Antalóczy, Zoltán

Bolyky, János

Bukosza, István

Bíró, Sándor

Kozmann, György

Regős, László

Szlávik, Ferenc

Wolf, Tamás

Bolyky János

Kozmann György

Szlávik Ferenc

Wolf Tamás

Antalóczy Zoltán

Regős László

Bukosza István

Bíró Sándor

University of Szeged

- 446 -Központi Fizikai Kutató Intézet, Orvostovábbképző Intézet, Központi Állami Kórház A KFKI-OTKI kisszámitőgépes EKG diagnosztikai rendszer fejlesztés tapasztalatainak áttekintése Bolyky János, Kozmann György, Szlávik Ferenc, Wolf Tamás, Antalóczy Zoltán, Regős László, Bukosza István, Biró Sándor 1. Bevezetés A KFKI-ÓTKI együttműködés keretében - amelybe me-netközben a KÁK is bekapcsolódott - létrehozott kisszámi— tógépes EKG diagnosztikai rendszer kisérleti ösazeállitásá-val 1978-ban mintegy 700 diagnosztikai célú feldolgozást végeztünk. A rendszer teljesitőképességének megítélését elő-segito, viszonylag nagyszámú kiértékelést - egyebek között -az tette lehetővé, hogy az OTKI-ban és a KÁK-ban sziszte-matikusan folyik az automatikus feldolgozásra alkalmas EKG felvételek készítése. A kisszámitógépes EKG diagnosztikai összeállítás rendszertechnikájáról, hardware felépítéséről [2], [5] /:TPA/i kisszámítógép, CAMAC interface rendszer/, software bázisáról [ 2 ] , [3] /:0S/i-RTS/i operációs rendszerek, REAL--TDJE BASIC programozási nyelv/, valamint a KFKI-OTKI kaiv - 447 -diológiai profilú kutatásainak célkitűzéseiről [l^ már be-számoltunk, többek között a Neumann Kollokviumok keretei között. Jelen dolgozatunkban az elmúlt időszak fejleszté-seinek eredményeit tekintjük át, majd a feldolgozások ta-pasztalatait összegezzük részint számitóstechnikai-müszaki, részint kardiológiai szempontból, 2. A rendszer működése A rendszer, konstrukciójánál fogva egyaránt alkal-mas az on-line és az off-line működésre. Teljes mélységű használata nem igényel müszaki-számitástechnikai képzettsé-get. Működésének főbb funkciói a következők. 2.1. Felvételezés A hitelesitett, páciens identifikáló kóddal ellá-tott EKG regisztráturaok a Frank elvezetési rendszer elői-rásainak megfelelően készülnek. A felvételezés nagymérték-ben automatizált. Mind a /10 digites decimális/ páciens identifikáló kód, mind pedig a kalibrációs és az azt kö-vető 20 sec időtartamú EKG jelek egy négy csatornás ana*. lóg'FM magnetofonon kerülnek tárolásra /off-line működés/. A páciens azonositó kód összetevői: - 448 -a/ a felvétel sorszáma b/ a felvétel időpontja c/ az erőéités/kalibráció d/ a páciens neme e/ a páciens kora f/ a páciens konstituciós állapota g/ a klinikai diagnózis kódja 2.2. Adatelőkészités 2.2.1. Páciens azonosít6 kőd fogadása és minta-vételezése A rendszer a CAMAC interface-on keresztül fogadja a páciens azonosító kódot és 500 Hz-es frekvenciával min-tavételezi az EKG jeleket. . 2.2.2. Rekord formátum vizsgálat Ebben a működési fázisban automatikus ellenőrzésre kerül, hogy az adott EKG rekordban megtalálható-e a páci-ens azonosító kód, a kalibráló szintek, továbbá a Frank rendszernek megfelelően rögzített X, Y, Z EKG jelek. 2.2.3. Jel-zaj viszony és műtermék-mentesség vizs-gálat A rendszer megvizsgálja, hogy az EKG jeleket tar-- 449 -talmazó rekord szakaszon a jel-zaj viszony nem kisebb-e egy előre megadott, konstans küszöbértéknél, majd ellenőrzi, hogy elsősorban impulzus zaj jellegű műtermékektől mentes elegendően hosszú EKG regisztrátum szakasz van-e az adott rekordban. 2.2.4. Zajszűrés A mintavételezett EKG jeleket egy digitális, rekur-ziv software szűrő szűri. A szürŐkarakterisztika 50 Hz-nél lévő nulla helye a hálózati brumm kiszűrését biztositja. A sávszélesség: 0,05-100 Hz. 2.2.5. Kalibráció Csatornánként megy végbe a kalibráció az 1 mV-nak megfelelő kalibrációs jelamplitudóra normáivá. 