Estimation of Heart Rate Variability Fluctuations by Wavelet Transform

Technique for separate estimation of fast and slow fluctuations in the heart rate signal is developed. The orthogonal dyadic wavelet transform is used to separate the slow heart rate changes in approximation part of decomposition and fast changes in detail parts. Experimental results using the recordings from persons practicing Chi meditation demonstrated the applicability of estimation heart rate fluctuations with the proposed approach

Выявление и оценивание электрокардиографических маркеров электрической нестабильности сердца

The authors gratefully acknowledge the support of the project AMMODIT funded within EU H2020-MSCA-RICEПроблематика. Розробка методів ідентифікації та оцінювання ранніх ознак захворювань серця дає змогу виявити порушення в роботі серця на початковій стадії. У статті розглядаються методи ранньої діагностики серцево-судинної системи з використанням електрокардіографічних маркерів електричної нестабільності міокарда. Мета дослідження. Виявлення низькоамплітудних компонент електрокардіосигналів, які неможливо проаналізувати за допомогою стандартних процедур оцінювання електрокардіограми (ЕКГ), із використанням сучасних методів реєстрації, цифрової обробки електрокардіосигналів і електрокардіографії високого розділення. Методика реалізації. Для виявлення діагностичних ознак, пов’язаних з електричною нестабільністю міокарда, зміни в реальних і змодельованих електрокардіосигналах були вивчені з використанням різних видів аналізу: в часовій і частотній областях, скатерограм, кластерного аналізу, вейвлет-аналізу та аналізу головних компонент. Результати досліджень. Розроблені комбіновані методи аналізу низькоамплітудних компонент електрокардіосигналів дали змогу виконати виявлення пізніх потенціалів, а також альтернації Т-зубця на ЕКГ, які є маркерами електричної нестабільності міокарда. Висновки. Проведено виявлення та оцінювання тонких проявів електричної активності серця. Використання запропонованого методу дало змогу виділити сплески пізніх потенціалів на фоні шуму і визначити часову область їх локалізації.Background. Development of the methods for identification and assessment of early signs of heart disorders makes it possible to catch the sight of disease at its initial stage. The article considers the methods of early diagnosis of the cardiovascular system using electrocardiographic markers of cardiac electrical instability. Objective. The aim of the study is to identify low-amplitude components, which are inaccessible to standard procedures of electrocardiogram (ECG) evaluation by means of modern methods of registration, digital processing of electrocardiosignals and high resolution electrocardiography. Methods. For detection of diagnostic symptoms associated with cardiac electrical instability, changes in real and simulated electrocardiosignals have been studied using different types of analysis: in time and frequency domains, scattergrams, cluster analysis, wavelet analysis and principal component analysis. Results. The developed combined methods for analysis of low-amplitude components of electrocardiosignals allowed us to perform detection of late potentials, as well as T wave alternans, reflecting cardiac electrical instability. Conclusions. Identification and evaluation of subtle manifestations of cardiac electrical activity are carried out. The use of the proposed method made it possible to distinguish the bursts of late potentials from the noise and to determine the temporal area of their localization.Проблематика. Разработка методов идентификации и оценивания ранних признаков заболеваний сердца позволяет выявить нарушения в работе сердца на начальной стадии. В статье рассматриваются методы ранней диагностики сердечно-сосудистой системы с использованием электрокардиографических маркеров электрической нестабильности миокарда. Цель исследования. Выявление низкоамплитудных компонентов электрокардиосигналов, которые невозможно проанализировать при помощи стандартных процедур оценивания электрокардиограммы (ЭКГ), с использованием современных методов регистрации, цифровой обработки электрокардиосигналов и электрокардиографии высокого разрешения. Методика реализации. Для выявления диагностических признаков, связанных с электрической нестабильностью миокарда, изменения в реальных и смоделированных электрокардиосигналах были изучены с использованием различных видов анализа: во временной и частотной областях, скатерограмм, кластерного анализа, вейвлет-анализа и анализа главных компонент. Результаты исследований. Разработанные комбинированные методы анализа низкоамплитудных компонент электрокардиосигналов позволили выполнить обнаружение поздних потенциалов, а также альтернацию Т-зубца ЭКГ, которые являются маркерами электрической нестабильности миокарда. Выводы. Проведено выявление и оценивание тонких проявлений электрической активности сердца. Использование предложенного метода позволило выделить всплески поздних потенциалов на фоне шума и определить временную область их локализации