لینک پایان نامه در سایت ایران داک

 

 دانلود متن کامل پایان نامه

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

چکیده

قلب و سيستم انتقال خون، از مهم‌ترين ارگان‌هاي بدن انسان مي‌باشند. هر اختلالي در اين ارگان‌ها بر روي عملکرد کل بدن تأثير بسيار محسوسي داشته، زیرا سيستم انتقال خون مسئولیت تأمين انرژي مورد نياز تمام ارگان‌هاي بدن (از جمله خود قلب) را برعهده دارد. بيماري‌هاي قلبي هر ساله در جهان تعداد زيادي از انسان‌ها را از بين مي‌برد يا بر عملکرد آنها تأثير مي‌گذارد. مطابق آمار منتشر شده توسط سازمان جهانی سلامت میزان مرگ و مير ناشی از مشکلات قلبي بسيار بيشتر از هر سانحه يا اتفاق طبيعي دیگر است. اين امر علت اصلي توسعه فعاليت‌هاي علمي و پژوهشي در دانش پزشکي و در زمينه بيماري‌هاي قلبي و گسترش وسيع و سريع آن به حوزه ساير علوم نظير علوم مهندسي براي يافتن راه‌هاي مؤثر پيشگيري از اين دسته بيماري‌ها مي‌باشد.

پايان نامه حاضر در چنين مسيري و با هدف کمک به توسعه الگوريتم‌هاي شناسايي آريتمي‌هاي قلبي با بهره گرفتن از داده‌های حاصل از سیستم‌های اندازه گیری مشخصات قلب، سیگنال الکتروکادیوگرام تدوين گرديده است.

این پایان نامه در سه فصل و دو پیوست به رشته ی تحریر در آمده است. در فصل اول توضيحاتي در مورد اهميت توجه به اين موضوع و همچنين کارهاي قبلي انجام شده مرتبط با آن ارائه شده است. فصل دوم به شرح روش‌ها و الگوریتم‌های آشکارسازی و تشخیص رخدادهای الکتروکادیوگرام پرداخته شده است و  در نهایت،  فصل سوم حاوی صحه گذاری الگوریتم های ارائه شده و بیان پیشنهادهایی برای توسعه موارد مطرح شده در این پژوهش می باشد. در پیوست اول  آناتومي و چگونگی عملکرد قلب در سیستم گردش خون و در پیوست دوم تئوری های استفاده شده به تفصیل بیان شده اند.

.

 

 

 

 

 

 

فصل اول :                                                                                                                                طرح مسأله

 

 

1-1- مقدمه فصل

امروزه، محققان و دانشمندان فراواني در بسياري از نقاط جهان و در رشته‌ها و گرايش‌هاي مختلف دانشگاهي مشغول انجام تحقيقات در زمينه افزايش سطح پيشگيري، بهداشت و درمان بيماري‌هاي انساني هستند. جديت و حجم اين تحقيقات عمدتاً متناسب با ميزان خطر سازي موضوع مورد بحث در از بين بردن سلامتي شخص بوده و به عبارت ديگر، ميزان سرمايه گذاري و اهتمام دانشگاه‌ها و موسسات پژوهشي در سراسر جهان، به موضوعات حساس و مخاطره آميزي نظير سلامتي قلب، مغز، خون، سيستم عصبي، نخاع و غيره در سطح بسيار بالايي بوده، به گونه‌اي که امروزه افزايش سطح بهداشت و سلامتي جامعه در کشورهاي پيشرفته آمريکاي شمالي و اروپا، جزء اولويت‌هاي نخست اداره‌کنندگان اين کشورها مي‌باشد. مطابق آمار رسمی ارائه شده توسط سازمان جهانی سلامت (World Health Organization-WHO) در سال 2008 میلادی، ]1[ در کشورهایی با سطح درآمد متوسط (مانند ایران) بیماری های قلبی عامل بیش از یک چهارم مرگ و میرها بوده است، شکل (1-1).

