Tự động chẩn đoán nhồi máu cơ tim dựa trên phân tích QRS tần số cao

VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 36, No (2020) 25-35 Original Article Automatic Detection of Myocardial Infarction Based on High-Frequency QRS Analysis Hoang Van Manh1, Pham Manh Thang1, VNU University of Engineering and Technology, Vietnam National University, Hanoi, 144 Xuan Thuy, Hanoi, Vietnam Received 06 November 2019 Revised 18 November 2019; Accepted 19 November 2019 Abstract: In this paper, we present an algorithm for automatic detection of myocardial infarction using high-frequency components of the ECG signal Firstly, the QRS complexes and their boundaries are identified Then, the correlation matrix between the detected QRS complexes in each lead is determined to eliminate noises and ectopic oscillations The dominant QRS complexes are finally determined using cluster analysis These resulting values are averaged to have a unique representative QRS complex in a given lead This averaged signal is then passed through a bandpass filter to obtain high-frequency components of the QRS complex Finally, the High-Frequency Morphological Index (HFMI) for each lead is calculated and diagnosed with myocardial infarction based on decision rules The performance of the proposed algorithm is evaluated on signals from the PTB database The obtained results show that the proposed method reached satisfactory performance compared with the results from clinical studies Keywords: Myocardial infarction, High-frequency ECG, RAZ, RMS, HFMI  Corresponding author Email address: thangpm686@gmail.com https://doi.org/10.25073/2588-1140/vnunst.4970 25 VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 36, No (2020) 25-35 Tự động chẩn đoán nhồi máu tim dựa phân tích QRS tần số cao Hồng Văn Mạnh1, Phạm Mạnh Thắng1, Trường Đại học Công nghệ, ĐHQGHN, 144 Xuân Thủy, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 06 tháng 11 năm 2019 Chỉnh sửa ngày 18 tháng 11 năm 2019; Chấp nhận đăng ngày 19 tháng 11 năm 2019 Tóm tắt: Trong báo cáo này, chúng tơi trình bày phương pháp phát chứng nhồi máu tim sử dụng tín hiệu ECG tần số cao Trước tiên, thuật tốn xác định vị trí, điểm bắt đầu kết thúc phức QRS tín hiệu ECG Tiếp theo, tương quan phức QRS chuyển đạo xác định nhằm loại bỏ nhiễu dao động ngoại vị nhờ sử dụng ma trận tương quan Kế tiếp, phân tích nhóm sử dụng để phát phức QRS chiếm ưu Kết nhận trung bình hóa để có phức QRS đại diện cho chuyển đạo Sau đó, phức QRS trung bình lọc lọc thơng dải để có thành phần tần số cao phức QRS Cuối cùng, số HFMI chuyển đạo tính thuật toán chẩn đoán dựa quy tắc định Thuật toán đề xuất thử nghiệm đánh giá sở liệu PTB Kết thu cho thấy phương pháp đề xuất đạt hiệu khả quan so với kết nghiên cứu lâm sàng Từ khóa: Nhồi máu tim, ECG tần số cao, RAZ, HFMI, RMS đối thấp Vì vậy, phương pháp chẩn đốn hình ảnh cho độ xác cao chụp mạch vành hay xạ hình tưới máu tim đơi ưa thích Tuy nhiên, phương pháp không sử dụng cơng cụ để chẩn đốn nhồi máu tim chi phí cao bệnh nhân phải tiếp xúc với xạ ion hóa Trong năm gần đây, số nghiên cứu lâm sàng khả sử dụng tín hiệu ECG tần số cao để chẩn đoán nhồi máu tim Các tín hiệu ECG tần số cao cho phép ghi lại thành phần tần số cao mang thông tin hữu ích để chẩn đốn nhồi máu tim Phân tích