ES2343054B2 - DEVICE AND METHOD FOR THE DETECTION OF THE ALTERNANCE OF VENTRICULAR REPOLARIZATION THROUGH WINDING. - Google Patents

DEVICE AND METHOD FOR THE DETECTION OF THE ALTERNANCE OF VENTRICULAR REPOLARIZATION THROUGH WINDING. Download PDF

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    • A61B5/346Analysis of electrocardiograms
    • A61B5/349Detecting specific parameters of the electrocardiograph cycle
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Abstract

Dispositivo y método para la detección de la alternancia de la repolarización ventricular mediante el enventanado.Device and method for the detection of alternation of ventricular repolarization through poisoned

Esta invención presenta un dispositivo y un método para la detección de la alternancia de la repolarización ventricular basado en el análisis en tiempo continuo y en la extracción de la información mediante el enventanado. Como característica principal, el método posee gran robustez frente al ruido y es muy robusto frente a la variabilidad de la frecuencia cardiaca debido a la técnica de normalización empleada. Además, incluye un procedimiento que separa la información de la repolarización de los artefactos. Por las características anteriores, es especialmente idóneo para su implementación en dispositivos de monitorización transportables y dispositivos implantables. La decisión acerca de la existencia de alternancia se realiza mediante el análisis de un coeficiente obtenido a partir de las componentes espectrales en los múltiplos de la mitad de la frecuencia cardiacaprocedentes del análisis espectral del electrocardiograma directamente en el dominio del tiempo haciendo uso de un procedimiento de enventanado dinámico.This invention features a device and a method for detecting alternation of repolarization ventricular based on continuous time analysis and on Information extraction through poisoning. How main feature, the method has great robustness against the noise and is very robust against frequency variability cardiac due to the normalization technique used. Further, includes a procedure that separates the information from the repolarization of artifacts. By the characteristics above, it is especially suitable for implementation in transportable monitoring devices and devices implantable The decision about the existence of alternation is performed by analyzing a coefficient obtained from the spectral components in the multiples of half of the heart rate from the spectral analysis of the electrocardiogram directly in the time domain doing use of a dynamic poisoning procedure.

Description

Dispositivo y método para la detección de la alternancia de la repolarización ventricular mediante el enventanado.Device and method for the detection of alternation of ventricular repolarization through poisoned

Sector de la técnicaTechnical sector

El objeto de la patente es la descripción de un método implementable en dispositivos físicos, tanto externos como implantables en el cuerpo humano, para la detección de alternantes en la repolarización cardiaca. Su uso por lo tanto está destinado al entorno clínico estando incluida en el sector de la técnica de la instrumentación biomédica.The object of the patent is the description of a method that can be implemented in physical devices, both external and implantable in the human body, for the detection of alternating in cardiac repolarization. Its use is therefore intended for clinical environment being included in the technical sector of the biomedical instrumentation

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Estado de la técnicaState of the art

La invención consiste en un dispositivo y un método para la detección de patrones de alternancia de la onda de repolarización ventricular sobre señales eléctricas del corazón o electrocardiograma (ECG). El ECG es la grabación eléctrica de la actividad del corazón y se utiliza para establecer el diagnóstico de enfermedades cardiacas. Cada latido del corazón se compone de un conjunto de ondas que tradicionalmente se denotan mediante las letras PQRST. El segmento de la señal comprendido entre la onda S y la onda T, referido como complejo ST-T, corresponde con la repolarización ventricular y está relacionado con diversas patologías.The invention consists of a device and a method for detecting alternating wave patterns of ventricular repolarization on electrical signals of the heart or electrocardiogram (ECG). The ECG is the electrical recording of the heart activity and is used to establish the diagnosis of heart diseases. Each heartbeat consists of a set of waves that are traditionally denoted by the PQRST letters. The segment of the signal between the S wave and the T wave, referred to as the ST-T complex, corresponds with ventricular repolarization and is related to various pathologies

La alternancia de onda T (AOT) o alternancia de la repolarización ventricular se ha propuesto como un indicador de riesgo para el diagnostico de fallos ventriculares y arritmias ventriculares. Estudios recientes, han concluido que la aparición de AOT es un estratificador del riesgo de padecer muerte súbita cardiaca [Geh05], Se ha concluido también que la AOT puede aparecer en momentos previos a la fibrilación ventricular cardiaca y en posteriores a la oclusión de las arterias coronarias que también pueden desembocar en episodios de fibrilación ventricular y muerte súbita cardiaca. Su detección puede ser válida para predecir dichos episodios y actuar en consecuencia, por ejemplo en una implementación en desfribiladores implantables que pueda complementar y mejorar la detección de casos positivos.T wave alternation (AOT) or alternation of ventricular repolarization has been proposed as an indicator of risk for the diagnosis of ventricular failures and arrhythmias ventricular Recent studies have concluded that the appearance of AOT is a stratifier of the risk of sudden death Cardiac [Geh05], It has also been concluded that AOT may appear prior to cardiac ventricular fibrillation and in after occlusion of the coronary arteries that also they can lead to episodes of ventricular fibrillation and death sudden cardiac Its detection may be valid to predict such episodes and act accordingly, for example in a implementation in implantable defibrillators that can complement and improve the detection of positive cases.

La AOT consiste en pequeñas variaciones en la morfología, amplitud y duración del complejo ST-T que se producen entre latidos consecutivos. En la mayor parte de los casos, los episodios de AOT están caracterizados por amplitudes cercanas a los microvoltios haciendo su inspección y reconocimiento visual prácticamente imposibles.The AOT consists of small variations in the morphology, amplitude and duration of the ST-T complex that occur between consecutive beats. In most of the cases, the AOT episodes are characterized by amplitudes close to the microvolts doing their inspection and recognition virtually impossible visual.

En la figura 1 se muestra un ejemplo de episodio de alternancia de onda T. Considérese que el complejo ST-T en ausencia de episodios de AOT presenta una morfología que podemos asociar con un patrón referenciado como A. En caso de que exista AOT, se producen variaciones periódicas latido a latido sobre el segmento de repolarización ventricular. En este caso aparece un nuevo patrón sobre el complejo ST-T que se referencia como B. La alternancia consecutiva entre patrones A y B (Fig. 1) se corresponde con un suceso de AOT (ABABABA...). Este fenómeno se refleja en el espectro de la señal en las componentes frecuenciales iguales a la mitad de la frecuencia de latido.An example of an episode is shown in figure 1 of alternating T wave. Consider that the complex ST-T in the absence of AOT episodes presents a morphology that we can associate with a pattern referenced as A. In if there is AOT, periodic variations occur heartbeat at beat on the ventricular repolarization segment. In this case a new pattern appears on the ST-T complex that is referred to as B. The consecutive alternation between patterns A and B (Fig. 1) corresponds to an AOT event (ABABABA ...). This phenomenon is reflected in the spectrum of the signal in the components frequencies equal to half the beat frequency.

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Entre las diversas técnicas de análisis de la alternancia de la onda T propuestas hasta el presente, se pueden citar:Among the various analysis techniques of the T wave alternation proposed so far, can be quote:

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El método espectral [Ros94], [Smi98]: esta técnica propone analizar las variaciones energéticas del espectro frecuencial de la señal ECG de las series temporales de un grupo de latidos, de manera que se busque un pico de energía para una frecuencia reveladora de la fluctuación buscada. The spectral method [Ros94], [Smi98]: This technique proposes to analyze energy variations of the frequency spectrum of the ECG signal of the time series of a group of beats, so that a peak of energy is sought for a revealing frequency of the fluctuation sought.

\bullet?
La técnica de demodulación compleja [Nea91]: esta técnica intenta modelizar la fluctuación de la amplitud de la onda T por una sinusoide de frecuencia 0,5 ciclos por latido y de amplitud y de fase variables, de manera que se asegure un seguimiento dinámico de las variaciones de alternancia de la onda T. The demodulation technique complex [Nea91]: this technique attempts to model the fluctuation of the amplitude of the T wave by a sinusoid of frequency 0.5 cycles per beat and variable amplitude and phase, so that ensure dynamic tracking of alternating variations of the T wave.

\bullet?
La técnica de la media móvil modificada [Ver00]: este método consiste en calcular, cada dos latidos, la media móvil del nivel de la onda T en un punto dado del segmento de repolarización y en cuantificar la diferencia de amplitud entre las dos medias. The moving average technique modified [Ver00]: this method consists of calculating, every two beats, the moving average of the level of the T wave at a given point in the repolarization segment and in quantifying the difference of amplitude between the two means.

\bullet?
La técnica de estiramiento [Ber97]: en esta técnica se superpone la onda T a una plantilla y la componente temporal es estirada de manera que se minimice la diferencia entre la plantilla y el latido analizado. Stretching technique [Ber97]: In this technique the T wave is superimposed on a template and the Temporary component is stretched so as to minimize the difference between the template and the analyzed beat.

\bullet?
La técnica por autocorrelación [Bur97]: se trata de una técnica que consiste en cuantificar, en el dominio temporal, las variaciones de amplitud y de morfología de la onda de repolarización sobre la base de un índice de correlación. Cada onda T se correlaciona con una onda T media representativa de una serie de latidos, traduciéndose una alternancia, positiva o negativa, en una oscilación del índice de correlación alrededor del valor unitario. La serie interlatidos de coeficientes se analiza utilizando un contador de paso por cero en el dominio del tiempo. The autocorrelation technique [Bur97]: This is a technique that consists in quantifying, in the temporal domain, amplitude and morphology variations of the repolarization wave based on a correlation index. Each T wave is correlated with a representative mean T wave of a series of beats, translating an alternation, positive or negative, in a correlation index oscillation around the unit value. The interlaced series of coefficients is analyzed using a zero crossing counter in the domain of weather.

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El enfoque mediante wavelets [Cou99]: la señal ECG se descompone como una suma de gaussianas que posteriormente se procesan, de manera que se aíslan las diferentes componentes de la onda (P, QRS y T) y que aparezcan así singularidades, reveladoras en particular de una alternancia para la onda T. The wavelets approach [Cou99]: The ECG signal breaks down as a sum of Gaussians that subsequently processed, so that the different ones are isolated wave components (P, QRS and T) and appear like this singularities, revealing in particular an alternation for the wave T.

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Transformada de Karhunen-Loewe [Lag96]: se emplea la KLT truncada para compactar la energía del complejo ST-T en un número reducido de coeficientes para posteriormente analizar las series espectralmente mediante el método de correlación. Transformed of Karhunen-Loewe [Lag96]: truncated KLT is used to compact the energy of the ST-T complex in a reduced number of coefficients to later analyze the series spectrally using the correlation method.

