Fetal Heart Rate VariabilityFetal Heart Rate VariabilityAnalysisAnalysis

Bar Gal-on & Assaf Wiess

Technion - Israel Institute of TechnologyDepartment of Electrical Engineering

The Vision Research and Image Science Laboratory

August 2001

? HRV ? HRV מדוע אנו מתענינים במדוע אנו מתענינים ב

אות ה HRV נושא בחובו ‘מידע’ לגבי תפקוד מערכת העצבים האוטונומית.

ע”י ניתוח נכון של אות ה HRV נוכל לזהות לכן מצוקה אפשרית של העובר.

המטרותהמטרות

מציאת דרך לניתוח האות.

קביעת קריטריונים לאפיון האות.

של צגת התוצאות בדרך שתאפשר אבחון מיידיהריגה מאות שהוגדר תקין.ח

דרך הפתרוןדרך הפתרון

האות לעיבוד ספקטרלי. הכנת

התמרת האות לתחום התדר לשם בחינת.צפיפות ההספק הספקטרלית

ותות רבים בתחום התדר לקביעת אניתוחקריטריונים.

ואינטרפולציהואינטרפולציה דגימהדגימה

הקלט : קצב לב רגעי עבור כל פעימה ופעימה. (bpm ) . חי דגימה שווים וירומהפלט : אות זמני ב

הדרך : באמצעות סידרת הקלט יצירת אות זמני מונוטוני עולה

ם ערכי הקלט.הערכים בכל נקודה ונקודה ה ואינטרפולציה ( 10Hz )דר הדגימהת דגימה מחדש ב

. לינארית

לוק האצות והאטותלוק האצות והאטותייסס

הפלט : אות הקלט ללא האצות והאטות לפי ההגדרות הבאות :

. הקלט : אות זמני המתאר את קצב לב העובר בכל רגע

מות לדקה בקצב לב יפע 15האצה : עלייה של יותר מ-

שניות .15 למשך של לפחות מות לדקה בקצב לב יפע 15האטה : ירידה של יותר מ-

שניות .15 למשך של לפחות

)המשך()המשך(לוק האצות והאטות לוק האצות והאטות ייסס

הדרך : מציאתBase Lineמסדר ראשון באמצעות מסנן

אחורה :ם שהופעל פעם אחת קדימה ופע

Bn = R * Bn-1 + )1-R( * An forward direction

Cn = R * Cn-1 + )1-R( * Bn reverse direction

Dn = Cn – )1-Q( * An )output baseline(

Where

R = 0.95 ;

Q = 2*R /1 +R^2

וגמא(וגמא(דד))לוק האצות והאטות לוק האצות והאטות ייסס

המעבר על ףולבס base lineוך בדיקת הקריטריונים ת לסילוק.

סינון תדרים נמוכיםסינון תדרים נמוכים

דר תורדת הDC באמצעות הורדת הממצע .

סינון תדרים נמוכים מאוד באמצעות פילטר(HP) דר ת

. 0.01Hzקטעון של

מישור הזמןמישור הזמןבבאנליזה אנליזה

לב אחד לפני ש המטרה היא לקבל מושג על טיב האות )ישור התדר( .מביצוע ההמרה ל

Statistical

Measures

Units Values

Mean RR )s( 0.605

STD )s( 0.0193

Mean HRV )1/min( 99.79

STD )1/min( 3.405

RR Distribution HR Distribution

מישור הזמןמישור הזמןבבאנליזה אנליזה

מייצגות את קצב x,yבדיאגרמה כל שתי נקודות בהתאמה.n+1 ובזמן nהלב בזמן

כך ניתן לזהות "פעימות דמה" שלא היו במציאות או החסרה של פעימה.

מבחן הדיאגרמה

-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

401751

צפיפות הספק ספקטרליתצפיפות הספק ספקטרלית

יבית סשתמש בשיטה פרמטרית אוטורגרנ.

: יתרונות

. תופעת זליגת אנרגיה בין תדרים סמוכים זניחה 1 לעומת

הזליגה בשיטות שאינן פרמטריות.. כושר הפרדה )רזולוציה( טוב יותר – ניתן 2

להבחין בתדרים סמוכים )כמו במקרה שלנו(

.בשיטה זו ניתן להשתמש במספר דגימות קטן יחסית .3ביתר קלות.

)המשך()המשך(צפיפות הספק ספקטרלית צפיפות הספק ספקטרלית

: חסרונות

. השיטה בעלת סיבוכיות חישוב גבוהה יותר מן 1 וכו'(FFTהשיטות הלא פרמטריות )

)המשך()המשך(צפיפות הספק ספקטרלית צפיפות הספק ספקטרלית

x b x en k n k nk

p

[ ] [ ] [ ]

1

rN

x x k p

r r r

r r r

r r r

b

b

b

r

r

r

k n n kn

N k

p

p

p p p p

[ ] [ ] [ ]

[ ] [ ] [ ]

[ ] [ ] [ ]

[ ] [ ] [ ]

[ ]

[ ]

[ ]

) , ,..., (

...

...

: : :

...

: :

10 1

0

1

0 1 1

1 2 2

1 2 0

1

2

1

2

B b e

B

kj

k

p

e

) (

) (

) (

1

1

2

2

x[n], the random signal, can be expressed as follows :

bk are the model paramets, are calculated as follows :

The PSD:

תוצאותתוצאות

גרףPSD :לדוגמאצת האלגוריתם ר ה

פריית סעל הבדיקות:

וחלוקתוומי חלת

תדר.

:הרצה אוטומטית על ספריית הבדיקות

תוצאות )המשך(תוצאות )המשך(

0

0.5

1

1.5

2

0 5 10 15 20 25HF/LF-20.000

-15.000

-10.000

-5.000

0.000

5.000

10.000

-10.000 0.000 10.000 20.000 30.000

10*log(HF/LF)

10* l

og

( LF

/ VL

F

)

LF/VLF Vs. HF/LF

:מיצוע על הבדיקות הנורמליות

תוצאות )המשך(תוצאות )המשך(

Normal patient

0.000.050.100.150.200.250.300.350.400.450.50

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Frequency Band

En

erg

y

TIME 0

TIME 1

TIME 2

TIME 3

:מיצוע על הבדיקות הסכרתיות

תוצאות )המשך(תוצאות )המשך(

Diabetes

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Frequency Band

En

erg

y

TIME 0

TIME 1

TIME 2

TIME 3

ורמליים :נ סה"כ סכרת מול סה"כ

תוצאות )המשך(תוצאות )המשך(

Time 2

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

band

Ave

rag

e N

orm

alize

d E

ne

rg

y

Normal

Diabetes

מסקנותמסקנות

ישנה קורלציה בין יחסי האנרגיות של ספקטרום האות לבין המצב הקליני של הנבדק.

ינויי שניתן להיעזר בניתוח ספקטרלי של אותכלי במערכת קבלת כקצב הלב של עובר

ההחלטות לגבי מצבו הקליני.

...ולסיכום

הטיפול ב “Real Data ”ט אינו פשו.