Mở đầu Để chẩn đốn bệnh mạch vành, người ta sử dụng cơng cụ xâm lấn không xâm lấn khác ECG công cụ sử dụng phổ biến để đánh giá chứng bệnh đau ngực chẩn đoán thiếu máu cục nhồi máu tim không xâm lấn, chi phí thấp, khơng có xạ ion hóa có khả sử dụng rộng rãi Một tín hiệu ECG thơng thường có tần số 0.05 ÷ 100 (Hz) gọi tín hiệu ECG tần số thấp Phương pháp chẩn đốn bệnh mạch vành thơng qua tín hiệu ECG tần số thấp cho độ nhạy tương  Tác giả liên hệ Địa email: thangpm686@gmail.com https://doi.org/10.25073/2588-1140/vnunst.4970 26 H.V Manh, P.M Thang / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 36, No (2020) 25-35 ECG tần số cao có nghĩa phân tích thành phần tần số 150 ÷ 250 (Hz) ECG tần số cao chủ yếu sử dụng để phân tích phổ phức QRS (HFQRS) tần số cao [1-3] Tuy nhiên, phân tích HFQRS có hạn chế sử dụng để chẩn đoán thiếu máu tim bệnh nhân có phức QRS rộng 120 ms, máy tạo nhịp tim bệnh tim biểu gây vết lõm (notch) đoạn gãy (break) đặc trưng thiếu máu cục [4-6] Ý nghĩa chẩn đoán HFQRS nghiên cứu từ năm 1960 Một nghiên cứu lâm sàng thực nghiên cứu nhóm tác giả Abbouda [7] với mục đích nghiên cứu biểu bệnh thiếu máu tim cấp tính dải tần số 150 ÷ 250 (Hz) Kết cho thấy bệnh nhân mắc bệnh mạch vành làm giảm biên độ HFQRS Goldberger cộng [8] ảnh hưởng bệnh nhồi máu tim đến tín hiệu tần số cao dải tần 80 ÷ 300 Hz Kết đạt nhóm nghiên cứu Petterson [9] cho thấy phương pháp chẩn đoán thiếu máu tim cấp sử dụng phân tích HFQRS có độ nhạy cao so với phương pháp sử dụng phân tích ST Nghiên cứu Ringborn cộng [5] giá trị suy giảm tham số RMS (Root Mean Square) HFQRS có tương quan với phạm vi mức độ nghiêm trọng thiếu máu cục tim Nghiên cứu lâm sàng nhóm Toledo cộng [10] thực khẳng định thay đổi trình khử cực (phức QRS) cho kết chẩn đoán nhạy cụ thể so với thay đổi trình tái cực (phân đoạn ST) nhằm phát triệu chứng thiếu máu tim tham gia kiểm tra gắng sức Nghiên cứu thực 133 bệnh nhân nghi ngờ mắc bệnh thiếu máu tim Những người tham gia nghiên cứu trải qua phép đo ECG thực gắng sức máy tập thể dục chạy (treadmill) xe đạp thể thao phòng khám ngoại trú Charleston Sau thực gắng sức có 20 kết bị loại phức QRS rộng 120 ms, kết vấn đề liên quan tới kỹ thuật đo ECG, kết bị loại 27 kết không xác định hình ảnh xạ hình tưới máu tim (MPI) [10-12] Bên cạnh phương pháp phân tích HFQRS sử dụng tham số RMS làm số nhận biết triệu chứng thiếu máu cục bộ, phương pháp chẩn đoán nhồi máu tim sử dụng phân tích đoạn ST, độ chênh lên chênh xuống đoạn ST đo 80 ms sau điểm J, thực Quá trình đánh giá kết thực hai bác sĩ tim mạch khơng có thơng tin bệnh nhân Trong số 101 bệnh nhân lại, có 19 bệnh nhân chẩn đốn nhồi máu tim Phân tích HFQRS cho nhạy (79% so với 41%), độ đặc hiệu cao (71% so với 57%), giá trị chẩn đốn âm tính cao (94% so với 78%) giá trị tiên đoán dương tính thấp (39% so với 78%) so sánh với phương pháp phân tích đoạn ST nhằm pháp nhồi máu tim phụ nữ nam giới Nghiên cứu lâm sàng nhóm tác giả Conti cộng [13] thực với tham gia 377 bệnh nhân bị đau thắt ngực điển hình thiếu máu tim Các bệnh nhân kiểm tra thể chất, đo điện tâm đồ đánh giá nồng độ troponin huyết tương Trong số 377 bệnh nhân, 11 bệnh nhân bị loại diện phức QRS rộng 120 ms 29 bệnh nhân mức độ nhiễu cao tín hiệu HFQRS Với phương pháp chẩn đốn thơng thường, độ chênh