Mitral kapak hastalıklarında kalp ses işaretlerinin analizi
Analysis of heart sound signals in mitral valve diseases
Yazar: ÖMER AKGÜN
Danışman: PROF. DR. H. SELÇUK VAROL
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik-Bilgisayar Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Kalp sesleri = Heart sounds ; İşaret işleme = Signal processing

Özet:
Bu çalışma 10'u normal, 55'i patolojik mitral kapak olmak üzere 65 kalp ses işareti analiz edilerek gerçekleştirilmiştir.Bu işaretlerin zaman genlik analizi ve enerji düzeyleri incelenmiştir. Temel kalp ses bileşenlerinin enerji oranları belirlenerek patolojik mitral kapak hastalıklarındaki belirleyicilikleri araştırılmıştır. Ayrıca fonokardiografik işaretler enerji grafikleri ile beraber incelenerek bu yaklaşımın tanı açısından daha avantajlı olduğu gösterilmiştir.İşaretlerin genlik ve faz spektrumları incelenip, genlik spektrumunun maksimum genlik ve band genişliği ve faz spektrumununda maksimum ve minimum faz dereceleri hesaplanıp hastalıklar açısından değerlendirmeleri yapılmıştır. Güç spektral yoğunluğu analiz yöntemleri içinde kalp ses işaretleri için en uygun yöntemin MTM olduğu belirlenmiş ve hesaplar bu yöntemle yapılmıştır. Güç spektrumlarının bant genişliği ve maksimum genlikleri belirlenerek hastalıklar açısından belirleyicilikleri araştırılmıştır. Daha sonra işaretlerin iki ve üç boyutlu spektrogramları oluşturulmuştur. Patolojik işaretlerin kimlikleri zaman, frekans ve genlik bilgileri bir aradayken daha net olarak ortaya çıkmıştır.Kalp ses işaretleri 3. dereceden yığın spektrumu olan bispektral analize tabii tutulmuşlardır. Ayrıca mitral darlık derecelerinin belirlenmesinde bispektral analizin önemi ortaya çıkarılmıştır. Yüksek dereceli spektrumlara devamla bikoherans analizinin kalp ses işaretleri için ayırıcılığı incelenmiştir. 2 ve 3 boyutlu bikoherans grafikleri değerlendirildikten sonra tüm işaretlerin maksimum bikoheransları koordinatları ile hesaplanıp hastalıklar açısından yorumlanmışlardır.Kalp ses işaretleri bir sistemin çıkışı gibi düşünülerek modellenmiştir. Bunun için en uygun modelin autoregressive süreci olduğu belirlenmiştir. Buna bağlı olarak sürecin sıfır kutup haritaları elde edilerek bu haritaların hastalık belirlenmesi için kullanılabileceği gösterilmiştir. Tüm işaretler bu açıdan incelenmiştir. Ayrıca sıfır kutup haritalarının işaretlerin enerji düzeyleri ile ilişkileri incelenmiş ve bu açıdan oluşum mekanizmalarına yer verilmiştir.

Abstract:
This study was carried out by the analysis of a total of 65 heart sound signals of which 10 were normal and 55 were pathologic.Time amplitude analysis and energy levels of these signals were investigated. Energy ratios of the basic heart sound compounds were determined and their decisiveness in pathologic mitral valve diseases was investigated. Additionally, phonocardiographic signals were analysed together with energy graphics and this approach was shown to be more favorable for diagnosis.Amplitudes and phase spectrums of the signals were analysed, maximum amplitude and bandwidth of the amplitude spectrum and maximum and minimum phase degrees of the phase spectrum were measured and evaluated in terms of diseases. The most appropriate method was determined as MTM for heart sound signals among power spectral density analysis methods and calculations were carried out using this method. Band width and maximum amplitudes of the power spectrums were determined and their decesiveness in terms of diseases was investigated. Afterwards two and three dimensional spectrograms of the signals were created. Identities of the pathologic signs occured more explicitly in case of data of time, frequency and amplitude being together.Heart sound signals were exposed to bispectral analysis which is a third degree of pile spectrum. Also importance of bispectral analysis was revealed for determination of degrees of mitral stenosis. Discrimination of bicoherence analysis by continuation of high degree spectrums was analysed in terms of heart sound signs. After 2 and 3 dimensional bicoherence graphics were evaluated, maximum bicoherences of all signs were calculated with coordinates and interpreted in terms of diseases.Heart sound signals were modelled as the output of a system. The most appropriate model for this was determined as autoregressive process. Accordingly, zero pole maps of the process were obtained and these maps were shown to be able to be used for detection of diseases. All signs were analysed from this point. Additionally, relationship between zero pole maps and energy levels of the signals and development mechanisms were denoted.