FAQ

Q: Jaki język programowania jest wymagany do implementacji interpretacji elektrokardiogramów?

A: Interpretacja elektrokardiogramów może zostać wykonana przy pomocy szerokiej gamy języków niskiego lub wysokiego poziomu. Języki niskiego poziomu są wykorzystywane głównie do implementacji w aplikacjach o znacznych ograniczeniach sprzętowych (np. wykorzystujących mikrokontrolery), podczas, gdy języki wysokiego poziomu lepiej nadają się do celów eksperymentalnych. Praktyczne implementacje używają najczęściej języków opartych o paradygmat funkcyjny (Fortran, Basic, C) lub obiektowy (C++, Java).

 

Q: Czy metody stosowane do interpretacji elektrokardiogramów mogą zostać wykorzystane do interpretacji innych zapisów elektrofizjologicznych?

A: Zasadniczym zadaniem interpretacji elektrokardiogramów jest rozpoznanie struktur właściwych dla tego zapisu. Jest to realizowane przy wykorzystaniu rozmaitych metod numerycznych i heurystycznych spotykanych także w interpretacji innych zapisów elektrodiagnostycznych (EEG, EMG, EOG, EGG, KTG). Jednakże w programie przeznaczonym do interpretacji EKG rezultaty rozpoznania są utożsamiane ze strukturami elektrokardiogramu, co decyduje o możliwości zastosowania takiego programu tylko do tego sygnału.

 

Q: Dlaczego automatyczna interpretacja elektrokardiogramu nie daje 100% pewności postawionej diagnozy?

A: Ograniczenie wiarygodności diagnozy postawionej automatycznie ma trzy źródła: po pierwsze elektrokardiogram reprezentuje ok. 70% informacji dotyczącej pracy serca (przykładem poważnej patologii nie reprezentowanej w EKG jest niedomykalność zastawek), po drugie elektrokardiogram pozyskiwany nieinwazyjnie z powierzchni ciała jest zakłócony przez spontaniczną aktywność innych organów i zmienne własności elektryczne skóry, wreszcie, przykłady używane do uczenia metod automatycznego rozpoznawania struktur sygnału (i rozmaitych wariantów ich patologii) pochodzą z ograniczonego zbioru, co powoduje zmniejszone prawdopodobieństwo poprawnego rozpoznania patologii występujących rzadko.

 

Q: Jak wdrożyć program interpretujący zapis EKG do praktyki klinicznej?

A: Programy interpretujące zapis EKGsą zazwyczaj częścią (tzw. firmware) rejestratorów. Aby elektrokardiograf móg być wprowadzony na rynek pod nazwą "elektrokardiograf z interpretacją", jego oprogramowanie musi spełniać założenia normy IEC 60601-2-51. Specyfikuje ona zestaw parametrów diagnostycznych, których wyznaczenie jest wymagane z określoną dokładnością dla ustalonego zestawu sygnałów testowych. W Polsce wymagane jest przeprowadzenie niezależnych badań zgodności produktu z wymaganiami normy oraz badań systemu zarządzania jakością gwarantującego powtarzalność produkcji. Systemy prawne różnych państw nakładają rozmaite warunki wymagane do spełnienia w celu wprowadzenia elektrokardiografów lub oprogramowania będącego ich częścią do obrotu handlowego.

 

Q: Czy możliwe jest napisanie programu do interpretacji elektrokardiogramów bez pomocy lekarza kardiologa?

A: Lekarze kardiolodzy staosują w interpretacji dobrze udokumentowane procedury, które można znaleźć w literaturze lub w standardach (np. wydawanych przez Polskie Towarzystwo Kardiologiczne). Mając do dyspozycji bazę zapisów kardiologicznych z anotacjami (np. MIT-BIH) informatyk może zaimplementować procedury rozpoznawania struktur, pomiarów i rozpoznawania patologii w postaci algorytmu i działającej aplikacji, na poszczególnych etapach weryfikując poprawność pracy własnego programu. Pomoc lekarza kardiologa może się okazać niezbędna do: uzupełnienia wiedzy dostępnej w dokumentach, rozstrzygnięcia wątpliwych przypadków interpretacji, wskazania najczęstszych pomyłek interpretacji automatycznej, oraz niezależnej weryfikacji programu z użyciem nieznanego wcześniej informatykowi zestawu zapisów testowych.

 

Q: Jakie elementy wchodzą w skład warsztatu informatyka zajmującego się oprogramowaniem do interpretacji elektrokardiogramów?

A: Warsztat taki wymaga wykorzystania środowiska uruchomieniowego dostosowanego do docelowej aplikacji oraz bazy standardowych sygnałów kardiologicznych wraz z anotacjami. Przydatnym uzupełnieniem są: dokumentacja literaturowa opisująca wykorzystywane metody matematyczne, aktualny zestaw norm dotyczących jakości interpretacji oraz aspektów niezawodności i bezpieczeństwa, zestaw procedur automatyzujących testowanie oprogramowania (z odniesieniem do wymagań norm) oraz zestaw procedur do odczytu i przekształcania zapisów EKG. W miarę zaawansowania prac informatyk prawdopodobnie zechce archiwizować własne lub pozyskiwane procedury przekształcania sygnałów, warto więc zawczasu pomyśleć o ujednoliceniu ich opisu.