đoạn ST đo điểm 60 ms sau điểm J sử dụng phần mềm hệ thống gắng sức HyperQ thương mại Nhồi máu tim phát độ chênh lên lớn 0,5 mm chênh xuống lớn mm đoạn ST phát hai đạo trình liền kề Với phương pháp phân tích HFQRS, tham số RMS sử dụng làm số phát nhồi máu tim Kết nghiên cứu lâm sàng cho thấy, phương pháp phân tích HFQRS có độ nhạy cao đáng kể (63% so với 22%), độ đặc hiệu (68% so với 95%), giá trị tiên đốn âm tính thấp (11% so với 25%) giá trị tiên đốn dương tính la tương đương (97% so với 96%) so sánh với phương pháp phân tích dựa đoạn ST Một nghiên cứu lâm sàng nhóm tác giả Galante đồng nghiệp [14] thực sử 28 H.V Manh, P.M Thang / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 36, No (2020) 25-35 dụng tín hiệu HFQRS nhằm chẩn đốn chứng thiếu máu tim cấp tính Khoa Cấp cứu Soroka Tiêu chuẩn loại trừ bệnh nhân mắc chứng rung tâm nhĩ, rối loạn nhịp thất kéo dài diện phức hợp QRS rộng 120 ms Bệnh nhân đánh giá đau ngực lâm sàng, xét nghiệm máu, ECG thông thường tần số cao Trong số 235 bệnh nhân đạt yêu cầu thử nghiệm có 104 bệnh nhân mắc hội chứng mạch vành cấp tính 131 bệnh nhân đau ngực khơng thiếu máu cục Phương pháp phân tích HFQRS cho kết tương đương (độ nhạy – 67.3% so với 61.5%, độ đặc hiệu – 69.5% so với 68.7%, giá trị tiên đoán âm – 63.6% so với 61.0% giá trị tiên đốn dương tính – 72.8% so với 96.2%) so sánh với kết bác sĩ tim mạch chẩn đốn qua đoạn ST Phần cịn lại báo tổ chức sau: Phần giới thiệu tham số HFQRS phương pháp đề xuất chẩn đoán nhồi máu tim Kết thử nghiệm thảo luận đánh giá trình bày Phần Phần cuối kết luận báo Phương pháp đề xuất chẩn đoán nhồi máu tim 2.1 Các tham số HFQRS Hai tham số sử dụng để định lượng thay đổi tín hiệu HFQRS RMS (Root Mean Square) RAZ (Reduced Amplitude Zone) Tham số RMS tương ứng với tổng số lượng lưu trữ thành phần tần số cao phức QRS tính theo cơng thức sau: 𝑅𝑀𝑆 = √∑𝑛𝑖=1 𝐴2𝑖 𝑛 (1) Trong n số lượng mẫu Ai biên độ tín hiệu HFQRS Giá trị RMS người khỏe mạnh cao so với người mắc bệnh nhồi máu tim thiếu máu tim Xác định điểm bắt đầu kết thúc phức QRS bước quan trọng khơng xác ảnh hưởng đến giá trị RMS Giá trị RMS khác cá nhân khơng sử dụng để chẩn đoán bệnh nhồi máu tim [12,15,16] RAZ số hình thái bệnh lý phát Shimon Abboud đồng nghiệp vào năm 1987 Tham số mô tả độ lõm xảy đường bao tín hiệu HFQRS bệnh nhân thiếu máu cục nhồi máu tim RAZ Abboud định nghĩa khoảng hai điểm cực đại cực tiểu địa phương liền kề đường bao tín hiệu HFQRS Một cực đại cực tiểu địa phương điểm mà giá trị tuyệt đối điện áp cao giá trị điểm xung quanh Bệnh nhân khỏe mạnh có một điểm cực đại cực tiểu địa phương đường bao tín hiệu HFQRS không sử dụng để xác định tham số RAZ Các nhà nghiên cứu xác suất xuất RAZ chuyển đạo có tương quan với số lượng yếu tố nguy bệnh tim mạch Nếu nhồi máu tim xảy có hai cực trị địa phương đường bao HFQRS cho phép xác định RAZ Do đó, RAZ khu vực hai cực đại cực tiểu liền kề Để chẩn đoán bệnh nhồi máu tim tham số RAZ hữu ích so với tham số RMS (chỉ báo cường độ tín hiệu HFQRS) [3,11,17] 2.2 Chẩn đốn nhồi máu tim dựa phân tích QRS tần số cao Thuật toán chẩn đoán chứng nhồi máu tim đề xuất báo sử dụng tham số RAZ để định lượng thay đổi hình thái tín hiệu HFQRS Chỉ số HFMI tính nhằm xác định kích thước RAZ đường bao tín hiệu HFQRS Tham số xác định tỷ lệ phần trăm