2. PŘEDNÁŠKA 13. října 2015

2. PŘEDNÁŠKA 13. října 215 Biosignály srdce II analýza EKG oblasti použití analýzy EKG signálu základní obrazy EKG rušení signálu EKG (artefakty) požadavky na zpracování signálu EKG úvod ke cvičení filtrace síťového brumu filtrace driftu izoelektrické linie filtrace myopotenciálů pletysmogram polygrafické metody detekce vln v EKG signálu

Oblasti použití analýzy signálu EKG krátkodobé klidové

Oblasti použití analýzy signálu EKG krátkodobé klidové zátěžové

Oblasti použití analýzy signálu EKG krátkodobé klidové zátěžové monitorování (dlouhodobé) bed side zpracování v reálném čase, alarmy

Oblasti použití analýzy signálu EKG krátkodobé klidové zátěžové monitorování (dlouhodobé) bed side zpracování v reálném čase, alarmy Holter záznam s redukcí dat, analýza ve zrychleném čase

Základní EKG obrazy

Normální sinusový rytmus NORMAL SINUS RHYTHM Impuses originate at S-A node at normal rate All complexes normal, evenly spaced Rate 6-1/min

Sinusová bradykardie SINUS BRADYCARDIA Impuses originate at S-A node at slow rate All complexes normal, evenly spaced Rate < 6-1/min

Sinusová tachykardie SINUS TACHYCARDIA Impuses originate at S-A node at rapid rate All complexes normal, evenly spaced Rate > 1/min

Respirační arytmie SINUS TACHYCARDIA Impuses originate at S-A node at rapid rate All complexes normal, rhythm is irregular Longest R-R interval exceeds shirtest >.16 s

Flutter síní ATRIAL FLUTTER Impulses travel in circular course in atria Rapid flutter waves, ventricular response irregular

Fibrilace síní ATRIAL FIBRILLATION Impuses have chaotic, random pathways in atria Baseline irregular, ventricular response irregular

Komorová extrasystola (premature ventricular contraction, PVC) PREMATURE VENTRICULAR CONTRACTION A single impulse originates at right ventricle Time interval between normal R peaks is a multiple of R-R intervals

Komorová tachykardie VENTRICULAR TACHYCARDIA Impulse originate at ventricular pacemaker Wide ventricular complexes Rate> 12/min

Fibrilace komor VENTRICULAR FIBRILLATION Chaotic ventricular depolarization Rapid, wide, irregular ventricular complexes

A-V blokáda, 1. stupeň A-V BLOCK, FIRST DEGREE Atrio-ventricular conduction lengthened P-wave precedes each QRS-complex but PR-interval is >.2 s Prodloužení srdečního cyklu při 1.-stupňové blokádě AV uzlu

A-V blokáda, 2. stupeň A-V BLOCK, SECOND DEGREE Sudden dropped QRS-complex Intermittently skipped ventricular beat Blokáda AV uzlu 2. řádu, III. svod

A-V blokáda, 3. stupeň A-V BLOCK, THIRD DEGREE Impulses originate at AV node and proceed to ventricles Atrial and ventricular activities are not synchronous Úplná AV blokáda P-P interval normal and constant, QRS complexes normal, rate constant, 2-55 /min

Blokáda pravého Tawarova raménka RIGHT BUNDLE-BRANCH BLOCK QRS duration greater than.12 s Wide S wave in leads I, V 5 and V 6

Blokáda levého Tawarova raménka LEFT BUNDLE-BRANCH BLOCK QRS duration greater than.12 s Wide S wave in leads V 1 and V 2, wide R wave in V 5 and V 6

Síňová hypertrofie RIGHT ATRIAL HYPERTROPHY Tall, peaked P wave in leads I and II LEFT ATRIAL HYPERTROPHY Wide, notched P wave in lead II Diphasic P wave in V 1

Hypertrofie pravé komory RIGHT VENTRICULAR HYPERTROPHY Large R wave in leads V 1 and V 3 Large S wave in leads V 6 and V 6