 

Q: Od czego rozpocząć praktyczne zainteresowanie interpretacją elektrokardiogramów?

A: Projektowanie własnych programów do przetwarzania elektrokardiogramów proponuję rozpocząć od implementacji którejś z dobrze udokumentowanych metod detekcji uderzeń serca. Po pierwsze - wybór metod jest naprawdę szeroki (w tym kilka naprawdę prostych...), po drugie - detektor okaże się pomocny w implementacji i testowaniu metod dalszego przetwarzania elektrokardiogramu, wreszcie dlatego, aby oswoić się z niedoskonałością metod numerycznych w elektrokardiografii. Testy z wykorzystaniem bazy MIT-BIH Arrhythmia Database pokażą, że poprawność detekcji 99% osiąga już prosty detektor, natomiast 99,7% jest już nie lada wyzwaniem!

 

Q: Kto profesjonalnie zajmuje się rozwojem oprogramowania do interpretacji elektrokardiogramów?

A: Osoby takie zwykle wywodzą się z entuzjastów i mają wykształcenie matematyczne, informatyczne lub pokrewne. Są zatrudnione albo w działach badawczo-rozwojowych (R&D) firm produkujących elektrokardiografy (lub specjalizujących się w oprogramowaniu do nich), albo w ośrodkach akademickich realizujących projekty z zakresu elektrokardiografii klinicznej lub eksperymentalnej. Niekiedy, np.podczas sympozjów Computing in Cardiology, środowiska te wchodzą we wzajemne zależności, co skutkuje wspólnymi projektami mającymi skutek komercyjny. Przegląd doniesień literaturowych umożliwia identyfikację osób, które od 40 lat są specjalistami w zakresie automatycznej interpretacji elektrokardiogramów - mogą one być nieocenionym źródłem wiedzy.

 

Q: Czy metody interpretacji elektrokardiogramu mogą być testowane z udziałem zwierząt?

A: Poznanie mechanizmów krwiobiegu u zwierząt (np. żyrafa lub krokodyl) jest bardzo interesujące i na gruncie nauk medycznych może być podstawą poszukiwania analogii u ludzi. Jednakże rejestracja elektrokardiogramu od zwierząt jest zwykle trudna technicznie (sierść, wilgotność skóry), na dodatek zakres parametrów jest inny, co wymaga dostosowania programu interpretacyjnego. Np. badanie elektrokardiogramu u szczura, którego typowa częstość akcji serca wynosi 240 uderzeń na minutę wymaga zaprojektowania toru akwizycji sygnału o częstości próbkowania ok. 4kHz i procedur przetwarzania i interpretacji sygnału uwzględniających inne długości poszczególnych załamków. Dlatego interpretacja elektrokardiogramu zwierząt, choć nieraz towarzyszy eksperymentom wykonywanym na zwierzętach, nie jest poligonem doświadczalnym w zakresie elektrokardiografii.

 

Q: W jaki sposób studenci mogą włączyć się w prace badawcze dotyczące interpretacji zapisów EKG?

A: Pomimo, że we wdrażaniu nowych metod przodują renomowane firmy i eksperci z długoletnim doświadczeniem, każda propozycja nowatorskiej metody może okazać się cenna. W tym zakresie wiele wnoszą studenci, których pasją jest przetwarzanie sygnałów. Każdy student po zasięgnięciu opinii opiekuna naukowego (moze nim być pracownik uczelni lub lekarz) może zgłosić swoją propozycję do prezentacji na wybranej konferencji naukowej. Kilka takich konferencji odbywa się cyklicznie w kraju i za granicą. Ponieważ materiały konferencyjne są źródłem informacji dla producentów oprogramowania, prezentacja referatu na konferencji i w publikacji może zaowocować podjęciem współpracy z przemysłem. Podstawowymi wymaganiami są: przedstawienie oryginalnej propozycji rozwiązania problemu oraz spełnienie założeń edytorskich określonych przez organizatora konferencji. Komitety programowe konferencji kwalifikują zgłoszenia na podstawie ich merytorycznej zawartości niezależnie od tego, czy osobą zgłaszającą jest profesor, czy student. W wielu uczelniach istnieją już studenckie koła naukowe, których zainteresowanie skupia się wokół problematyki automatycznej interpretacji sygnałów diagnostycznych. Korzyścią z pracy w kole jest wymiana doświadczeń warsztatowych, wymiana zapisów testowych oraz wspólne doświadczenia dotyczące aspektów formalnych raportu naukowego.

Dodatkowe informacje