phần lõm hai cực đại địa phương liền kề (RAZ) so với diện tích bên đường bao tín hiệu HFQRS Tham số RMS sử dụng để tính biên độ lượng trung bình tín hiệu HFQRS cho phép xác định khác biệt giá trị RMS người khỏe mạnh bệnh nhân nhồi máu tim Thuật tốn phân tích HFQRS nhằm phát nhồi máu tim thực theo sơ đồ Hình H.V Manh, P.M Thang / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 36, No (2020) 25-35 29 Xác định điểm bắt đầu kết thúc QRS Sắp xếp phức QRS chuyển đạo Tương quan phức QRS Trung bình hóa phức QRS Lọc thơng dải (150-250 Hz) Tính tốn đường bao tín hiệu Tính HFMI Hình Thuật tốn phân tích HFQRS Trước tiên, thuật tốn xác định vị trí, điểm bắt đầu điểm kết thúc phức QRS đạo trình định Tiếp theo, phức QRS đạo trình riêng biệt trích xuất thời điểm 250 ms trước điểm bắt đầu kết thúc thời điểm 250 ms sau điểm kết thúc phức QRS Điều yêu cầu liên kết xác phức QRS riêng lẻ Tại bước kế tiếp, tất phân đoạn phức QRS liên kết với phức QRS Hình Hình Các phức QRS liên kết với Tiếp theo, thuật toán xác định mối tương quan phức QRS liên kết nhằm loại bỏ nhiễu dao động ngoại vị để phát phức QRS chiếm ưu Để thực điều này, ma trận tương quan tính Các hệ số ma trận tương quan cho biết tương đồng hình dạng phức QRS riêng lẻ để từ xác định phức QRS chiếm ưu Nếu khơng có hệ số ma trận tương quan nhỏ 0,95 (các phức QRS có mặt đạo trình giống nhau) có nghĩa khơng có phức QRS phát dạng nhiễu dao động ngoại vị Mặt khác, phân tích nhóm sử dụng để phát phức QRS chiếm ưu Nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích nhóm UPGMA kết tụ phân cấp Số lượng cụm xác định sở cắt phả hệ phương pháp UPGMA khoảng cách phức QRS lớn Nhóm có số lượng phức QRS lớn định nhóm có phức QRS chiếm ưu Kết thu trung bình hóa để thu phức QRS đại diện cho đạo trình Hình trình bày phức QRS trung bình đại diện đại diện cho chuyển đạo với điểm bắt đầu điểm kết thúc phát 30 H.V Manh, P.M Thang / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 36, No (2020) 25-35 Hình Phức hợp QRS trung bình Bước tiếp theo, phức QRS trung bình lọc lọc thơng dải tần số 150 ÷ 250 (Hz) Sau lọc, thu tín hiệu có chứa thành phần tần số cao phức QRS Tín hiệu tần số cao cắt thời điểm 150 ms trước sau phức QRS nhằm loại bỏ biến dạng gây q trình lọc Tín hiệu nhận sau bước sử dụng để tính đường bao tín hiệu bước Hình 4a biểu diễn tín hiệu tần số cao với đường bao người khỏe mạnh Hình 4b hình ảnh tín hiệu tần số cao với đường bao bệnh nhân bị nhồi máu tim Bước cuối thuật toán xác định số HFMI cho đạo trình, định lượng kích thước RAZ đường bao HFQRS RAZ định nghĩa diện tích phần lõm đường bao tín hiệu HFQRS xác định hai cực đại địa phương Cực đại địa phương phải đáp ứng tiêu chí sau: khoảng cách cực đại địa phương tối thiểu 10 ms có giá trị lớn 35% giá trị đường bao tín hiệu HFQRS cực đại Thông thường, người khỏe mạnh tồn cực đại địa phương (Hình 4a) hai điểm cực đại địa phương đối bệnh nhân bị nhồi máu tim (Hình 4b) cho phép xác định RAZ Nếu phát hai cực đại địa phương RAZ tính hai cực đại Nếu phát nhiều hai cực đại địa phương tham số RAZ tính hai cực đại cao chúng cho kết xấp xỉ tốt hình dạng vùng lõm (a) (b) Hình Tín hiệu tần số cao đường bao, (a) người khỏe mạnh, (b) - bệnh nhân nhồi máu tim Để tính tham số RAZ, trước tiên phải biết đường cong phẳng xác định hình dạng