پایان نامه

شکل (1-1). نمایش علل مرگ ومیر در کشورهایی با سطح درآمد متوسط در سال2008 میلادی.

موضوع تشخيص بيماري‌هاي قلبي و پيش‌بيني برخي رخدادهاي مخاطره آميز مرتبط با سيستم قلبي عروقي (Cardiovascular System) نظير سکته قلبي، مرگ ناگهاني، گرفتگي عروق کرونر، شوک‌هاي فشار خون و مشکلات دريچه‌اي و مکانيکي قلبي، يکي از آرزوهاي علمي مهم دانشمندان و محققان اين زمينه در پنج دهه گذشته است. به طور کلي، محققان دانشگاه‌هاي مهم آمريکا و اروپا از چند دهه گذشته تاکنون، با شروع حرکتي منسجم و هماهنگ، سعي در يافتن راه حلي با دقت قابل قبول و داراي مقاومت مناسب داشته و بودجه‌هاي تحقيقاتي قابل توجهي را براي حل اين مسأله بزرگ علمي اختصاص داده‌اند.

در ميان بيماري‌ها و مشکلات قلبي، محققان به فيبريلاسيون دهليزي، تاکيکاردياها، براديکارديا، نوسانات سريع دهليزي، مرگ قلبي و سنکوپ توجه بيشتري دارند. علت اين امر اين است که بيماري‌هاي مذکور همگي در مراحل اوليه آغاز خود، درمان پذيرند در حالي که با گذشت زمان و با رسيدن به مراحل حاد، ممکن است برای عملکرد طبیعی قلب خطر جدی ایجاد شود.

در بين تمامي بافت‌ها و قسمت‌هاي مختلف بدن، قسمتي که بيش از همه داراي فعاليت مکانيکي مي‌باشد، قلب است. به منظور بررسي وضعيت عملکرد قلب يک انسان، پزشکان به صورت معمول اندازه گيري‌ها و آزمايشات مشخصي را انجام داده و سپس با کنار هم گذاشتن تمام شواهد و اطلاعات مفيد به دست آمده از اندازه گيري‌ها، تصميم گيري مناسبي (تشخيص بيماري) را انجام مي‌دهند. به صورت کلي، اندازه گيري‌هايي که پزشکان از يک فرد مورد بررسي انجام مي‌دهند به دو دسته درون بدني (Invasive) و غير دروني  (Non-invasive)تقسيم بندي شده که در بيمارستان‌ها بخش‌هاي مرتبط با اين اندازه گيري‌ها به ترتيب تحت عناوين غير تهاجمي و تهاجمي نامگذاري مي‌گردد.

در اندازه گيري‌هاي غير دروني، سنسورهاي مورد استفاده بدون وارد شدن به داخل بدن فرد، اندازه گيري‌هاي خود را انجام داده و آن را در اختيار سيستم تبديل و جمع کننده قرار مي‌دهند. از اين دسته مي‌توان به گوشي پزشکي (Stethoscope)، دماسنج، الکترو کارديوگرام (Electrocardiogram-ECG)، اِکو کارديوگرام(Echocardiogram) ، MRI، فونوکارديوگرام (Phonocardiogram-PCG)، دستگاه فشار سنج ساعدی (Cuff Pressure)، دستگاه فشار نبض      (Pulse Pressure) و تصوير برداري هسته‌اي نظير CT، SPECT، PET اشاره نمود.  با توجه به عملکرد تناوبي قلب پستانداران (Mammalians)، به صورت کلي اندازه گيري‌هاي انجام شده مرتبط با فعاليت قلب نيز به صورت تناوبي و پريوديک ديده شده، بنابراين سيگنال‌های وابسته به فعاليت‌های مختلف قلبي نظير ECG، PCG و ABP، شامل رخدادهايي (events) می‌باشند که تشخيص‌هاي اوليه بيماری با توجه به اين ويژگي‌ها توسط ماشين قابل انجام هستند.

