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Anais do Conic-Semesp. Volume 1, 2013 - Faculdade Anhanguera de Campinas - Unidade 3. ISSN 2357-8904
TTULO: DIGITALIZAO DE EXAMES DE ECGTTULO:
CATEGORIA: CONCLUDOCATEGORIA:
REA: ENGENHARIAS E TECNOLOGIASREA:
SUBREA: ENGENHARIASSUBREA:
INSTITUIO: INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAO, CINCIA E TECNOLOGIA DO ESPRITO SANTOINSTITUIO:
AUTOR(ES): RODOLFO DE FIGUEIREDO DALVIAUTOR(ES):
ORIENTADOR(ES): RODRIGO VAREJO ANDREOORIENTADOR(ES):
DIGITALIZAO DE EXAMES DE ECG
Rodolfo de Figueiredo Dalvi , Rodrigo Varejo Andreo
Coordenadoria de Engenharia Eltrica
Campus Vitria
Instituto Federal do Esprito Santo - Ifes
rodolfodalvi@hotmail.com, rodrigova@Ifes.edu.br
Resumo - Este trabalho prope uma abordagem para digitalizao dos grficos do eletrocardiograma impressos
em papel. A digitalizao visa tornar o exame acessvel para o armazenamento, acesso, troca e anlise atravs de
tcnicas de processamento automtico de sinais. Para isso, o exame de eletrocardiograma em papel enviado a
scanner convencional, que por sua vez gera uma imagem correspondente. Esta imagem ento processada pelo
algoritmo proposto que produz como resultado final os grficos do eletrocardiograma, disponibilizando as
amostras de cada grfico. O desempenho do algoritmo proposto avaliado a partir de experimentos tendo como
medida de qualidade da digitalizao o erro calculado entre o grfico obtido pelo algoritmo e o grfico digital
original. Os resultados obtidos so comparveis a outros trabalhos publicados no assunto. As vantagens da
abordagem proposta so o desempenho aliado a sua simplicidade, facilidade de implementao e customizao.
Palavras-chave - Eletrocardiograma impresso, Digitalizao de imagens biomdicas.
INTRODUO
Apesar da informatizao crescente dos servios de sade em geral, significativo os
pronturios mdicos que esto armazenados somente no formato em papel. Alm disso,
estudos epidemiolgicos longitudinais dispem somente de fichas clnicas ou exames de
pacientes impressos em papel [2]. Apesar da riqueza de dados para uso em pesquisa, a
necessidade de acessar os dados em papel envolve custos e tempo, o que poderia ser
minimizado caso as informaes clnicas e os exames estivessem armazenados digitalmente.
Um dos problemas neste caso est na digitalizao de exames em papel, como o
Eletrocardiograma, de forma que o seu contedo esteja disponvel em formato digital para o
armazenamento, acesso, troca e anlise dos mesmos [5].
Existem duas formas principais de digitalizao de um exame de eletrocardiograma.
Normalmente a digitalizao consiste apenas em gerar uma imagem digital em formato jpg.
Nesta situao, o contedo do exame no extrado e, por isso, no fica disponvel para que
tcnicas de processamento de sinais ou minerao de dados se encarreguem de classificar os
dados do exame. Por outro lado, o eletrocardiograma pode ser digitalizado atravs de tcnicas
de processamento de imagem onde o grfico do exame identificado e as amostras do grfico
so recuperadas. Desta forma, economiza-se em espao de armazenamento e possibilita o
emprego de tcnicas de reconhecimento de padres para a anlise da morfologia do exame do
paciente [3].
A literatura apresenta algumas abordagens voltadas para a digitalizao dos traados
(grficos) de exame de ECG em papel [3], [4], [5], [6]. Uma caracterstica presente na maioria
das abordagens est na coverso das cores para preto e branco [3], [4], [5]. Alguns destes
trabalhos [4], [5] possuem a limitao de no corrigir a orientao do traado devido
colocao errada do papel, enquanto que em [3], [6] a correo feita manualmente,
utilizando uma referncia fornecida pelo usurio. O exame de ECG normalmente apresenta
linhas de grade no fundo do papel de forma a facilitar o trabalho do cardiologista. Essas linhas
devem ser removidas para permitir a identificao do traado do ECG [3], [4], [5], [6]. Com
respeito escala do traado, os trabalhos normalmente empregam uma relao entre a escala
real e a resoluo da imagem em dpi [3], [4], [5] , [6]. Alguns dos trabalhos citados [3], [4],
disponibilizam algumas ferramentas geradas, porm no h uma integrao entre todas as
etapas do processo de digitalizao. Alm disso, a aplicao do usurio demanda muitos
ajustes, o que torna cansativa a tarefa de digitalizao de grande volume de exames. Ademais,
os programas so limitados quanto a customizao s necessidades do usurio.