phần lõm Trong nghiên cứu này, ước tính hình dạng phần lõm đường parabol bị giới hạn từ phía đường nằm ngang Trong parabol sử dụng để xấp xỉ hình dạng nửa vùng lõm Đối với parabol, cần xác định tọa độ điểm để định nghĩa hình dạng parabol Chúng tơi chọn điểm điểm cạnh điểm nằm parabol Các tọa độ nhận cách giải hệ phương trình sau đây: 𝑦1 = 𝑎𝑥12 + 𝑏𝑥1 + 𝑐 𝑦2 = 𝑎𝑥22 + 𝑏𝑥2 + 𝑐 𝑦3 = 𝑎𝑥32 + 𝑏𝑥3 + 𝑐 (2) H.V Manh, P.M Thang / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 36, No (2020) 25-35 Trong đó, 𝑥𝑖 𝑦𝑖 với i = 1, 2, tọa độ điểm Giải hệ phương trình thu hệ số a, b c cho phép xác định phương trình parabol Parabol giới hạn đường nằm ngang phía có phương trình dạng tổng qt: 𝑦=𝑒 (3) Trong đó, y tọa độ đường thẳng e số biểu thị phần bù dọc theo đường thẳng từ gốc tọa độ Diện tích parabol bị hạn chế tính theo cơng thức sau: 𝑥𝑚𝑎𝑥 𝑆 = ∫𝑥𝑚𝑖𝑛 (𝑒 − (𝑎𝑥 + 𝑏𝑥 + 𝑐))𝑑𝑥 (4) Trong đó, e phương trình đường thẳng, (𝑎𝑥 + 𝑏𝑥 + 𝑐) công thức parabol 𝑥𝑚𝑖𝑛 , 𝑥𝑚𝑎𝑥 tọa độ 𝑥 điểm cạnh parabol Tham số RAZ phần diện tích tạo thành từ parabol với đường giới hạn Hình trình bày tín hiệu tần số cao với đường bao RAZ 31 Trong đó, A diện tích bên đường bao tín hiệu HFQRS Chỉ số HFMI tính cho đạo trình giá trị số HFMI cuối giá trị trung bình đạo trình có giá trị số HFMI lớn Chỉ số HFMI không đánh giá chuyển đạo có mức nhiễu cao Các chuyển đạo với mức nhiễu cao đánh giá cách tìm kiếm giá trị cực đại phức HFQRS đỉnh cửa sổ có độ rộng 100 ms điểm 50 ms sau điểm kết thúc HFQRS Nếu giá trị lớn cửa sổ lớn 20% giá trị cực đại phức HFQRS chuyển đạo xem nhiễu Các ghi có số chuyển đạo coi nhiễu lớn 2/3 tổng số chuyển đạo có ghi trở lên bị loại khỏi q trình phân tích mà kết phân tích HFQRS coi khơng đáng tin cậy Hình trình bày tín hiệu có mức nhiễu cao đánh giá số HFMI Tham số RMS tính cho chuyển đạo Giá trị RMS cuối giá trị trung bình tính từ giá trị thành phần chuyển đạo coi khơng nhiễu RAZ Hình Chuyển đạo với mức nhiễu cao Hình Tín hiệu tần số cao – RAZ Nhồi máu tim chẩn đoán dựa số HFMI tỷ lệ phần trăm diện tích phần RAZ so với diện tích bên đường bao phức HFQRS tính cơng thức sau: 𝐻𝐹𝑀𝐼 = 𝑅𝐴𝑍 100 𝐴 [%] (5) Bất kỳ chuyển đạo có giá trị số HFMI lớn 8% coi thiếu máu cục Một ghi ECG coi thiếu máu cục phát chuyển đạo thiếu máu cục đồng thời số HFMI chẩn đoán chuyển đạo, giá trị số HFMI (được tính trung bình từ chuyển đạo có số HFMI lớn nhất) có giá trị lớn 9% 32 H.V Manh, P.M Thang / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 36, No (2020) 25-35 Kết thảo luận 3.2 Đánh giá kết thuật toán đề xuất 3.1 Các tham số đánh giá kết Hiệu suất thuật toán chẩn đoán bệnh nhồi máu tim sử dụng phương pháp phân tích tín hiệu ECG tần số cao thử nghiệm 446 ghi tín hiệu ECG sở liệu PTB [19] Trong đó, ghi bị loại lỗi thuật toán xác định phức QRS ghi bị loại mức nhiễu cao tín hiệu HFQRS Như vậy, thuật toán thử nghiệm 431 ghi liệu ECG (trong bao gồm 353 ghi ECG bệnh nhân bị nhồi máu tim 78 ghi ECG người khỏe mạnh) Các kết chẩn đốn trình bày Bảng ma trận nhầm lẫn Hình Giá trị đại diện cho không mắc bệnh nhồi máu tim (người khỏe mạnh) Trong đó, giá trị đại diện cho mắc bệnh nhồi máu tim Các giá trị bên trái kết chẩn đoán thuật toán, giá trị bên giá trị thực tế Số lượng người chẩn đốn xác biểu diễn màu xanh (TN – 33, TP – 259) Các ô màu đỏ số lượng người chẩn đoán