Method of vector rhythmcardiosignal automatic generation in computer-based systems of heart rhythm analysis

Abstract

Вперше обгрунтовано та застосовано метод автоматичного формування ритмокардіограми з підвищеною роздільною здатністю шляхом опрацювання попередньо зареєстрованої електрокардіограми. Даний метод дає змогу повністю автоматизувати процес аналізу серцевого ритму на базі ритмокардіограми з підвищеною роздільною здатністю в автоматизованих комп’ютерних системах функціональної діагностики стану серця людини та є більш інформативним у порівнянні з відомими методами аналізу серцевого ритму на основі класичної кардіоінтервалограми. Методи статистичного опрацювання кардіоінтервалограми реалізовані на базі математичної моделі у вигляді умовного циклічного випадкового процесу, що є найбільш повним та адекватним її описом у рамках стохастичного підходу. Формування ритмокардіограми з підвищеною роздільною здатністю проводиться у три етапи: перший передбачає визначення однотипних фаз, які відповідають межам зон у всіх серцевих циклах зареєстрованої електрокардіограми; другий – детектування однотипних фаз у межах визначених зон, які відповідають екстремумам зубців, відповідно; третій етап передбачає визначення різниць між визначеними моментами часу, які відповідають детектованим однотипним фазам в усіх сусідніх циклах електрокардіосигналу. Для визначення меж сегментів у роботі використано відомі методи сегментування, зокрема метод, в основі якого покладено статистику Бродського- Дарховського та метод, в основі якого використовується різницева функція першого порядку. Описано структури методу формування ритмокардіограми з підвищеною роздільною здатністю, а також проведено аналіз отриманих результатів відносних похибок формування ритмокардіограми з підвищеною роздільною здатністю на основі використаних методів сегментації.

The method of automatic formation of rhythm cardiogram with increased resolution by means of already-registered electrocardiogram processing has been substantiated and used in the paper for the first time. This method enables the process of heart rhythm analysis based on rhythmcardiogram with the increased resolution be fully automated in the automatic computer-based systems of functional diagnostics of human heart condition and it is more informative in comparison with the conventional methods of heart rhythm analysis based on the classic cardiointervalogram. The methods of statistical processing of cardiointervalogram have been implemented on the basis of the mathematical model in the form of a conditional cyclic random process which is the most complete and adequate description of the model within the stochastic approach. The formation of rhythmcardiogram with the increased resolution is carried out in three stages. On the first stage the phases of the same type are supposed to be detected corresponding to the limits of zones in all heart cycles of the registered cardiogram. On the second stage the phases of the same type within the limits of the determined zones which correspond to the waves’ extreme are supposed to be detected. On the third stage the differences between the determined time moments are calculated that correspond to the detected phases of the same type in all the neighboring cycles of the electrocardiosignal. The conventional segmentation methods were used in the paper to determine the limits of the segments namely, the method, which is based on the Brodsky-Darhovsky statistics and the method based on difference function of the first order. The structure of the method of rhythmcardiogram with increased resolution formation has been described in the article. Moreover, the analysis of the obtained results of relative errors of rhythmcardiogram with the increased resolution has been performed by the applied segmentation methods.