Fetal Heart Rate Variability Analysis Bar Gal-on & Assaf Wiess Technion - Israel Institute of Technology Department of Electrical Engineering The Vision Research and Image Science Laboratory August 2001

? HRV מדוע אנו מתענינים ב ? HRV מדוע 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.

המטרות מציאת דרך לניתוח האות. קביעת קריטריונים לאפיון האות. הצגת התוצאות בדרך שתאפשר אבחון מיידי של חריגה מאות שהוגדר תקין.

דרך הפתרון  הכנת האות לעיבוד ספקטרלי.  התמרת האות לתחום התדר לשם בחינת צפיפות ההספק הספקטרלית.  ניתוח אותות רבים בתחום התדר לקביעת קריטריונים.

דגימה ואינטרפולציה  הקלט : קצב לב רגעי עבור כל פעימה ופעימה.(bpm) הפלט : אות זמני במירווחי דגימה שווים. הדרך : באמצעות סידרת הקלט יצירת אות זמני מונוטוני עולה הערכים בכל נקודה ונקודה הם ערכי הקלט. דגימה מחדש בתדר הדגימה (10Hz) ואינטרפולציה לינארית.

סילוק האצות והאטות  הפלט : אות הקלט ללא האצות והאטות לפי ההגדרות הבאות :  הקלט : אות זמני המתאר את קצב לב העובר בכל רגע. האצה : עלייה של יותר מ - 15 פעימות לדקה בקצב לב למשך של לפחות 15 שניות. האטה : ירידה של יותר מ - 15 פעימות לדקה בקצב לב למשך של לפחות 15 שניות.

סילוק האצות והאטות ( המשך )  הדרך : מציאת Base Line באמצעות מסנן מסדר ראשון שהופעל פעם אחת קדימה ופעם אחורה : B n = R * B n-1 + (1-R) * A n forward direction C n = R * C n-1 + (1-R) * B n reverse direction D n = C n – (1-Q) * A n (output baseline) Where R = 0.95; Q = 2*R / 1 +R^2

סילוק האצות והאטות ( דוגמא )  לבסוף מעבר על ה base line תוך בדיקת הקריטריונים לסילוק.

סינון תדרים נמוכים  הורדת תדר DC באמצעות הורדת הממצע.  סינון תדרים נמוכים מאוד באמצעות פילטר (HP) תדר קטעון של 0.01Hz.

אנליזה במישור הזמן המטרה היא לקבל מושג על טיב האות ( שלב אחד לפני ביצוע ההמרה למישור התדר ). Statistical Measures UnitsValues Mean RR(s)0.605 STD(s) Mean HRV(1/min)99.79 STD(1/min)3.405 RR Distribution HR Distribution

אנליזה במישור הזמן בדיאגרמה כל שתי נקודות x,y מייצגות את קצב הלב בזמן n ובזמן n+1 בהתאמה. כך ניתן לזהות " פעימות דמה " שלא היו במציאות או החסרה של פעימה. מבחן הדיאגרמה

צפיפות הספק ספקטרלית  נשתמש בשיטה פרמטרית אוטורגרסיבית.  יתרונות : 1. תופעת זליגת אנרגיה בין תדרים סמוכים זניחה לעומת הזליגה בשיטות שאינן פרמטריות. 2. כושר הפרדה ( רזולוציה ) טוב יותר – ניתן להבחין בתדרים סמוכים ( כמו במקרה שלנו ) ביתר קלות. 3. בשיטה זו ניתן להשתמש במספר דגימות קטן יחסית.

צפיפות הספק ספקטרלית ( המשך )  חסרונות : 1. השיטה בעלת סיבוכיות חישוב גבוהה יותר מן השיטות הלא פרמטריות (FFT וכו ')

צפיפות הספק ספקטרלית ( המשך ) x[n], the random signal, can be expressed as follows : b k are the model paramets, are calculated as follows : The PSD:

תוצאות  גרף PSD לדוגמא :  הרצת האלגוריתם על ספריית הבדיקות :  וחלוקתו לתחומי תדר.

 הרצה אוטומטית על ספריית הבדיקות : תוצאות ( המשך )

 מיצוע על הבדיקות הנורמליות : תוצאות ( המשך )

 מיצוע על הבדיקות הסכרתיות : תוצאות ( המשך )

 סה " כ סכרת מול סה " כ נורמליים : תוצאות ( המשך )

מסקנות  ישנה קורלציה בין יחסי האנרגיות של ספקטרום האות לבין המצב הקליני של הנבדק.  ניתן להיעזר בניתוח ספקטרלי של אות שינויי קצב הלב של עובר ככלי במערכת קבלת ההחלטות לגבי מצבו הקליני.

ולסיכום...  הטיפול ב “Real Data” אינו פשוט.