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Método de filtrado Capón [Mar00]: es una variante de la demodulación compleja. Se utiliza un filtro FIR que minimiza la potencia de la señal de salida mientras preserva la componente alternante. Se aplica en lugar de un filtro paso bajo invariante. Capón filtering method [Mar00]: is a variant of complex demodulation. A FIR filter that minimizes the power of the output signal while Preserves the alternating component. It is applied instead of a filter invariant low pass.

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Método de proyección Poincaré [Str02]: los mapas de Poincaré se usan para analizar sistemas dinámicos que muestran periodicidad. Se comienza obteniendo las series de Poincaré tomando muestras en la misma fase del complejo ST-T de latidos consecutivos y se representan pares de diferencias entre las muestras de esa serie. La alternancia se identifica cuando dos agrupaciones de puntos separadas están presentes en los mapas. Poincaré projection method [Str02]: Poincaré maps are used to analyze systems dynamic that show periodicity. You start by getting the Poincaré series taking samples in the same phase of the complex ST-T of consecutive beats and pairs are represented of differences between the samples of that series. The alternation is identify when two separate point groupings are present on maps.

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Método de la transformada de periodicidad [Sri02a]: la transformada de periodicidad se aplica a las series interlatido de algunas características de la onda T, como por ejemplo la amplitud de pico, área o varianza. Con este método se calcula la energía de la proyección ortogonal de cada serie en el subespacio de secuencias de periodicidad 2 latidos. Method of transforming periodicity [Sri02a]: the periodicity transform is applied to the interlaced series of some characteristics of the T wave, such as for example the amplitude of peak, area or variance. With this method you calculates the energy of the orthogonal projection of each series in the subspace of periodicity sequences 2 beats.

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Método de pruebas estadísticas [Sri02b]: se proponen distintas pruebas estadísticas para la detección de AOT. Method of statistical tests [Sri02b]: different statistical tests are proposed for the AOT detection.

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Método de la relación de probabilidad Laplaciana [Mar06]: Dado un modelo de señal en el que se incluye ruido y alternancia, el estimador de máxima probabilidad (MLE) y el test de relación de probabilidad generalizado (GLRT) se pueden utilizar para la estimación y detección de alternancia. Se demuestra que la función densidad probabilidad del ruido fisiológico se corresponde con una distribución Laplaciana. El MLE y el GLRT para este modelo se basan en filtros de mediana. Relationship method of Laplacian probability [Mar06]: Given a signal model in which noise and alternation are included, the maximum probability estimator (MLE) and the generalized probability ratio test (GLRT) are They can use for the estimation and detection of alternation. Be demonstrates that the probability density function of physiological noise It corresponds to a Laplacian distribution. The MLE and the GLRT For this model they are based on median filters.

Los métodos descritos en el estado de la técnica para la detección de AOT deben hacer frente a dos efectos principales inherentes a las señales ECG. Estos dos efectos son, el ruido de la señal ECG y la variabilidad de la frecuencia cardiaca.The methods described in the state of the art for the detection of AOT must deal with two effects main inherent to ECG signals. These two effects are, the ECG signal noise and frequency variability cardiac

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El ruido sobre la señal ECG es uno de los principales problemas para la detección de AOT, especialmente cuando la potencia de éste es del mismo orden de magnitud que el de la potencia de la alternancia. En este caso, puede ocurrir que el ruido oculte las pequeñas variaciones asociadas con la AOT. Este hecho es común para todos los métodos de detección propuestos, no habiéndose dado más solución que la inclusión de etapas de pre-procesado para la eliminación de ruido. The noise on the ECG signal is one of the main problems for the detection of AOT, especially when its power is of the same order of magnitude than that of the power of the alternation. In this case, it may happen that the noise conceals the small variations associated with the AOT. This fact is common for all detection methods. proposed, with no solution other than the inclusion of pre-processed stages for the elimination of noise.

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La variabilidad de la frecuencia cardiaca es otro problema principal en la detección de AOT en el sentido de que algunos de los métodos descritos están diseñados con la condición necesaria de que la señal ECG analizada presente condiciones de estacionaridad en la frecuencia cardiaca. Al ser la señal ECG una señal de frecuencia variable los métodos de detección requieren la obtención de dicha condiciones de proximidad a la periodicidad mediante acciones externas al análisis de AOT. Las soluciones adaptadas para conseguir estas condiciones consisten en la administración de fármacos, como son la atropina o la dobutamina, o en la realización de pruebas de esfuerzo monitorizadas por personal médico. Este factor de variabilidad de la frecuencia cardiaca se magnifica cuando el método de detección de AOT necesita un elevado número de latidos para el análisis del ECG ya que se hace complicado que dichas condiciones estacionarias se mantengan en el tiempo. Las técnicas descritas anteriormente utilizan tramas de longitud elevada de al menos 64 a 128 latidos. The variability of the heart rate is another major problem in detecting AOT in the sense that some of the methods described are designed with the necessary condition that the analyzed ECG signal present stationary conditions in heart rate. To the be the ECG signal a variable frequency signal the methods of detection require obtaining such proximity conditions to periodicity through actions external to the AOT analysis. The adapted solutions to achieve these conditions consist of the administration of drugs, such as atropine or dobutamine, or in performing stress tests monitored by medical staff. This frequency variability factor Cardiac output is magnified when the AOT detection method needs a high number of beats for the ECG analysis as it is done complicated that these stationary conditions remain in the weather. The techniques described above use frames of high length of at least 64 to 128 beats.

Estos dos efectos prevalecen en el caso de determinadas señales como son los registros Holter o las pruebas de esfuerzo o registros de ergometría.These two effects prevail in the case of certain signals such as Holter records or tests of effort or ergometry records.

La presente invención presenta una nueva técnica de detección, de cuantificación y de cálculo de la forma de onda alternante en el análisis de la alternancia de la onda T de una señal ECG. Respecto a las técnicas referidas anteriormente, esta invención tiene las siguientes propiedades:The present invention presents a new technique for detection, quantification and calculation of the waveform alternating in the analysis of the alternation of the T wave of a ECG signal Regarding the techniques referred to above, this The invention has the following properties:

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Procesa el ECG en el dominio del tiempo.Processes the ECG in the domain of weather.

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Se basa en análisis espectral, pero en lugar de procesar series temporales extraídas del ECG utiliza el ECG como señal original en el análisis.Be based on spectral analysis, but instead of processing series temporary extracted from the ECG uses the ECG as the original signal in the analysis.

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Utiliza un número reducido de latidos en el análisis, 8 a 32, disminuyendo el efecto de variabilidad de la frecuencia cardiaca, mejorando la resolución del análisis y reduciendo el coste computacional haciéndolo válido para su implementación en cualquier dispositivo existente, incluyendo dispositivos portátiles o implantables.Use a reduced number of beats in the analysis, 8 to 32, decreasing the effect of variability of the heart rate, improving the resolution of the analysis and reducing the computational cost making it valid for implementation on any existing device, including portable or implantable devices.

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Es robusto frente al ruido, siendo el método válido para el análisis de cualquier tipo de señal eléctrica del corazón procedente de cualquier fuente o dispositivo existente, entre los cuales se pueden citar, los registros Holter de larga duración, señales procedentes de pruebas de esfuerzo, dispositivos de monitorización cardiaca o señales intracavitarias procedentes de estudios electrofisiológicos o aparatos implantables.Is robust against noise, being the valid method for the analysis of any type of electrical signal from the heart from any existing source or device, among which you can cite, long-term Holter records, signals coming of stress tests, cardiac monitoring devices or intracavitary signals from electrophysiological studies or implantable devices.

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Además de estimar el nivel de alternancia de la señal, permite recuperar la forma de onda de la alternancia y definir los instantes temporales del ECG sobre los que aparece.further of estimating the level of alternation of the signal, it allows to recover the alternating waveform and define the temporary instants of the ECG on which it appears.
Explicación de la invenciónExplanation of the invention.

La invención descrita tiene como objetivo la detección de Alternancia de Onda T (AOT) mediante el análisis de las componentes frecuenciales a la mitad de la frecuencia de latido. Los métodos de detección que se proponen se aplican sobre bloques de señal ECG formados por varios latidos. Para modelar cada uno de estos bloques de señal cardiaca se consideran dos propiedades: proximidad a condiciones de periodicidad y proximidad a condiciones estacionarias. Con el fin de conseguir dichas condiciones el funcionamiento de la invención se basa en el análisis de bloques con una cantidad reducida de latidos (Fig. 2). Por un lado se consigue disminuir la variabilidad de frecuencia cardiaca del bloque favoreciendo así condiciones próximas a la periodicidad. Por otro lado se consigue que la sucesión de ondas PQRST de cada latido sea estacionaria (Fig. 3).The described invention aims at T Wave Alternation (AOT) detection by analyzing the frequency components at half the beat frequency. The proposed detection methods are applied on blocks of ECG signal formed by several beats. To model each of These heart signal blocks are considered two properties: proximity to periodicity conditions and proximity to conditions stationary In order to achieve these conditions the operation of the invention is based on block analysis with a reduced amount of beats (Fig. 2). On the one hand you get decrease the heart rate variability of the block thus favoring conditions close to periodicity. For another side it is achieved that the succession of PQRST waves of each beat is stationary (Fig. 3).

El método que se propone en la invención está basado en la relación teórica existente entre la frecuencia cardiaca y la frecuencia de las ondas de la alternancia. Se considera que el ECG consiste en una señal estacionaria. Sea f_{c} la frecuencia cardiaca media en un instante determinado del ECG. En estas condiciones la aparición de un suceso de AOT, que se manifiesta de manera periódica cada dos latidos, se reflejará en el espectro de frecuencias a la mitad de la frecuencia media cardiaca f_{c}/2.The method proposed in the invention is based on the theoretical relationship between the heart rate and the frequency of the alternating waves. The ECG is considered to consist of a stationary signal. Let f c be the average heart rate at a given time of the ECG. Under these conditions the occurrence of an AOT event, which occurs periodically every two beats, will be reflected in the frequency spectrum at half of the average heart rate fc / 2.

El método propuesto en la invención realiza el tratamiento del ECG directamente en el dominio del tiempo. El análisis se realiza sobre bloques segmentados de L latidos. La descripción de la señal ECG, p_{0}(t), se basa en un modelo aditivo que se obtiene a partir de la repetición periódica de un único latido q(t). De este modo bloque de L latidos, para todo L par y sin pérdida de generalidad, se expresa como:The method proposed in the invention performs the ECG treatment directly in the time domain. The analysis is performed on segmented blocks of L beats. The description of the ECG signal, p0 (t) , is based on an additive model that is obtained from the periodic repetition of a single beat q (t) . Thus block of L beats, for all L even and without loss of generality, is expressed as:

1one

donde T_{b} es el periodo del bloque de latidos. Por ser p(t) una función periódica su espectro de frecuencias P_{0}(\omega) consiste en un tren de pulsos en las frecuencias múltiplos de la frecuencia media de latido.where T {b} is the block period of heartbeats. Because p (t) a periodic function its frequency spectrum P {0} (\ omega) is a pulse train at the multiple frequencies of the average beat frequency.

