هستند. جدیت و حجم این تحقیقات عمدتاً متناسب با میزان خطر سازی موضوع مورد بحث در از بین بردن سلامتی شخص بوده و به عبارت دیگر، میزان سرمایه گذاری و اهتمام دانشگاه‌ها و موسسات پژوهشی در سراسر جهان، به موضوعات حساس و مخاطره آمیزی نظیر سلامتی قلب، مغز، خون، سیستم عصبی، نخاع و غیره در سطح بسیار بالایی بوده، به گونه‌ای که امروزه افزایش سطح بهداشت و سلامتی جامعه در کشورهای پیشرفته آمریکای شمالی و اروپا، جزء اولویت‌های نخست اداره‌کنندگان این کشورها می‌باشد. 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).

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

موضوع تشخیص بیماری‌های قلبی و پیش‌بینی برخی رخدادهای مخاطره آمیز مرتبط با سیستم قلبی عروقی (Cardiovascular System) نظیر سکته قلبی، مرگ ناگهانی، گرفتگی عروق کرونر، شوک‌های فشار خون و مشکلات دریچه‌ای و مکانیکی قلبی، یکی از آرزوهای علمی مهم دانشمندان و محققان این زمینه در پنج دهه گذشته است. به طور کلی، محققان دانشگاه‌های مهم آمریکا و اروپا از چند دهه گذشته تاکنون، با شروع حرکتی منسجم و هماهنگ، سعی در یافتن راه حلی با دقت قابل قبول و دارای مقاومت مناسب داشته و بودجه‌های تحقیقاتی قابل توجهی را برای حل این مسأله بزرگ علمی اختصاص داده‌اند.

در میان بیماری‌ها و مشکلات قلبی، محققان به فیبریلاسیون دهلیزی، تاکیکاردیاها، برادیکاردیا، نوسانات سریع دهلیزی، مرگ قلبی و سنکوپ توجه بیشتری دارند. علت این امر این است که بیماری‌های مذکور همگی در مراحل اولیه آغاز خود، درمان پذیرند در حالی که با گذشت زمان و با رسیدن به مراحل حاد، ممکن است برای عملکرد طبیعی قلب خطر جدی ایجاد شود.

در بین تمامی بافت‌ها و قسمت‌های مختلف بدن، قسمتی که بیش از همه دارای فعالیت مکانیکی می‌باشد، قلب است. به منظور بررسی وضعیت عملکرد قلب یک انسان، پزشکان به صورت معمول اندازه گیری‌ها و آزمایشات مشخصی را انجام داده و سپس با کنار هم گذاشتن تمام شواهد و اطلاعات مفید به دست آمده از اندازه گیری‌ها، تصمیم گیری مناسبی (تشخیص بیماری) را انجام می‌دهند. به صورت کلی، اندازه گیری‌هایی که پزشکان از یک فرد مورد بررسی انجام می‌دهند به دو دسته درون بدنی (Invasive) و غیر درونی  (Non-invasive)تقسیم بندی شده که در بیمارستان‌ها بخش‌های مرتبط با این اندازه گیری‌ها به ترتیب تحت عناوین غیر تهاجمی و تهاجمی نامگذاری می‌گردد.

در اندازه گیری‌های غیر درونی، سنسورهای مورد استفاده بدون وارد شدن به داخل بدن فرد، اندازه گیری‌های خود را انجام داده و آن را در اختیار سیستم تبدیل و جمع کننده قرار می‌دهند. از این دسته می‌توان به گوشی پزشکی (Stethoscope)، دماسنج، الکترو کاردیوگرام (Electrocardiogram-ECG)، اِکو کاردیوگرام(Echocardiogram) ، MRI، فونوکاردیوگرام (Phonocardiogram-PCG)، دستگاه فشار سنج ساعدی (Cuff Pressure)، دستگاه فشار نبض      (Pulse Pressure) و تصویر برداری هسته‌ای نظیر CT، SPECT، PET اشاره نمود.  با توجه به عملکرد تناوبی قلب پستانداران (Mammalians)، به صورت کلی اندازه گیری‌های انجام شده مرتبط با فعالیت قلب نیز به صورت تناوبی و پریودیک دیده شده، بنابراین سیگنال‌های وابسته به فعالیت‌های مختلف قلبی نظیر ECG، PCG و ABP، شامل رخدادهایی (events) می‌باشند که تشخیص‌های اولیه بیماری با توجه به این ویژگی‌ها توسط ماشین قابل انجام هستند.

