NĚMEC, R. Detekce patologií v EKG záznamech [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2019.
Student Radek Němec vypracoval bakalářskou práci na téma ‚Detekce patologií v EKG záznamech‘. Teoretické rešerši popsal fyziologii srdce, principy měření EKG, popis tohoto signálu a jeho zpracování. Také zde popsal některé patologie srdce. Dále realizoval detektor QRS komplexu pomocí metody obálky signálu, který je dále použit pro detekci vybraných patologií. Pomocí holtru pak vytvořil vlastní databázi 100 ekg záznamů. Následně celou metodu otestoval na těchto naměřených datech, plus na databázi CSE, čítajících 125 signálů. Zadání práce tak považuji bez výhrad za splněné. Po formální je práce na celkem dobré úrovni. Práce má od úvodu po závěr 34 stran a obsahuje 23 zdrojů české i zahraniční literatury. Práce obsahuje minimum překlepů, a je řádně formátována. Po odborné stránce je práce na taktéž na celkem dobré úrovni. Student si vybral pro detekci celkem 5 patologií, odvíjejících se od detekce komplexu QRS. Navržené řešení poté otestoval na databázi CSE i na vlastních naměřených datech, kde dosáhl poměrně dobrých výsledků. Dále musím vyzdvihnout poměrně podařené GUI, ve kterém jdou dobře sledovat jednotlivé kroky navrženého programu a jednotlivé nedetekované patologie. Student během semestru využíval pravidelně konzultace k řešení věcných problémů. Práci považuji za kvalitní a hodnotím jí stupněm velmi dobře/B (85 bodů)
Předložená práce studenta Radka Němce pojednává o detekci patologií v EKG záznamech. V teoretické části práce jsou popsány základní anatomie a fyziologie srdce a základy elektrokardiografie. V kapitole 3.3 se student dopouští několika zásadních nepřesností. Oponuji tvrzení, že rušení síťovým brumem odstraníme filtrem typu pásmová propust na požadované frekvenci. Dále u myopotenciálů v klidovém EKG záznamu budeme těžko hledat zastoupení frekvencí od 100 Hz do 1 MHz. V kapitole 4 jsou popsány srdeční patologie. Vzhledem k zadání i názvu práce považuji tuto kapitolu za stěžejní pro celou další práci, čemuž ale neodpovídá její zpracování. Kapitola vznikla citací jediného zdroje, výčet patologií není úplný a chybí i základní klasifikace jednotlivých poruch. Sám autor uvádí, že prezentuje pouze ty nejznámější patologie. Praktická část práce (od kapitoly 5) začíná realizací filtrace EKG a QRS detektoru. Podkapitola 5.1 Filtrace driftu odkazuje na literární položku [11], citovaný vztah a celý postup se v dané publikaci nevyskytuje. Naopak tato část je velice podobná části práce Martina Strouhala, která byla obhájena v roce 2011 na UBMI – konkrétně kapitole 3.1 (viz příloha k posudku). Postup uvedený studentem je neúplný, protože diskutuje návrh filtru typu horní propust (HP), který vychází z Lynnovy dolní propusti (DP). V práci je ale popsána pouze frekvenční charakteristika DP a následné odvození HP už není zmíněno. V této části práce bych ocenil doplnění obrázků frekvenčních charakteristik jednotlivých filtrů, popř. jakoukoli zmínku o implementaci filtru. Dále je provedena filtrace myopotenciálů dolní propustí s mezní frekvencí 45 Hz. V popisu jsou zmíněny koeficienty „a“ a „b“ pro filtr, které se ale v žádné rovnici ani jiném popisu v práci nevyskytují. Po filtraci touto DP je provedena filtrace brumu úzkopásmovou zádrží. Zde je otázkou, kde by se v signálu vzal brum, když pásmo okolo 50 Hz bylo odfiltrováno v předchozím kroku. I zde by bylo vhodné doplnit návrh filtrů frekvenční charakteristikou. Detektor QRS komplexu je založen na odhadu obálky signálu a dalšího zpracování (umocnění, prahování). V tomto místě je citován zdroj [14], ale v něm není možné uvedený postup dohledat (článek se zabývá jinou metodou detekce). Použitá metoda detekce včetně adaptivního prahu a popisu „úzkopásmového signálu“ po filtraci pravděpodobně vychází z přednášky předmětu AABS na detekci QRS komplexů, která ale není v práci citována. Implementace samotné metody není v práci nijak zmíněna, ale z odevzdaných kódů je patrné, že není úplně správná. V práci navržená pásmová propust v rozsahu 5 až 20 Hz je špatně realizována, protože je uvažována jiná vzorkovací frekvence signálu (viz řádky 10-15 v odevzdané funkci „detekceQRS_a_HR.m“). Dále je špatně provedeno ořezání spektra EKG signálů na polovinu, kdy při použité délce signálu bude spektrum symetrické okolo vzorku 2501, student ale ořezává o 50 vzorků méně bez zjevného důvodu. U signálu na obr. 17 by bylo vhodné udělat dodatečnou analýzu selhání QRS detektoru, protože diskutovaná vlna 3, která nebyla detekována má shodný tvar jako vlna 5, která je detekována správně. Hlavní část praktické části práce se