Body surface lead reduction algorithm and its use in inverse problem of electrocardiography
Vücut yüzeyi kayıt noktalarının azaltılması algoritması ve ters elektrokardiyografi problemine uygulaması
- Tez No: 383225
- Danışmanlar: DOÇ. YEŞİM SERİNAĞAOĞLU DOĞRUSÖZ, PROF. DR. GERHARD WILHELM WEBER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Matematik, Electrical and Electronics Engineering, Mathematics
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 117
Özet
Kalbin elektriksel aktivitesini non-invazif bir şekilde belirlemek, elektrokardiyografideki (EKG) temel konulardan biridir. Kalpteki anormalliklerden bazılarının standart 12 kanallı EKG yöntemi ile teşhis edilebilmesine karşın, başka birçok anormallikler, bu sabit ölçüm noktası yapılandırması tarafından tespit edilememektedir. 12 kanallı EKG'nin gövde üzerinden detaylı bilgi taşıyan sinyallerin pek çoğunu algılayamama sorununu gidermek için bir altertatif, Vücut Yüzeyi Potansiyel Haritalaması (VYPH) yöntemidir. Bu yöntemde EKG sinyalleri vücut yüzeyinden çok kanallı (32-256) bir elektrot dizisinden ölçülmektedir. Ancak, bu yöntemin iyi tanımlanmış bir kayıt noktası yapılandırmasının olmamasının yanı sıra, kabul edilebilir bir doğrululuğa ulaşabilmek için çok sayıda elektrot kullanılması da gerekmektedir. Bu nedenle, VYPH'nin klinik uygulamalarda kullanılabilme potansiyeli olmasına rağmen, bu yöntem pratik uygulamalarda kabul görmemiştir. Bu çalışmada hedef, ters EKG probleminin çözümünde epikart potansiyel dağılımlarının yüksek doğrulukla elde edilebilmesini sağlayacak belirli bir kayıt noktası yapılandırmasının önerilmesidir. Bu çalışmada, sözü geçen hedefe yönelik olarak bir kayıt noktası azaltma algoritmasi önerilmiş ve uygulanmıştır. Bu kayıt noktası azaltma algoritması, kalp üzerinde 23 farklı noktadan uyarılma sonucu elde edilen 23 farklı veri kümesine uygulanmış, bunun sonucunda 23 tane birbirinden farklı ve veriye özel kayıt noktası yapılandırması elde edilmiştir. Daha sonra, belirlenen bu kayıt noktalarından her veride en çok tekrar edilen kanallar seçilmiş ve biri 64 kanallı, diğeri 32 kanallı olmak üzere iki tane“ortak”(her veriye uygulanabilecek) kayıt noktası yapılandırması elde edilmiştir. Elde edilen ortak kayıt noktası yapılandırmalarının performanslarını değerlendirebilmek amacıyla, her bir veri kümesi için ters EKG problemi hem ortak, hem de kendisine özel olan kayıt noktası yapılandırmalarından elde edilmiş VYPH kullanılarak çözülmüştür. Sonuçlar ayrıca tüm kayıt noktalarına ait VYPH kullanılarak elde edilen ters EKG çözümleriyle de karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırmalarda, çözümlerle gerçek epikart potansiyelleri arasında her zaman anında ayrı olarak hesaplanan korelasyon katsayılarının (KK) ortalama ve standart sapma değerleri kullanılmıştır. KK değerlerinin ortalama ve standart sapmalarının kıyaslanması sonucunda görülmüştür ki, çok sayıda kayıt noktası kullanmak yerine, az ama yeterli sayıda ve en uygun şekilde yapılandırılmış kayıt noktalarının kullanılmasıyla, epikart potansiyel dağılımlarının doğru bir şekilde elde edilmesi mümkün olmaktadır. Ayrıca, bu çalışmada ters EKG problemi dört farklı düzenlileştirme yöntemi kullanılarak çözülmüştür. Bunlar, Tikhonov, Kesilmiş En Küçük Kareler Toplamı (TTLS), Lanczos Kesilmiş En Küçük Kareler Toplamı (LTTLS) ve Lanczos En Küçük Kareler QR (LLSQR) düzenlileştirme yöntemleridir. Bu yöntemlerle ters EKG problemi asıl (çok kanallı), veriye özgün elde edilmiş az kanallı, ortak elde edilmiş az kanallı (64 ve 32) kayıt noktası yapılandırmaları kullanılarak çözülmüş, çözümler birbirleriyle ve gerçek epikart potansiyelleriyle karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırmalar, yine KK ortalama ve standart sapma değerleri ile ve üç farklı veri seti için yapılmıştır. Sonuçlar incelendiğinde LTTLS yönteminin epikart potansiyel dağılımlarını TTLS ve LLSQR yöntemlerine göre daha iyi bir şekilde elde etmeye yaradığı görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Determining electrical activity of the heart in a non-invasive way is one of the main issues in electrocardiography (ECG). Although several cardiac abnormalities can be diagnosed by the standard 12-lead ECG, many others are not detectable by this fixed lead configuration. One alternative to compensate for the imperfection of standard 12-lead ECG in detecting many of the most informative signals is Body Surface Potential Mapping (BSPM), which measures ECG signals from a dense array of electrodes (32-256 electrodes) over the body surface. However, besides having no standard lead-set configuration, this method suffers from the need for a large number of leads to perform with an acceptable accuracy. Therefore, despite having the potential to be used in clinical applications, BSPM has not been a practically accepted method. This study aims to propose a specific lead-set configuration, whose acquired data is sufficient to be used in inverse problem of ECG to reconstruct epicardial potentials with high accuracy. Towards this end, in our study, a lead reduction algorithm is proposed and implemented. As a result of applying the lead reduction algorithm on 23 different data-sets related to 23 different stimulation sites on the surface of the heart, 23 exclusive lead-set configurations corresponding to these 23 data-sets are obtained. Then, by selecting the most repeated leads, two common lead-set configurations, one consisting 64 and the other consisting of 32 leads, are obtained. To assess the performance of the proposed common lead-set configurations, inverse problem of ECG is solved using the data obtained by these lead-sets and the results are compared to those of exclusively optimal lead-sets, and the original complete lead-set. Mean and standard deviation values of Correlation Coefficient (CC) values obtained at each time instant between the true epicardial potentials and the inverse solutions are used to compare the results. By examining these mean and standard deviation of CC values, it has been observed that, instead of large number of leads, small number of leads optimally located on the surface of the torso would be sufficient to reconstruct the epicardial potentials accurately. Additionally, inverse problem of ECG is solved using four different regularization algorithms, namely, Tikhonov Regularization, Truncated Total Least Squares (TTLS), Lanczos Truncated Total Least Squares (LTTLS), and Lanczos Least Squares QR (LLSQR), using data from the original complete lead-set, exclusively optimal and common lead-sets (32 and leads). Mean and standard deviation values of Correlation Coefficient (CC) for these inverse solutions are calculated and compared for three different data-sets. It is observed that LTTLS method reconstructs the epicardial potentials better than the TTLS and LLSQR methods.
Benzer Tezler
- Kriging interpolasyonu kullanan vekil modeller ile gemi kıç formunun viskoz direnç yönünden optimizasyonu
Aft form optimization of ships for minimum viscous resistance by using kriging metamodeling technique
HAYRİYE PEHLİVAN SOLAK
Doktora
Türkçe
2020
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER GÖREN
- Deprem etkilerine karşı geliştirilen pasif ve aktif kontrol sistemleri
Başlık çevirisi yok
MELTEM ŞAHİN
- Analysis and design of cryogenic bulk-driven analog integrated circuits
Kriyojenik gövdeden sürmeli analog tümdevrelerin analiz ve tasarımı
MEHMET AYTUĞ ORMANCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA BERKE YELTEN
PROF. DR. FIRAT KAÇAR
- Structure-based drug design studies for the discovery of novel carbonic anhydrase IX-selective inhibitors
Karbonik anhidraz IX'a seçici yeni inhibitörlerin yapı bazlı bilgisayar destekli tasarımı
VUSLAT ÖYKÜ SAYIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MİNE YURTSEVER
PROF. DR. SERDAR DURDAĞI
- Kardiyopulmoner bypass prime volümündeki değişimin, intraoperatif/postoperatif kan kullanımı ve sistemik enfamasyon üzerindeki etkilerinin değerlendirilmesi
Evaluation of the effects of changes in cardiopulmonary bypass prime volume on intraoperative/postoperative blood use and systemic inflammation
REHA TOPAK
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2022
Göğüs Kalp ve Damar CerrahisiDokuz Eylül ÜniversitesiKalp ve Damar Cerrahisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERDAR BAYRAK