، تا کمپلکس QRS را از سیگنال ECG استخراج کنند، اما با وجود انحراف شدید از خط مبنا و نویزهای فرکانس بالای دیگر، پیدا کردن نقاط مشخصه با دقت قابل قبول، با شکست مواجه می شود. گاهی نیز از الگوریتم های شناسایی تطبیقی مبتنی بر شبکه عصبی استفاده می شود ، که تنها برای یک نوع خاص از الگوها قابل استفاده است. تکنیک مبتنی بر تبدیل ویولت برای شناسایی نقاط مشخصه سیگنال ECG با دقت خوبی، حتی در شرایط حضور نویز های شدید فرکانس بالا و فرکانس پایین، می تواند مورد استفاده قرار گیرد.
به عنوان پیشنهاد به جای استفاده از تکنیک های فیلترینگ معمولی که معمولا از فیلترهای باند باریک متفاوت برای استخراج محتویات فركانسی استفاده می کنند، تکنیک تبدیل ویولت را می توان به كار برد. در تکنیک تبدیل ویولت، سیگنال در فرکانس های متفاوت با رزولوشن های متفاوت تحلیل می شود. این کار تحلیل چند رزولوشنی نامیده می شود (MRA ) (شکل1).
ویولت استفاده شده در این کار از نوع ویولت اسپلاین درجه دوم است. دلایل انتخاب این ویولت خاص برای هدف


تحلیل به شرح زیر است:
• دارای پشتیبانی بسیار فشرده است.
• دارای فاز خطی تعمیم یافته است، بنابراین ارتباطی معین بین نقاط مشخصه ECG و ماکزیمم ضریب دار یا نقاط عبور از صفرتبدیل ویولت وجود دارد.
تبدیل فوریه (FT ) ویولت اسپلاین درجه دوم به صورت زیر محاسبه می شود:




بین نقاط مشخصه سیگنال و تبدیل ویولت آنها در سطوح مختلف ارتباطی وجود دارد. به عنوان مثال، برای موج شکل 2 تبدیل ویولت در مقیاس داده شده است. لبه بالا رونده موج با مینیمم منفی و لبه پایین رونده موج با ماکزیمم مثبت مرتبط است. ضرایب (مدول های) این ماکزیمم یا مینیمم ها که با همان لبه ها مرتبط هستند،‏‏ خط ماکزیمم ضریب دار نام دارند. اگر موج تک فاز نسبت به قله اش متقارن باشد، قله با تاخیر دقیقا نقطه، که j بیانگر مقیاس است ، با نقطه عبور از صفر جفت ماکزیمم- مینیمم ضریب دار مطابق است. پس از به دست آوردن ضرایب تبدیل ویولت در مقیاس متفاوت مرحله بعد پیدا كردن نقاط مشخصه ECG از روی ضرایب آن است. نقاط مشخصه از شكل موج ECG در شكل 3 نشان داده شده است.



پیدا کردن قله R
برای پیدا كردن قله R ، جفت ماکزیمم- مینیمم ضریب دار برای کمترین مقیاس ( ) قرار گرفته است، که این کار با انتخاب آستانه ای برای پیدا كردن R انجام می شود. سپس، جفت های ماکزیمم- مینیمم مقیاس های دیگر در همسایگی این جفت های ماکزیمم- مینیمم واقع می شوند. اگر دامنه های جفت های ماکزیمم- مینیمم در مقایسه با آنهایی که در مقیاس پایین قرار دارند، در حالت پایدار، یا افزایشی باشد ، آنگاه جفت ماکزیمم- مینیمم ضریب دار



متناظر به عنوان جفت متناظر با قله R حقیقی تلقی می شوند. این روش اثر آرتیفکت های فرکانس پایین و همچنین نویز غیرمورفولوژیکال فرکانس بالا را کاهش می دهد.
پیدا کردن آنست و آفست QRS
معمولا موج های Q و S موج هایی فرکانس بالا و کم دامنه هستند و انرژی آنها بیشتر در مقیاس کوچک متمركز شده است. بنابراین، پیدا کردن این موج ها در مقیاس پایین به روش تبدیل ویولت انجام می شود. از