Hypertrofie levé komory LEFT VENTRICULAR HYPERTROPHY Large S wave in leads V 1 and V 2 Large R wave in leads V 6 and V 6

Infarkt myokardu 1. Akutní stadium (po hodinách) 2. Následné stadium (po dnech až týdnech) 3. Pozdní stadium (po měsících až letech)

1. filtrace % pasmova filtrace mezi 4 a 3 Hz % filtrace s nulovym fazovym posunem 1 pasmova filtrace 8 6 4 2-2 -4-6 5 1 15 2

---> Im ---> Im ---> Im ---> H(exp(j*w)) Impulsní ch. ---> H(exp(j*w)) Impulsní ch. ---> H(exp(j*w)) Impulsní ch. 2. diferenciace Diferenční rovnice: 2-bodový diferenciátor 3-bodový diferenciátor 5-bodový diferenciátor y[ n] x[ n] x[ n 1] y[ n],5 x[ n] x[ n 2] y[ n],1 2 x[ n] x[ n 1] x[ n 3] 2 x[ n 4] 2 2b. diferenciator 1 3b. diferenciator.5 5b. diferenciator.2-2 -4.5 -.5-1 -2-3 -4-2 -4.1 -.1-6.5 1 ---> w 1.5 -.5-1 -1 -.5.5 1 ---> Re -1 2 4 6 ---> n (vzorky) -5.5 1 ---> w 1.5 -.5-1 -1 -.5.5 1 ---> Re 2 -.5 2 4 6-6.5 1 ---> n (vzorky) ---> w 1.5 4 -.5-1 -1 -.5.5 1 ---> Re -.2 2 4 6 ---> n (vzorky)

2. diferenciace 4 diferenciace 3 2 1-1 -2-3 -4-5 5 1 15 2

3. umocnění zvýraznění větších hodnot signálu a potlačení malých hodnot signálu x 1 4 umocneni 18 16 14 12 1 8 6 4 2 5 1 15 2

4. vyhlazení MA filtrem 32-bodovy klouzavy prumer x 1 4 2.5 vyhlazeni MA filtrem 2 1.5 1.5 5 1 15 2

5. prahování vypocet prahu pro detekci QRS x 1 4 2.5 prahovani 2 1.5 1.5 5 1 15 2

6. detekce R špiček 1 vypocet presne pozice (maximum) detekce R spicky 8 6 4 2-2 -4-6 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 9 9.1

6. detekce R špiček.9 vzdalenost R spicek [s].8.7.6.5.4.3.2.1 5 1 15 2 25

Analýza EKG signálu 1 detekce R spicky 8 6 4 2-2 -4-6 5 1 15 2

Analýza EKG signálu 1 detekce R spicky 8 6 4 2-2 -4-6 -8 5 1 15 2

Analýza EKG signálu 15 detekce R spicky 1 5-5 -1-15 5 1 15 2

Analýza EKG signálu 14 detekce R spicky 12 1 8 6 4 2-2 -4 5 1 15 2

Hledání R špiček pomocí vzájemné korelace pletysmogram polygrafické metody detekce vln v EKG signálu

Fonokardiogram Fonokardiogram je záznam srdečních zvuků a šelestů, které vznikají při činnosti srdce.

Fonokardiogram Fonokardiogram je záznam srdečních zvuků a šelestů, které vznikají při činnosti srdce. Dochází k otevírání a zavírání chlopní a ke změnám rychlosti proudění krve.

Fonokardiogram Fonokardiogram je záznam srdečních zvuků a šelestů, které vznikají při činnosti srdce. Dochází k otevírání a zavírání chlopní a ke změnám rychlosti proudění krve. Spektrum zvuků a šelestů má diagnostický význam a lze podle něho činnost srdce posuzovat.

