СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОКАРДИОСИГНАЛА С ЦЕЛЬЮ ОБНАРУЖЕНИЯ ЖЕЛУДОЧКОВЫХ АРИТМИЙ

摘要

В работе представлен спектральный метод анализа электрокардиосигнала (ЭКС) с целью обнаружения бигеминии и тригеминии - видов желудочковых аритмий сердца. Исследовано 100 реализаций ЭКС, взятых из базы данных ресурса PhysioNet - 60 реализаций с подтвержденной бигеминией и 40 реализаций с подтвержденной тригеминией. С помощью быстрого преобразования Фурье получены амплитудные спектры этих сигналов. Предложен коэффициент К, представляющий собой отношение суммарных амплитуд высокочастотной части амплитудного спектра ЭКС к его низкочастотной части и вычисляемый для каждой реализации ЭКС. Определены оптимальные граничные значения частот, при которых коэффициенты К наиболее значимо различаются для случаев синусового ритма/бигеминии а также синусового ритма/тригеминии. На основе построения плотностей распределения вероятностей коэффициентов К при этих граничных частотах определены пороговые значения коэффициента К для принятия решения о наличии либо отсутствии двух исследуемых видов аритмий сердца. Вычислены вероятности принятия ошибочных решений для определенных нами пороговых значений коэффициента К. Планируется разработка модификаций предложенного спектрального метода с целью определения других видов аритмий сердца.%The paper presents a spectral method for the analysis of electrocardiogram in order to detect bigeminia and trigeminia - types of ventricular arrhythmias of the heart. A hundred implementations of ECS from the PhysioNet resource database were researched. It was 60 implementations with a confirmed bigeminia and 40 implementations with a confirmed trigeminia. Using the fast Fourier transform, the amplitude spectra of these signals were obtained. A proposed coefficient К represents the ratio of the total amplitudes of the high-frequency part of the ECS-spectrum to its low-frequency part and is calculated for each implementation of the ECS. The optimal frequency boundary values were determined at which the К coefficients differ most significantly for cases of sinus rhythm/bigeminia as well as for sinus rhythm/triheminia. The threshold values of the coefficient К are determined to make a decision on the presence or absence of two studied types of cardiac arrhythmias. These values are based on the construction of the probability distribution densities of the coefficients К at these boundary frequencies. We calculated the probabilities of making erroneous decisions for the threshold values of the coefficient К determined by us. It is planned to develop modifications of the proposed spectral method in order to determine other types of cardiac arrhythmias.