در يک نگاه کلي مي‌توان گفت به منظور تشخيص امراض قلبي به کمک ماشين‌هاي محاسبه‌گر، ابتدا لازمست تا اندازه گيري‌هاي مناسبي که حاوی اطلاعات مفيد و موثري در مورد فعاليت قلب باشند را انجام داده و ثبت کرد. در گام بعد، رخدادهاي هر نوع اندازه گيري بايستي توسط يک روش مقاوم به نويز و آشفتگي‌هاي موجود در اندازه گيري، با دقت قابل قبول و مناسبي آشکارسازي گردند. پس از اين مرحله، لازم است که به کمک پزشکان و متخصصان قلب و عروق، پايگاه داده‌اي با گستردگي مناسب گردآوري و تدوين شود به گونه‌اي که به کمک آن بتوان استنتاج مناسبي را جهت تشخيص بيماري‌ها و عيوب قلبي انجام داد.

 

1-2- اهميت پردازش سيگنال‌های حیاتی به وسيله الگوريتم‌هاي رايانه‌اي

مبحث تشخيص بيماري‌هاي قلبي، به طور کلی از دو قسمت تشکيل شده‌است:

  • پيچيدگي‌هاي محاسباتي (Computational Complexity)
  • پيچيدگي‌هاي تصميم گيري (Decision Making Complexity)

پيچيدگي‌هاي محاسباتي در شرايط عادي توسط رایانه انجام شده در حالي که پيچيدگي‌هاي تصميم گيري به عهده پزشکان و متخصصان مي‌باشد. مي‌توان با افزايش هوش مصنوعي و گسترش و هوشمند سازي پايگاه دانش، نقش رایانه را در تشخيص‌هاي دقيق‌تر پزشکي وضعيت قلبي انسان بهبود بخشيد.

مي‌توان رخدادهاي سيگنال‌ ECG را به دو دسته ضربه‌وار (Impulsive) و غير ضربه‌اي (Non-Impulsive) تقسيم بندي نمود. در جدول (1-1) رخدادهاي این سيگنال‌ و نوع آنها مشخص شده‌است.

جدول(1-1). نمايش رخدادهاي سيگنال‌هاي ECG و ABP و طبقه‌بندي آنها

Non-ImpulsiveImpulsiveSignal/Nature
P, T, UQ, R, SECG

در اين تحقيق، محل وقوع (Incident Location) و نقاط شروع (Onset) و خاتمه (Offset) هر يک از رخدادهاي مربوط به سیگنال ECG آشکارسازي می‌شود. به دلايلی که ذکر می‌شود شناسايي و آشکارسازی هر يک از نقاط سه گانه فوق، از پيچيدگي‌هايي برخوردارند که موضوع اصلی بسياری از پژوهش‌های انجام شده در زمينه تشخيص بيماري‌های قلبی در سال‌های اخير است.

