Použití kumulantů vyšších řádů pro automatickou klasifikaci EKG

Abstract

This article deals with the variety of applications of higher-order cumulants for the representation of cardiac cycles in the process of automatic classification. It is obvious from the previous studies that higher-order cumulants enable lesser variance of beats in one class and easier classification ECG. Distinctive properties are minimalization of amplitude and time shift and Gaussian noise. The heart beats have been classified into four groups. Classification has been realized with two approaches such as k-Nearest Neighbours and support vector machines. Higher-order cumulants calculated from EG beats are represented by morphological and spectral parameters during the classification. Parameters have been statistically analysed with the filter feature selection. Testing has been performed on isolated rabbit hearts. With the use of higher-order cumulants for the classification of heart beats, 98,80 % success rate has been achieved.Tento článek se zabývá možnostmi použití kumulantů vyšších řádů pro reprezentaci srdečních cyklů při automatické klasifikaci. Kumulanty 2., 3., a 4. řádu jsou při automatické klasifikaci použity namísto časových průběhů srdečních cyklů. Z dřívějších studií vyplývá, že kumulanty vyšších řádů vykazují vlastnosti, díky kterým lze snížit variabilitu vzorů (srdečních cyklů) v rámci jedné klasifikační třídy a zvýšit klasifikační úspěšnost. Jako nástroj pro realizaci automatické klasifikace je zvolena metoda nejbližších sousedů a metoda support vector machine, jejichž využití je v dané oblasti velmi rozšířeno. Kumulanty vypočtené ze srdečních cyklů jsou při klasifikaci reprezentovány průběhy podvzorkovaných kumulantů a z kumulantů vypočtenými morfologickými a spektrálními parametry. Pro každou skupinu je odvozeno určité množství příznaků, z nichž je pomocí filtrů vždy vybrána nejvhodnější kombinace, která je následně při klasifikaci použita. Metoda je testována na signálech z izolovaných králičích srdcí. Použitím kumulantů vyšších řádu pro klasifikaci srdečních cyklů bylo dosaženo úspěšnosti klasifikace 98,80 %.