sai (FN – 94, FP – 45) Cột bên phải ngồi cho biết giá trị tiên đốn dương tính (85.2%), âm tính (25.98%) độ xác thuật tốn (67.75%) Hai giá trị cịn lại hàng cuối biểu diễn cho giá trị độ đặc hiệu (42.31%) độ nhạy (73.37%) thuật toán đề xuất Bên cạnh đó, Bảng trình bày giá trị trung bình số HFMI RMS bệnh nhân nhồi máu tim đối tượng hoàn toàn khỏe mạnh thử nghiệm thuật toán sở liệu Độ nhạy (Se) tham số cho biết xác suất kết xét nghiệm dương tính có bệnh (tỷ lệ dương tính thật) tính theo [18] 𝑇𝑃 𝑆𝑒 = 𝑇𝑃+𝐹𝑁 (6) Trong đó, TP số bệnh nhân chẩn đốn xác bị nhồi máu tim FN số bệnh nhân bị chẩn đoán nhầm khỏe mạnh Độ đặc hiệu cho biết xác suất kết xét nghiệm âm tính khơng có bệnh (tỷ lệ âm tính thật) Độ đặc hiệu (Sp) tính theo công thức [18] 𝑇𝑁 𝑆𝑝 = 𝑇𝑁+𝐹𝑃 (7) Trong đó, TN số bệnh nhân chẩn đốn xác khỏe mạnh FP số bệnh nhân chẩn đoán sai mắc bệnh nhồi máu tim Giá trị tiên đốn dương tính cho biết xác xuất người thực bị bệnh chẩn đoán dương tính tính theo cơng thức sau [18] 𝑇𝑃 𝑃+ = 𝑇𝑃+𝐹𝑃 (8) Trong đó, TP số bệnh nhân chẩn đốn xác bị nhồi máu tim FP số bệnh nhân chẩn đốn khơng xác bị nhồi máu tim Giá trị tiên đốn âm tính cho biết xác suất người khơng bị bệnh chẩn đốn âm tính tính theo cơng thức [18] 𝑇𝑁 𝑃− = 𝑇𝑁+𝐹𝑁 (9) Trong đó, TN số bệnh nhân chẩn đốn xác khỏe mạnh FN số bệnh nhân bị chẩn đoán nhầm khỏe mạnh Ngồi ra, tham số xác cho biết xác suất chung bệnh nhân chẩn đốn xác sử dụng để đánh giá hiệu suất thuật toán [19] 𝑇𝑃+𝑇𝑁 𝐴 = 𝑇𝑃+𝑇𝑁+𝐹𝑃+𝐹𝑁 (10) Bảng Kết chẩn đoán nhồi máu tim thuật toán HFQRS Tham số Thuật toán đề xuất Độ nhạy (%) 73.37 Độ đặc hiệu (%) 42.31 Giá trị tiên đốn dương tính (%) 85.20 Giá trị tiên đốn âm tính (%) 25.98 H.V Manh, P.M Thang / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 36, No (2020) 25-35 33 RMS để phát nhồi máu tim dường cho kết xác nhiều so với RAZ Hình Tín hiệu HFQRS với đường bao bệnh nhân khỏe mạnh Hình Ma trận nhầm lẫn biểu diễn kết phương pháp đề xuất Bảng Giá trị trung bình số HFMI RMS HFMI [%] RMS [µV] Bệnh nhân bị nhồi máu tim 12.3 2.78 Người khỏe mạnh 10.64 3.1 Qua phân tích giá trị Bảng 2, thấy giá trị RMS trung bình người khỏe mạnh cao so với bệnh nhân nhồi máu tim phù hợp với giả định lý thuyết Nhồi máu tim làm giảm tổng lượng lưu trữ tín hiệu HFQRS dẫn đến thông số RMS thấp Giá trị số HFMI bệnh nhân nhồi máu tim cao chút so với người khỏe mạnh Sự khác biệt nhỏ cho thấy tương đồng hình thái tín hiệu HFQRS tần số cao đối tượng khỏe mạnh bệnh nhân nhồi máu tim khiến cho kết chẩn đốn chưa xác Hình trình bày tín hiệu HFQRS với đường bao bệnh nhân khỏe mạnh có hình thái giống với hình thái tín hiệu HFQRS bệnh nhân nhồi máu tim Việc sử dụng kết hợp số HFMI Hiệu suất thuật toán đề xuất so sánh với kết công bố thử nhiệm lâm sàng (Toledo [10], Conti [13], Galante [14]) Cả nghiên cứu lâm sàng lợi ích việc sử dụng tín hiệu ECG tần số cao q trình chẩn đốn bệnh thiếu máu tim Hình so sánh kết thuật tốn HFQRS đề xuất với kết phân tích HFQRS công bố nghiên cứu Kết thuật tốn đề xuất so sánh với kết nghiên cứu lâm sàng Chỉ có giá trị tiên đốn âm tính thấp tín hiệu HFQRS người khỏe mạnh có hình thái giống với người mắc bệnh nhồi máu tim nên thuật toán chẩn đốn sai Kết phát thành cơng nhồi máu tim bị ảnh hưởng quy mô bệnh nhân tham gia xét nghiệm tỷ lệ bệnh nhân nhồi máu tim đối tượng khỏe