Fonokardiogram

Fonokardiogram snímací místa nad uvedenými poslechovými místy jsou slyšitelné obě ozvy

Fonokardiogram snímací místa nad uvedenými poslechovými místy jsou slyšitelné obě ozvy srdeční ozvy ohraničené krátce trvající zvuky vyvolané standardní činností myokardu

Vzájemný vztah EKG signálu, tlaku v aortě a srdečních ozev

Fonokardiogram - I. ozva I. ozva (systolická) způsobena systolou komor, při níž dochází k náhlému uzavření a.v. chlopní prudké zaklapnutí chlopní je provázeno zvukem počátek koinciduje s vrcholem R-vlny trvání 2 17 ms pásmo 15 až 8 Hz (15 Hz) delší a hlubší

Fonokardiogram - I. ozva I. ozva (systolická) způsobena systolou komor, při níž dochází k náhlému uzavření a.v. chlopní prudké zaklapnutí chlopní je provázeno zvukem počátek koinciduje s vrcholem R-vlny trvání 2 17 ms pásmo 15 až 8 Hz (15 Hz) složky I. ozvy: 1. kmity a.v. chlopní při jejich uzavření na začátku systoly (25 45 Hz) 2. kmity stěn srdečních komor 3. otevření aortálních a pulmonálních chlopní 4. víření krve na začátku velkých tepen

Fonokardiogram - II. ozva II. ozva (diastolická) způsobena uzavřením aortálních a pulmonálních chlopní na začátku diastoly intenzita kolísá s výší krevního tlaku chlopní je provázeno zvukem zpravidla ke konci T-vlny trvání 5 14 ms pásmo 1 až 8 Hz (15 Hz)

Fonokardiogram - II. ozva II. ozva (diastolická) způsobena uzavřením poloměsíčitých chlopní na začátku diastoly intenzita kolísá s výší krevního tlaku chlopní je provázeno zvukem zpravidla ke konci T-vlny trvání 5 14 ms pásmo 1 až 8 Hz (15 Hz) vyšší, náhlá, jasná složky II. ozvy: Aortální a pulmonální

Fonokardiogram III. a IV. ozva III. a IV. ozva obtížně slyšitelné, registrovatelné pouze na fonokardiogramu významně nižší úroveň signálu pásmo 1 až 4 (7) Hz III. ozva během během vlny U (konec rychlého plnění komory) IV. ozva těsně před komplexem QRS (splývá s I. ozvou)

Fonokardiogram - šelesty Srdeční šelesty vznikají jako důsledek víření krve; trvají déle než normální ozvy

Fonokardiogram - šelesty Srdeční šelesty vznikají jako důsledek víření krve; trvají déle než normální ozvy patologické (chlopňové vady) charakter je typický pro různé druhy srdečních vad

Fonokardiogram - šelesty Srdeční šelesty vznikají jako důsledek víření krve; trvají déle než normální ozvy patologické (chlopňové vady) charakter je typický pro různé druhy srdečních vad fyziologické nitrosrdeční a nitrocévní (zrychlení krevního toku u mladých osob) mimosrdeční (srdečně plicní, osrdečníkové) vznikají v plicích, ale budí dojem srdečních šelestů

Fonokardiogram spektrum fonokardiografických zvuků a šelestů sahá až do kmitočtu 4kHz rozdělení signálu na kmitočtová pásma: nízké střední střední II vysoké I vysoké II 35Hz 7Hz 14Hz 25Hz 4Hz

Fonokardiogram Intenzita srdečních ozev a šelestů ve vztahu k prahu slyšitelnosti a k řeči

Frequency Normální.5 -.5.2.4.6.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 5 4 3 2 1.5 1 1.5 2 Time Normální srdeční ozvy

Mitrální stenóza

Frequency Mitrální stenóza.5 -.5-1.2.4.6.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 5 4 3 2 1.2.4.6.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 Time Zesílená první ozva zní klapavě

Frequency Mitrální stenóza.5 -.5-1.2.4.6.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 5 4 3 2 1.5 1 1.5 2 Time Mitrální otvírací zvuk přídatný zvuk ve 2.ozvě

Frequency Mitrální stenóza.5 -.5-1.2.4.6.8 1 1.2 1.4 1.6 5 4 3 2 1.2.4.6.8 1 1.2 1.4 1.6 Time Průtokový diastolický šelest

