Metóda výpočtu, spriemerňovania, zobrazovania a vyhodnocovania povrchových izochrónnych máp elektrického poľa srdca

 

Typ práce: Dizertačná práca
Názov témy: Metóda výpočtu, spriemerňovania, zobrazovania a vyhodnocovania povrchových izochrónnych máp elektrického poľa srdca
Názov témy anglicky: Method for computatiom, averaging, imaging and evaluation of surface isochronal maps of the cardiac electrical field
Stav témy: schválené (prof. Ing. Viktor Smieško, PhD. – Predseda odborovej komisie)
Vedúci práce: doc. RNDr. Mgr. Katarína Kozlíková, CSc.
Fakulta: Fakulta elektrotechniky a informatiky
Garantujúce pracovisko: Ústav elektrotechniky – FEI
Max. počet študentov: 1
Akademický rok: 2019/2020
Navrhol: doc. RNDr. Mgr. Katarína Kozlíková, CSc.
Externá vzdelávacia inštitúcia: Ústav merania Slovenskej akadémie vied
Anotácia: Povrchové mapovanie elektrického poľa srdca je neinvazívna metóda mnohozvodovej elektrokardiografie. Na rozdiel od štandardného 12-zvodového vyšetrenia so 6 hrudníkovými elektródami sa na hrudník prikladá veľký počet elektród a namiesto jednotlivých kriviek sa zobrazujú a analyzujú dvoj- alebo trojrozmerné obrazy nazývané mapy. Z matematického hľadiska ide o matice. Počet a poloha elektród závisia od konkrétneho použitého zvodového systému. Mapy zobrazujú rozloženie elektrického napätia na hrudníku v jednom časovom okamihu (izopotenciálové mapy – IPM), počas vhodne vybranej časti – intervalu srdcovej akcie (izointegrálové mapy – IIM) alebo zobrazujú časové hodnoty súvisiace s rozložením elektrického napätia na hrudníku (izochrónne mapy – ICHM), ktoré zodpovedajú určitým vybraným dejom v elektrickej činnosti srdca. Môžu to byť napríklad časové hodnoty súvisiace s tzv. prahovým napätím, s maximálnym napätím (R peak, T vlna), s intrisikoidným kmitom (minimálna negatívna derivácia), s trvaním depolarizácie a repolarizácie komôr (ARI interval). IIM a IPM reprezentujú spojité rozloženia, zatiaľ čo ICHM môžu byť nespojité, respektíve neúplné v zmysle, že v niektorých prvkoch matice nie je údaj definovaný. Treba preto vyriešiť, ako ďalej pracovať s takýmito údajmi, aby sme mohli získať napríklad priemerné ICHM pre tvorbu etalónov, ktoré zohľadnia tieto špecifiká ICHM bez skreslenia výsledku.

Cieľom dizertačnej práce je vyvinúť vedecky podloženú metódu výpočtu, spriemerňovania, zobrazovania a vyhodnocovania (analýzy) povrchových izochrónnych máp elektrického poľa srdca, ktoré zohľadnia ich špecifiká bez skreslenia výsledku. Súčasťou metódy, prípadne viacerých metód, je aj príprava vhodného softvéru, ktorý v užívateľsky priateľskom prostredí umožní výpočet, zobrazenie a analýzu ICHM pre všetky zvodové systémy implementované v meracom zariadení ProCardio, s ktorým musí byť kompatibilný. Funkčnosť softvéru je potrebné overiť na vhodných súboroch zdravých osôb aj pacientov s rôznymi kardiovaskulárnymi ochoreniami.

Od doktoranda sa očakáva záujem o túto tému, schopnosť logického a matematického myslenia, schopnosť samostatného štúdia odbornej literatúry v anglickom jazyku, zvládnutie vhodného programovacieho prostredia (napríklad MATLAB), schopnosť pracovať v tíme.

Anotácia anglicky:  

The body surface mapping of the electric heart field is a non-invasive method of multi-lead electrocardiography. Unlike the standard 12-lead examination using 6 electrodes, a large number of electrodes are attached to the chest and two- or three-dimensional images called maps are displayed and analysed instead of individual curves. The number and position of the electrodes depends on the particular lead system used. The maps show the distribution of the chest electrical voltage in one time instant (isopotential map), during an appropriately selected part of the heart beat – an interval (isointegral maps), or display the time values associated with the distribution of chest electrical voltage (isochronous maps – ICHM) that correspond to certain action in the electrical activity of the heart. For example, it may be time values related to so-called threshold voltage, with maximum peak voltage (R peak), intrinsicoid deflection, duration of ventricular depolarization and repolarization (ARI interval).

The aim of the PhD dissertation is to prepare suitable software that in a user-friendly environment allows the calculation, display and analysis of such ICHMs for all lead systems implemented in the ProCardio measuring device with which it must be compatible. The functionality of the software needs to be verified at appropriate sets of both healthy persons and patients with various cardiovascular diseases.

The PhD student is expected to be interested in this topic, to have the ability of logical and mathematical thinking, the ability to study the professional literature independently in English, to master a suitable programming environment (such as MATLAB), to work in a team.