mạnh quần thể xét nghiệm Giá trị tiên đốn dương tính âm tính cho thấy đối tượng khỏe mạnh chiếm ưu nghiên cứu Conti [13] Ngược lại, nghiên cứu Toledo [10] chúng tôi, ECG ghi nhận từ bệnh nhân nhồi máu tim chiếm ưu Với nghiên cứu Galante [14], tỷ lệ bệnh nhân nhồi máu tim đối tượng khỏe mạnh quần thể xét nghiệm cân 34 H.V Manh, P.M Thang / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 36, No (2020) 25-35 90 Hiệu suất [%] 80 97 94 100 Thuật toán đề xuất 85,2 Eran Toledo [10] 79 73,37 70 63 67,3 71 72,8 68 69,5 63,6 Alberto Conti [13] Ori Galante [14] 60 50 42,31 39 40 25,98 30 20 11 10 Se Sp P+ P- Tham số so sánh Hình So sánh kết thu từ phân tích HFQRS với số kết nghiên cứu lâm sàng Kết luận [3] Bài báo đề xuất phương pháp chẩn đốn bệnh nhồi máu tim sử dụng tín hiệu ECG tần số cao dựa số HFMI để định lượng giá trị RAZ đường bao tín hiệu HFQRS Hiệu suất đạt thuật toán đề xuất thử nghiệm 333 ghi ECG từ bệnh nhân chẩn đoán mắc bệnh nhồi máu tim 78 ghi ECG từ đối tượng khỏe mạnh sở liệu PTB Kết cho thấy nhồi máu tim dẫn tới thay đổi tín hiệu từ ECG tần số cao T.T Schlegel, W.B Kulecz, J.L DePalma, A.H Feiveson, J.S Wilson, M.A Rahman, M.W Bungo, Real-Time 12-Lead High-Frequency QRS Electrocardiography for Enhanced Detection of Myocardial Ischemia and Coronary Artery Disease, Mayo Clinic Proceedings 79 (2004) 339350 https://doi.org/10.4065/79.3.339 [4] B.H Langner, Further Studies in High Fidelity Electrocardiography: Myocardial Infarction, Circulation VIII (1953) 905-913 https://doi.org/ 10.1161/01.CIR.8.6.905 [5] M Ringborn, J Pettersson, E Persson, S.G Warren, P Platonov, O Pahlm, G.S Wagner, Comparison of high-frequency QRS components and ST-segment elevation to detect and quantify acute myocardial ischemia, Journal of Electrocardiology 43 (2010) 113-120 https://doi org/10.1016/j.jelectrocard.2009.11.009 [6] D Rosenmann, Y Mogilevski, G Amit, L.R Davrath, D Tzivoni, High-frequency QRS analysis improves the specificity of exercise ECG testing in women referred for angiography, Journal of Electrocardiology 46 (2013) 19-26 https://doi org/10.1016/j.jelectrocard.2012.08.007 [7] S Abboud, Subtle alterations in the highfrequency QRS potentials during myocardial ischemia in dogs, Computers and Biomedical Research 20 (1987) 384-395 https://doi.org/10 1016/j.jelectrocard.2012.08.007 Tài liệu tham khảo [1] S Abboud, S Zlochiver, High-frequency QRS electrocardiogram for diagnosing and monitoring ischemic heart disease, Journal of Electrocardiology 39 (2006) 82-86 https://doi.org/10.1016/j.jelectro card.2005.09.007 [2] J.A Lipton, S.G Warren, M Broce, S Abboud, A Beker, L Sörnmo, D.R Lilly, C Maynard, B.D Lucas Jr., G.S Wagner, High-frequency QRS electrocardiogram analysis during exercise stress testing for detecting ischemia, International Journal of Cardiology 124 (2008) 198-203 https:// doi.org/10.1016/j.ijcard.2007.02.002 H.V Manh, P.M Thang / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 36, No (2020) 25-35 35 [8] A.L Goldberger, V Bhargava, V Froelicher, J Covell, Effect of myocardial infarction on highfrequency QRS potentials, Journal Electrocardiology 13 (1980) 367-372 https://doi org/10.1161/01.CIR.64.1.34 compared to conventional ST-segment analysis in patients with chest pain and normal ECG