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donde a_{k} son los coeficientes del desarrollo en serie de Fourier de p_{0}(t).where a k are the Fourier series development coefficients of p_ (t) .

La aparición de AOT se modela como una componente aditiva \varepsilon(t) de una función de onda alternante que se supone de morfología, duración y amplitud arbitrarias. Esta función se repite cada par de latidos, por lo que su frecuencia es la mitad de la frecuencia cardiaca. Añadiendo dicha función al modelo de señal ECG propuesto se obtiene la siguiente función:The appearance of AOT is modeled as an additive component ε (t) of an alternating wave function that is assumed to arbitrary morphology, duration and amplitude. This function is repeated every couple of beats, so its frequency is half the heart rate. Adding this function to the proposed ECG signal model gives the following function:

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cuya transformada de Fourier es:whose Fourier transform is:

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Donde b_{k} que son los coeficientes del desarrollo en serie de Fourier de la extensión periódica de la función de onda alternante. La AOT se manifiesta en el espectro como funciones impulso que se repiten en las frecuencias múltiplo de la mitad de la frecuencia de latido. El objetivo del método propuesto en la invención es el de extraer la información de los coeficientes b_{k} de la onda alternante respecto al resto de la señal de ECG junto con el ruido que pudiera existir. Para ello el método de la invención debe incrementar la significancia de los armónicos de la AOT en relación con los armónicos principales de la señal y del ruido.Where b _ {k} are the coefficients of the Fourier series of the periodic function expansion alternating wave. AOT is manifested in the spectrum as impulse functions that are repeated at frequencies multiple of half the beat frequency. The aim proposed by the invention method is to extract information from the coefficients {b k} _ alternating wave of the rest of the ECG signal along with noise that may exist. For this, the method of the invention must increase the significance of the AOT harmonics in relation to the main harmonics of the signal and noise.

El método propuesto en la invención se adapta a diferentes modos de funcionamiento o implementaciones. Estas implementaciones pueden ser dispositivos materiales fijos, portátiles o implantables. Se definen tres tipos de modos de operación aplicables a los tres tipos de implementación de la invención. Estos son, funcionamiento en modo normal, funcionamiento en modo ruidoso y funcionamiento en tiempo real.The method proposed in the invention is adapted to Different modes of operation or implementations. These implementations can be fixed material devices, portable or implantable. Three types of modes are defined operation applicable to the three types of implementation of the invention. These are, normal mode operation, operation in noisy mode and real-time operation.

El funcionamiento en modo normal se propone para el análisis de señales en condiciones estables como puede ser el caso de registros de ECG tomados en centros médicos en condiciones de bajo nivel de ruido. Los resultados clínicos de este método son la potencia de alternancia estimada y la forma de onda de la alternancia.Normal mode operation is proposed to signal analysis in stable conditions such as case of ECG records taken in medical centers in conditions Low noise The clinical results of this method are the estimated alternating power and the waveform of the alternation.

El funcionamiento en modo ruidoso se propone para el análisis de señales en condiciones inestables con alto nivel de ruido, como pueden ser señales provenientes de registros Holter de larga duración o de pruebas de esfuerzo. El resultado clínico de este modo de operación es la potencia de alternancia estimada.Operation in noisy mode is proposed for signal analysis in unstable conditions with high level of noise, such as signals from Holter registers Long lasting or stress testing. The clinical outcome of This mode of operation is the estimated alternating power.

El funcionamiento en tiempo real se propone para la implementación de dispositivos en los cuales la detección de la AOT se debe realizar en un intervalo de tiempo conocido lo suficientemente pequeño para la toma de decisiones. Este modo está indicado en implementaciones de dispositivos implantables, como el caso de desfibriladores implantables y los marcapasos, en los cuales el nivel de ruido de la señal intracavitaria es bajo. La detección de AOT se utiliza como un parámetro añadido en la detección de fenómenos de fíbrilación ventricular y muerte súbita cardiaca.Real-time operation is proposed to the implementation of devices in which the detection of the AOT must be performed in a known time interval what Small enough for decision making. This mode is indicated in implementations of implantable devices, such as case of implantable defibrillators and pacemakers, in which The noise level of the intracavitary signal is low. The detection of AOT is used as an added parameter in the detection of phenomena of ventricular fibrillation and sudden cardiac death.

Las posibles implementaciones de la invención pueden incluir una o varias de las siguientes características:The possible implementations of the invention They may include one or more of the following characteristics:

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Un mecanismo para la extracción de señales ECG implementado en el propio dispositivo o un mecanismo que permita obtener las señales desde otro dispositivo capacitado para ello (195).A mechanism for extracting ECG signals implemented in the own device or a mechanism that allows to obtain the signals from another device capable of doing so (195).

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Uno o varios dispositivos de presentación gráfica que permitan la visualización de la señal fisiológica capturada con una o varias derivaciones así como de los resultados del análisis, como por ejemplo una pantalla o cualquier medio de impresión (215, 220, 210, 225, 235).One o several graphic presentation devices that allow the visualization of the physiological signal captured with one or several derivations as well as the results of the analysis, as per example a screen or any print media (215, 220, 210, 225, 235).

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Uno o varios mecanismos de comunicación que permitan el envío de comandos de control del dispositivo o la transmisión de información a otro dispositivo basado en cualquier sistema de comunicación conocido inalámbrico o mediante cable (235).One o several communication mechanisms that allow sending commands of device control or transmission of information to another device based on any known communication system wireless or via cable (235).

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Uno o varios dispositivos de almacenamiento de datos basado en discos de estado sólido o magnético (185), extraíbles o no, que permitan almacenar señales, resultados, o datos de ejecución necesarios en la operación del dispositivo.One o Multiple disk-based data storage devices solid or magnetic state (185), removable or not, allowing store signals, results, or performance data needed in the Device operation

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Un interfaz de operación basado en un teclado (200), ratón (205) o botones de operación (230).A Operation interface based on a keyboard (200), mouse (205) or operation buttons (230).

Los resultados mostrados para la estimación de la AOT pueden ser uno o varios de los siguientes:The results shown for the estimation of The AOT can be one or more of the following:

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El valor de la estimación de potencia, que puede darse en unidades de voltaje como por ejemplo voltios o de potencia como por ejemplo vatios (220).He value of the power estimate, which can be given in units of voltage such as volts or power such as watts (220).

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La zona del ECG en la que aparece la alternancia de manera superpuesta al ECG en el eje de tiempos. Ya que la amplitud de la onda alternante es despreciable respecto a la potencia de la señal, ésta superposición se representará con un color diferente. Para disponer de la información de la potencia de la onda se incluyen gradientes de color que permitan diferenciar los instantes temporales en los que haya mayor potencia de la onda alternante de aquellos que tienen una potencia menor (225).The ECG zone where the alternation appears superimposed to the ECG in the time axis. Since the amplitude of the wave alternating is negligible with respect to the power of the signal, this one Overlay will be represented with a different color. To arrange Gradients of wave power information include gradients of color that allow to differentiate the temporary instants in the that there is greater power of the alternating wave of those who have a lower power (225).

--
La forma de onda estimada de la onda alterante correspondiente (215).The estimated waveform of the corresponding altering wave (215).

La presentación de los resultados comentados en el dispositivo puede ser conjunta con otros datos fisiológicos de la señal o del paciente que se estimen oportunos (210). Entre ellos, a modo de ejemplo se incluyen, la estimación del nivel de ruido de la señal, el ritmo cardiaco, el ritmo respiratorio, los valores de variabilidad cardiaca, presión sanguínea, datos referentes a la pruebas de gasometría, etc.The presentation of the results commented on The device can be combined with other physiological data of the signal or of the patient deemed appropriate (210). Among them, to example mode are included, the estimation of the noise level of the Signal, heart rate, respiratory rate, values heart variability, blood pressure, data regarding gasometry tests, etc.

Descripción de las figurasDescription of the figures

Figura 1: se muestra un ejemplo esquemático con la sucesión de patrones ABABA... sobre el segmento de repolarización que ilustra un episodio de AOT.Figure 1: a schematic example is shown with ABABA pattern succession ... on the repolarization segment which illustrates an episode of AOT.

Figura 2: con el fin de caracterizar la variabilidad de la frecuencia cardiaca, se muestran los histogramas de la desviación estándar de la frecuencia cardiaca para un mismo grupo de señales ECG procedentes de pruebas de ergometría para bloques de longitudes de 8, 16, 32, 64 y 128 latidos. En el eje de ordenadas se muestran los valores de desviación estándar de la frecuencia cardiaca y en el eje de abscisas el número de veces que aparecen dichos valores de desviación. Las escalas en el eje de ordenadas de la gráfica anterior son diferentes para poder apreciar las distribuciones de los casos de 64 y 128 latidos. Como se puede comprobar, para un menor bloque de latidos la desviación estándar de la frecuencia cardiaca es menor. En estas condiciones de análisis con el uso de bloques de latidos con longitudes de 8, 16 e incluso 32 latidos se obtienen variabilidades sobre la frecuencia menores por lo que se suponen condiciones de proximidad a la periodicidad.Figure 2: in order to characterize the heart rate variability, histograms are shown of the standard deviation of the heart rate for the same group of ECG signals from ergometry tests for blocks of lengths of 8, 16, 32, 64 and 128 beats. On the axis of ordered the standard deviation values of the heart rate and on the abscissa axis the number of times these deviation values appear. The scales on the axis of ordered from the previous graph are different to appreciate the distributions of cases of 64 and 128 beats. How can check, for a smaller heartbeat block, the standard deviation of Heart rate is lower. In these conditions of analysis with the use of heartbeat blocks with lengths of 8, 16 and even 32 beats you get lower frequency variabilities so conditions of proximity to the periodicity.

Figura 3: se muestran 128 latidos aislados procedentes de un registro Holter alineados a partir del complejo QRS. Como puede apreciarse la morfología de las ondas no tiene una gran variación. Por lo tanto se puede suponer que la señal cardiaca consiste en una forma de onda que se repite en determinados instantes temporales para dar lugar a un latido cardiaco.Figure 3: 128 isolated beats are shown from a Holter log aligned from the complex QRS As you can see the morphology of the waves does not have a great variation Therefore it can be assumed that the cardiac signal it consists of a waveform that is repeated in certain Temporary moments to give rise to a heartbeat.