Frequency Mitrální stenóza.5 -.5-1.2.4.6.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 5 4 3 2 1.2.4.6.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 Time Presystolický šelest

Mitrální regurgitace

Frequency Mitrální regurgitace.5 -.5-1.2.4.6.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 5 4 3 2 1.2.4.6.8 1 1.2 1.4 1.6 Time Systolický šelest

Frequency Mitrální regurgitace.5 -.5-1.2.4.6.8 1 1.2 1.4 5 4 3 2 1.2.4.6.8 1 1.2 1.4 Time Systolický šelest, vysoké frekvence

Frequency Mitrální regurgitace.5 -.5-1.2.4.6.8 1 1.2 1.4 5 4 3 2 1.2.4.6.8 1 1.2 1.4 Time Systolický šelest typu crescendo

Frequency Mitrální regurgitace.5 -.5-1.2.4.6.8 1 1.2 1.4 5 4 3 2 1.2.4.6.8 1 1.2 1.4 Time Pozdní systolický šelest typu crescendo

Frequency Mitrální regurgitace.5 -.5-1.2.4.6.8 1 1.2 1.4 1.6 5 4 3 2 1.2.4.6.8 1 1.2 1.4 1.6 Time Systolické kliknutí a pozdní systolický šelest

Frequency Mitrální regurgitace.5 -.5-1.2.4.6.8 1 1.2 1.4 5 4 3 2 1.2.4.6.8 1 1.2 1.4 Time Holosystolický šelest (během celé systoly)

Frequency Mitrální regurgitace.5 -.5-1.2.4.6.8 1 1.2 1.4 1.6 5 4 3 2 1.2.4.6.8 1 1.2 1.4 1.6 Time Třetí srdeční ozva

Frequency Mitrální regurgitace + mitrální stenóza.5 -.5-1.2.4.6.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 5 4 3 2 1.5 1 1.5 2 Time Všechny charakteristiky mitrální stenózy a mitrální regurgitace

Aortální stenóza

Frequency Aortální stenóza.2.1 -.1 -.2.1.2.3.4.5.6.7.8.9 1 5 4 3 2 1.2.4.6.8 1 Time Otevření aorty, časné systolické ozvy

Frequency Aortální insuficience.4.2 -.2.2.4.6.8 1 1.2 1.4 5 4 3 2 1.2.4.6.8 1 1.2 1.4 Time Silný systolický šelest, třetí ozva

Pulmonální stenóza

Frequency Pulmonální stenóza.5 -.5.2.4.6.8 1 1.2 5 4 3 2 1.2.4.6.8 1 1.2 Time Systolický šelest

Trikuspidální nedomykavost

Frequency Trikuspidální nedomykavost.5 -.5-1.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 5 4 3 2 1.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 Time Holosystolický šelest, vysokofrekvenční, nižší během výdechu a silnější během nádechu

Defekt komorového septa

Frequency Defekt komorového septa.2 -.2.2.4.6.8 1 5 4 3 2 1.2.4.6.8 1 Time Spojitý holosystolický šelest

Defekt síňového septa

Frequency Defekt síňového septa.5 -.5-1.2.4.6.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 5 4 3 2 1.2.4.6.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 Time Rozštěpení druhé ozvy

Koarktace aorty

Frequency Koarktace aorty.2.1 -.1 -.2.1.2.3.4.5.6.7.8.9 1 5 4 3 2 1.2.4.6.8 1 Time Systolický šelest

AV blokáda

Frequency AV blokáda.5 -.5-1.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 5 4 3 2 1.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 Time Pomalý srdeční rytmus, proměnná první ozva

Frequency Systémová hypertenze.5 -.5-1.2.4.6.8 1 1.2 1.4 5 4 3 2 1.5 1 1.5 Time Zesílená druhá ozva

Pletysmogram změna objemu tkáně v závislosti na okamžitých změnách krevního tlaku

Pletysmogram změna objemu tkáně v závislosti na okamžitých změnách krevního tlaku je to dáno pružností krevního řečiště včetně tkáně, která ho obklopuje