2.2.6. Alapvonal visszaállítás A rendszer csatornánként, az egyes szivrevoluciók Rend ~ ^onset s z a k a a z a i r a kiszámítja a térbeli sebesség /SV/ vektor szakaszokat. A térbeli sebesség vektor szaka-szok minimura helyeire vonatkoztatva, csatornánként elvégzi az alapvonal visszaállítását. - 450 -2.3. Lényegkiemelés A lényegkiemelési eljárás célja egy olyan kompri-mált "mintakészlet" összeállítása, amely egyrészt minimális információveszteséggel irja le az adott paciens EKG jeleit, másrészt közvetlenül felhasználható diagnózis alkotásához, mivel kompatibilis a referencia adatbázis egyes betegség-osztályainak minta-készleteivel. A lényegkiemelés főbb funk-ciói az alábbiak. 2.3.1. Tipikus szivciklus kiválasztása A diagnózis alkotása egyetlen szivrevolucié vizs-gálata alapján történik. Erre objektiv lehetőséget ad as a tény, hogy a nyugalomban lévő páciens ritmusos szívműkö-dését kisérő EKG jelek formai hasonlósága rövid időtarta-mokban nagyfokú, A tipikus szivciklus kiválasztása 10 egymást követő szivciklus magnitúdó /M/ vektorainak a QRS szakaszok maxi-mumára fittelt átlagától való eltérés minimumának megke-resése alapján történik. 2.3.2. Karakterisztikus pont kiemelés Az EKG görbét a rendszer a jelek morfológiailag karakterisztikus pontjait jellemző idő és amplitúdó ada-tokból kiindulva irja le. Az automatikus karakterisztikus - 451 -pont felismerő algoritmus a térbeli nagyság és sebesség vektorok,. valamint az X, Y, Z elvezetések vizsgálatával a Ponset' Ppeak' Qonset' Qpeak' Qend' QRSmax, Send* S T' Tpeak' Tend elnevezésü karakterisztikus pontokat keresi meg. 2.3.3. Diagnosztikai minta-készlet összeállítása Az EKG jel idő és amplitúdó paramétereinek tárolá-sa egy rendezett minta-készletben történik. /Pl. a QRS szakaszt annak 8, időben ekvidisztáns "momentán vektorával" jellemezzük, minden egyes elvezetésben. Az igy összeállitott, komprimált minta-készlet köz-vetlenül felhasználható diagnózis-számitáshoz. 2.4. Diagnózis-számitás A diagnózis-számitás első részében a rendszer a QRS szakaszt analizálja, egy jelenleg 25 betegségosztályt tar-talmazó referencia adatbázis felhasználásával, az etalonhoz való hasonlítás alapján az un, legközelebbi szomszéd kere-sésének módszerét felhasználva, A referencia adatbázis betegségosztályok szerinti felépítése a következő: 1/ Normál 2-7/ Miokardiális infarktusok - 452 -8-14/ Kamrai vezetési zavarok 15-18/ WPW szindrómák 19-23/ Infarktus kombinációk 24-25/ Kamrai hypertrophiák Az igy megtalált QRS diagnózist az algoritmus több kiegészítő eljárással valószínűsíti, Ha pl. a QRS diagnó-zis infarktusra utal, akkor a QRS szakasz első 4 - nagy in-formáció értékű - momentán vektorának külön elvégzett vizs-gálatával dönt a rendszer az infarktus lokalizációjáról. Ezen kivül figyelembe veszi a tradicionális diagnózis-alko-tás döntési logikájának egyes elemeit is, pl. a QRS szakasz időtartam alapján valószinüsithet vagy kizárhat egyes diag-nózisokat, stb. Az ST, T hullámok analízisére a tradicionális or-vosi döntési logika szimulációját vesszük igénybe, amire objektív lehetőséget az ST-T szakasznak a QRS-nél lényege-sen egyszerűbb morfológiája ad. /Az algoritmus-fejlesztés előrehaladott stádiumban van./ 2.5. Eredményközlés A megengedett diagnózis-kombinációk kiválasztása után az eredmény megjelenik a grafikus munka terminálon, igy a diagnózis-lista ismeretében, az interpretáló orvos - 453 -interaktív módon beavatkozhat az eljárás egyes pontjaiba, pl. módoaithatja a karakterisztikus pontok helyét. Az 1., 2. és a 3. ábrán az alfanumerikus és grafi-kus eredraényközlési formátumokat láthatjuk a diagnózisal-kotás folyamatában. 2.6. Archiválás Az adatélőkészités, a lényegkiemelés és a diagnó-zisalkotás után a kisszámitógép floppy diszk lemezén archi-válódnak az adott EKG rekord legfontosabb jellemzői. 