بخشی از مقاله
خلاصه
این مقاله به منظور ارزیابی تغییرپذیری در نرخ ضربان قلب با هدف تشخیص برخی از آریتمیهای قلبی نظیر بلوک شاخهای چپ، بلوک شاخهای راست، ضربان زودرس بطنی و ضربان زودرس دهلیزی انجام پذیرفته است. ویژگی مورد استفاده برای این ارزیابی، بهرهگیری از یکی از ابعاد فرکتال به نام بعد تنظیم میباشد؛ به طوری که بعد تنظیم محاسبه شده برای فاصله RR و قطعهST سیگنال قلبی ویژگی متمایزکننده ریتم نرمال ازآریتمیهای مذکور است. سیگنالهای مورد استفاده در این مقاله از پایگاه داده MIT-BIH گردآوری شده است و نتایج بعد تنظیم برای قطعه ST و فاصله RR تعدادی از نمونهها نشان از کوچکتر بودن این معیار برای آریتمیها نسبت به ریتم نرمال دارد، به طوریکه میتوان نتیجه گرفت آشوب در قلب سالم متداولتر بوده و دینامیک غیرخطی پیچیدهتری در ریتم نرمال قابلمشاهدهاست.
.1 مقدمه
بیماریهای قلب و عروق از شایعترین بیماریهای قرن حاضر محسوب شده و نارسایی قلبی امروزه بزرگترین عامل مرگ و میر در جوامع صنعتی و نیمه صنعتی به حساب میآید. به این دلیل همیشه دستیابی به روشهایی که به کمک آنها پزشک متخصص نه تنها توانایی تشخیص نوع بیماری قلبی را داشته باشد، بلکه بتواند بروز نارسایی قلبی احتمالی در آینده را نیز پیشبینی و از آن جلوگیری نماید، موردتوجه بوده است.
یکی از روشهایی که برای بررسی فعالیت قلب و تمایز انواع مختلف نارساییهای قلبی از یکدیگر، مورد توجه متخصصان واقع شده، اندازهگیری و تجزیه و تحلیل میزان تغییرات نرخ ضربان قلب با توجه به زمان است.[1] ضربان قلب یک سیگنال غیرایستا است که توسط سیستم عصبی خودکار کنترل شده و تغییرات آن میتواند حاوی اطلاعات و نشانههایی درباره نارساییهای مختلف بالفعل یا بالقوه در سیستم عصبی کنترل کننده قلبی باشد.[2] این نشانهها ممکن است همیشه در سیگنال حاضر باشند یا در مواقع خاصی از روز و بهطور تصادفی ظاهر شوند، بنابراین لازم است که حجم زیادی از دادگان ثبت شده در طول ساعتهای متوالی از شبانهروز مورد بررسی و مطالعه قرارگیرد که امری دشوار و زمانبر است.
به همین دلیل، گسترش و ابداع روشهای آنالیز کامپیوتری که بتواند حجم زیاد دادگان جمعآوری شده از شخص را بررسی نموده و نارساییهای احتمالی موجود در آن را تشخیص و طبقهبندی نماید، بهعنوان قدم اولیه کمک بسیار بزرگی در تشخیص نوع بیماری قلبی و تعیین آزمایشهای تکمیلی برای افراد خواهد بود.[3] معمولابرای توصیف سیگنالهای فیزیولوژیکی اندازهگیریهای خطی مرسوم دامنه و فرکانس انجام میپذیرد، درحالیکه این روشها همهی اطلاعات مفید در سیگنال را در اختیار قرار نداده و درنتیجه امکان یک مقایسه مطلوب بین سیگنالها فراهم نمیگردد.[4] ازآنجاکه این سیگنالها انواع مختلفی از شکلها با پیچیدگی مختلف را نشان میدهند، میتوان از بعد فرکتال* که توصیفی از یکتایی سیگنال را فراهم میکند برای ارزیابی بهره گرفت.[5] در این مقاله با تشخیص فاصله RR و قطعه ST سیگنال الکتروکاردیوگرام بعد تنظیم **برای آنها محاسبه میشود و این معیار ما را قادر به ارزیابی و تمایز بین ریتم طبیعی و آریتمیهای موجود خواهد ساخت.
در بخش دوم این مقاله به تشریح مختصر مفاهیم اساسی موردنیاز همچون ریتم نرمال قلب، ضربان قلب و آریتمیهای درصدد تشخیص میپردازیم. مسئله بینظمی و آشوب در قلب و به تبع آن مفاهیم فرکتال و بعدتنظیم در بخش سوم آورده شده است. بخش چهارم به ارائه روش پیشنهادی اختصاص داده شده است.پایگاه داده استفاده شده در بخش پنجم معرفی خواهدشد. نتایج در بخش ششم و نتیجه گیری نیز در بخش پایانی ارائه خواهندشد.
.2 تعریف مفاهیم اساسی
یک سیگنال الکتروکاردیوگرام طبیعی، همانطورکه در شکل 1 نشان دادهشده است شامل امواج ، فواصل، قطعات یک کمپلکس میباشد.[6] یک قطعه و یک یا چند موج، فاصله را ساخته و قطعه نیز به ناحیه بین دو موج اطلاق میگردد. مطابق با تعاریف انجام شده فاصله RR اندازه بین دو موج R متوالی بوده و بعنوان نرخ ضربان قلب* شناخته میشود، قطعه ST نیز قطعهای است که از انتهای کمپلکس QRS شروع شده و تا انتهای موج T ادامه پیدا میکند. به دلیل اهمیت تشخیصی این دو تعریف[7] ، در این مقاله نیز پردازش بر روی آنها انجام میشود.
به ریتمی سینوسی که از گره سینوسی دهلیزی با سرعت 60 تا 100 بار دردقیقه منتشر میشود، ریتم طبیعی قلب گفته شده و در مقابل این تعریف، مفهوم آریتمی قرار داردکه به اختلالات سرعت ضربان و ریتم قلب اشاره داشته ودراثر اختلال سیستم هدایت الکتریکی طبیعی قلب و بیماریهای قلبی ایجاد میشوند .[8] در جدول 1 مشخصات و ویژگیهای چهار آریتمی - بلوک شاخهای چپ ، بلوک شاخهای راست ، ضربان زودرس بطنی و ضربان زودرس دهلیزی - ** که در این مقاله به دنبال تشخیص آنها هستیم، آورده شده است.