روی جفت ماکزیمم ضریب دار موج R ، شروع و پایان اولین ماکزیمم ضریب دار قبل و پس از جفت ماکزیمم ضریب دار داخل پنجره زمانی پیدا می شوند.
پیدا کردن امواج P و T
P و T معمولا موج هایی کم فرکانس هستند، بنابراین از تبدیل ویولت در مقیاس بالا برای یافتن موقعیت این موج¬ها مشخص در این کار، تبدیل ویولت به میزان 4 مقیاس گرفته می شود و مقیاس برای تعیین موقعیت امواج P و T استفاده می شود. موج T یک جفت ماکزیمم ضریب دار با علامت متفاوت روی W2jf (n) در مقیاس درون پنجره زمانی بعد از قله R پیدا شده، ایجاد می کند. از آنجا که موج تقریبا نسبت به قله اش متقارن است، قله موج T با تاخیر نقطه به نقطه عبور از صفر جفت ماکزیمم ضریب دار متناظر است. قله، آنست و آفست موج P به روشی مشابه با آنچه در مورد موج T گفته شد، درون پنجره زمانی قبل از موج R پیدا شده ، مشخص می شوند.
پیدا کردن MI از نقاط مشخصه ECG
تغییرات متفاوت ECG مربوط به تکامل ایسکمی شامل تغییرات دامنه موج T ، انحرافات ST و حتی تغییرات در قسمت واقع در نوک کمپلکس QRS است. استفاده از نمایش های کلی برای کمپلکسST-T به جای یک نقطه منفرد از قسمت ST ، الگوهای ایسکمی را بهتر مشخص می کند و شناسایی سرخرگ مسدود را بهتر نتیجه می دهد. مهم ترین تغییر ECG که با ایسکمی مرتبط است، برآمدگی یا فرو رفتگی قسمت ST است. همچنین این مسئله می تواند همراه با تغییرات دامنه موج Tیا حتی وارونگی موج T باشد. بنابراین ایسکمی با استفاده از این دو روش اندازه گیری قابل شناسایی است. برای پیدا کردن سطح فرورفتگی ST ، ابتدا سطح مرجع پیدا می شود. این کار با کشیدن یک خط بین دو یا بیشتر از دو تا موج P در جایی که به خط مبنا باز (یا شروع موج P ) انجام می شود. قسمت ST قسمتی از ECG بین آفست QRS و آنست موج T است. انحراف این قسمت از خط مرجع پیدا می شود. همچنین دامنه موج T با اندازه گیری فاصله قله T از خط مرجع پیدا می شود. با تعیین این دو مقدار، می توان در مورد اینکه آیا سیکل قلبی شامل رویداد ایسکمی است یا خیر، نتیجه گیری کرد.

نتایج
برای اثبات موثر بودن این تکنیک، داده های دیجیتال شده ECG از پایگاه داده اروپایی ST-T گرفته شده و این الگوریتم بر روی این داده ها اجرا شده است. پایگاه داده اروپایی ST-T از 90 سیگنال ECG دو کاناله ثبت شده در طی دو ساعت با نرخ نمونه برداری تشکیل شده، که شامل رویدادهای کمپلکس ST-T است، که توسط متخصصین قلب بر مبنای لیدهای منحصر به فرد تفسیر شده اند. مقیاس دامنه 5 میکرو ولت بر نقطه است. روش ارزیابی کارایی برای الگوریتم پیدا کردن تغییر ST-T از شاخص های کارایی معین محاسباتی که به قرار زیر هستند، تشکیل شده است: حساسیت ST ( ) ، که برآورد احتمال پیدا کردن رویداد ST ایسکمی است، پیش بینی قطعی(مثبت) ST (ST+P )، که برآورد این احتمال است، که مورد پیدا شده برای رویداد ایسکمی صحیح است یا خیر.
حساسیت ایسکمی: کسر ایسکمی كه به درستی پیدا شده است.
پیش بینی قطعی(مثبت) ایسکمی (IS+P ) )، کسر ایسکمی که توسط یابنده به درستی تفسیر شده است، مقادیر حساسیت ایسکمی و پیش بینی قطعی ایسکمی به ترتیب 5/87% و3/93% محاسبه شده اند.
نتایج نشان می دهد، که این روش حساسیت بالاتر و مقدار پیش بینی قطعی خوبی را دارا است.
این الگوریتم، هر ضربان را اختصاصا مورد آنالیز قرار می دهد، بنابراین دقت بالایی در اندازه گیری دارد. ضریب همبستگی (که از این روش به دست می آید) در مقایسه با ضریبی که از روش RMS به دست می آید، به عدد 1 نزدیک تر است، که به نزدیک تر بودن اندازه گیری ها به مقدار صحیح اشاره می کند. اما مشكل این روش این است که محاسبات آن از محاسبات سایر روش ها بیشتر است. این مسئله بیشتر به علت محاسبات تبدیل ویولت است.
منبع : ماهنامه مهندسی پزشکی


نوشته شده توسط : سایت جامع مهندسی پزشکی