TÍTULO: DIGITALIZAÇÃO DE EXAMES DE conic- .DIGITALIZAÇÃO DE EXAMES DE ECG Rodolfo de Figueiredo

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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