EKG

Analiza sygnałów biomedycznych – Projekt
III Fizyka Medyczna
2016/2017
Zajęcia 4. Analiza sygnału czynności elektrycznej serca EKG
1. W programie AcqKnowledge otwórz plik ECG LeadII.acq z
przykładowym zapisem sygnału EKG z II odprowadzenia
Einthovena.
2. Zapoznaj się z instrukcją MP Hardware Guide dotyczącą akwizycji,
obróbki
i
przetwarzania
sygnału
EKG
(ang.
ECG,
electrocardiography): str. 334-340.
3. Zapoznaj się z teorią dotyczącą czynności elektrycznej serca:
wyglądem elektrokardiogramu, występującymi na nim załamkami,
odcinkami i odstępami, parametrami oceny prawidłowości sygnału
EKG.
4. Dokonaj inspekcji wzrokowej sygnału w oparciu o informacje
teoretyczne dotyczące sygnału EKG. Zwróć uwagę na jednostki
skali czasu i amplitudy oraz czas trwania jednego cyklu i zakres
amplitudy dla poszczególnych załamków.
5. Dokonaj podstawowej analizy sygnału EKG
1. Zduplikuj oryginalny sygnał EKG i na nim dokonaj detekcji
oraz klasyfikacji uderzeń serca (Analysis -> Detect and classify
heartbeats
2. Zduplikuj oryginalny sygnał EKG i na nim dokonaj lokalizacji
kompleksów EKG: załamka P, zespołu QRS, załamka T
(Analysis -> Detect ECG Complex Boundaries)
3. Powiększ sygnał tak, aby był widoczny jeden cykl pracy serca i
Dokonaj na nim inspekcji wzrokowej otrzymanych etykiet: p0,
p, pe, qrs0, qrs, qrse, t0, biphasic positive-negative t, te. Co one
oznaczają?
4. Korzystając z narzędzia Find Rate, utwórz dodatkowy graf z
sygnałem BPM (beats per minute). Wyznacz średnią wartość
tego sygnału. Co on oznacza?
5. Korzystając z narzędzia Event Amplitude Measurement,
wyznacz średnią wartość amplitudy załamka P (zgodną z
klasyfikatorem p) oraz średnią wartość amplitudy załamka R
(zgodną z klasyfikatorem qrs).
6. Dokonaj analizy zmienności rytmu serca (Analysis -> Heart Rate
Valiability)
1. Wybierz ustawienie dla dorosłego człowieka
2. Do lokalizacji załamków R, Użyj detektora QRS
3. Ustaw minimum i maksimum BPM odpowiednio na 30 i 240
4. Wybierz próg lokalizacji załamka R na poziomie 50%
5. Ustaw częstotliwość próbkowania na minimum dwukrotność
najwyższej częstotliwości sygnału (kryterium Niquist’a). W tym
przypadku zostaw wartość domyślną 8 Hz
6. Ustaw zakresy częstotliwości – pozostaw wartości domyślne
7. W zakładce Output zaznacz wszystkie opcje, ustaw typ
współczynnika wyjściowego na LF+HF (low frequency + high
frequency)
8. Po zatwierdzeniu, w Dzienniku pojawią się wartości odległości
między poszczególnymi załamkami R oraz wyniki końcowe
częstotliwościowej analizy zmienności rytmu serca. Sprawdź
na kilku pierwszych załamkach R, czy wartości interwałów
zgadzają się.
9. Wynikiem analizy są też trzy nowe grafy (w nowych oknach):
HRV Tachogram, HRV Interpolated RR oraz HRV Spectrum.
10.
Wylicz średnią wartość odległości RR z całego zapisu EKG
11.
Detektor QRS używa algorytmu, który normalizuje zapis EKG
tak, że amplituda najwyższego załamka R przyjmuje wartość 1. HRV
Tachogram prezentuje wyniki obliczeń przeprowadzonych na tym
etapie z użyciem detektora QRS, który przedstawia wartości odległości
RR w funkcji liczby uderzeń (czyli liczby załamków R). Opcja wyboru
progu lokalizacji załamka R w ustawieniach narzędzia do oceny
HRV pozwala procentową wartość najwyższego załamka Rmax,
który musi być przekroczony, by dany załamek mógł być
określony jako R. Graf pt. interpolowany tachogram
przedstawia interwały R-R po zastosowaniu sześciennej
interpolacji, czyli wartości odległości RR w funkcji czasu. Na tej
podstawie jest tworzony histogram PSD (Power spectrum
density) – gęstości mocy sygnału [s2/Hz].
12.
Wyliczona wartość statystyczna: sympathetic ratio
oznacza stosunek zbioru punktów pomiarowych z zakresu
niskich częstotliwości (low frequency) do zbioru punktów z
całego zakresu pomiarowego. Wartość vagal ratio oznacza
analogicznie stosunek zbioru punktów pomiarowych z zakresu
wysokich częstotliwości (high frequency) do zbioru punktów z
całego zakresu pomiarowego.
13.
Sprawdź, na co wpływa częstotliwość próbkowania
sygnału na podstawie interpolowanego tachografu RR. W
ustawieniach narzędzia do HRV, wprowadziliśmy częstotliwość
próbkowania sygnału na 8 Hz. Przejdź do grafu HRV
Interpolated RR. Wyznacz różnicę czasową między dwoma
sąsiadującymi punktami pomiarowymi w sekundach (z
dokładnością do 3 miejsc po przecinku). Wylicz z tej wartości
częstotliwość [Hz]. Czy wynosi ona tyle, ile wprowadziliśmy w
ustawieniach?
7. Dokonaj
analizy
interwałów
czasowych
poszczególnych
załamków sygnału EKG używając narzędzia Analysis ->
Hemodynamic -> ECG interval
8. Na podstawie oryginalnego zapisu EKG, utwórz wykres
Poincare’go (Analysis -> Hemodynamic -> HRV Poincare Plot).
Jest to wykres 2-wymiarowy prezentujący korelacje między
danymi interwałami RRn a interwałami następującymi po nich
RRn+1. Wykres tworzy elipsę, której oś mała daje informacje o
krótkoczasowej zmienności rytmu serca, a oś duża o
długoczasowej zmienności rytmu serca.