Pletysmogram změna objemu tkáně v závislosti na okamžitých změnách krevního tlaku je to dáno pružností krevního řečiště včetně tkáně, která ho obklopuje z objemových změn tkáně v daném místě lze hodnotit změny jejího prokrvení

průsvitový Fotoelektrický pletysmograf reflexní světlo prochází přes kapilární řečiště změny tlaku krve souvisejících s činností srdce mění se objem kapilár a způsobuje změnu absorpce, odrazu a rozptylu světla

Fotopletysmogram

Fotopletysmogram SI h T RI a b 1

Fotopletysmogram

Fotopletysmogram korelace PPG1% a systolického TK

Šíření pulsní vlny

Kontinuální měření krevního tlaku s využitím Finapresu s využitím invazivního měřiče krevního tlaku aparatura použitá při měření ve FN Motol

Odhad tlaku na základě doby šíření (příklad)

Pozn.: pulsní oxymetrie

Biometrika otisk prstu duhovka obličej dlaň DNA úder podpis řeč EKG FPG svalové EAP

EKG Biometrika

fotopletysmogram Biometrika náměty na semestrální práci

svalové EAP Biometrika náměty na semestrální práci

POLYGRAFICKÉ METODY polykardiografie polysomnografie detektor lži

POLYKARDIOGRAFIE elektrokardiografie záznam elektrické činnosti srdce. Vyhodnocení součtu akčních potenciálů. fonokardiografie metoda snímající srdeční ozvy, případně šelesty, vznikající patologickými změnami na srdečních chlopních. pletysmografie tlakové změny odrážející činnost levého srdce

krkavice EKG FKG POLYKARDIOGRAFIE 5 normalni, dospely muz -5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5-5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5-5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 cas [s]

krkavice EKG FKG POLYKARDIOGRAFIE 5 normalni, muz, 23 let -5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 4 2-2 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5-5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 cas [s]

krkavice EKG FKG POLYKARDIOGRAFIE 5 systolic murmur, aortic stenosis, divka, 11 let -5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 4 2-2 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 4 2-2 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 cas [s]

krkavice EKG FKG POLYKARDIOGRAFIE pulmonary stenosis, ventricular septal defekt, pulmonary hypertense, divka, 14 mesicu 5-5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 4 2-2 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5-5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 cas [s]

EKG LA [mm Hg] LV [mm Hg] Signály z katetrů invazivní metody 15 EKG psa 1 5 13.1.2.3.4.5.6.7.8.9 1 12 11 1.1.2.3.4.5.6.7.8.9 1 4 2.1.2.3.4.5.6.7.8.9 cas [s]

EKG LA [mm Hg] LV [mm Hg] Signály z katetrů invazivní metody 15 EKG psa 1 5 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 12 11 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 4 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 cas [s]

Zpracování vícesvodového záznamu 1 II (I, X) -1 1 2 3 4 5 1 V2 (VF, Y) -1 1 2 3 4 5 1 V6 (V2, Z) -1 x 1 4 1 2 3 4 5 4 diff(x) 2 + diff(y) 2 + diff(z) 2 2 1 2 3 4 5

Detekce signálů v EKG Předzpracování filtrace diferenciace nelineární funkce (mocnění, medián) korelace transformace

Hledání R špiček pomocí vzájemné korelace

Detekce signálů v EKG Předzpracování filtrace diferenciace nelineární funkce (mocnění, medián) korelace transformace Rozhodovací pravidlo práh (adaptivní) Následné zpracování zpřesnění hledaného bodu; klasifikace

