Detección de arritmias mediante procesado de señales ECG a través de FPGAs

Abstract

La monitorización del pulso cardiaco de los pacientes requiere sistemas y algoritmos capaces de detectar trastornos cardiacos como las arritmias. Este proyecto tiene como objetivo la creación de un algoritmo que permita detectar complejos QRS y arritmias mediante el procesado de señales de electrocardiograma (ECG) a través de FPGAs. El método propuesto est a basado en el algoritmo de Pan y Tompkins pero empleando una nueva técnica de detección de complejos QRS. Primeramente, se realiza un filtrado de la señal original a través de Matlab debido a la complejidad de la implementación del filtrado en VHDL. Tras el filtrado de la señal, ésta será procesada por la FPGA mediante el algoritmo implementado. Por último, tras la detección de complejos QRS, comienza la fase de toma de decisiones en donde la FPGA decide si es ECG con ritmo normal o arritmia. Para validar el rendimiento y fiabilidad del algoritmo se van a procesar diferentes señales ECG obtenidas a través de la base de datos MIT-BIH de arritmias, que contiene 48 ECGs de media hora cada uno.

Cardiac pulse monitoring of patients requires systems and algorithms capable of detecting cardiac disorders such as arrhythmias. This project aims to create an algorithm to detect QRS complexes and arrhythmias by processing electrocardiogram signals (ECG) through FPGAs. The proposed method is based on Pan and Tompkins algorithm but employs a new technique for detecting QRS complexes. First, original signal filtering is processed through Matlab due to the complexity of VHDL filtering implementation. After filtering the signal, it will be processed by the FPGA using the implemented algorithm. Finally, after the detection of QRS complexes, the decision-making phase begins where the FPGA decides whether it is ECG with normal rhythm or arrhythmia. To validate the performance and reliability of the algorithm, different ECG signals obtained through the MIT-BIH arrhythmia database, which contains 48 half-hour ECGs, will be processed.

La monitorització del pols cardíac dels pacients requereix sistemes i algorismes capaços de detectar trastorns cardíacs com les arítmies. Aquest projecte té com a objectiu crear un algorisme que permeti detectar complexos QRS i arítmies mitjançant el processament de senyals d'electrocardiograma (ECG) a través de FPGAs. El mètode proposat està basat en l'algoritme de Pan i Tompkins però emprant una nova tècnica de detecció de complexos QRS. Primerament, es realitza un filtratge del senyal original a través de Matlab a causa de la complexitat de la implementació del filtratge en VHDL. Després del filtratge del senyal, aquest serà processat per la FPGA mitjançant l'algoritme implementat. Finalment, després de la detecció de complexos QRS, comença la fase de presa de decisions on la FPGA decideix si és ECG amb ritme normal o arítmia. Per validar el rendiment i la fiabilitat de l'algoritme es processaran diferents senyals ECG obtinguts a través de la base de dades MIT-BIH d'arítmies, que conté 48 ECGs de mitja hora cadascun.