|
Segmentace signálů EKG na základě jejich kvality
Roháček, Adam ; Smital, Lukáš (oponent) ; Vítek, Martin (vedoucí práce)
V této bakalářské práci se věnuji odhadu kvality EKG signálu na základě jeho kvality. V první části práce představuji teoretickému pozadí této problematiky. Zde jsou vysvětlené základní pojmy a metody samotného odhadu kvality EKG záznamů. V druhé části se věnuji praktickému řešení tohoto tématu a to buďto vlastním návrhem algoritmu nebo aplikací již vymyšleného algoritmu. Nakonec algoritmus otestuji a zhodnotím výsledky.
|
|
Stanovení krevního tlaku pomocí chytrého telefonu
Šíma, Jan ; Vítek, Martin (oponent) ; Němcová, Andrea (vedoucí práce)
Tato diplomová práce popisuje experimentální bezmanžetové měření systolického (SBP – Systolic blood pressure) a diastolického krevního tlaku (DBP – Diastolic blood pressure), a to pouze pomocí chytrého telefonu. K odhadu krevního tlaku (BP – blood pressure) byl použit fotopletysmografický signál (PPG – Photopletysmography), který byl měřený kamerou chytrého telefonu a fonokardiografický signál (PCG – Phonocardiography), který byl snímaný externím mikrofonem v oblasti mitrální chlopně. Odhad BP byl rozdělen na 2 části. První bylo regresní stanovení BP a srovnání několika metod strojového učení (MLR – Machine learning) a konvolučních neuronových sítí (CNN – Convolution neural network) podle využití barevného kanálu k extrakci PPG z videozáznamu. Druhou částí bylo klasifikační zařazení BP do kategorie normotenze nebo hypertenze. Signál PPG byl pro extrakci filtrován pomocí pásmové propusti s konečnou impulsní charakteristikou (FIR – Finite impulse response) s mezními kmitočty (0,5–5 Hz) s následnou extrakcí příznaků. Pro odečet příznaků doby cévního přenosu krevního pulzu (VTT – Vascular transit time) a ejekčního času srdce (ET – Ejection time) byly v signálu PCG detekovány dvě hlavní srdeční ozvy S1 a S2. Dále byly pro metody CNN využity surové úseky signálů PPG (RGB kanály videa) a PCG o různých časových délkách. Mezi regresními přístupy byla nejpřesnějším algoritmem metoda podpůrných vektorů (SVR – Support vector regression), která dosahovala podle standardů Association for the Advancement of Medical Instrumentation (AAMI) a British Hypertension Society (BHS) v rámci experimentální práce přijatelné chyby. Hodnota průměrné absolutní chyby (MAE – Mean absolute error) byla pro SBP stanovena 7,64±6,87 mmHg a pro DBP 5,07±4,88 mmHg. Jako nejvhodnější barevný kanál pro extrakci PPG z videozáznamu pro regresní odhad BP byl vyhodnocen červený kanál. Pro klasifikaci se ukázal jako nejspolehlivější algoritmus AdaBoost se slabými klasifikátory náhodný les. Ten dosahoval přesnosti F1 skóre necelých 80 % na příznacích PPG z kombinace červeného a zeleného barevného kanálu videozáznamu.
|
|
Analýza HRV založená na PPG signálu
Martinů, Žaneta ; Vítek, Martin (oponent) ; Smital, Lukáš (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá detekcí systolického a diastolického vrcholu pulzních vln fotopletysmografické databáze. Detektory jsou implementovány v prostředí MATLAB. Druhá část diplomové práce využívá rozměření fotopletysmografického signálu pro určení variability tepové frekvence. Posledním bodem diplomové práce je zhodnocení využití variability tepové frekvence a její porovnání oproti variabilitě srdečního rytmu.
|
|
P Wave Detection in Pathological ECG Signals
Šaclová, Lucie ; Černý, Martin (oponent) ; Tkacz, Ewaryst (oponent) ; Vítek, Martin (vedoucí práce)
Accurate software for the P wave detection, mainly in long-term monitoring, is an important part of electrocardiogram (ECG) evaluation and subsequent cardiac pathological events detection. The results of P wave detection allow us to obtain more information from the ECG records. According to the correct P wave detection, it is possible to detect and distinguish cardiac pathologies which are nowadays automatically undetectable by commonly used software in medical practice (events e.g. atrioventricular block 1st, 2nd and 3rd degree, WPW syndrome, wandering pacemaker, etc.). This thesis introduces a new method for P wave detection in ECG signals during both physiological and pathological heart function. This novel method is based on a phasor transform, innovative rules, and identification of possible pathologies that improve P wave detection. An equally important part of the work is the creation of two publicly available databases of physiological and pathological ECG records with annotated P waves. The dissertation is divided into theoretical analysis and a set of publications representing the contribution of the author in the area of P wave detection.
|
|
Odhad respirační aktivity z křivky elektrokardiogramu pomocí strojového učení
Ondrejková, Eliška ; Vítek, Martin (oponent) ; Plešinger, Filip (vedoucí práce)
Táto bakalárska práca sa zaoberá metódami odhadu dychovej aktivity z EKG. Pre lepšie pochopenie témy je opísaná anatómia a fyziológia dýchacieho a kardiovaskulárneho systému. Okrem toho sú vysvetlené aj viaceré metódy odhadu. V praktickej časti bol použitý verejný dataset EKG signálov odčítaných z polysomnografie. Algoritmus na odhad bol implementovaný v programovacom jazyku Python pomocou knižnice PyTorch. Na záver sa diskutujú výsledky a porovnávajú sa s inými metódami.