Určení začátků a konců vln

Určení začátků a konců vln 1. Prahování derivovaného průběhu

1. Prahování derivovaného průběhu function pfi=final(x,pma,dl,fs,pen,fac); % Nalezeni konce vlny prahovanim derivovaneho prubehu % x: vstupni signal % pma: pozice maxima (muze byt vektor) % l: delka okna v ms % fs: vzorkovaci frekvence % pen: 1 pro vzestupnou vlnu, -1 pro sestupnou % fac: prahovaci faktor (zlomek z maxima) % pfi: detekovane body vlny dl=dl*fs/1; % prevod ms _ vzorky for i=1:length(pma) % od prvniho do posledni maxima xmu = x(pma(i):pma(i)+dl); % vyber aktualniho okna vlny xmud = diff(xmu); % diferenciace [m,n] = max(xmud*pen); % nalezeni maxima derivace xmud = xmud(n:length(xmud)); % omezeni okna k = find(pen*xmud<m/fac); % nalezeni vsech vzorku pod prahem k = k(1); % vzorek protinajici prah pfi(i)= pma(i)+n+k-1; % vypocet pozice end

Určení začátků a konců vln 2. Trojúhelníková metoda Plocha vymezená třemi body bude největší, pokud jeden z bodů bude ležet v počátku

Detekce P vlny - metody detekce a rozměření P vln vázaných na komplex QRS - metody detekce atriálního flutteru (fibrilací) - metody detekce a rozměření nevázaných vln

Detekce P vlny detekce QRS komplexu 5-5 1 11 12 13 14 15 detekce P vlny 5-5 1 11 12 13 14 15

Detekce P vlny 1 detekce QRS komplexu 5-5 -1 5 1 15 2 1 detekce P vlny 5-5 -1 5 1 15 2

Detekce P vlny 15 1 5-5 -1 detekce QRS komplexu -15 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 15 1 5-5 -1 detekce P vlny -15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1

Detekce P vlny detekce QRS komplexu 1 5-5 -1.6.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 detekce P vlny 1 5-5.6.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8

Detekce P vlny detekce QRS komplexu 1 5-5 -1 1 1.6 1.8 11 11.2 11.4 11.6 11.8 12 12.2 12.4 12.6 detekce P vlny 5-5 -1 1.6 1.8 11 11.2 11.4 11.6 11.8 12 12.2 12.4 12.6

Laboratorní úloha č.7 Polykardiografie Cíle úlohy: EKG II. svod Vliv hlubokého dýchání Variabilita srdečního rytmu Pletysmogram Určení rychlosti šíření tlakového pulsu v krevním řečišti Fonokardiogram (FKG) Detekce a segmentace signálů Spektrální analýza FKG

Laboratorní úloha č.7 Polykardiografie Pořízení biologických signálů: standardní bipolární II. EKG svod, elektroda na pravém zápěstí + elektroda na levé noze zemnící elektroda na pravé noze pletysmograf na ukazováčku pravé ruky fonokardiograf je přidržován prsty levé ruky hrudník je obepnut pásem se snímačem pohybu (dechu)

pletysmogram dech FKG II.svod Laboratorní úloha č.7 Nejprve probíhá měření po dobu 1 sekund v klidu 1 mereni v klidu -1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2-2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1.2 -.2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2-2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 ---> cas [sek]

pletysmogram dech FKG II.svod Laboratorní úloha č.7 Poté se měření zopakuje při současném hlubokém dýchání 1 mereni pri hlubokem dychani -1 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 5-5 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2.5 -.5 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 2-2 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 ---> cas [sek]

Laboratorní úloha č.7 Zpracování signálů: 1. Detekce R špiček v EKG signálu 2. Zobrazení variability srdečního rytmu (změn R-R intervalů) 3. Porovnání průběhu variability a dýchání

HVR [puls/min] Laboratorní úloha č.7 1.5 -.5 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 1 8 6 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2.5 -.5 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2

Pan-Tompkinsonův algoritmus nalezení QRS 1. PP 2. diff(x) 3. x 2 4. MA 5. práh

1. filtrace 1 pasmova filtrace 8 6 4 2-2 -4-6 5 1 15 2 [b,a] = butter(2, [4 3]/(fs/2)); % filtrace mezi 4 a 3 Hz

