Analiza i Przetwarzanie Biosygnałów Sygnał EKG Historia Luigi Galvani (1737-1798) włoski fizyk, lekarz, fizjolog 1
Historia Carlo Matteucci (1811-1868) włoski fizyk, neurofizjolog, pionier badań nad bioelektrycznością (doświadczenie: ułożenie nerwu motorycznego mięśnia łydki na bijącym sercu powodowało skurcz mięśnia) Historia Augustus Waller (1817 1870) brytyjski nerofizjolog pierwszy zarejstrował sygnał EKG 2
Historia Willem Einthoven (1860-1927) holenderski fizjolog, twórca współczesnej elektrokardiografii, Nagroda Nobla w 1924 roku Opracował teorię pola elektrycznego serca oraz prawo projekcji prądów czynnościowych serca na powierzchnię ciała, Stworzył podstawy elektrokardiografii, skonstruował pierwszy elektrokardiograf (galwanometr strunowy) 3
Model dipola serca Trójkąt Einthovena 4
Odprowadzenia kończynowe Dwubiegunowe odprowadzenia Einthovena: odprowadzenie I różnica potencjałów pomiędzy elektrodami "lewa ręka" a "prawa ręka" (LA RA) odprowadzenie II różnica potencjałów pomiędzy elektrodami "lewa goleń" a "prawa ręka" (LF RA) odprowadzenie III różnica potencjałów pomiędzy elektrodami "lewa goleń" a "lewa ręka" (LF LA) Jednobiegunowe kończynowe wzmocnione odpr. Goldberga (augmented-wzmocniony): odprowadzenie avr z elektrody "prawa ręka" (RA) odprowadzenie avl z elektrody "lewa ręka" (LA) odprowadzenie avf z elektrody "lewa goleń" (LF) Odprowadzenia kończynowe 5
Odprowadzenia przedsercowe Odprowadzenia jednobiegunowe przedsercowe Wilsona V1, V2, V3, V4, V5, V6 Różnica potencjałów w odprowadzeniu kończynowym dwubiegunowym (I) 6
Różnica potencjałów w odprowadzeniu kończynowym jednobiegunowym (avr) Różnica potencjałów w odprowadzeniu przedsercowym (V5) 7
Morfologia sygnału EKG Standardowy (12-to odprowadzeniowy) zapis sygnału EKG 8
EKG zapis papierowy EKG rytm zatokowy 9
10-cio sekundowy spoczynkowy sygnał EKG (odprowadzenia I, II, III) 10-cio sekundowy spoczynkowy sygnał EKG (odprowadzenia avr, avl, avf) 10
10-cio sekundowy spoczynkowy sygnał EKG (odprowadzenia V1, V2, V3) 10-cio sekundowy spoczynkowy sygnał EKG (odprowadzenia V4, V5, V6) 11
Przykład sygnału EKG (odprowadzenie I) Przykład EKG (odprowadzenia I i II) Dryft linii izoelektrycznej, lokalne zakłócenia 12
Przykład EKG ( odprowadzenia avf i V1) Zakłócenia elektroenergetyczne Przykład EKG ( odprowadzenia I,III, avl) Wysoki poziom zakłóceń 13
Przykład EKG (odprowadzenia avl, V1) Trzepotanie/migotanie przedsionków Przykład EKG (odprowadzenia V1) Trzepotanie/migotanie przedsionków 14
Przykład EKG (odprowadzenia II, avr) 10 sek. Zaburzenie rytmu (bigeminia) Przykład EKG (odprowadzenia II, avr) 4 sek. Zaburzenie rytmu (bigeminia) 15
