بخشی از مقاله
خلاصه
بسیاری از اطلاعات حول آسیب شناسی فیزیولوژی عادی قلب را می توان از نوار قلب بدست آورد. یک چرخه ی قلبی از سیگنال نوار قلب شامل نقاط شاخص ضربان قلب می باشد. دامنه و فواصل مقدار نوار قلب عملکرد قلب هر انسانی را معین می کند. اگر فعالیت الکتریکی قلب، نامنظم، سریع تر و یا کند تر از معمول باشد، به عنوان یک اختلال در سیگنال های نوار قلب قلمداد می شود. در این مقاله از الگو ریتم پردازش سیگنال که ترکیبی از حوزه فرکانس و تحلیل زمانی است، استفاده شده است تا نقاط ضربان قلب شناسایی شود. پیدا کردن پیکR نخستین مرحله ی یافتن نقاط شاخص در ecg می باشد لذا برای شناسایی پیک R از روش تجزیه ی تبدیل موجک - sym 4 - - دامنه ی فرکانس - استفاده شده است.
پس از پیدا کردن پیک R نقاط شاخص دیگر به وسیله ی ردیابی قبل و بعد از پیک R شناسایی شده اند - بازه زمانی - . در این مقاله سعی شده است پنج حالت از سیگنال های نوار قلبی که به طور مشخص برای یک انسان عادی مورد آزمایش واقع شده اند را مورد ارزیابی قرار دهیم که شامل موارد ریتم طبیعی عادی قلب - NSR - ، فیبریلاسیون دهلیزی - - AF ، بلوک شاخه ی سمت راست - - RBBB، بلوک شاخه سمت چپ - LBBB - ، اسکیمی قلبی - CI - و ایست ناگهانی قلبی - SCA - می باشند. مجموع 73 سیگنال ضربان قلب غیر نرمال از پایگاه اطلاعاتی MIT-BIH arrhythmias برگرفته شده اند و نتایج به وسیله نرم افزارMATLAB 2014 مورد ارزیابی قرار گرفته شده اند.
.1 مقدمه
در قلب مسیر گردش خون به شکل عدد انگلیسی - - 8 میباشد. خون ابتدا از طریق دو سیاهرگ بزرگ، وارد سمت راست قلب میشود و در دو حفره سمت راست قلب جابجا میشود و سپس به ریهها منتقل میشود تا اکسیژن دریافت کند، سپس خون به حفرههای سمت چپ قلب باز میگردد و در نهایت وارد سرخرگ بزرگ آئورت میگردد و به این ترتیب خون رسانی به کلیه بافتهای بدن انجام میشود.ار آنجاییی که قلب خود به عنوان یه ضربان ساز در بدن کار میکند بنابراین سیگنالهای نوار قلب نمودارهای پتاسیل الکتریکی قلب را ثبت می کنند.
این سیگنالها به وسیله الکترودهای فلزی که به اندام ها و قفسه سینه متصل هستند دریافت شده و سپس توسط الکتروکاردیوگراف تقویت و ثبت می شوندکاربرد بالینی نوار قلب به لحاظ قابل در دسترس بودن سریع آن به عنوان یک وسیله تشخیص برای بیماری های قلبی می باشد.
سیگنالهایی که بر روی نوار قلب ثبت می شوند به شکل الفبایی نامگذاری شده اند وبا موج p که بیانگر دپولازاسیون دهلیزی است آغاز می شود - شکل شماره . - 1کمپلکس QRS بیانگر دپولازاسیون بطنی و مجموعه قطعه ST موج T و موج U نماینگر رپولازاسیون بطنی می باشد. دپولازاسیون قلب رخداد آغازین برای انقباض قلبی و رپولازاسیون قلب بازگشت قلب به حالت عادی خود می باشد.این موجها در شکل - 1 - نشان داده شده است که پزشکان با توجه به سیگنالهای قلب و فواصل RR,PP,QT,ST و مقایسه آنها با سیگنال قلب فرد سالم می توانند نوع بیماری را تشخیص دهند.
