Automatische Online-Detektion von Vorhofflimmern basierend auf symbolischer Dynamik und Shannon-Entropie

HintergrundAtrial fibrillation (AF) ist weltweit die häufigste und schwerwiegendste Arrhythmie, die erheblichen Einfluss auf Morbidität und Mortalität ausübt. Die Erkennung von AF ist daher entscheidend, um sowohl akute als auch chronische Herzrhythmusstörungen zu verhindern.ZielsetzungUnser Ziel ist die Entwicklung einer Methode zur Echtzeit- und automatisierten Erkennung von AF-Episoden in Elektrokardiogrammen (ECGs). Diese Methode basiert auf RR-Intervallen und umfasst mehrere grundlegende Operationen nichtlinearer/linearer ganzzahliger Filter, symbolischer Dynamik sowie die Berechnung der Shannon-Entropie. Durch den Einsatz neuartiger rekursiver Algorithmen kann eine Online-Analyse dieser Methode realisiert werden.ErgebnisseVier öffentlich zugängliche Datensätze klinischer Daten (Long-Term AF, MIT-BIH AF, MIT-BIH Arrhythmia und MIT-BIH Normal Sinus Rhythm Databases) wurden zur Untersuchung ausgewählt. Der erste Datensatz dient als Trainingsdatensatz; gemäß der Receiver Operating Characteristic (ROC)-Kurve wurde die beste Leistung bei einem Diskriminierungsschwellenwert von 0,353 erreicht: Sensitivität (Se), Spezifität (Sp), positiver Vorhersagewert (PPV) und Gesamtgenauigkeit (ACC) betrugen jeweils 96,72 %, 95,07 %, 96,61 % und 96,05 %. Die anderen drei Datensätze wurden als Testdatensätze verwendet. Bei Verwendung des ermittelten Schwellenwerts (also 0,353) ergaben sich für den zweiten Datensatz die Werte 96,89 %, 98,25 %, 97,62 % und 97,67 %; für den dritten Datensatz betrugen die entsprechenden Werte 97,33 %, 90,78 %, 55,29 % und 91,46 %; schließlich erreichte der vierte Datensatz eine Spezifität von 98,28 %. Bestehende Verfahren wurden ebenfalls zur Vergleichsberechnung herangezogen.SchlussfolgerungInsgesamt zeigt die Analyse, dass die neu entwickelte Methode im Vergleich zu anderen verfügbaren Techniken in den untersuchten Datensätzen unter verschiedenen experimentellen Bedingungen eine überlegene Leistung erbringt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die vorgestellte Methode in Zukunft praktisch nutzbar für Kliniker sein könnte.