تبدیل خطی محلی بین لیدهای Frank (XYZ) سیگنال وکتورکاردیوگرام و سیگنال الکتروکاردیوگرام 12 کاناله

نوع مقاله : مقاله های پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه فیزیک پزشکی و مهندسی پزشکی، دانشکده‌ی پزشکی و کمیته‌ی تحقیقات دانشجویی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

2 دانشیار، گروه فیزیک پزشکی و مهندسی پزشکی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

3 گروه داخلی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

مقدمه: یکی از تکنیک‌های مورد استفاده در تشخیص بیماری‌های قلبی، استفاده از سیگنال الکتروکاردیوگرام (ECG یا Electrocardiography) می‌باشد. در برخی موارد خاص مانند مراقبت‌های سیار در آمبولانس و شرایط اورژانسی، می‌توان با استفاده از سیگنال 3 لیدی وکتورکاردیوگرام (VCG یا Vectorcardiography)، ضمن صرفه‌جویی در وقت، با زحمت کمتری از بیمار سیگنال گرفت. اما از طرفی، به دلیل شکل و ساختار سه بعدی سیگنال وکتورکاردیوگرام، تحلیل آن پیچیده‌تر و تمایل به استفاده از آن کمتر است. از این رو، هدف از این مطالعه، یافتن روش مناسبی برای تبدیل سیگنال وکتورکاردیوگرام به الکتروکاردیوگرام بود. با این کار، ضمن دریافت سیگنال با تعداد لید کمتر، حجم اطلاعات نیز کاهش و سرعت انتقال آن افزایش می‌یابد.روش‌ها: ابتدا هر دو سیگنال ECG و VCG از 50 فرد سالم گرفته شد و سپس با ارایه‌ی یک روش تخمینی آماری، سیگنال VCG به سیگنال ECG 12 کاناله تبدیل شد که بر اساس تبدیل خطی محلی (روش مربع حداقل) استوار است. سپس روش جدید معرفی شده، با سایر روش‌های موجود تبدیل این دو سیگنال (روش Dower و Affine) مقایسه شد.یافته‌ها: روش تبدیل خطی محلی معرفی شده، ضرایب تبدیل متفاوتی برای هر قطعه از سیگنال مورد نظر را ارایه داد؛ در حالی که ضرایب تبدیل روش داور (Dower) و افاین (Affine) برای همه‌ی قطعات سیگنال ثابت می‌باشد.نتیجه‌گیری: با توجه به مطالعه‌ی انجام شده، سیگنال ECG که با به کارگیری روش تبدیل خطی محلی از سیگنال VCG به دست آمده است، دارای شاخص‌های آماری مقایسه‌ای بهتر و Correlation بالاتر با سیگنال ECG اصلی است که به طور مستقیم از فرد گرفته می‌شود. بنابراین استفاده از این روش تبدیل به منظور دریافت سیگنال ECG نزدیک به نوع اصلی آن، روشی کارا و مناسب می‌باشد. 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Partial Linear Transformation between Frank XYZ Leads Vectorcardiogram and 12-Lead Electrocardiogram Signals

نویسندگان [English]

  • Niloofar Salehpour 1
  • Alireza Mehridehnavi 2
  • Hossein Rabbani 2
  • Mohaddeseh Behjati 3
1 MSc Student, Department of Medical Physics and Engineering, School of Medicine AND Student Research Committee, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
2 Associate Professor, Department of Medical Physics and Engineering, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
3 Department of Internal Medicine, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Background: Various techniques are used in diagnosing cardiac diseases, one of those is using electrocardiogram tool. In special situations, like ambulatory care and emergency condition, using vectorcardiogram (VCG) regarding its fewer electrodes is much easier and more useful. However, most cardiologists are accustomed to the 12-lead electrocardiogram, even though some of the leads are either nearly aligned with or derived from the others and consequently contain redundant information. The ability to transform from orthogonal 3-lead vectorcardiogram to 12-lead electrocardiogram enables the use of fewer leads for computer visualization, signal analysis and wireless transmission of signals. This can also improve mobility, albeit limited, to the patients.Methods: Vectorcardiogram and electrocardiogram signals used in this study obtained from 50 healthy persons. We presented a statistical approach to transform 3-lead Frank vectorcardiogram to 12-lead electrocardiogram signals and vice versa, based on partial linear transformation (Least Square Method). In addition, our linear transformation function would be compared with Dower and affine transformation function.Findings: For healthy subjects, the partial linear transformation method had different transformation coefficients from other existed methods like Dower and affine ones. Using these new coefficients in partial linear method lead to gain more accurate statistical parameters in calculating the efficiency and accuracy of new method.Conclusion: Regarding the obtained results in this study, electrocardiogram signals derived from vectorcardiogram signals by using our method had more correlation with general electrocardiogram leads than ones derived by using Dower transformation. Therefore, by using this transformation function, achieving to general information of the case’s heart would be possible and useful. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Vectorcardiogram signal
  • 12-lead electrocardiogram signal
  • Partial linear transformation