Figura 4: se muestra un ejemplo de ventana utilizada para la extracción de la información de AOT. Esta ventana se sintetiza a partir de la repetición periódica de un pulso cuadrado con un ciclo de trabajo variable (20, 25) de \frac{T_{w}}{T_{b}}\cdot100%.Figure 4: An example window is shown used for the extraction of AOT information. This window it is synthesized from the periodic repetition of a pulse square with a variable duty cycle (20, 25) of \ frac {T_ {w}} {T_ {b}} \ cdot100%.

Figura 5: se muestra el espectro correspondiente a un bloque de 32 latidos con una frecuencia de 71.2 latidos por minuto (1.8 Hz). Como puede apreciarse los armónicos que reflejan la AOT están situados en los múltiplos impares de la mitad de la frecuencia de latido de 0.6 Hz (40, 45, 50, 55). La señal utilizada en la simulación ha sido creada utilizando ruido fisiológico aditivo. Para el ejemplo se ha utilizado un pulso periódico rectangular a la frecuencia de latido con un ciclo de trabajo del 25%.Figure 5: the corresponding spectrum is shown to a block of 32 beats with a frequency of 71.2 beats per minute (1.8 Hz). As you can see the harmonics that reflect the AOTs are located in odd multiples of half of the heartbeat frequency of 0.6 Hz (40, 45, 50, 55). The signal used in the simulation it has been created using physiological noise additive. For the example a periodic pulse has been used rectangular to the beat frequency with a duty cycle of 25%

Figura 6: se muestra el algoritmo secuencial de funcionamiento. Se diferencian las etapas de Extracción y/o almacenamiento del ECG (80), adecuación de la señal y eliminación de ruido y artefactos (85), extracción de la información de AOT mediante la síntesis de una ventana periódica y enventanado de la señal (90), post-procesado para la mejora de detección de AOT (95), detección de AOT a partir del cálculo del RAOT. Y para finalizar las etapas que se pueden implementar de manera conjunta o por separado para la presentación de resultados (110) y el envío de datos a la interfaz de salida (105).Figure 6: the sequential algorithm of functioning. The stages of Extraction are differentiated and / or ECG storage (80), signal adequacy and elimination of noise and artifacts (85), extraction of information from AOT by synthesizing a periodic and poisoned window of the signal (90), post-processed to improve AOT detection (95), AOT detection from the calculation of RAOT And to finalize the stages that can be implemented from jointly or separately for the presentation of results (110) and sending data to the output interface (105).

Figura 7: se muestra el algoritmo que permite la extracción de la información relacionada con la AOT mediante el enventanado de una función periódica. Para ello se calcula la frecuencia media del bloque de latidos (115, 120) y se sintetiza una ventana periódica que será multiplicada por el bloque (125, 35, 20, 25, 140). Con el fin de aumentar la resolución y la sensibilidad en la detección, el enventanado se realiza con un número variable de ventanas que consisten en versiones desplazadas en el tiempo de la original (135). El número de ventanas utilizadas dependerá de las condiciones de la señal así como de las características de procesamiento y memoria del dispositivo físico donde se implemente el procedimiento.Figure 7: the algorithm that allows the extraction of information related to the AOT through the poisoned from a periodic function. For this, the average frequency of the heartbeat block (115, 120) and synthesizes a periodic window that will be multiplied by the block (125, 35, 20, 25, 140). In order to increase resolution and sensitivity in detection, the poisoning is done with a variable number of windows consisting of time shifted versions of the original (135). The number of windows used will depend on the signal conditions as well as the characteristics of processing and memory of the physical device where it is implemented The procedure.

Figura 8: se muestra un esquema de diseño de la etapa para la mejora de la detección de AOT. Esta etapa aumenta la significancia de la información que identifica la AOT. Las acciones tomadas son la siguientes: eliminación de ruido, artefactos y del ECG de fondo (145, 155) y estimación de la tendencia de la señal (150).Figure 8: a design scheme of the stage for the improvement of AOT detection. This stage increases the significance of the information that identifies the AOT. The actions taken are the following: elimination of noise, artifacts and Background ECG (145, 155) and estimation of the signal trend (150).

Figura 9: se muestra el esquema de diseño de la etapa destinada a la detección de la AOT, a partir de la estimación de la densidad espectral de potencia de las señales enventanadas (160) se calcula la relación de alternancia de onda T (RAOT) (165, 170) sobre el cual se toma la decisión de existencia o no de AOT (175).Figure 9: the design scheme of the stage destined to the detection of the AOT, from the estimation of the power spectral density of the poisoned signals (160) the T wave alternation ratio (RAOT) is calculated (165, 170) on which the decision of existence or not of AOT is made (175).

Figura 10: se muestra un bloque de latidos con una arritmia en el cuarto latido que provoca una desviación de la frecuencia media en el bloque. Se puede apreciar que la ventana periódica w(t) ajusta correctamente con los complejos ST-T de los primeros latidos pero que no se sincroniza a partir de dicho suceso patológico. En este caso la extracción de la información de alternancia no se hace de manera correcta por lo que se pueden producir fallos en la detección.Figure 10: A heartbeat block is shown with an arrhythmia in the fourth heartbeat that causes a deviation from the average frequency in the block. It can be seen that the periodic window w (t) correctly adjusts with the ST-T complexes of the first beats but does not synchronize from said pathological event. In this case the extraction of the alternation information is not done correctly so that detection failures can occur.

Figura 11: se muestra el método para la normalización de frecuencia por periodo truncado (180), a partir del cual se obtiene una señal ECG periódica a partir de una frecuencia elegida. Este método se utiliza para mejorar la detección de AOT cuando la variabilidad de la frecuencia cardiaca del bloque de latidos es elevada.Figure 11: the method for the frequency normalization per truncated period (180), from which is obtained a periodic ECG signal from a frequency chosen This method is used to improve AOT detection. when the heart rate variability of the block of Beats is high.

Figura 12: se muestran las posibles implementaciones físicas del dispositivo de la invención y los elementos que los componen. Existen dos tipos de implementaciones, un dispositivo con pantalla para el análisis de los datos (190) y otra versión válida para un dispositivo implantable (240) como puede ser un desfibrilador.Figure 12: the possible ones are shown physical implementations of the device of the invention and the elements that compose them. There are two types of implementations, a device with a screen for data analysis (190) and another valid version for an implantable device (240) as you can Be a defibrillator.

Figura 13: se muestra una interfaz de representación gráfica de la alternancia basada en la visualización de la información de AOT en el tiempo. Se utilizan diferentes colores sobre el segmento de repolarización en la representación del ECG sin necesidad de cambiar su morfología (255). Este resultado se obtiene a partir de los algoritmos de diseño paralelo y su resolución depende del número de ventanas utilizadas. La representación se obtiene promediando y ponderando de manera temporal los bloques de señal que mayor RAOT han obtenido. Las potencias elevadas se identifican con un color y las bajas con otro (245, 250).Figure 13: an interface of graphic representation of the display-based alternation of the AOT information in time. Different are used colors on the repolarization segment in the representation of ECG without changing its morphology (255). This result is obtained from the parallel design algorithms and its Resolution depends on the number of windows used. The representation is obtained by averaging and weighing in a way temporary the signal blocks that have obtained the highest RAOT. The high powers are identified with one color and low with another (245, 250).

Figura 14: se muestra el esquema resumido de funcionamiento del dispositivo, se incluyen los modos de funcionamiento adaptativos a las condiciones de la señal y las acciones tomadas en cuanto a variabilidad cardiaca (250) y ruido (265). También se muestra la fase de recuperación de la señal de alternancia (295) y junto con las fases de presentación y/o transmisión de los resultados (300).Figure 14: the summary scheme of device operation, the modes of adaptive operation to the signal conditions and actions taken regarding cardiac variability (250) and noise (265). The recovery phase of the signal is also shown. alternation (295) and together with the phases of presentation and / or Transmission of results (300).

Modo de realizaciónEmbodiment

En el modelo de ECG descrito con anterioridad no se ha incluido ruido. Para el caso de un escenario ruidoso, se considera la introducción de ruido aditivo v(t) de función de densidad de probabilidad y potencia arbitrarias. Incluyendo el ruido, el modelo de ECG propuesto es entonces x(t) = p(t)+v(t), y su espectro:No noise has been included in the ECG model described above. In the case of a noisy scenario, the introduction of additive noise v (t) of arbitrary probability and power density function is considered. Including the noise, the proposed ECG model is then x (t) = p (t) + v (t) , and its spectrum:

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Previo al análisis de AOT el método realiza una etapa de pre-procesado con el objetivo de extraer dicha información. En primer lugar se realiza un enventanado sobre los complejos ST-T de la función x(t) mediante una ventana periódica w(t) con un ciclo de trabajo arbitrario de \frac{T_{w}}{T_{b}}\cdot100%. Esta ventana se sintetiza a partir de la repetición periódica de un pulso de forma de onda arbitraria. El periodo escogido de la ventana w(t) es igual al periodo medio de la señal ECG, es decir T_{b}. La anchura del pulso está definida por la variable T_{w}. Eligiendo diferentes valores de anchura se obtienen diferentes ciclos de trabajo. La función densidad espectral de potencia S_{w}(\omega) de la ventana periódica w(t) para el caso de la repetición periódica de una ventana rectangular (Fig. 4) es:Prior to the AOT analysis, the method performs a preprocessing stage with the objective of extracting said information. First, a poisoning is performed on the ST-T complexes of the function x (t) through a periodic window w (t) with an arbitrary duty cycle of \ frac {T_ {w}} {T_ {b}} \ 100% cdot. This window is synthesized from the periodic repetition of an arbitrary waveform pulse. The period chosen in the window w (t) is equal to the average period of the ECG signal, i.e. T {b}. The pulse width is defined by the variable T w. Choosing different width values results in different work cycles. The power spectral density function S w (ome) of the periodic window w (t) for the case of periodic repetition of a rectangular window (Fig. 4) is:

66

77

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Como resultado del enventandado producido por la multiplicación del ECG periódico con ruido aditivo x(t) y el pulso periódico w(t) se obtiene el ECG enventanado x_{w}(t) que puede expresarse como:As a result of enventandado produced by multiplying the periodic ECG with additive noise x (t) and the periodic pulse w (t) is obtained ECG windowing x _ {w} (t) can be expressed as:

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Con el fin de eliminar información redundante o innecesaria, como el ECG de fondo o artefactos de ruido de baja frecuencia, como es el caso del ruido de línea de base, se aplica una etapa de post-procesado de manera inmediatamente posterior al enventandado. Entre las posibles acciones tomadas se realiza una etapa consistente en la substracción de los segmentos consecutivos de repolarización extraídos, obteniendo de esta forma el ECG diferencial enventanado:In order to eliminate redundant information or unnecessary, such as background ECG or low noise artifacts frequency, as is the case with baseline noise, applies a post-processing stage immediately after the poisoned. Among the possible actions taken are performs a consistent step in the subtraction of segments consecutive repolarization extracted, thus obtaining the poisoned differential ECG:

99

El ruido es la variable que principalmente puede enmascarar la detección de AOT. Una vez eliminado el ECG de fondo, se analiza la dependencia de la señal diferencial enventanada respecto al ruido con el fin de evaluar el rendimiento del método propuesto. Para ello se analizan las propiedades estadísticas de la función de ruido diferencial enventanada descrita anteriormente. Si se asume un proceso estacionario en sentido amplio, la función de autocorrelación R_{v_{d}}(\tau) del ruido diferencial v_{d}(t) es tal y como se muestra a continuación:Noise is the variable that can mainly mask AOT detection. Once the background ECG is eliminated, the dependence of the poisoned differential signal on the noise is analyzed in order to evaluate the performance of the proposed method. For this, the statistical properties of the poisoned differential noise function described above are analyzed. If a stationary process is assumed in a broad sense, the autocorrelation function R v {d} (τ) of the differential noise v d (t) is as shown below:

1010

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siendo R_{v}(t) la función de autocorrelación del ruido. La función densidad espectral de potencia se obtiene a partir de la densidad espectral del ruido S_{v}(\omega) como la transformada de Fourier de R_{v_{d}}(\tau),being R {v} (t) the autocorrelation function of the noise. The power spectral density function is obtained from the spectral density of the noise S v (ome) as the Fourier transform of R v d (ta) ,

11eleven

       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
    

La autocorrelación de la función de ruido diferencial enventanada R_{wd}(t,t-\tau) se puede calcular a partir de la función diferencial teniendo en cuenta que v_{wd}(t) = v_{d}(t)\cdotw(t). Tras el enventanado el proceso resultante no es estacionario si no cicloestacionario [Gar75]. De este modo:The autocorrelation of the poisoned differential noise function R wd (t, t- \ tau) can be calculated from the differential function taking into account that v wd (t) = v_ {d} (t ) \ cdotw (t) . After the poisoning the resulting process is not stationary but cyclo-stationary [Gar75]. In this way:

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y la función de densidad espectral de potencia se calcula como la transformada de Fourier del promedio de la autocorrelación sobre la variable tiempo.and the spectral density function of power is calculated as the Fourier transform of the average of the autocorrelation on the variable weather.

1313

       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
    

que en el dominio de Fourier equivale a la convolución:that in the Fourier domain equivalent to convolution:

1414

El numerador de la expresión anterior impone ceros en el origen y en todos los armónicos de la frecuencia de latido. Por otro lado el ciclo de trabajo del pulso periódico w(t) se puede elegir de acuerdo a determinados criterios que permitan afinar la detección de AOT, con valores comprendidos entre el 5% y el 45%. Una buena solución de compromiso, a modo de ejemplo, puede ser la utilización de un ciclo de trabajo del 25% (T_{w} = T_{b}/4). En este caso, todos los coeficientes impares del ECG diferencial enventanado se cancelan:The numerator of the previous expression imposes zeros in the origin and in all the harmonics of the beat frequency. On the other hand, the work cycle of the periodic pulse w (t) can be chosen according to certain criteria that allow fine-tuning the detection of AOT, with values between 5% and 45%. A good compromise solution, by way of example, may be the use of a 25% duty cycle ( T w = T b / 4). In this case, all odd coefficients of the poisoned differential ECG are canceled:

       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
    

15fifteen

       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
    

La detección de los sucesos de AOT queda supeditada a la búsqueda de los picos frecuenciales en los armónicos de las frecuencias múltiplo de la onda alternante (Fig. 5), es decir, f_{c}/2 (40), siendo f_{c}=1/T_{b}, y todos sus múltiplos impares que se comparan con el ruido en sus proximidades. Como resultado de este análisis se obtiene una Relación de Alternancia de Onda T (RAOT) sobre el cual se establecerán los criterios que permitan diferenciar la existencia o no de AOT en el bloque de latidos analizado. Esta detección se puede realizar mediante umbralización, técnicas de detección de picos, utilización de redes neuronales, etc.The detection of AOT events is subject to the search for the frequency peaks in the harmonics of the multiple frequencies of the alternating wave (Fig. 5), that is, f_ {c} / 2 (40), where f_ {c = 1 / Tb, and all its odd multiples that are compared to the noise in its vicinity. As a result of this analysis, a T Wave Alternation Ratio (RAOT) is obtained on which criteria that allow the existence or not of AOT in the analyzed heartbeat block will be established. This detection can be done through thresholding, peak detection techniques, use of neural networks, etc.

Una vez establecida la existencia o no de AOT, se llevara a cabo la fase de presentación de resultados donde, el dispositivo de la invención puede calcular una forma de onda estimada de la onda de alternancia mediante una transformación inversa y filtrado de la densidad espectral de potencia calculada.Once established the existence or not of AOT, the results presentation phase will be carried out where, the device of the invention can calculate a waveform estimated alternation wave by a transformation reverse and filtered power spectral density calculated

       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
    

El esquema de diseño propuesto en la invención se sucede en cinco etapas secuenciales diferenciadas (Fig. 6), que se enumeran en orden de aplicación:The design scheme proposed in the invention it happens in five different sequential stages (Fig. 6), which They are listed in order of application:

1one
Extracción y/o almacenamiento del ECG (80).ECG extraction and / or storage (80).

22
Adecuación de la señal y eliminación de ruido y artefactos (85).Signal adaptation and elimination of noise and artifacts (85).

33
Extracción de la información de AOT mediante la síntesis de una ventana periódica y enventanado de la señal (90).Extracting AOT information by synthesizing a periodic and poisoned window of the signal (90).

44
Postprocesado para la mejora de detección de AOT (95).Postprocessed for the improvement of AOT detection (95).

55
Detección de AOT a partir del cálculo del RAOT (100).AOT detection from calculation of the RAOT (100).

66
Presentación de resultados (110).Results presentation (110).

77
Interfaz de salida (105).Output interface (105).

       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
    

A continuación se describen cada una de las etapas descritas y los bloques de diseño que las conforman:Each of the following are described below. described stages and the design blocks that make them up:

1one
Extracción y/o almacenamiento del ECG (80).ECG extraction and / or storage (80).

Su función es la de capturar la señal ECG que puede constar de una o varias derivaciones. Este mecanismo de captura está implementado en el propio dispositivo (195). En caso contrario se encargará de adaptar las señales tomadas por cualquier otro dispositivo capacitado para ello mediante la lectura física de los datos o de su recepción vía cualquier medio de transmisión.Its function is the of capturing the ECG signal that can consist of one or more referrals This capture mechanism is implemented in the own device (195). Otherwise it will adapt the signals taken by any other device capable of this by means of the physical reading of the data or of its reception via Any means of transmission.

22
Adecuación de la señal y eliminación de ruido y artefactos (85):Signal adaptation and elimination of noise and artifacts (85):

Su función es la de adecuar la señal de entrada para facilitar su análisis, elimina el ruido y artefactos como por ejemplo el ruido de la línea de base. Puede implementarse mediante cualquier método existente en el estado de la técnica como puede ser el filtrado lineal, filtrado no lineal o procesamiento multitasa.Its function is the to adapt the input signal to facilitate its analysis, eliminate noise and artifacts such as baseline noise. It can be implemented by any existing method in the state of the technique such as linear filtering, nonlinear filtering or multitasking processing.

33
Extracción de la información de AOT mediante enventanado w(t) (90):Extracting AOT information through poisoned w (t) (90):

Su función es la de procesar el bloque de latidos a la entrada para discriminar la información espectral ajena a la AOT. Esta etapa se desarrolla en paralelo con el fin de mejorar la resolución del método. El esquema de diseño se basa en el promediado de los espectros a través del enventanado en diferentes áreas de la señal. Cuando el ciclo de trabajo de la ventana es pequeño (valores inferiores al 25%), el área de barrido sobre el complejo ST-T disminuye y se puede dar el caso de cubrir zonas del segmento de repolarización ventricular en las cuales no existe AOT pudiendo existir en zonas adyacentes. Con dicho objetivo, la presente invención analiza la señal mediante diferentes versiones desplazadas de la ventana periódica, calculando el espectro medio resultante del producto de cada una de ellas con el bloque ECG. Este esquema, además de aportar mayor robustez frente al ruido, aumenta la resolución de la detección, eliminando el efecto que puede provocar el uso de ventanas con ciclo de trabajo pequeño. Esta etapa está subdividida en los siguientes bloques a implementar:Its function is the to process the heartbeat block at the input to discriminate the spectral information outside the AOT. This stage takes place in parallel in order to improve the resolution of the method. The scheme design is based on the average of the spectra through the poisoned in different areas of the signal. When the cycle of Window work is small (values below 25%), the sweeping area over the ST-T complex decreases and it may be the case to cover areas of the repolarization segment ventricular in which there is no AOT being able to exist in areas adjacent. With this objective, the present invention analyzes the signal through different offset versions of the window periodic, calculating the average spectrum resulting from the product of each of them with the ECG block. This scheme, in addition to providing greater robustness against noise, increases the resolution of the detection, eliminating the effect that the use of Windows with small duty cycle. This stage is subdivided. in the following blocks to implement:

\bullet?
Detección QRS (115):QRS Detection (115):

Su misión es la de detectar los complejos QRS del bloque de latidos. Se puede utilizar en su implementación cualquier método existente en el estado de la técnica, como por ejemplo, el uso de filtros adaptativos o transformada wavelet.Your mission is the of detecting the QRS complexes of the heartbeat block. It can use in its implementation any existing method in the state of the art, such as the use of filters adaptive or transformed wavelet.

\bullet?
Cálculo de T_{b} (120):Calculation of T _ {b} (120):

Se calcula la frecuencia y desviación típica de la frecuencia cardiaca.The frequency and standard deviation of heart rate.