Neste sentido, este trabalho prope uma abordagem, utilizando o software MATLAB da
MathWorks, para solucionar este problema, onde a imagem obtida por um scanner
convencional, tem sua orientao corrigida, depois so selecionados os pontos do grfico
referentes ao traado, e por ltimo o grfico transformado para escala correta e salvo em um
vetor. Este algoritmo foi adaptado para os exames de ECG em papel de um estudo
epidemiolgico do Programa de Ps-Graduao em Cincias Fisiolgicas da UFES,
possibilitando as medidas do exame de ECG pudessem ser automatizadas.
O algoritmo desenvolvido neste trabalho tem como requisito principal a simplicidade e
desempenho comparvel a outros trabalhos da literatura [3], [4], [5] [6], a partir de
experimentos realizados em exames de ECG em papel. A vantagem do nosso trabalho est na
sua facilidade de implementao atravs da ferramenta MATLAB, conforme descrio
detalhada a seguir, e a possibilidade de adaptao as necessidades do usurio.
OBJETIVOS
Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um algoritmo, utilizando o
software MATLAB da MathWorks, com a finalidade de digitalizar exames de ECG impressos
para facilitar seu armazenamento, acesso, manipulao e anlise atravs de tcnicas de
processamento de sinais.
METODOLOGIA
Para o desenvolvimento do projeto foram obtidos exames de ECG impressos e digital,
fornecidos pelos pesquisadores do lab. Fisiologia Cardiovascular do Programa de Ps-
Graduao em Cincias Fisiolgicas da UFES [2].
O processamento da imagem foi realizado utilizando o software MATLAB da MathWorks
e dividido basicamente em 3 etapas principais:
Aquisio da imagem;
Processamento da imagem;
Deteco da escala da imagem.
DESENVOLVIMENTO
Aquisio da Imagem
A aquisio da imagem realizada utilizando um scanner convencional com uma
resoluo de 600dpi.
Atravs do algoritmo desenvolvido, a imagem digitalizada disponibilizada ao usurio
para uma correo na orientao da imagem caso necessria. A partir de uma linha de
referncia sobre a imagem (veja Figura 1), o usurio posiciona de forma perpendicular
orientao correta dos exames (Figura 2).
A imagem ento rotacionada de acordo com o ngulo obtido pela linha de referncia
fornecida pelo usurio. Em seguida, a imagem est pronta para iniciar o processo de extrao
do traado. Primeiramente, um retngulo posicionado sobre a imagem, para que o usurio
selecione a rea dos grficos que ser processada [5], conforme mostrado na Figura 3. Em
seguida, o usurio deve informar a disposio dos grficos no exame (a qual pode variar de
acordo a seleo feita no eletrocardigrafo) como no exemplo da Figura 1, que so 3 linhas e
4 colunas.
Terminada a etapa de configurao, a imagem recortada e disponibilizada ao usurio
dividida de acordo com o nmero de exames indicados anteriormente pelo usurio (Figura 4).
Figura 1: Imagem disponibilizada para correo na orientao.
Figura 2: Imagem modificada pelo usurio utilizando um zoom, para correo da orientao.
Cada diviso da imagem delimitada por um retngulo cuja dimenso pode ser
modificada pelo usurio de forma a facilitar o trabalho do algoritmo de deteco do traado
(Figura 5).
Figura 3: Seleo dos exames para o processamento.
Figura 4: Imagem dividida pelo programa.
Figura 5: Imagem modificada pelo usurio.
Processamento da imagem
As imagens divididas so ento processadas individualmente.
Primeiramente, o algoritmo realiza uma anlise dos nveis de cinza [3], [5] fazendo uma
binarizao da imagem, detectando os pontos mais escuros atravs da utilizao de um limiar
de corte [5] (Figura 6).
(a) (b)
Figura 6: (a)Imagem selecionada; (b)Imagem binarizada
Com a imagem binarizada, feita a deteco da continuidade da linha do grfico,
analisando cada ponto da imagem, verificando se existem pontos prximos a uma distncia
mxima d (Figura 7(a)) determinada empiricamente.
(a) (b)
Figura 7: (a)Deteco de continuidade; (b)Imagem processada
Em uma ltima etapa do processamento, o excesso de pontos do grfico retirado
utilizando a mediana do valor de amplitude ao longo do eixo tempo (Figura 8) [5].
Figura 8: Mediana dos pontos.
Deteco da escala da imagem
Para a deteco da escala da imagem foi utilizada a escala real do exame impresso e a
resoluo de 600dpi da digitalizao [4], [5] onde possvel calcular o valor em mV
(Equao 1) ou em ms (Equao 2) de cada pixel da imagem:
dpicm
mvEscala
pixel
mvEscala
600
54.2)()(
(1)
dpicm
msEscala
pixel
msEscala
600
54.2)()(
(2)
Com a escala detectada o resultado f