3. Értékelés 7 Az alábbiakban - a teljesség igénye nélkül - a feldolgozások alapján összegezzük a tapasztalatokat. A felvételkészités automatizáltsága és megbízha-tósága kielégítő, A továbbiakban a páciens azonosító digi-tális/decimális kód az igényeknek megfelelően kiegészít-hető alfanumerikus kisérő információ rögzítésével. Az adatelőkészítés és a lényegkiemelés minőségi jellemzői a nemzetközi konvencióknak megfelelnek. A diagnosztikai algoritmus validizálása során a QR3 komplexumot analizáló rész megbízhatóságának növelésé-- 454 -a/-iií «» g 3 -•-- - — -b/ HFARCTIO űPrTtnu jBtut..-*'-:'»». Ji JK T E R A t n NTRAMUR Al^IsCHAEI STERO-INFERIOR SUBENOOCARDIAL' ISCHAEMI ANTERIOR|SU8END0CAROIAL ISCHAEMI TERIQR.SUBEPICAROIA c/ ábra. A KFKI-OTKI EKG diagnosztikai rendszer erédményközlósi formátuma I. - 455 -b/ 2. ábra. A KFKI-OTKI EKG diagnosztikai rendszer eredmény közlési formátuma. II. - 456 -INTERACTlVfc ECG IN1ERPKU Al 1ŰN «IDEC SfSTEM KFK1-ŰTKI COMP. NO. : 5 1 6 RLC. NO. : 67 TARE NO. : 6 OAIE Of EEC. »760308 NAME : c z i n z z z r 3 SEX J MALE AGE : 62 CONSIITUT ION : ASTHENIC EMPHYS. CLIN. DG. MYOCARDIAL NECROSIS COMMEN T : AUTOMATIC PROCESSING ! Q(\'S : X 0.1KV 1 -1.45 2 -2.74 3 -0.01 4 5.86 5 4.23 6 1.23 7 -0.5 ' 8 0.26 GRS : M 0.1MV 1 1.8 2 4.72 q 3 13.48 4 23.3 5 22.53 6 11.64 7 3.33 8 3.41 PQ : 135 MS QRS : 85 Y 0.1MV Z 0.1MV . /IRANK/ 1.05 0.25 1.11 3.68 3.33 13.06 7.66 21.2 5.68 21.3? -1.57 11.47 -2.38 2.28 -2.01 =2.75 H DEG. 0 DEG. /TCh/ 169.94 35.69 126.62 13.7 90 14.3 74.54 19.21 78.79 14.61 83.87 -7.71 102.16 -45.4 -84.55 -35.96 Q1 : 380 MS RHYTHM : 67 PPM SREV » 6 LEADS : X Y Z QDUR MS 37 3 3 PMAX 0.1MV 1.22 2.74 0.93 QMAX 0.1MV / «J -0.24 -0.24 QRSMAX ' 6.35 8.3? 23.02 ST Ó.1MV 1.15 -0.45 -4.07 TMAX 0.1MV 0.11 3.15 -7.78 /FRANK/ ECG DIAGNOSIS : EXTENSIVE-ANTERIOR MYOCARDIAL INFARCTION ACUTE MYOCARDIAL INFARCTION LATERAL INTRAMURAL ISCHAEMIA FOSTERO-INFERIOR SUBENDOCARDIAL ISCHAEMIA ANTERIOR SUDENDGCARDIAL ISCHAEMIA ANTERIOR SUBEPICARDIAL LESION OK - SIDEC SYSTEM V7S/2 •• i'ATL" :7S0/07 - TECHNICIAN : BU 3. ábra. A KFKI-OfKI EKG diagnosztikai rendszer eredményközlési formátuma III. - 457 -re szisztematikus munkát folytatunk. Ennek keretében kor-rigáltuk a referencia adatbázist, vizsgálatokat folytattunk a referencia adathalmaz inherens tulajdonságainak megisme-résére [6], rendszereztük a QRS analízisre vonatkozó tradi-cionális döntési ismereteket. A rendszer eredményközlési formátuma, magasszihtü, grafikus funkciókkal kiegészült interaktivitása, archiválá-si rendszere megfelelő. Egy kiértékelési ciklus effektív gépidőszükséglete kb. 110 sec. - 458 -I r o d a l o m [1] S • F., Antalóczy Z., Kozmann Gy., Bolyky J,, os I.: Kisazámitógépes interaktiv EKG diagnosz-• ü rendszerfejlesztés célkitűzései. 7. Neumann Ku ; Hzeged, 1976. [2] Bolyky J. , Hzabó A.: Design principles of a new compute?- oided ECG analysis program. 14th DECUS Europe 3 y m p . Copenhagen, 1978. [3] Szabó A., Bolyky J.: Orvosbiológiai mérésadatgyűjtő és feldolgozó eszközök a TPA/i kisszámítógép és a CAMAC rendszer környezetében, 8. Neumann Koll, Szeged, 1977. [4] Szlávik F. et al„: ECG diagnostic system with a mini-computer. 4th Int. Congr. on Electrocard. Balaton-füred, 1977. [5] Bolyky J., Szabó A.: Rendszertechnikai megfontolások kisazámitógépes interaktiv EKG diagnosztikai rend-szer software fejlesztésében, 7. Neumann Koll, Szeged, 1976. [6] Wolf. T., Bolyky J., B. Nagy A.: EKG jel morfológiai változásainak vizsgálata cluster eljárással. 9. Neumann Koll. Szeged, 1978. 

A KFKI-OTKI kisszámítógépes EKG diagnosztikai rendszer fejlesztés tapasztalatainak áttekintése

http://acta.bibl.u-szeged.hu/45960/1/szamtech_orvost_koll_009_446-458.pdf

A KFKI-OTKI kisszámítógépes EKG diagnosztikai rendszer fejlesztés tapasztalatainak áttekintése

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

University of Szeged