ійними ознаками: кількість використовуваних метрик якості; вид використовуваних метрик; необхідність попередньої обробки сигналу; використання супутньої медичної інформації; використовувана шкала якості; можливість
формування рекомендацій щодо поліпшення якості; можливість визначення інверсії електродів відведень.
На основі проведених оглядів і класифікацій запропонована структура узагальненої системи контролю якості ЕКС, а також сформовані вимоги та обмеження розроблювального методу контролю, найбільш значущими з яких є: використання в якості вхідних даних сигналів 12 стандартних ЕКГ відведень тривалістю трохи менше 10 с, отриманих при проведенні ЕКГ-спокою (у тому числі телеметричне ЕКГ), добового і прикроватного моніторингу.
Вибір та обгрунтування структурно-функціональної схеми БТС ЕКГ
На основі патентно-реферативних досліджень по методам і засобам діагностики електрокардіографією можна сказати, що виходячи з характеру обраних метрик якості на базі проведеного огляду методів машинного навчання сформовані вимоги до методу класифікації: можливість класифікації на декілька класів, використання чисельних і іменованих параметрів, можливість роботи з неповними множинами параметрів. Проведено дослідження ефективності роботи різних методів машинного навчання.
В якості безлічі сигналів для навчання і тестування використана вибірка, підготовлена ??в розділі 2. Для всіх методів при навчанні проведена перехресна перевірка методом k-fold. Встановлена ??загальна точність класифікації (кількість вірно класифікованих записів по відношенню до загальної кількості записів в тестовій вибірці) для досліджених методів наступна: нейронна мережа (алгоритм) - 59%; метод опорних векторів - 60,1%; лінійний дискримінантний аналіз - 59,6%; наївний Байєсівський класифікатор - 58,4%; метод k-найближчих сусідів - 60,7%; композиція дерев прийняття рішень - 85,7%.
Таким чином, найбільшу точність класифікації забезпечує метод композиції дерев прийняття рішень, оптимізованих за алгоритмом RUSBoost.
На малюнку 4 представлена ??діаграма матриці неточності даного методу, згідно з якою, точність класифікації за різними класами якості наступна: відмінно - 93%; добре - 62,5%; задовільно - 66,6%; незадовільно - 97,5%. Таким чином, використання обраного набору метрик і класифікатора якості, заснованого на методі композиції дерев прийняття рішень, дозволяє успішно вирішити завдання контролю якості ЕКС з використанням чотирьох бальної шкали при зниженні похибки віднесення незадовільного ЕКС до класів придатних для аналізу сигналів на 4,5% в порівнянні з відомими методами.
Для реалізації методу контролю якості ЕКС запропоновано алгоритм, представлений на малюнку 5. Спочатку виробляється введення сигналів 12 стандартних відведень ЕКС, тривалістю 10 с, дискретизованої з частотою 500 Гц (блок 1).
Блок схема алгоритму контролю якості ЕКС
У блоці 2 проводиться емпірична модовая декомпозиція отриманих сигналів (максимальна кількість ЕМ - 15, граничні умови - wave, метод згладжування - кубічна сплайн інтерполяція).
Блок 3 визначає кількість відсутніх сигналів відведень, а блок 4, відповідно, приймає рішення про клас якості сигналу. У разі відсутності більше одного сигналу стандартних відведень або більше 3 сигналів грудних відведень алгоритм переходить до блоку 9 (незадовільна якість) і далі до блоку 12 відображення класу якості. Блок 5 реалізує алгоритм розрахунку положень R-зубців, а
блок 6 розраховує параметри ритму серця і, таким чином, формує дані для розрахунку метрик: наявність порушення ритму, частота серцевих скорочень, відсоток QRS-комплексів, успішно визначених на кожному відведенні по відношенню до кількості QRS-комплексів на всіх відведеннях. Блок 7 реалізує алгоритм визначення інверсії електродів, а блок 8 приймає рішення про клас якості. У разі виявлення інверсії електродів (незадовільна якість) алгоритм переходить до блоку 12. Блок 10 призначений для розрахунку набору базових метрик якості, а блок 11 реалізує розроблений класифікатор. Результатом є клас якості ЕКС.
Запропоновано структуру пристрою, що реалізує розроблений метод контролю якості ЕКС з використанням блоків емпіричної модовой декомпозиції, розрахунку метрик якості ЕКС і класифікатора.
Представлені результати апробації методу контролю якості ЕКС, в БУЗ Орловської області «Дитяча обласна клінічна лікарня ім. З.І. Круглої », що підтверджують працездатність і ефективність методу при забезпеченні точності класифікації сигналів незадовільної якості 96,2%.
3. Нові перспективи використання електрокардіографії в амбулаторні...
