Título de la tesis


Diseño y evaluación de métodos de codificación y transmisión de electrocardiogramas para sistemas de telecardiología en tiempo real

Doctorando


Alvaro Alesanco Iglesias

Director


José Garcia Moros

Descripción


Esta tesis doctoral presenta el diseño, la implementacion y la evaluacion de un sistema completo de telecardiogia en tiempo real. La primera parte tratada es la codificacion de ECGs en tiempo real. Para ello, se presentan dos aproximaciones metodologicas: compresion por bloque y compresion por latido. La primera segmenta la señal en bloques de longitud diadica y la segunda detecta QRS y segmenta la señal en los latidos que la componen. En ambas aproximaciones, se realiza la transformada wavelet para poder realizar una codificacion mas eficiente mediante la utilizacion del algoritmo Set Partitioning in Hiearchical Trees (SPIHT). Estas aproximaciones metodologicas van a conducir a perdidas en la calidad del ECG codificado. Dado que una perdida de calidad excesiva puede conducir a una señal clinicamente no util, la distorsion introducida en el proceso de codificacion debe ser evaluada desde un punto de vista clinico. Unas de las aportaciones mas relevantes de esta parte es que la compresion se realiza de forma automatica en funcion del ruido que contenga el bloque o latido que es codificado. Gracias a esta aportacion, se garantiza calidad clinica de reconstruccion a la vez que se elimina el excesivo ruido de la señal ECG. Para validar la calidad clinica de la señal comprimida, se han diseñado dos test clinicos. Tres cardiologos han participado en la evaluacion clinica de las señales comprimidas utilizando la aproximacion automatica por umbral de ruido. Los resultados de los indices clinicos para las señales evaluadas arrojan unos resultados excelentes: la calidad clinica de las señales comprimidas es calificada como muy buena, la maxima calificacion posible.

La segunda parte trata la transmision de los ECGs codificados sobre redes de comunicaciones y los efectos que tienen los errores de transmision sobre la monitorizacion del ECG en recepcion. Para el transporte de la informacion codificada se ha realizado un estudio de la utilizacion del protocolo TCP, llegando a la conclusion de que se debe modificar el mecanismo de retransmision para que este protocolo pueda ser utilizado en la transmision de ECGs en tiempo real. Por otra parte, dado que las modificaciones introducidas en TCP hacen que este protocolo sea excesivamente complejo para su utilizacion en la transmision de ECGs, cuyos requerimientos son mas basicos, se ha propuesto la creacion y utilizacion de otro protocolo de nivel de aplicacion: Reliable ECG Transmission Protocol (RETP). Este protocolo se encarga de realizar las retransmisiones de la informacion perdida en la red. El estudio realizado en redes de area extensa sin cables ha mostrado como el aumento del Bit Error Rate (BER) asi como de la frecuencia doppler (fd) del canal tienen un efecto negativo en la monitorizacion del ECG en tiempo real, dado que incrementan en numero de paradas por minuto asi como la duracion media de las mismas que experimenta el proceso de monitorizacion. Por otra parte, tambien incrementa el retardo de monitorizacion del ECG, que tambien es muy perjudicial para la monitorizacion. Se han discutido estos efectos para dos tamaños diferentes de bufer de

monitorizacion: 2 s y 3 s, viendo como un bufer mayor mitiga los efectos dañinos de la perdida y retransmision de los paquetes a cosa de introducir un retardo de monitorizacion mayor. El estudio realizado en redes con cables de area extendida muestran como el incremento de la duracion media de las situaciones de congestion de la red asi como el aumento en el porcentaje total de tiempo que el canal esta en congestion afectan muy negativamente a la calidad de la monitorizacion, haciendo que tanto el numero de paradas, su duracion media y el retardo de monitorizacion aumenten. Por ultimo, para poder extrapolar los resultados de numero de paradas, duracion media de las mismas y retardo de monitorizacion a una interpretacion clinica, se ha realizado un estudio con cardiologos en el que se ha evaluado la monitorizacion de los ECGs recibidos con diferente porcentaje de tiempo de monitorizacion parado (parametro que se deriva del numero de paradas y su duracion media), llegando a la conclusion de que para que la monitorizacion sea clinicamente aceptable, este porcentaje debe ser menor del 15 %. Por otra parte, otro estudio realizado con los cardiologos mostro que el retardo de monitorizacion debia ser menor de 3.3 s para poder ver la señal con confianza. Teniendo en cuenta todos estos resultados, resulta facil extrapolar los mismos a los resultados obtenidos en las diferentes redes estudiadas y delimitar las condiciones del canal en las cuales la transmision va a ser viable desde un punto de vista clinico.


Estado


Defendida - 2006

Calificación


Sobresaliente Cum Laude



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