|
|
Analýza akutního vlivu srdeční resynchronizační terapie na elektrokardiogram
Holík, Jiří ; Vítek, Martin (oponent) ; Pospíšil,, David (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá nefarmakologickou léčbou symptomatického srdečního selhávání, konkrétně srdeční resynchronizační terapií. Úvodní rešerše rozvádí téma jako celek a připravuje autora i čtenáře na navazující praktickou část. Ta se věnuje analýze vybraných parametrů, u kterých dochází k akutní změně po implantací kardiostimulačního systému. Dle pokynů zadání byl zrealizován funkční software pro detekci QRS komplexů ve vybraných svodech, výpočet tepové frekvence a je provedeno rozměření QRS komplexu u vybraných svodů. Dále je provedena analýza variability srdečního rytmu ve frekvenční oblasti a výsledky zaznamenány do tabulek.
|
|
Stanovení kvality a odhad tepové frekvence ze signálu PPG
Vargová, Enikö ; Vítek, Martin (oponent) ; Němcová, Andrea (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá fotopletysmografickými (PPG) signály, jejich zpracováním, stanovením kvality, odhadem tepové frekvence z PPG signálů a možností snímat biologické signály chytrými telefony. Cílem práce je nasnímat PPG signály pomocí chytrého telefonu a referenční EKG signály použitím EKG záznamníku. Dále navržení algoritmu pro stanovení kvality signálů v databázi a algoritmu pro stanovení tepové frekvence.
|
|
Hodnocení kvality signálů EKG
Vencel, Michal ; Vítek, Martin (oponent) ; Smital, Lukáš (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá tématem hodnocení kvality EKG signálů. V úvodních kapitolách jsou vysvětleny základní charakteristiky EKG signálů – měření, průběh naměřeného signálu, způsoby analýzy. Uvedena je fyziologie srdeční činnosti a patologie. Zmíněny jsou také nejčastější typy šumu, které se u EKG signálů vyskytují. Čtenář je dále seznámen s významem problematiky hodnocení kvality EKG signálů. V praktické části práce jsou představeny dvě vlastní metody pro hodnocení kvality EKG. Nejdříve je podán stručný teoretický úvod k použitým technikám při tvorbě metod, následuje popis principu algoritmu. Za účelem srovnání funkčnosti navržených metod jsou uvedeny ještě další tři metody od jiných autorů. Je stručně popsán jejich princip. V závěrečné kapitole jsou všechny metody podrobeny testování funkčnosti. Výsledky jsou zhodnoceny a jednotlivé metody mezi sebou srovnány.
|
|
Identifikace a verifikace osob pomocí záznamu EKG
Waloszek, Vojtěch ; Smital, Lukáš (oponent) ; Vítek, Martin (vedoucí práce)
V posledních letech je zkoumáno využití EKG pro verifikaci a identifikaci osob v biometrických systémech. V této práci je tato možnost rovněž zkoumána a ověřována na databázi ECG ID z PhysioNetu a také na vlastních záznamech měřených pomocí Apple Watch Series 4. Mnohé existující metody již ověřily možnost použití EKG pro biometrii, ale na záznamech pořízených klinickým EKG přístrojem. Tato práce ověřuje možnost využití záznamů EKG pořízených pomocí nositelných zařízení, konkrétně chytrých hodinek. Ze signálu EKG je extrahováno 16 příznaků, které jsou za použití náhodného lesa jako klasifikátoru využity pro verifikaci a identifikaci. Mezi příznaky patří intervaly mezi význačnými body v signálu EKG, potenciálové rozdíly mezi některými body v signálu a variabilita intervalů PR v rámci záznamu. Průměrné výsledky verifikace 14 osob z vlastní databáze dat jsou TRR 96,19 %, TAR 84,25 %.
|
|
Compression and Quality Assessment of ECG Signals
Němcová, Andrea ; Tkacz,, Professor Ewaryst (oponent) ; Kudrna,, Petr (oponent) ; Vítek, Martin (vedoucí práce)
Lossy compression of ECG signals is useful and still challenging and developing area. In recent years, new and new compression algorithms are developed. Unfortunately, there is a lack of standards for compression quality assessment. Thus, there are plenty of methods, performance of which cannot be objectively compared at all or can be compared only in a rough guess. Moreover, it is not much known, whether and how the pathologies in ECG signals influence the compression algorithms performance. In this thesis, a review of all found methods for the assessment of ECG signal quality after compression and reconstruction is presented. 10 new methods were created. The known and the new methods were analysed and based on the results, 12 of them were recommended for further use. New Single-Cycle Fractal-Based (SCyF) compression algorithm is introduced. SCyF algorithm was inspired by fractal-based method and uses one cycle of ECG signal as a domain. It was tested on four different databases using 12 recommended quality metrics and compared with known and popular method based on wavelet transform and Set Partitioning in Hierarchical Trees (SPIHT). The testing process serves as an example how the standardization of ECG signal compression assessment should look like. Further, it was statistically proven that the difference between compression of physiological and pathological signals exists. Pathological signals were compressed with lower efficiency and quality than physiological signals.
|