---> Im ---> Im ---> Im ---> H(exp(j*w)) Impulsní ch. ---> H(exp(j*w)) Impulsní ch. ---> H(exp(j*w)) Impulsní ch. 2. diferenciace Diferenční rovnice: 2-bodový diferenciátor 3-bodový diferenciátor 5-bodový diferenciátor y[ n] x[ n] x[ n 1] y[ n],5 x[ n] x[ n 2] y[ n],1 2 x[ n] x[ n 1] x[ n 3] 2 x[ n 4] 2 2b. diferenciator 1 3b. diferenciator.5 5b. diferenciator.2-2 -4.5 -.5-1 -2-3 -4-2 -4.1 -.1-6.5 1 ---> w 1.5 -.5-1 -1 -.5.5 1 ---> Re -1 2 4 6 ---> n (vzorky) -5.5 1 ---> w 1.5 -.5-1 -1 -.5.5 1 ---> Re 2 -.5 2 4 6-6.5 1 ---> n (vzorky) ---> w 1.5 4 -.5-1 -1 -.5.5 1 ---> Re -.2 2 4 6 ---> n (vzorky)

2. diferenciace 4 diferenciace 3 2 1-1 -2-3 -4-5 5 1 15 2

3. umocnění zvýraznění větších hodnot signálu a potlačení malých hodnot signálu x 1 4 umocneni 18 16 14 12 1 8 6 4 2 5 1 15 2

4. vyhlazení MA filtrem x 1 4 2.5 vyhlazeni MA filtrem 2 1.5 1.5 5 1 15 2

5. prahování x 1 4 2.5 prahovani 2 1.5 1.5 5 1 15 2

6. detekce R špiček 1 detekce R spicky 8 6 4 2-2 -4-6 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 9 9.1

function r=spicky(signal,fs) % Implementace algoritmu pro detekce QRS komplexu v EKG signalu % fs vzorkovaci kmitocet signal= signal-mean(signal); % odstraneni ss slozky N = length(signal); % delka signalu x_osa = [1:length(signal)]./fs; % horizontalni osa [b,a] = butter(2, [4 3]/(fs/2)); % pasmova filtrace signalf = (filtfilt(b,a,signal)); % filtrace s nulovym f.p. sig_dif=[diff(signalf);]; % diferenciace EKG sig_2 = (sig_dif).^2; % umocneni signalu sig_ma = filtfilt([ones(1,32*5)/32*5],1,sig_2);% klouzavy prumer prah = mean(sig_ma); kpp=find(diff(sig_ma>prah)==1); kpn=find(diff(sig_ma>prah)==-1); for i=1:length(kpn) [m,nr(i)]=max(signal(kpp(i):kpn(i)));% vypocet presne pozice end r=kpp+nr'-1;

Analýza EKG signálu 1 detekce R spicky 8 6 4 2-2 -4-6 5 1 15 2

Analýza EKG signálu 1 detekce R spicky 8 6 4 2-2 -4-6 -8 5 1 15 2

Analýza EKG signálu 15 detekce R spicky 1 5-5 -1-15 5 1 15 2

Analýza EKG signálu 14 detekce R spicky 12 1 8 6 4 2-2 -4 5 1 15 2

Analýza EKG signálu 2-2 2 1-1 2.2.4.6.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 x 1 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9-2 2 1-1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Variabilita srdečního rytmu.9 vzdalenost R spicek [s].8.7.6.5.4.3.2.1 5 1 15 2 25 VARIABILITA SRDEČNÍHO RYTMU je jev, který reprezentuje stav autonomního nervového systému řídicího srdeční činnost.

Variabilita srdečního rytmu v závislosti na stavu a zatížení nervového a kardiovaskulárního systému se srdeční rytmus mění v rozsahu 5 15 %

Variabilita srdečního rytmu v závislosti na stavu a zatížení nervového a kardiovaskulárního systému se srdeční rytmus mění v rozsahu 5 15 % vnitřní faktory (dány autonomní fyziologickou aktivitou dýchání, oscilace tlaku krve, termoregulace);

Variabilita srdečního rytmu v závislosti na stavu a zatížení nervového a kardiovaskulárního systému se srdeční rytmus mění v rozsahu 5 15 % vnitřní faktory (dány autonomní fyziologickou aktivitou dýchání, oscilace tlaku krve, termoregulace); vnější faktory (svalové a psychické zatížení, trávení, poloha, hluk, podnebí, počasí);

Měření variability srdečního rytmu popis průběhu posloupnosti intervalů RR v časové nebo frekvenční oblasti

Měření variability srdečního rytmu

HVR [puls/min] Variabilita srdečního rytmu 1.5 -.5 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 1 8 6 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2.5 dr=diff(r); vzdal_vz = [dr;dr(end)]; stairs(r/fs,6./(vzdal_vz/fs)) -.5 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2

HVR [puls/min] Variabilita srdečního rytmu 1.5 -.5 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 1 8 6 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2.5 -.5 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2

Laboratorní úloha č.7 Zpracování signálů: 4. Detekce maxim v pletysmogramu 5. Určení rychlosti šíření tlakového pulzu v krevním řečišti

sireni pulsu [m/s] pletysmogram Laboratorní úloha č.7 1.5 -.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2-2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 for i=1:length(r1)-1 1.8 [m,n(i)]=max(puls(r1(i)+1:r1(i+1))); end 1.7 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 pv=r1(1:end-1)+1+n'-1;

sireni pulsu [m/s] pletysmogram Laboratorní úloha č.7 1.5 -.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2-2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1.8 1.7 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1

Laboratorní úloha č.7 6. Nalezení maxima T vlny v EKG 7. Určení konce T vlny v EKG 8. Detekce 1. a 2. srdeční ozvy v FKG 9. PSD 1. a 2. ozvy

FKG Laboratorní úloha č.7 1.5 -.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1-1 -2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1.ozva - zelene, 2.ozva - cervene 8 6 4 2 5 4 3 2 1 5 1 15 2 spektrum 1.ozvy 5 1 15 2 spektrum 2.ozvy

Laboratorní úloha č.7 1.5 -.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1.5 -.5-1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 15 1 5 25 2 15 1 5 5 1 15 2 spektrum 1.ozvy 5 1 15 2 spektrum 2.ozvy

Laboratorní úloha č.7 1. Průměrovaná spektra 11. Vyhodnocení spekter ozev pomocí momentových charakteristik

Laboratorní úloha č.7 prumerovane spektrum 1.srdecni ozvy -1-2 -3 5 1 15 2 25 prumerovane spektrum 2.srdecni ozvy -1-2 -3 5 1 15 2 25 Signál ozva 1.sp.moment [Hz] 2.sp.moment [Hz] I. II.

Laboratorní úloha č.7 První spektrální moment je dán váhovaným průměrem spektrálních čar I mom 1 f I I kde f je vektor příslušných frekvencí. Představuje těžiště rozložení energie ve spektru,

Laboratorní úloha č.7 První spektrální moment je dán váhovaným průměrem spektrálních čar I mom 1 f I I kde f je vektor příslušných frekvencí. Představuje těžiště rozložení energie ve spektru, sp=(mean(abs(ozva11(:,2:25)).^2)); f = [1:length(sp)]*fs/length(sp)/2; mom_1 = sum(f.*sp)/sum(sp)

Laboratorní úloha č.7 První spektrální moment je dán váhovaným průměrem spektrálních čar I mom 1 f I I kde f je vektor příslušných frekvencí. Představuje těžiště rozložení energie ve spektru, Druhý spektrální moment je analogický statistickému rozptylu a je indikátorem rozprostření spektra 2 f I f I 2 mom I I Vyšší hodnotu druhého spektrálního momentu mají ty ozvy, jejichž energie je více rozprostřena přes celé spektrum 2

Laboratorní úloha č.7 První spektrální moment je dán váhovaným průměrem spektrálních čar I mom 1 f I I kde f je vektor příslušných frekvencí. Představuje těžiště rozložení energie ve spektru, Druhý spektrální moment je analogický statistickému rozptylu a je indikátorem rozprostření spektra 2 f I f I 2 mom I I Vyšší hodnotu druhého spektrálního momentu mají ty ozvy, jejichž energie je více rozprostřena přes celé spektrum mom_2 = sqrt(sum((f.^2).*sp)/sum(sp) - mom_1.^2) 2