تشخيص پيك هاي R با استفاده از تبديل موجك و خوشه بندي فازي C-Means

Detection of R-waves using a wavelet transform and fuzzy c-means clustering

خلاصه: سيگنال نوار قلب كه نشان دهنده ي فعاليت الكتريكي قلب است با يك رفتار دوره‌اي يا شبه‌دوره‌اي مشخص مي‌شود. اين سيگنال معمولاً شامل سه موج P، كمپلكس QRS و T است. تشخيص پيك هاي R و در نتيجه كمپلكس‌هاي QRS در يك سيگنال نوار قلب اطلاعاتي در مورد نرخ قلب، سرعت هدايت، شرايط بافت‌هاي درون قلب و نيز ديگر شرايط غيرطبيعي فراهم كرده و در نتيجه به تشخيص بيماري‌هاي قلبي كمك مي‌كند. تشخيص كمپلكس QRS به دليل انواع مختلف نويزي كه مي‌تواند در سيگنال نوار قلب حضور داشته باشد، كاري دشوار است. هدف از اين تحقيق، آشكار سازي كمپلكس QRS و پيك هاي R، در سيگنال الكتروكارديوگرام (ECG) با استفاده از خوشه بندي است. حذف نويز سيگنال ECG، با استفاده از تبديل موجك انجام شده است و سپس با استفاده از خوشه بندي فازي C-Means، كمپلكس هاي QRS و پيك هاي R شناسايي شده اند. نتايج شبيه سازي بر روي 8 داوطلب نشان داده كه از مجموع 17315 پيك، تعداد 17300 پيك به درستي تشخيص داده شده و مقدار ميانگين صحت برابر 88/99 درصد و مقدار ميانگين حساسيت برابر 89/99 درصد است. كلمات كليدي: سيگنال الكتروكارديوگرام، كمپلكس QRS، پيك R، نويز، تبديل موجك، خوشه بندي فازي C-Means.

Abstract- Electrocardiogram (ECG) signal, which indicates heart’s electrical activity, is specified by a periodic or pseudo-periodic behavior. The signal typically consists of three waveforms namely P, QRS complex, and T. Detection of R-peaks and as a result QRS complexes in an ECG signal provides valuable information on heart rate, conductance speed, conditions of the tissues inside the heart, and also other abnormal conditions which finally help heart diseases diagnosis. The objective of the research is detection of QRS complex and R-peaks in ECG signal using Clustering method. Noise elimination of ECG signal is performed by using wavelet transform, and then QRS complexes and R-peaks are identified utilizing C-Means fuzzy clustering. The obtained results from simulations on 8 candidates show that 17300 out of total 17315 peaks are detected correctly, and accuracy average value is 99.88% and sensitivity average value is 99.89%. Keywords: Electrocardiogram signal, QRS signal, R peak, wavelet transform, C-Means fuzzy clustering.