věnuje detekci patologií. Detekce bradykardie a tachykardie je provedena na základě výpočtu tepové frekvence, detekce extrasystol na základě tachogramu. Dále jsou popsány detekce blokád pravého a levého Tawarova raménka. Popis detekce těchto blokád by bylo vhodné doplnit blokovým schématem, protože popis poměrně složitého rozhodovacího algoritmu v textu není zcela přehledný. V práci bych očekával i detekci dalších patologií, které je možné na základě EKG křivky vyhodnotit (např. fibrilace síní nebo flutter). Zcela zásadní výtky mám k vyhodnocení algoritmů a popisu vyhodnocení. Kapitola 7.1 popisuje CSE databázi, kdy popis je omezen na 5 řádků textu. Chybí zde zcela odkaz na tuto databázi, jakákoli zmínka o autorech databáze či souboru pacientů v této databázi. Vzhledem k tomu, že databáze je komerční (přístup má UBMI zakoupen) je uvedení odkazu na databázi důležité. Stejně tak není možné, aby student v přílohách práce, které jsou po obhajobě veřejné, odevzdal kompletní signály z této databáze. Toto zveřejnění lze chápat jako porušení licenčních podmínek databáze. Vlastní databáze signálů (kapitola 7.2) je popsána také zcela nedostatečně. Na pěti řádcích textu se dozvíme, že byl použit holter Faros a měřilo se klidové i zátěžové EKG na 10 pacientech. Chybí informace o rozmístění elektrod, definice podmínek pro klidové i zátěžové EKG, způsob indukování zátěže (farmakologicky, fyzicky nebo jinak) a o jaké pacienty se jednalo – věk, pohlaví, resp. jakou měli základní diagnózu. Pokud bylo měření prováděno v podmínkách UBMI, jde o zásadní pochybení, protože zátěžové testy na nelékařském pracovišti bez přítomnosti lékaře a defibrilátoru nelze provádět. Dále je zde uvedeno měření dvouminutových EKG záznamů, ze kterých je vytvořeno 100 signálů – způsob selekce úseků pro tyto signály ale objasněn není. Vyhodnocení samotné probíhalo jak na databázi CSE, tak i na vlastních datech. Zde není zcela jasné, co bylo považováno za referenční detekční metodu QRS a patologií, ke které byla počítána senzitivita a prediktivita. V práci jsou zmíněny články [20] a [21] pro „zjištění referenčních bodů námi hledaných patologií“, ale dále to rozvedeno není. Výsledky uvedené v tabulce 2 nejsou v textu práce nijak komentovány a je tedy otázkou, co vlastně hodnoty uvádí. Srovnání se studií [22] je nevhodné – student píše, že autoři této studie neuvádí senzitivitu ani prediktivitu. To je sice pravda, ale v citovaném zdroji, konkrétně v „Table 1“, jsou uvedeny pro kompletní databázi CSE všechny potřebné veličiny pro výpočet těchto hodnot pomocí vztahů (5) a (6), které sám autor v práci používá. Proč QRS detektor nesrovnává s jinými pracemi domácími (jen na UBMI bylo na tuto problematiku vypracováno více než 15 prací v uplynulých letech) či zahraničními (v odborné literatuře hojně diskutovaná problematika) není jasné. U vyhodnocení patologií na CSE databázi postrádám celkové počty extrasystol a blokád Tawarova raménka v signálech. Uvedené výsledky senzitivity pro detekci blokád Tawarova raménka jsou velmi dobré, student zmiňuje nesprávnou detekci pouze u malého počtu blokád. Důvod snížené prediktivity už ale diskutován není. Rovněž zde chybí srovnání s jinými autory. Práce je doplněna funkčním a poměrně zdařilým GUI pro obsluhu implementovaných funkcí. Samotné GUI, jeho návrh i implementaci, hodnotím kladně. Práce je členěna do 8 kapitol na 34 stranách. Nutno říci, že některé strany (např. 9, 14, 15, 20 a další) obsahují hodně volného místa, některé strany jsou vyplněny celé obrázky (28, 29, 32 a další), takže čistého textu v práci není mnoho. Po formální stránce mám zásadní výtky k obrázkům 7, 11, 21 a 22, kde není uveden zdroj. U obrázků 8-10 není zřejmé, zda jsou obrázky převzaté nebo vlastní. Každopádně u těchto obrázků chybí jakýkoli popis os. Výtky mám rovněž k práci s literaturou – práce sice cituje 23 položek literatury, ale autor se dopouští zásadních prohřešků (viz předchozí text) a s citacemi pracuje v textu velmi volně a některé části textu nejsou odkazovány na literární zdroje. Zadání práce považuji za splněné pouze částečně – bod 4 (měření vlastních dat) byl sice realizován, ale jeho popis v práci je zcela nedostatečný. Část bodu 5 – srovnání s jinými autory – je také nevyhovující – autor srovnává pouze QRS detektor (viz výše), nikoli samotnou detekci patologií. Další zásadní pochybení je u jedné strany práce, která vykazuje znaky plagiátorství. Stejně tak je pochybením uvedení databáze CSE bez reference a její umístění do příloh práce. Vzhledem k výše uvedeným skutečnostem nemůžu práci doporučit k obhajobě, hodnotím ji známkou nedostatečně (F – 35 bodů).
eVSKP id 118301