تصویر.1نقاط شاخص نوار قلب
در این مقاله با توجه به داده های موجود در پایگاه اینترنتی MIT با به کار بردن تکنیک پنجره سازی - پنجره ی زمانی - در ترکیب با تجزیه موجک - sym4 - درNSR و اختلالات نوار قلب AF، LBB، RBBB، CI و SCA الگوریتم پردازش سیگنال مبتنی بر زمان-فرکانس جدیدی پیشنهاد می گردد. در بخش دوم روش کار و نحوه یافتن پیک R را با توجه به الگوریتم جدید بیان میکنیم در نهایتا در بخش سوم با استفاده از الگوریتم مد نظر 5 رکورد موجود در پایگاه فیزیونت که شامل اختلالات قلبی نامبرده شده می باشند را بررسی و نتایج بدست آمده را مشخص می نماییم.
.2 روش کار
شناسایی پیک R، قدمی مقدماتی برای شناسایی نقاط شاخص در نوار قلب است. با در نظر گرفتن پیک R به عنوان مرجع، موج های شاخص دیگر توسط پنجره ی بررسی، شناسایی می شوند. یکی از الگوریتم های معروف در این زمینه الگوریتم پن تامپکینز می باشدکه برای شناسایی موج های شاخص در نوار قلب استفاده می شود.در این الگوریتم ابتدا سیگنال ECG نویز زدایی می شود و سپس با به کار بردن الگوریتم مشتق و به توان 2 رساندن سیگنال کمپلکس QRS را استخراج و نهایتا پیک R شناسایی می شود. ما در این مقاله با کمک بررسی محدوده فرکانسی،ابتدا به شناسایی پیک R خواهیم پرداخت و نهایتا بعد از بررسی محدوده زمان برای شناسایی سایر موج های شاخص استفاده می کنیم.مراحل زیر به عنوان الگوریتم مورد نظر برای شناسایی پیک R در نظر گرفته شده است:
گام اول – اطلاعات ثبت شده در پایگاه داده MIT.PHISIONET بار گذاری می شود.
گام دوم – با توجه به اینکه سیگنال ECG ممکن است حاوی نویز باشد و وجود نویز نتایج دسته بندی را دچار مشکل می نماید در این گام نویزهای در دامنه فرکانس - - Baseline drift noise, power line Interference, EMG noise را با استفاده از فیلتر های دیجیتال مبتنی بر کسکد حذف می نماییم.
گام سوم – برای یافتن پیک R، سیگنال را با استفاده از موجک - sym4 - در مقیاس خاص تجزیه می نماییم.
گام چهارم – پس از تجزیه، پیک R با حفظ %60 از ارزش سیگنال نوار قلب، به عنوان حد شناسایی می شود.
گام پنجم – برای بازسازی سیگنال نوار قلب از سیگنال تجزیه شده، پیک R و مکان آن می یابیم و این مکان را Rloc در نظر یگیریم.
گام ششم – بعد از یافتن نقطه R به وسیله ی کمترین مقدار در پنجره دامنه نقطه Q را بدست می آوریم
گام هفتم – برای پیدا کردن نقطه S ، پنجره ای در سمت راست پیک R در بازه زمانی و محدوده ایجاد می کنیم و این نقطه را با توجه به رابطه بیان شده مشخص می نماییم
گام هشتم – نقطه T را با استفاده از پیدا کردن بالا ترین مقدار نقطه T در محدوده پنجره، شناسایی میکنیم.
گام نهم – نقطه P را با استفاده از پیدا کردن مقدار بیشینه در محدوده ی پنجره، شناسایی کنید.
با طی کردن مراحل 9 گانه گفته شده می توان تمام مشخصه های یک نوار قلب را استخراج کرد. لازم به ذکر است تمام پنجره ها در محدوده زمانی در موج استاندارد w.r.t از نوار قلب که در نمودار شماره 2 نشان داده شده است، ساخته شده اند.