  • نويزهاي اندازه‌ گيري: وجود نويز‌هاي اندازه گيري به عنوان يک عامل مهم در کاهش دقت آشکارسازي رخدادها در سيگنال‌هاي حياتي مطرح است. نويزهاي اندازه گيري معمولاً داراي فرکانس بالايي بوده و مي‌توان با بهره گرفتن از يک فيلتر ديجيتال مناسب آنها را رفع نمود. اما گاهي اوقات محتواي فرکانسي نويز با عناصر فرکانسي مهم سيگنال‌هاي اندازه گيري شده تداخل می‌کند و بدين ترتيب ممکن است با اعمال فيلتر سازي، برخي اطلاعات مفيد در سيگنال‌ها از بين برود که این امر عمدتاً باعث کاهش دقت آشکارسازی و شناسايي موقعيت‌های مورد نظر می‌شود.
  • استفاده از دستگاه‌های مختلف اندازه گيری سيگنال‌های حياتی: عمدتاً اندازه گيری سيگنال الکتريکی قلب، بوسيله دستگاه الکتروکارديوگرام حالت استراحت و يا بوسيله هولتر (Holter) انجام می شود. دستگاه الکتروکارديوگرام حالت استراحت در شرايطی که بيمار ساکن است، سيگنال الکتريکی قلب فرد را جمع آوری نموده، لذا تنها دسته خاصی از نويزها به آن اثر می‌گذارند. از سوی ديگر، هولتر سيستمي قابل حمل است که توسط يک کمربند به بيمار متصل شده، به مدت 24 الي 48 ساعت سيگنال ECG بيمار را ثبت مي‌نمايد. هولترها داراي نرخ‌هاي نمونه برداري از 128 تا چند کيلو هرتز مي‌باشند. اگرچه اطلاعات چند ده ساعته در مورد بيمار بسيار ارزشمند است، اما به علت لغزش الکترودهاي دستگاه روي سطح پوست که به واسطه حرکت فيزيکي، پياده روي، سرفه، عطسه، نشستن و برخاستن و غيره رخ مي‌دهد، نويزهاي شديدي بر سيگنال هولتر اثر می‌گذراند که حتي رخدادهاي ضربه وار سيگنال ECG نظيرکمپلکس QRS درآن محو مي‌شوند. بنابراين نرم افزاري که فرآيند آشکار سازي رخدادها و تعيين لبه‌هاي آنها (Delineation or Segmentation) را انجام مي‌دهد، بايستي در برابر نويزهاي هولتري بسيار مقاوم باشد.
  • بيماري‌هاي قلبي و آريتمي‌ها: گاهي اوقات بيماري‌هاي بدخيم قلبي، آريتمي‌ها و مشکلات مکانيکي قلب سبب عوض شدن کامل الگوي متعارف (Morphology)رخدادهاي سيگنال مي‌شوند. مثلاً استمرار بيش از حد کمپلکس QRS، پلکاني و چند قله شدن آن، وجود فعاليت‌هاي الکتريکي زائد در اين کمپلکس‌ها، محو شدن شکاف ديکروتيک در سيگنال ABP، تداخل موقعيت آغاز سيستول ضربان با فاز دياستول ضربان قبلي و وجود تاکيکاردياي بطني مي‌توانند از جمله موارد توليد خطاي آشکارسازي و تعيين لبه‌ها به شمار آيند.

با توجه به مشکلات ذکر شده، گام نخست حل مساله تشخيص بيماري قلبي، آشکارسازي و تعيين لبه‌هاي رخدادهاي اندازه گيري‌هاي مذکور با دقت قابل قبول در حوزه پزشکی مي‌باشد. پس از آنکه رخدادهاي سيگنال هاي ECG، PCG و ABP آشکارسازي شده، از سيگنال جدا شدند، نوبت آن است که با بهره گرفتن از پايگاه دانش پزشکي جامع، جايگاه مناسبي برای هر ضربان تعيين شود. اگر چه در علوم مرتبط با پردازش داده‌ها و باز شناخت الگو، راه حل‌هاي زيادي به منظور خوشه بندي و طبقه بندي ويژگي‌ها بيان شده‌است، اما به دلايل ذيل، تعداد زيادي از اين روش‌ها داراي توان تعميم مناسب (Generalization Power) براي حل مساله تشخيص نمي‌باشند.