\bullet?
Síntesis de la ventana (125):Window synthesis (125):

Su función es la de sintetizar la ventana que se utiliza para extraer la información de la AOT. Para ello se sintetiza una señal periódica a partir de un pulso con un periodo igual al de la frecuencia media de latido T_{b} (25) y un ciclo de trabajo entre el 5% y el 45%. La elección del ciclo de trabajo se determina en función de la resolución requerida eligiendo un valor de T_{w} (20). El enventanado del ECG con ciclos de trabajo pequeños extrae una menor cantidad de información del complejo ST-T y se ve afectado por el ruido en menor medida, mientras que el enventanado con ciclos de trabajo mayores se ve más afectado por este. Respecto a la morfología del pulso (30) a partir del cual se sintetiza la ventana, tiene una forma de onda arbitraria, como por ejemplo ventanas hamming, hanning, triangulares, rectangulares, de Kaiser, etc. O también se pueden utilizar formas de onda no parametrizadas como es el caso de ventanas adaptadas con formas de onda similares al complejo ST-T.Its function is to synthesize the window that is used to extract the information from the AOT. For this purpose a periodic signal from a pulse with a period equal to the average beat frequency T {b} (25) and a duty cycle between 5% and 45% is synthesized. The choice of the duty cycle is determined based on the resolution required by choosing a value of T w (20). ECG poisoning with small work cycles extracts a smaller amount of information from the ST-T complex and is affected by noise to a lesser extent, while poisoning with larger work cycles is more affected by it. Regarding the morphology of the pulse (30) from which the window is synthesized, it has an arbitrary waveform, such as hamming, hanning, triangular, rectangular, Kaiser windows, etc. Or you can also use non-parameterized waveforms such as windows adapted with waveforms similar to the ST-T complex.

\bullet?
Retardo (130):Delay (130):

Su función es la de generar una versión desplazada de la ventana periódica sintetizada. Este bloque se encarga de introducir un retardo \tau de duración arbitraria. Para retardos \tau pequeños se incrementa la resolución del método y su robustez frente al ruido. La elección del número de versiones desplazadas de la ventana dependerá de las condiciones de la señal y de las características de la unidad central de procesamiento (CPU) y memoria del dispositivo físico a implementar.Its function is the of generating a shifted version of the periodic window synthesized This block is responsible for entering a delay? of arbitrary duration. For small delays, it increases the resolution of the method and its robustness against noise. The chose the number of displaced versions of the window will depend on the signal conditions and unit characteristics central processing unit (CPU) and physical device memory a implement.

\bullet?
Enventanado (140):Wrapped (140):

Es un bloque destinado a realizar el producto de la señal con la versión desplazada de la ventana periódica que le corresponda.It's a block intended to realize the product of the signal with the version displaced from the periodic window that corresponds to it.

44
Post-procesado para mejorar la detección de AOT (95):Post-processed for improve AOT detection (95):

Esta etapa tiene como misión incrementar la significancia de la alternancia sobre el ruido de la señal mediante un procesado de manera que la detección de AOT se vea favorecida. Los bloques a implementar serán uno o varios de los siguientes:This stage has as a mission to increase the significance of the alternation over the signal noise by processing so that detection AOT is favored. The blocks to be implemented will be one or several of the following:

\bullet?
Eliminación del ECG de fondo (145).Background ECG Elimination (145).

Se elimina el ECG de fondo junto con artefactos de ruido de baja frecuencia, por medio de la substracción de los segmentos consecutivos de repolarización extraídos.The Background ECG along with low frequency noise artifacts, for means of subtraction of consecutive segments of repolarization extracted.

\bullet?
Estimación de la tendencia (150):Trend Estimation (150):

Esta sub-etapa calcula la tendencia de la señal discriminando en parte los cambios que tiene la señal de los producidos por artefactos de ruido, de manera que se realza la información de la AOT en la siguiente etapa de detección. Con dicho fin, se utilizan métodos hábiles para tal propósito, como es el caso de la descomposición empírica de modos (EMD: Empirical Mode Decomposition) [Hua01] que consigue separar la información útil correspondiente a la repolarización ventricular del ruido y artefactos. La presente invención propone un método de estimación de la tendencia a partir de la separación que se realiza mediante la reconstrucción parcial de la señal obtenida como la suma de las funciones intrínsecas de modo (IMFs: Intrinsic Mode Functions) que no han sido identificadas como ruido. El problema principal para llevar a cabo esta separación consiste en identificar las componentes útiles. En la presente invención, la información útil se determina en el dominio EMD utilizando los descriptores Hjorth [Hjo70, Hjo73] y el índice de pureza espectral (SPI: Spectral Purity Index) [Sor05], Considérese x[n], n=1, ..., N-1, un complejo ST-T aislado. El modelo que describe esta parte del latido se considera aditivo:This sub-stage calculates the trend of the signal by partially discriminating the changes that the signal has from those produced by noise artifacts, so that the AOT information is enhanced in the next detection stage. To this end, skillful methods are used for this purpose, such as the case of empirical mode decomposition (EMD: Empirical Mode Decomposition) [Hua01] that manages to separate the useful information corresponding to ventricular repolarization of noise and artifacts. The present invention proposes a method of estimating the trend from the separation that is carried out by partial reconstruction of the signal obtained as the sum of the intrinsic mode functions (MFIs: Intrinsic Mode Functions) that have not been identified as noise . The main problem in carrying out this separation is to identify the useful components. In the present invention, useful information is determined in the EMD domain using the descriptors Hjorth [Hjo70, Hjo73] and the spectral purity index (SPI: Spectral Purity Index) [Sor05], Consider x [n] , n = 1 , ..., N-1 , an isolated ST-T complex. The model that describes this part of the heartbeat is considered additive:

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       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
    

donde s[n] es el complejo ST-T válido que contiene la información correspondiente a la repolarización ventricular y v[n] agrupa el resto de componentes indeseables. La señal s[n] representa la tendencia del complejo ST-T original y se corresponde con una señal de variación lenta, mientras que v[n] se caracteriza por ser una señal que varía rápidamente, asociada a componentes de más alta frecuencia. Mediante la técnica de descomposición EMD se representa la señal original:where s [n] is the valid ST-T complex that contains the information corresponding to ventricular repolarization and v [n] groups the rest of undesirable components. The signal s [n] represents the trend of the original ST-T complex and corresponds to a slow variation signal, while v [n] is characterized as a rapidly varying signal, associated with higher frequency components. The original signal is represented by the EMD decomposition technique:

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       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
    

donde c_{i}[n] son los IMFs en el dominio EMD y q_{L}[n] el residuo. Se emplea la suma parcial de IMFs para separar la señal x[n] en sus dos componentes aditivas como sigue:where c_ {i} [n] are the MFIs in the EMD domain and q_ {L} [n] the remainder. The partial sum of MFIs is used to separate the signal x [n] into its two additive components as follows:

       \hskip1.5cm\ hskip1.5cm
    
1818

Los IMFs c_{i}[n] de oscilaciones más rápidas, desde el de primer orden, c_{1}[n], hasta el de orden (P-1), c_{P-1}[n], se consideran como componentes no relevantes para describir la repolarización ventricular. El procedimiento para determinar el índice P se basa en el análisis del índice de pureza espectral. Este parámetro se calcula como:The MFIs c i [ n ] of faster oscillations, from the first order, c 1 [ n ], to the order ( P-1 ), c P-1 [ n ] , are considered as non-relevant components to describe ventricular repolarization. The procedure for determining the P index is based on the analysis of the spectral purity index. This parameter is calculated as:

1919

donde m_{i} representa el momento espectral i-ésimo del espectro de potencia de la señal x[n]. El índice SPI indica en qué medida una señal se puede describir mediante una única frecuencia. En nuestro caso, el índice P se identifica como el primer IMF que no presenta características oscilatorias, comenzando por los IMFs de orden mayor. En otras palabras, el orden P del P-ésimo IMF se obtiene cuando el valor del índice de pureza espectral para ese modo toma un determinado valor.where m i represents the ith spectral moment of the power spectrum of the signal x [n] . The SPI index indicates the extent to which a signal can be described by a single frequency. In our case, the P index is identified as the first MFI that does not have oscillatory characteristics, starting with higher order MFIs. In other words, the order P of the P- th MFI is obtained when the value of the spectral purity index for that mode takes a certain value.

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Eliminación de ruido (155):Noise elimination (155):

Dentro de este bloque se elimina ruido mediante técnicas de filtrado.Within this block is eliminated noise by filtering techniques.

55
Detección de AOT: cálculo de RAOT y decisión (100):AOT detection: RAOT calculation and decision (100):

\bullet?
Estimación de la densidad espectral de potencia (160):Density Estimation Spectral power (160):

Su misión es la de calcular el espectro total de la señal, en particular en las proximidades a la frecuencia de latido (0-5 Hz). Cualquier método existente en el estado de la técnica, tanto paramétrico como no paramétrico, es válido para su implementación.Your mission is the of calculating the total spectrum of the signal, particularly in the proximity to the beat frequency (0-5 Hz). Any method existing in the state of the art, both parametric as non-parametric, it is valid for implementation.

\bullet?
Búsqueda y análisis de picos en los armónicos de f_{c}/2 (165):Search and analysis of peaks in the harmonics of f_ {c} / 2 (165):

Es el bloque encargado de extraer los parámetros que identifican la AOT de las frecuencias f_{c}/2 (40), 3f_{c}/2 (45), 5f_{c}/2 (50), 7f_{c}/2 (55),..., y del ruido en sus proximidades (60, 65, 70, 75).It is the block responsible for extracting the parameters that identify the AOT of the frequencies f_ {c} / 2 (40), 3 f_ {c} / 2 (45), 5 f_ {c} / 2 (50), 7 f_ { c} / 2 (55), ..., and the noise in its vicinity (60, 65, 70, 75).

\bullet?
Cálculo de RAOT (170):RAOT calculation (170):

A partir de los parámetros extraídos se calcula el RAOT se evalúa la existencia de AOT.From the extracted parameters the RAOT is calculated the existence of AOT

\bullet?
Decisión de AOT (175):AOT Decision (175):

La decisión sobre la detección de la AOT se toma a partir del valor de RAOT calculado y se puede tomar mediante criterios de umbralización o mediante la utilización de cualquier técnica de discriminación de patrones como son las máquinas de vector de soporte, sistemas expertos, algoritmos genéticos, redes neuronales, etc.The decision on the detection of the AOT is taken from the value of RAOT calculated and can be taken using thresholding criteria or by using any discrimination technique of patterns such as support vector machines, systems experts, genetic algorithms, neural networks, etc.

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Presentación de resultados (110):Results presentation (110):

Los resultados mostrados para la estimación de la AOT pueden ser uno o varios de los siguientes:The results shown for the estimation of the AOT can be one or several of the following:

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El valor de la estimación de potencia, que puede darse en unidades voltaje como por ejemplo voltios o de potencia como por ejemplo vatios (220).The value of the estimate of power, which can be given in voltage units such as volts or power such as watts (220).

\bullet?
La zona del ECG en la que aparece la alternancia de manera superpuesta al ECG en el eje de tiempos (250, 255). Ya que la amplitud de la onda alternante es despreciable respecto a la potencia de la señal. Ésta superposición se representará con un color diferente. Para disponer de la información de la potencia de la onda se incluyen gradientes de color (245) que permitan diferenciar los instantes temporales en los que haya mayor potencia de la onda alternante de aquellos que tienen una potencia menor (225).The area of the ECG in which the alternation appears superimposed on the ECG on the axis of times (250, 255). Since the amplitude of the alternating wave is negligible with respect to the signal strength. This overlay It will be represented with a different color. To dispose of the Wave power information gradients are included color (245) that allow to differentiate the temporary instants in the that there is greater power of the alternating wave of those who have a lower power (225).

\bullet?
La forma de onda estimada de la onda alternante correspondiente (215).The estimated waveform of the corresponding alternating wave (215).

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Interfaz de salida:Output Interface:

Es el interfaz que transmite la información a un usuario, a otra etapa de procesamiento o a un dispositivo, acerca de la existencia o no existencia de AOT en la señal.Is the interface which transmits the information to a user, to another stage of processing or to a device, about the existence or not existence of AOT in the signal.

Los esquemas de diseño propuestos se basan en condiciones del ECG próximas a la periodicidad para la detección de AOT. Estas condiciones son difíciles de conseguir en algunos casos. Una señal con alta variabilidad de la frecuencia cardiaca, puede producir una falta de sincronización entre la señal ECG y la ventana w(t) haciendo que la extracción de la información de la AOT sea infructuosa (Fig. 10).The proposed design schemes are based on ECG conditions close to the periodicity for the detection of AOT. These conditions are difficult to achieve in some cases. A signal with high heart rate variability can cause a lack of synchronization between the ECG signal and the window w (t) making the extraction of the AOT information unsuccessful (Fig. 10).

Es necesario generalizar el modelo de señal presentado al inicio con el fin de corregir este posible efecto de falta de sincronización entre la ventana y el ECG. En esta extensión se mantienen las condiciones de proximidad a la estacionariedad de cada latido. La variabilidad de la frecuencia cardiaca se introduce al modelo a partir de la sucesión de tiempos interlatido T_{k}, k=1, 2,..., L, formada por la serie de tiempos transcurridos entre dos ondas R consecutivas (T_{RR}). Los elementos de la sucesión consisten en la duración de cada latido. Suponiendo que los latidos tiene una forma de onda estacionaria el ECG se define como:It is necessary to generalize the signal model presented at the beginning in order to correct this possible lack of synchronization effect between the window and the ECG. In this extension the conditions of proximity to the stationarity of each beat are maintained. Variability in heart rate is introduced to the model from the succession of times T interlatido {k}, k = 1, 2, ..., L, formed by the series of times between two consecutive R waves (T RR). The elements of the sequence consist of the duration of each beat. Assuming that the beats have a standing waveform, the ECG is defined as:

20twenty

Este modelo generalizado de ECG se corresponde con el modelo descrito con anterioridad en el caso de muestras con poca dispersión sobre la frecuencia cardiaca, es decir con una desviación estándar pequeña respecto a la frecuencia cardiaca media. En este caso se pueden suponer condiciones próximas a la periodicidad y por lo tanto, el modelo de ECG se corresponde con el modelo descrito inicialmente.This generalized ECG model corresponds with the model described above in the case of samples with little dispersion over heart rate, that is with a Small standard deviation from the average heart rate. In this case, conditions close to the periodicity and therefore, the ECG model corresponds to the model described initially.

Con el objetivo de resolver los problemas de detección que se originan por la falta de sincronización entre la ventana y el bloque de señal debidos a la variabilidad de la frecuencia cardiaca, la presente invención incluye una modificación adicional del método mediante la aplicación de un proceso de normalización de periodo de la señal ECG.In order to solve the problems of detection that originate from the lack of synchronization between the window and signal block due to the variability of the heart rate, the present invention includes a modification additional method by applying a process period normalization of the ECG signal.

Existen técnicas de normalización de periodo con el objetivo de mantener el periodo de la señal constante a partir de compresiones y expansiones temporales. Entre las descritas en el estado de la técnica se encuentran [Ram97] y [Jyh01] basadas en transformaciones multitasa. Ambas tienen la ventaja de ser invertibles pudiéndose recuperar la señal original a partir de la normalizada mediante la aplicación de una transformación multitasa inversa.There are period normalization techniques with the objective of keeping the signal period constant from compressions and temporary expansions. Among those described in the State of the art are [Ram97] and [Jyh01] based on multitasking transformations. Both have the advantage of being invertible being able to recover the original signal from the normalized by applying a multitasking transformation inverse

Las transformaciones multitasa en el espectro de frecuencias se corresponden con transformaciones de ensanchado y compresión en el tiempo y en caso de afectar a los complejos ST-T pueden dar lugar a distorsiones que enmascaren o introduzcan falsos episodios de AOT. Por lo tanto, estas técnicas pueden no ser apropiadas para la detección de AOT. Por ejemplo, la aparición de una alternancia sobre la anchura del complejo ST-T podría desaparecer si todos los complejos se normalizan con la misma anchura temporal. La solución propuesta en esta invención se realiza mediante la normalización de la frecuencia cardiaca mediante el truncado de periodo (180), que consiste en la imposición de un período constante para el bloque de latidos. Este truncado cambia las componentes frecuenciales de la señal pero no modifica la información temporal de la alternancia ya que no modifica la morfología del complejo ST-T que se mantiene intacta.Multitask transformations in the spectrum of frequencies correspond to widening transformations and compression over time and if it affects the complexes ST-T can lead to distortions that mask or introduce false episodes of AOT. Therefore, these techniques They may not be appropriate for AOT detection. For example, the appearance of an alternation over the width of the complex ST-T could disappear if all complexes were normalize with the same temporal width. The proposed solution in This invention is realized by frequency normalization cardiac by truncated period (180), which consists of the imposition of a constant period for the heartbeat block. This truncated changes the frequency components of the signal but not change the temporary information of the alternation since no modifies the morphology of the ST-T complex that keeps intact

Sea T_{max} el periodo impuesto en el bloque de latidos tomado como el máximo de los tiempos interlatido de la sucesión de tiempos T_{k}:Let T max be the period imposed on the heartbeat block taken as the maximum interlaced times of the sequence of times T k:

21twenty-one

       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
    

A partir del cual se puede construir la siguiente señal con periodo constante:From which you can build the following signal with constant period:

2222

En esta señal se ha eliminado el efecto de la variabilidad de la frecuencia cardiaca, afectando únicamente la componente de ruido. Sobre esta señal de periodo normalizado se aplican los procedimientos y etapas descritas con anterioridad. En primer lugar se extrae la información de la AOT mediante el enventanado:In this signal the effect of the heart rate variability, affecting only the noise component On this normalized period signal The procedures and steps described above apply. In First, the information of the AOT is extracted by poisoned:

232. 3

Posteriormente con el fin de eliminar artefactos se restan los segmentos de repolarización ventricular consecutivos:Subsequently in order to remove artifacts ventricular repolarization segments are subtracted consecutive:

2424

La decisión sobre la existencia o no existencia de AOT se realiza de la misma manera mediante el análisis del espectro de x_{wd_{norm}}(t). En este caso los armónicos de la alternancia aparecerán en los múltiplos de \frac{1}{2T_{max}} Hz.The decision about the existence or non-existence of AOT is made in the same way by analyzing the spectrum of x wd_ {norm} (t) . In this case the alternation harmonics will appear in the multiples of \ frac {1} {2T_ {max}} Hz.

Se ha propuesto la elección del periodo truncado de T_{max} con el fin de conseguir que todos los latidos se ajusten por duración dentro del periodo normalizado y para conseguir que el enventanado del pulso periódico abarque una mayor parte del complejo ST-T. De manera alternativa, en función de las especificaciones de operación de la invención, se puede elegir el valor del periodo truncado de manera arbitraria, por ejemplo tomando un valor fijo y constante para todo el análisis, pudiendo ser un valor configurable por el usuario del dispositivo. Por ejemplo en el caso de operación en tiempo real, el periodo utilizado en la normalización deberá ser un valor por defecto introducido como parámetro de entrada del dispositivo o como valor de entrada introducido por el usuario del dispositivo en función de las características del paciente en cualquier rango de valores que permitan frecuencias cardiacas lo suficientemente elevadas.The choice of the truncated period of T max has been proposed in order to ensure that all beats are adjusted for duration within the normalized period and to ensure that the periodic pulse poisoning encompasses a greater part of the ST-T complex. Alternatively, depending on the operating specifications of the invention, the value of the truncated period can be chosen arbitrarily, for example taking a fixed and constant value for the entire analysis, and can be a user configurable value of the device. . For example, in the case of real-time operation, the period used in the normalization must be a default value entered as an input parameter of the device or as an input value entered by the user of the device depending on the characteristics of the patient in any range of values that allow high enough heart rates.

La etapa de normalización del periodo descrita se aplica en los casos en los que la variabilidad de la frecuencia cardiaca del ECG es alta (250) y se realiza de manera posterior a la (120) al enventanado, sintetizando w(t) (125) a partir del periodo T_{max} elegido. Esta ampliación del método de la invención, al eliminar el efecto de la variabilidad de la frecuencia cardiaca, consigue una mayor robustez en la detección de AOT y permite dar cabida y solución a los diferentes escenarios de operación e implementaciones descritos.The normalization stage of the described period is applied in cases in which the ECG heart rate variability is high (250) and is performed after (120) the poisoned, synthesizing w (t) (125) from the period T max chosen. This extension of the method of the invention, by eliminating the effect of heart rate variability, achieves greater robustness in the detection of AOT and allows to accommodate and solve the different operating scenarios and implementations described.

