Analiza zmienności rytmu serca

Krzysztof Kudryński, Paweł Strumiłło (Instytut Elektroniki PŁ), Jan Ruta (Instytut Kardiologii UM w Łodzi) 

Rytm serca jest wskaźnikiem stanu układu krwionośnego i nerwowego człowieka. Na rytm ten wpływają: stres, wysiłek fizyczny, pozycja ciała, stan zdrowia. Analizując zmienność rytmu serca (ang. HRV – heart rate variability) można diagnozować choroby układu krwionośnego i wykrywać inne schorzenia – cukrzycę, nerwice, choroby układu oddechowego. Sygnał zmienności rytmu serca jest wyznaczany z przebiegów elektrokardiogramu lub pulsu.

Celem projektu jest rozwój metod komputerowej analizy sygnału HRV.

Zastosowano metody analizy statystycznej, w dziedzinie czasu i częstotliwości, modele nieparametryczne (np. periodogram) i parametryczne (np. ARMA – ang. auto regressive and moving average). Analizując sygnały HRV zarejestrowane w klinice pokazano, że bardzo istotne znaczenie ma dobór modelu. Źle dobrany model (np. AR zamiast MA) może prowadzić do nieprawidłowych diagnoz. Wniosek ten jest szczególnie ważny i powinien być uwzględniony w projektowaniu automatycznych urządzeń do analizy złożonych parametrów fizjologicznych człowieka.

We współpracy z lekarzami kardiologami opracowano program komputerowy do analizy sygnału HRV. Lekarze oceniają praktyczną przydatność programu do badania schorzeń serca i zmienności rytmu serca. Potwierdzono, że testowana wersja programu umożliwia monitorowanie akcji serca u pacjentów po zabiegu zewnętrznej defibrylacji (mającej przywrócić miarowość rytmu). O skuteczności tego zabiegu świadczy wyrównanie widma energii sygnału HRV w zakresie małych i dużych częstotliwości. Zilustrowano to dwoma dolnymi panelami na rysunku poniżej.

Planowanie prace mają na celu rozbudowanie programu o nowe moduły analizy sygnału EKG i HRV umożliwiające wyszukiwanie parametrów, których zmiana jak najwcześniej ostrzeże o zagrożeniu nagłym zgonem sercowym.

K. Kudryński, P. Strumiłło, J. Ruta, Application of Spectral Analysis Methods for Heart Rate Variability Analysis, Symbiosis 2008, Kamień Śląski 11-13 June 2008