مدل سازی آمارگان مراتب بالای سیگنال الکتروکاردیوگرافی با استفاده از توابع پایه هرمیتی جهت کمک به تشخیص آریتمی

سیگنال الکتروکاردیوگرافی یکی از مهمترین معیارهای پزشکان در تشخیص بیماری و یا سلامت یک شخص می باشد. در این مقاله سعی شده است با استفاده از ویژگی های آمارگان مراتب بالا به همراه قدرت مدل سازی بر اساس توابع پایه هرمیتی، الگوریتمی مناسب و غیرتهاجمی جهت تشخیص سریع آریتمی های مورفولوژی قلبی از روی سیگنال الکتروکاردیوگرافی در اختیار پزشکان قرار داده شود. از مزایای مهم این الگوریتم دقت و حساسیت بهتر آن در مقایسه با روش های مبتنی بر مدل سازی بکار گرفته شده تا به امروز می باشد.
در این مقاله ابتدا کامیولنت های دوم تا چهارم سیگنال الکتروکاردیوگرافی مربوط به هر ضربان قلب محاسبه شده است. در مرحله بعد با استفاده از توابع پایه هرمیتی، این کامیولنت ها مدل شده اند تا پارامترهای این مدل به عنوان بردار ویژگی به یک تفکیک کننده 1NN استفاده شوند. در نهایت از یک تصمیم گیرنده نهایی که براساس هر سه کامیولنت، عمل دسته بندی بیت ها را انجام می دهد، استفاده شده است. دو پارامتر حساسیت و دقت برای ارزیابی این الگوریتم مورد توجه قرار گرفته اند. 9367 ضربان مختلف در این آزمایش مورد استفاده قرار گرفته اند که 5621 ضربان برای آموزش و 3746 مورد باقیمانده برای آزمون الگوریتم مورد استفاده قرار گرفته است. اطلاعات مربوط به این ضربان ها از بانک اطلاعاتی MIT/BIH استخراج شده اند.
دراین آزمایش ابتدا نتایج حاصل از کلاسه بندی آریتمی ها با توجه به مدل هرمیت مرتبه 20 مربوط به هریک از کامیولنت ها بررسی شده است. با توجه به پارامترهای مدل کامیولنت مرتبه دوم، حساسیت 01/97% و دقت 30/99% بدست آمد. این مقادیر برای کامیولنت مرتبه سوم، 35/98% برای حساسیت و 61/99% برای دقت و در مورد کامیولنت چهارم مقادیر حساسیت و دقت به ترتیب 48/98% و 64/99% بدست آمد. با استفاده از ترکیب پاسخ های مربوط به هریک از کامیولنت ها و همچنین استفاده از الگوریتم پیشنهادی برای تصمیم گیری نهایی مقادیر حساسیت و دقت به ترتیب به 59/98% و 67/99% رسید که نشانگر قدرت این الگوریتم در تشخیص آریتمی های مورفولوژیک می باشد.
استفاده از آمارگان مراتب بالا و استفاده از مدل هرمیتی آن ها که برای اولین بار در این مقاله مورد توجه قرار گرفته است، منجر به نتایج بسیار خوبی در تشخیص خودکار پنج نوع مختلف سیگنال الکتروکاردیوگرافی اعم از سیگنال نرمال به همراه چهار آریتمی انقباض زودرس بطنی[1] (V)، انقباض زودرس دهلیزی[2] (A)، بلوک باندل سمت راست[3] (R) و بلوک باندل سمت چپ[4] (L) شده است.