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Claims (25)

1. Método para la detección de la alternancia de la repolarización ventricular cardiaca caracterizado por la extracción de la información de la repolarización ventricular mediante el enventanado en tiempo continuo de bloques de latidos de longitud variable de una señal bioeléctrica del corazón, ECG, donde el enventanado se realiza con una ventana definida por una señal periódica de ciclo de trabajo ajustable.1. Method for the detection of the alternation of cardiac ventricular repolarization characterized by the extraction of the information of ventricular repolarization by means of the continuous time poisoning of blocks of variable length beats of a bioelectric signal of the heart, ECG, where the poisoning it is performed with a window defined by a periodic signal of adjustable duty cycle. 2. Método, según la reivindicación 1, caracterizado porque el proceso de enventanado (140) está definido como el producto de la ventana periódica (30) y el bloque de señal.2. Method according to claim 1, characterized in that the poisoning process (140) is defined as the product of the periodic window (30) and the signal block. 3. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el proceso de enventanado de un mismo bloque de ECG se realiza con diferentes versiones de la ventana periódica (30) desplazadas (130) con los siguientes retardos: 0, \tau, 2\tau, 3\tau, ..., m\tau, siendo \tau y de m valores prefijados o parámetros introducidos por el usuario y no pudiendo superar el valor máximo del retardo de la duración del segmento de repolarización.3. Method according to any of the preceding claims, wherein the poisoning process of the same ECG block is carried out with different versions of the periodic window (30) displaced (130) with the following delays: 0, ta, 2 \ tau, 3 \ tau, ..., m \ tau , with \ tau and m being preset values or parameters entered by the user and not exceeding the maximum delay value of the repolarization segment duration. 4. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por una ventana periódica (30) con los siguientes aspectos:4. Method according to any of the preceding claims, characterized by a periodic window (30) with the following aspects:
\bullet?
El periodo de la ventana (25) puede ser un valor fijo elegido o puede ser el periodo medio del bloque de latidos que se enventana.The window period (25) it can be a fixed value chosen or it can be the average period of heartbeat block that is poisoned.
\bullet?
El ciclo de trabajo de la ventana periódica es variable y está comprendido entre el 15-45% (20, 25)The work cycle of the Periodic window is variable and is comprised between the 15-45% (20, 25)
\bullet?
La ventana periódica (30) se sintetiza como la repetición periódica de un pulso (35).The periodic window (30) is synthesized as the periodic repetition of a pulse (35).
\bullet?
El ciclo de trabajo de la ventana periódica se calcula a partir del periodo medio de la señal ECG, T_{b}, (20), y del tiempo de pulso de la ventana, T_{w} (25), como \frac{T_{w}}{T_{b}}\cdot100%.The duty cycle of the periodic window is calculated from the average period of the ECG signal, T b, (20), and the pulse time of the window, T w (25), as \ frac {T_ {w}} {T_ {b}} \ cdot100%.
5. Método según la reivindicación 4, donde la forma de onda del pulso (35) puede utilizar cualquier forma de onda parametrizada a modo de ventana para extraer la información, como por ejemplo el uso de ventanas hamming, hamming, triangulares, rectangulares, de kaiser o también se pueden utilizar formas de onda no parametrizadas como es el caso de ventanas adaptadas con la formas de onda similares al complejo ST-T.5. Method according to claim 4, wherein the Pulse waveform (35) can use any waveform parameterized as a window to extract information, such as for example the use of hamming, hamming, triangular windows, rectangular, kaiser or waveforms can also be used not parameterized as is the case of windows adapted with the waveforms similar to the ST-T complex. 6. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por una técnica para reducir el efecto de la variabilidad de la frecuencia cardiaca mediante un procedimiento para la normalización de frecuencia cardiaca mediante la utilización de un periodo truncado (180).Method according to any of the preceding claims, characterized by a technique for reducing the effect of heart rate variability by means of a procedure for normalizing heart rate by using a truncated period (180). 7. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde se realizan una serie de acciones de post-procesado de la señal enventanada (95) con el fin de resaltar la información correspondiente a la alternancia en relación con el ruido.7. Method, according to any of the previous claims, where a series of actions are carried out post-processing of the poisoned signal (95) with in order to highlight the information corresponding to the alternation in relation to noise. 8. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se utiliza un procedimiento que resta latidos consecutivos (145) con el fin de eliminar el ruido ECG de fondo y artefactos de baja frecuencia.8. Method, according to any of the previous claims, wherein a method is used subtracting consecutive beats (145) in order to eliminate noise Background ECG and low frequency artifacts. 9. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se calcula la tendencia del segmento ST-T (150) para separar la información de la alternancia de la onda T, AOT, de la información no deseada.9. Method, according to any of the previous claims, in which the trend of the ST-T segment (150) to separate information from the alternation of the T wave, AOT, of the unwanted information. 10. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se utiliza un procedimiento que mediante el filtrado de la señal elimina artefactos de ruido (155).10. Method, according to any of the previous claims, wherein a method is used which by filtering the signal eliminates noise artifacts (155). 11. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se estima la densidad espectral de potencia (160) de la señal enventanada (90) y post-procesada (95).11. Method, according to any of the previous claims, wherein the density is estimated power spectral (160) of the poisoned signal (90) and post-processed (95). 12. Método, según la reivindicación 11, en el que a partir de la búsqueda y análisis de picos en los armónicos de f_{c}/2 (165) se obtiene el coeficiente de relación de alternancia de la onda T, RAOT (170), siendo f_{c} la frecuencia media de la señal ECG.12. Method according to claim 11, wherein from the search and analysis of peaks in the harmonics of f_ {c} / 2 (165) the coefficient of alternation ratio of the T wave, RAOT (170) is obtained ), where f c is the average frequency of the ECG signal. 13. Método, según las reivindicaciones 11 y 12, en el que a partir de la relación entre los armónicos impares de f_{c}/2 (40, 45, 50, 55) y el ruido en sus proximidades (60, 65, 70, 75) se calcula el coeficiente RAOT.13. Method according to claims 11 and 12, wherein from the relationship between the odd harmonics of f_ {c} / 2 (40, 45, 50, 55) and the noise in its vicinity (60, 65, 70, 75) RAOT coefficient is calculated. 14. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que determina la existencia o no de alternancia de repolarización ventricular a partir del coeficiente RAOT (175).14. Method, according to any of the previous claims, which determines the existence or not of alternating ventricular repolarization from the coefficient RAOT (175). 15. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que calcula los resultados sobre la existencia de alternancia de repolarizacion a partir de la densidad espectral de potencia de la señal enventanada y post-procesada (165) y el coeficiente RAOT (170).15. Method, according to any of the previous claims, which calculates the results on the existence of alternating repolarization from density spectral power of the poisoned signal and post-processed (165) and RAOT coefficient (170). 16. Método según la reivindicación 15, caracterizado porque se calcula y visualiza la estimación de la señal que corresponde con la forma de onda alternante, \varepsilon(t), obtenida mediante un filtrado del espectro enventanado a partir de los armónicos impares (40, 45, 50, 55) situados en los múltiplos de la mitad de la frecuencia elegida en la ventana periódica (20).16. Method according to claim 15, characterized in that the estimation of the signal corresponding to the alternating waveform, ε (t) , obtained by filtering the poisoned spectrum from the odd harmonics (40, is calculated and visualized ) 45, 50, 55) located in multiples of half the frequency chosen in the periodic window (20). 17. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cuando la duración de los intervalos RR, es decir los intervalos entre ondas R consecutivas, de los latidos de un bloque supere un determinado tanto por ciento del valor medio de la duración de todos los intervalos, se realiza la normalización del periodo del bloque (180) de latidos.17. Method, according to any of the previous claims, wherein when the duration of the RR intervals, that is the intervals between consecutive R waves, of the beats of a block exceeds a certain percentage of the average value of the duration of all intervals, it is performed the normalization of the period of the block (180) of beats. 18. Método según la reivindicación 17, en el que el tanto por ciento a partir del cual se realiza la normalización es del 10%.18. Method according to claim 17, wherein the percentage from which normalization is performed is of 10%. 19. Método, según las reivindicaciones 17 y 18, en el que se elige el periodo de normalización como el máximo de los intervalos RR del bloque de latidos o como un valor fijo que debe ser superior a 0.65 segundos y que puede ser introducido por el usuario del dispositivo (180).19. Method according to claims 17 and 18, in which the normalization period is chosen as the maximum of RR intervals of the heartbeat block or as a fixed value that should be greater than 0.65 seconds and that can be entered by the device user (180). 20. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se utiliza una técnica de descomposición empírica de modos que permite separar las componentes que caracterizan a la AOT de las componentes de ruido (140).20. Method, according to any of the previous claims, wherein a technique of empirical decomposition of modes that allows components to be separated that characterize the AOT of the noise components (140). 21. Método, según la reivindicación 20, en el que se opera mediante la caracterización de la señal como suma de funciones intrínsecas de modo.21. Method according to claim 20 in the which is operated by characterizing the signal as the sum of intrinsic mode functions. 22. Método, según la reivindicación 20, en el que se separa la señal de las componentes ruidosas mediante los descriptores Hjorth y el índice de pureza espectral.22. Method according to claim 20 in the that the signal is separated from the noisy components by Hjorth descriptors and the spectral purity index. 23. Dispositivo para la detección de la alternancia de la repolarización ventricular cardiaca caracterizado por incluir medios para la extracción de la información de la repolarización ventricular mediante el enventanado en tiempo continuo de bloques de latidos de longitud variable de una señal bioeléctrica del corazón, ECG, donde el enventanado se realiza con una ventana definida por una señal periódica de ciclo de trabajo ajustable.23. Device for the detection of the alternation of cardiac ventricular repolarization characterized by including means for extracting the information of ventricular repolarization by means of continuous time poisoning of heartbeat blocks of variable length of a bioelectric signal of the heart, ECG, where the poisoning is done with a window defined by a periodic signal of adjustable work cycle. 24. Dispositivo para la detección de la alternancia de la repolarización ventricular cardiaca según la reivindicación 23, caracterizado por incluir medios para realizar los pasos del método según cualquiera de las reivindicaciones 2-22.24. Device for detecting the alternation of cardiac ventricular repolarization according to claim 23, characterized by including means for performing the steps of the method according to any of claims 2-22. 25. Dispositivo, según la reivindicación 23, caracterizado por operar de manera adaptativa o prefijada en función del escenario de operación en el que se encuentre y de sus requisitos de funcionamiento, siendo lo modos de operación:25. Device according to claim 23, characterized by operating in an adaptive or predetermined manner depending on the operating scenario in which it is located and its operating requirements, the operating modes being:
\bullet?
Funcionamiento en modo normal, destinado al análisis de señales o bloques de señal con bajo nivel de ruido y condiciones estables de variabilidad de la frecuencia cardiaca, en el que la ventana periódica se genera a la frecuencia media de latido.Normal mode operation, intended for the analysis of signals or signal blocks with low level of noise and stable conditions of frequency variability cardiac, in which the periodic window is generated at the frequency average heartbeat
\bullet?
Funcionamiento en modo ruidoso, destinado al análisis de señales o bloques de señal con alto nivel de ruido, en el que se realiza la normalización de periodo (180) tomando la frecuencia de normalización como el máximo intervalo RR del bloque de señal analizado.Operation in noisy mode, intended for the analysis of signals or signal blocks with high level of noise, in which period normalization is performed (180) taking the normalization frequency as the maximum RR interval of the analyzed signal block.
\bullet?
Funcionamiento en modo de tiempo real.Time mode operation real.
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