referred for exercise tolerance test, Cardiology Journal 22 (2015) 141-149 https://doi.org/10.1016/j.ajem.2015 11.044 [9] J Pettersson, O Pahlm, E Carro, L Edenbrandt, M Ringborn, L Sörnmo, S.G Warren, G.S Wagner, Changes in high-frequency QRS components are more sensitive than ST-segment deviation for detecting acute coronary artery occlusion, Journal of the American College of Cardiology 36 (2000) 1827-1834 https://doi.org/ 10.1016/S0735-1097(00)00936-0 [14] O Galante, G Amit, Y Granot, L.R Davrath, S Abboud, D Zahger, High-frequency QRS analysis in the evaluation of chest pain in the emergency department, Journal of Electrocardiology 50 (2017) 457-465 https://doi.org/10.1016/j.jelectrocard 2017 02.009 [10] E Toledo, J.A Lipton, S.G Warren, S Abboud, M Broce, D.R Lilly, C Maynard, B.D Lucas Jr., G.S Wagner, Detection of stress-induced myocardial ischemia from the depolarization phase of the cardiac cycle-a preliminary study, Journal of Electrocardiology 42 (2009) 240-247 https://doi.org/10.1016/j.jelectrocard.2008.12.023 [11] G Amit, O Galante, L.R Davrath, O Luria, S Abboud, D Zahger, High-frequency QRS analysis in patients with acute myocardial infarction: A preliminary study, Annals of Noninvasive Electrocardiology 18 (2013) 149-156 https://doi org/10.1111/anec.12023 [12] E Trägårdh, O Pahlm, G.S Wagner, J Pettersson, Reduced high-frequency QRS components in patients with ischemic heart disease compared to normal subjects, Journal of Electrocardiology 37 (2004) 157-162 https://doi.org/10.1016/j.jelectro card.2004.02.004 [13] A Conti, A Alesi, G Aspesi, N.D Bernardis, S Bianchi, A Coppa, C Donnini, C Grifoni, A Becucci, C Casula, High-frequency QRS analysis [15] D Rosenmann, Y Mogilevski, G Amit, L.R Davrath, D Tzivoni, High-frequency QRS analysis improves the specificity of exercise ECG testing in women referred for angiography, Journal of Electrocardiology 46 (2013) 19-26 https://doi org/10.1016/j.jelectrocard.2012.08.007 [16] G Amit, Y Granot, S Abboud, Quantifying QRS changes during myocardial ischemia: Insights from high frequency electrocardiography, Journal of Electrocardiology 47 (2014) 505-511 https:// doi.org/10.1016/j.jelectrocard.2014.03.006 [17] T Sharir, K Merzon, I Kruchin, A, Bojko, E Toledo, A Asman, P Chouraqui, Use of electrocardiographic depolarization abnormalities for detection of stress-induced ischemia as defined by myocardial perfusion imaging, American Journal of Cardiology 109 (2012) 642-650 https:// doi.org/10.1016/j.amjcard.2011.10.022 [18] https://www.medcalc.org/calc/diagnostic_test.ph, (accessed 13 October 2019) [19] https://physionet.org/content/ptbdb/1.0.0/ (accessed 10 September 2019)  ... (2020) 25-35 ECG tần số cao có nghĩa phân tích thành phần tần số 150 ÷ 250 (Hz) ECG tần số cao chủ yếu sử dụng để phân tích phổ phức QRS (HFQRS) tần số cao [1-3] Tuy nhiên, phân tích HFQRS có hạn chế... nhồi máu tim tham số RAZ hữu ích so với tham số RMS (chỉ báo cường độ tín hiệu HFQRS) [3,11,17] 2.2 Chẩn đốn nhồi máu tim dựa phân tích QRS tần số cao Thuật toán chẩn đoán chứng nhồi máu tim đề... and Technology, Vol 36, No (2020) 25-35 Tự động chẩn đoán nhồi máu tim dựa phân tích QRS tần số cao Hồng Văn Mạnh1, Phạm Mạnh Thắng1, Trường Đại học Cơng nghệ, ĐHQGHN, 144 Xuân Thủy, Hà Nội,