Applicability of linear methods for electrocardiogram-based modeling

Abstract

Tyrinėjamas tiesinių skirtuminių lygčių su pastoviais koeficientais tinkamumas EKG signalams aproksimuoti. Pagal elektrokardiogramos signalą atliekamas tiesinio modelio identifikavimas. EKG danteliai bei jų kompleksai interpretuojami kaip tam tikrų sistemų impulsiniai atsakai. Analizuojami R dantelio fragmentai, QRS, RS bei RST kompleksai. Iš jų tiesinis modelis tinka tik R dantelio fragmentams bei RS kompleksui atvaizduoti. Modelio eilė, reikalinga EKG danteliams adekvačiai apibūdinti, yra tik truputį mažesnė nei signalų ilgis. Taigi tiesinis modeliavimas neteikia signalų analizės uždaviniams pageidaujamo duomenų suglaudinimo. Nors tiesinio modelio parametrai leidžia medicinoje priimtinu tikslumu koronarų pažeidimų turinčių ir jų neturinčių pacientų elektrokardiogramų klases, tačiau tikėtina, kad naudojant tinkamus netiesinius metodus būtų galima glaudžiau atvaizduoti EKG. [...]

There is investigated suitability of linear difference equation models with constant coefficients for ECG signal description. Identification of the linear model, based on ECG signal is carried out. ECG waves or wave complexes are considered as impulse responses of some system. Fragments of R wave, QRS, RS and RST complexes are being analyzed. Adequate matching by a linear model are achieved only in R and RS case. Linear regression orders required to describe the ECG waves and wave complexes remain close to the number of points in the signals themselves, offering no useful parameter extraction capability. Classification experiments show moderate ability of linear model coefficients to distinguish ECG classes with and without coronary artery lesion, though more compact representations could be expected, possibly by means of nonlinear modeling. [...]