مراجع

  1. Malmivuo J, Plonsey R. Bioelectromagnetism: principles and applications of bioelectric and biomagnetic fields. 1st ed. Oxford, UK: Oxford University Press; 1995.
  2. Frank E. A Direct experimental study of three systems of spatial vectorcardiography. Circulation 1954; 10(1): 101-13.
  3. Frank E. An accurate, clinically practical system for spatial vectorcardiography. Circulation 1956; 13(5): 737-49.
  4. Dehnavi AR, Farahabadi I, Rabbani H, Farahabadi A, Mahjoob MP, Dehnavi NR. Detection and classification of cardiac ischemia using vectorcardiogram signal via neural network. J Res Med Sci 2011; 16(2): 136-42.
  5. Augustyniak P. Optimal coding of vectorcardiographic sequences using spatial prediction. IEEE Trans Inf Technol Biomed 2007; 11(3): 305-11.
  6. Dawson D, Yang H, Malshe M, Bukkapatnam ST, Benjamin B, Komanduri R. Linear affine transformations between 3-lead (Frank XYZ leads) vectorcardiogram and 12-lead electrocardiogram signals. J Electrocardiol 2009; 42(6): 622-30.
  7. Carlson J, Havmoller R, Herreros A, Platonov P, Johansson R, Olsson B. Can orthogonal lead indicators of propensity to atrial fibrillation be accurately assessed from the 12-lead ECG? Europace 2005; 7(Suppl 2): 39-48.
  8. Horacek BM, Warren JW, Wang JJ. On designing and testing transformations for derivation of standard 12-lead/18-lead electrocardiograms and vectorcardiograms from reduced sets of predictor leads. J Electrocardiol 2008; 41(3): 220-9.
  9. Dower GE, Yakush A, Nazzal SB, Jutzy RV, Ruiz CE. Deriving the 12-lead electrocardiogram from four (EASI) electrodes. J Electrocardiol 1988; 21(Suppl): S182-S187.
  10. Dower GE. The ECGD: a derivation of the ECG from VCG leads. J Electrocardiol 1984; 17(2): 189-91.
  11. PipbergER HV, Bialek SM, Perloff JK, Schnaper HW. Correlation of clinical information in the standard 12-lead ECG and in a corrected orthogonal 3-lead ECG. Am Heart J 1961; 61(1): 34-43.
  12. Edenbrandt L, Pahlm O. Vectorcardiogram synthesized from a 12-lead ECG: superiority of the inverse Dower matrix. J Electrocardiol 1988; 21(4): 361-7.
  13. Rautaharju PM, Zhou SH, Hancock EW, Horacek BM, Feild DQ, Lindauer JM, et al. Comparability of 12-lead ECGs derived from EASI leads with standard 12-lead ECGS in the classification of acute myocardial ischemia and old myocardial infarction. J Electrocardiol 2002; 35(Suppl): 35-9.
  14. Wiberg M, van der Linden WJ. local linear observed-score equating. Journal of Educational Measurement 2011; 48(3): 229-54.
  15. Nicholson WK. Linear Algebra and with applications. Boston, MA: PWS Publishing Company; 1995.
مجله دانشکده پزشکی اصفهان
دوره 32، شماره 302 - شماره پیاپی 302
مهر و آبان 1393
صفحه 1557-1566

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 21 مرداد 1392
  • تاریخ بازنگری: 11 آبان 1403
  • تاریخ پذیرش: 17 فروردین 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار