Desarrollo de un método robusto de delineación de onda P para registros electrocardiograficos basado en el modelo Gaussian. Evaluación sobre bases de datos estándar y personalizadas

Abstract

[EN] Atrial Fibrillation is the most common sustained cardiac arrhythmia. Its prevalence is even expected to increase in the coming years. Indeed, it is already considered an epidemic disease. However, the degenerative physiological mechanisms guiding its development are currently not fully understood. Therefore, still a more research effort in this field is needed. Along this line, the study of surface cardiac signals has been presented as an easily accessible source of useful information about the heart’s condition. Particularly, the state of the atria can be characterized through the study of the P-wave in the electrocardiogram, which represents its electrical activity. For this, in this Master’s dissertation an automatic P-wave delineation method has been developed. The novel strategy applied for delineating P-waves regardless their morphology is based on the creation of a Gaussian model of each waveform and the use of morphological information of preceding P-waves to guide the fiducial points location. For validation purposes the manual annotations of the standard QT database from Physionet were used. The results provided a detection sensitivity of a 100%, whereas the mean and standard deviation of the error committed with respect to the reference set by the database were for the P-wave onset, P-wave peak and P-wave offset, 4.71±9.59 ms, 2.82±6.69 ms and 0.6±9.79 ms, respectively. The results obtained, which outperform others presented in the literature, exhibit that the proposed method is a reliable, accurate and robust delineator. Therefore, this algorithm might be presented as a valuable tool for identifying the gradual modification in the electrophysiological properties of the atria that has been highly associated with the occurrence and maintenance of cardiac pathologies such as Atrial Fibrillation.

[ES] La Fibrilación Auricular es la arritmia cardíaca sostenida más común. Ya se considera una enfermedad epidémica e incluso se espera que su prevalencia aumente en los próximos años. Sin embargo, actualmente los mecanismos fisiológicos degenerativos que guían su desarrollo no son comprendidos en su totalidad. Por lo tanto, aún es necesario un mayor esfuerzo de investigación en este campo. En esta línea, el estudio de las señales cardíacas de superficie se presenta como una fuente de información útil y fácil acceso sobre la condición del corazón. En particular, el estado de las aurículas se puede caracterizar mediante el estudio de las ondas P en el electrocardiograma, las cuales representan su actividad eléctrica. Por ello, en este Trabajo Fin de Máster se ha desarrollado un método de delineación automática de ondas P. La nueva estrategia aplicada para delinear las ondas P independientemente de su morfología se basa en la creación de un modelo gaussiano de cada forma de onda y el uso de información morfológica de las ondas P anteriormente delineadas para guiar la localización de los puntos fiduciales. Para la validación, se utilizaron las anotaciones manuales de la base de datos estándar QT de Physionet. Los resultados obtenidos mostraron una sensibilidad de detección del 100%, mientras que la media y la desviación estándar del error cometido con respecto a la referencia marcada por la base de datos anotada, fueron para el inicio, pico y final de la onda P, 4.71 ± 9,59 ms, 2,82 ± 6,69 ms y 0,6 ± 9,79 ms, respectivamente. Los resultados obtenidos, que superan a otros presentes en la literatura, muestran que el método propuesto es un delineador fiable, preciso y robusto. Por lo tanto, este algoritmo podría presentarse como una herramienta valiosa para la identificación la modificación gradual en las propiedades electrofisiológicas de las aurículas asociada con la aparición y el mantenimiento de patologías cardíacas como la Fibrilación Auricular.