Przykład EKG (odprowadzenia II, avr) Zaburzenie rytmu (trigeminia) EKG przetwarzanie komputerowe 3 etapy: 1. Filtracja Filtr górnoprzepustowy (usuwanie dryftu linii izoelektrycznej) - 0.2 0.5 Hz Filtr pasmowy (szczelinowy) usuwanie zakłóceń sieci elektroenergetycznej 50 Hz Filtry dolnoprzepustowe usuwanie zakłóceń (artefakty, drżenia mięśniowe, zakłócenia w.cz. aparatury elektromedycznej) - 25 Hz, 35 Hz 2. Analiza detekcja punktów charakterystycznych (początek i koniec P, QRS, koniec T, lokalizacja Q, R, S, J, amplitudy P, Q, R, S, T, S-T, nachylenie S-T ) dla wszystkich odprowadzeń; wyznaczenie parametrów zespołu uśrednionego 3. Interpretacja (diagnostyka) porównanie parametrów (czasowych i amplitudowych) z kryteriami diagnostycznymi: wykrywanie zaburzeń rytmu, przewodnictwa (bloki AV, wewnątrzkomorowe), przerost komór, ślady zawału i/lub choroby niedokrwiennej, migotanie/trzepotanie przedsionków, wyznaczenie osi elektrycznej serca 16
Filtracja Syntetyczny sygnał EKG (10-cio sekundowy) Syntetyczny sygnał EKG (2 sekundowy) 17
Widmo syntetycznego sygnału EKG Charakterystyka amplitudowa Zakłócenie 1. Dryft linii izoelektrycznej Sinusoida 0.25 Hz 18
Syntetyczny sygnał EKG + dryft linii izoelektrycznej Zakłócenie 2. Sieć elektroenergetyczna Sinusoida 50 Hz 19
Syntetyczny sygnał EKG + dryft + 50Hz (zapis 10-cio sekundowy) Syntetyczny sygnał EKG + dryft + 50Hz (zapis 2 sekundowy) 20
Zakłócenie 3. Drżenia mięśniowe, zakł. zewnętrzne Syntetyczny sygnał EKG + dryft + 50Hz + szum (zapis 10-cio sekundowy) 21
Syntetyczny sygnał EKG + dryft + 50Hz + szum (zapis 2 sekundowy) Widmo syntetycznego sygnału EKG z zakłóceniami Charakterystyka amplitudowa 22
Syntetyczny sygnał EKG. Syntetyczny sygnał EKG z dodanymi zakłóceniami Filtracja szumu. Filtr FIR dolnoprzepustowy 30Hz Charakterystyka amplitudowa 23
Filtracja 50Hz. Filtr FIR pasmowozaporowy 50Hz Charakterystyka amplitudowa Sygnał EKG z odfiltrowanym szumem i zakłóceniami elektroenergetycznymi 24
Filtracja dryftu. Filtr FIR górnoprzepustowy 0.5Hz Charakterystyka amplitudowa Odfiltrowany syntetyczny sygnał EKG 25
Wyjściowy sygnał EKG i odfiltrowany sygnał EKG Porównanie 1 Wyjściowy sygnał EKG i odfiltrowany sygnał EKG Porównanie 2 26
Przykład analizy Pomiar odcinka QT Normalny załamek T Uniesiony załamek T Dwufazowy załamek T Wymagania na skomputeryzowane urządzenia do analizy i interpretacji sygnału EKG (normy unijne) 1. Norma PN EN 60601 2 51 (szczegółowe wymagania bezpieczeństwa i wymagania techniczne elektrokardiografów zapisujących i analizujących) 2. Norma PN EN ISO 1497 Wyroby medyczne: zarządzanie ryzykiem 3. Norma PN EN ISO 14155 1,2 Badania kliniczne wyrobów medycznych 4. Norma PN EN 1064 Informatyka medyczna: standardowy protokół komunikacyjny dla elektrografii wspomaganej komputerowo 5. Norma PN EN 60601 8 Medyczne urządzenia elektryczne: wymagania dotyczące systemów alarmowych 27
Przykłady wymagań (PN EN 60601 2 51) na filtrację Przykłady wymagań (PN EN 60601 2 51) na analizę 28
Przykłady wymagań (PN EN 60601 2 51) na analizę Przykłady wymagań (PN EN 60601 2 51) na analizę 29
Komputerowe przetwarzanie sygnału EKG Trudności z lokalizacją załamków Komputerowe przetwarzanie sygnału EKG Trudności z lokalizacją załamków 30
Komputerowe przetwarzanie sygnału EKG Trudności z lokalizacją załamków Komputerowe przetwarzanie sygnału EKG maskowanie impulsów kardiostymulatora Kardiostymulator 31
EKG kryteria interpretacyjne EKG z elektrostymulatorem 32
Holterowskie EKG (24 godz.) EKG holterowskie wynik analizy 33
EKG holterowskie wynik analizy EKG badanie wysiłkowe 34