در یک نگاه کلی می‌توان گفت به منظور تشخیص امراض قلبی به کمک ماشین‌های محاسبه‌گر، ابتدا لازمست تا اندازه گیری‌های مناسبی که حاوی اطلاعات مفید و موثری در مورد فعالیت قلب باشند را انجام داده و ثبت کرد. در گام بعد، رخدادهای هر نوع اندازه گیری بایستی توسط یک روش مقاوم به نویز و آشفتگی‌های موجود در اندازه گیری، با دقت قابل قبول و مناسبی آشکارسازی گردند. پس از این مرحله، لازم است که به کمک پزشکان و متخصصان قلب و عروق، پایگاه داده‌ای با

 گستردگی مناسب گردآوری و تدوین شود به گونه‌ای که به کمک آن بتوان استنتاج مناسبی را جهت تشخیص بیماری‌ها و عیوب قلبی انجام داد.

1-2- اهمیت پردازش سیگنال‌های حیاتی به وسیله الگوریتم‌های رایانه‌ای

مبحث تشخیص بیماری‌های قلبی، به طور کلی از دو قسمت تشکیل شده‌است:

• پیچیدگی‌های محاسباتی (Computational Complexity)
• پیچیدگی‌های تصمیم گیری (Decision Making Complexity)

پیچیدگی‌های محاسباتی در شرایط عادی توسط رایانه انجام شده در حالی که پیچیدگی‌های تصمیم گیری به عهده پزشکان و متخصصان می‌باشد. می‌توان با افزایش هوش مصنوعی و گسترش و هوشمند سازی پایگاه دانش، نقش رایانه را در تشخیص‌های دقیق‌تر پزشکی وضعیت قلبی انسان بهبود بخشید.

می‌توان رخدادهای سیگنال‌ ECG را به دو دسته ضربه‌وار (Impulsive) و غیر ضربه‌ای (Non-Impulsive) تقسیم بندی نمود. در جدول (1-1) رخدادهای این سیگنال‌ و نوع آنها مشخص شده‌است.

جدول(1-1). نمایش رخدادهای سیگنال‌های ECG و ABP و طبقه‌بندی آنها

در این تحقیق، محل وقوع (Incident Location) و نقاط شروع (Onset) و خاتمه (Offset) هر یک از رخدادهای مربوط به سیگنال ECG آشکارسازی می‌شود. به دلایلی که ذکر می‌شود شناسایی و آشکارسازی هر یک از نقاط سه گانه فوق، از پیچیدگی‌هایی برخوردارند که موضوع اصلی بسیاری از پژوهش‌های انجام شده در زمینه تشخیص بیماری‌های قلبی در سال‌های اخیر است.

• نویزهای اندازه‌ گیری: وجود نویز‌های اندازه گیری به عنوان یک عامل مهم در کاهش دقت آشکارسازی رخدادها در سیگنال‌های حیاتی مطرح است. نویزهای
• این مطلب را هم بخوانید :
•  اندازه گیری معمولاً دارای فرکانس بالایی بوده و می‌توان با استفاده از یک فیلتر دیجیتال مناسب آنها را رفع نمود. اما گاهی اوقات محتوای فرکانسی نویز با عناصر فرکانسی مهم سیگنال‌های اندازه گیری شده تداخل می‌کند و بدین ترتیب ممکن است با اعمال فیلتر سازی، برخی اطلاعات مفید در سیگنال‌ها از بین برود که این امر عمدتاً باعث کاهش دقت آشکارسازی و شناسایی موقعیت‌های مورد نظر می‌شود.
• استفاده از دستگاه‌های مختلف اندازه گیری سیگنال‌های حیاتی: عمدتاً اندازه گیری سیگنال الکتریکی قلب، بوسیله دستگاه الکتروکاردیوگرام حالت استراحت و یا بوسیله هولتر (Holter) انجام می شود.