  • قلب هر انسان داراي ويژگي‌هاي عملکردي خاص خود بوده، حتي گاهي اوقات داراي ويژگي‌هاي منحصر به فرد مي‌باشد. به عنوان مثال دو فرد نرمال يکي چاق و کوتاه قد و ديگري لاغر قد بلند، مي‌توانند سيگنال‌هاي متفاوتي نسبت به يکديگر داشته باشند. بنابراين تعريف الگوی مرجع (Reference Template) بعنوان مبدأ سنجش که دارای تعميم قابل قبولي باشد، بسيار بعيد به نظر مي‌رسد، چرا که حتي در مورد يافتن مرجع نرمال نيز طرح چنين مساله‌اي قابل قبول نيست، زيرا ممکن است به راحتي يک سيگنال نرمال در کلاس غير نرمال و يا يک سيگنال غير نرمال به علت داشتن شباهت‌هاي لازم در طبقه سالم قرار گيرد.
  • در موارد شامل آريتمي و بيماري‌هاي قلبي، مشکل فوق‌الذکر در شرايط حادتري ظاهر مي‌گردد. بعنوان مثال، گاهي اوقات يک آريتمي داراي نشانه‌های موافق و نقيض زيادی با يک مورد خاص بوده که حتي زبده‌ترين تيم‌هاي پزشکي را نيز مجبور به انجام آزمايشات جديدتر و بيشتر جهت اتخاذ تصميم مي‌نمايد.
  • بحث نويز‌هاي اندازه گيري و آرتيفکت‌های مزاحم در تمام سيستم‌هاي اندازه گيري رایانه‌اي که کاهش دهنده دقت تشخيص مي‌باشند، مطرح است. وجود نويز مي‌تواند باعث افزايش خطاي شبکه طبقه بندي کننده شود.

با توجه به موارد مذکور، مي‌توان گفت تقريباً هيچ روش کلاسيکي که بتواند پاسخگوي مشکلات بوده و توان تعميم مناسبي را ارائه نمايد، وجود ندارد. بنابراين اين زمينه نيز احتياج به انجام تحقيقات کاملاً وسيع و هدفمند داشته تا بتوان با حل مشکلات موجود به صورت تدريجي، گام‌هاي بلندتري را جهت تشخيص بيماري‌هاي قلبي برداشت.

تاکنون روش­های بسیاری با هدف آشکار­سازی کمیت­های قابل اندازه­گیری وقایع غیر­تهاجمی سیگنالهایی ( از قبیل ECG ]2[، صدای قلب  (PCG) ]3[ و فشار خون شریانی (APB) ]2[) بر مبنای مدلهای ریاضی ]4[، تبدیل هیلبرت (HT) و مشتق مرتبه اول ]2[، مشتق مرتبه دوم ]5[، تبدیل ویولت و فیلتر­بانک­ها ]5،2[، محاسبات نَرم (فازی – عصبی، الگوریتم ژنتیک) ]6[، کاربرد مدلهای مارکوف پنهان ]7[ پیشنهاد شده است. همچنین با تعریف و پیاده­سازی تبدیلاتی از قبیل تبدیل ویولت گسسته (DWT)، تبدیل ویولت پیوسته (CWT) ]9،8[، تبدیل هیلبرت (HT) ]10[، تبدیل فوریه سریع (FFT) ]11[، تبدیل فوریه زمان کوتاه (STFT) ]12[، چگالی طیف توان (PSD) ]13[، روشهای طیفی مرتبه بالاتر ]14[، گشتاور­های آماری ]15[، تبدیلات غیر­خطی از قبیل فرکتال­ها و نماهای لیاپانوف ]16[، روش­های بسیاری به منظور استخراج ویژگی از سیگنال ECG اصلی ]8[، سیگنال ECG پیش­پردازش شده ارائه شده است.

در تحقیق ارائه شده، سعی شد تا با مقاومت خوبی نسبت به نویز و آشفتگی در سیستم اندازه گیری، بتوان رخدادهای موجود در این سیگنال الکتروکاردیوگرام را آشکارسازی نمود. در ادامه با توجه به ماهیت سیگنال ECG و همچنین نوع رخداد کمپلکس QRS در این سیگنال، کمپلکس QRS با دقت قابل قبولی تشخیص داده می‌شود. سپس با بهره گرفتن از روش های ابتکاری و جدید، موج های  Tو P نیز تشخیص داده می‌شود. در پایان نتایج بدست آمده و همچنین صحه گذاری عملکرد آشکارسازی رخدادهای تشخیص داده شده، ارائه می گردد.

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

تعداد صفحه : 193

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

:        ****       [email protected]

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***

جستجو در سایت : کلمه کلیدی خود را وارد نمایید :