KALP SESLERİNİN PASİF AKUSTİK GÖRÜNTÜLENMESİ VE HASTALIK TESPİTİ

Abstract

Bu çalışmada, kalp rahatsızlıklarının invasiv olmayan yöntemlerle belirlenmesi için kalp seslerini içeren fonokardiogram (FKG) işaretleri üzerine çalışılmıştır. Farklı işaret işleme yöntemleri ile işaretlerin analizleri yapılarak, kalp hastalıkların belirlenmesinde yöntemlerin uygunluluğu araştırılmıştır. Kalp seslerinin alımı için çok kanallı bir FKG kayıt cihazı sunulmuş ve bu sistemden alınan veriler ile göğüs üzerinden kalp sesi kaynaklarının yerlerinin belirlenmesi çalışması yapılmıştır. Tezin ilk kısımlarında, normal ve normal olmayan işaretleri ayırt etmek için FKG işaretlerinin frekans spektrumlan ve zaman-frekans dağılımları farklı yöntemlerle analiz edilmiştir. Bu amaçla işaretlerin geleneksel Fourier tabanlı ve işaret modellemeye dayalı AR (autoregressive) spektrum kestirim yöntemleri güç frekans spektrumlan elde edilmiştir. Yapılan analizlerde, AR spektrum kestirim yöntemi geleneksel spektrum kestirim yöntemlerine göre FKG işaretlerinin frekans bileşenlerini belirlemede daha etkin olduğu belirlenmiştir. Fizyolojik işaretler olmaları nedeniyle FKG işaretleri, doğrusal olmayan ve Gauss dağılımına uymayan ilave bilgi içermesi açısından yüksek dereceden spektrum kestirim yöntemleri ile incelenmiştir. Yüksek dereceden moment kullanımı ile elde edilen kestirimler, Fourier ve AR modelleme ile elde edilen spektrum kestirimleri ile karşılaştırıldıklarında, FGK işaretlerinin üreten kardiovasküler sistemin doğrusal olmayan davranış gösterdiği ve FKG işaretlerinin Gauss dağılımlı olmayan ilave bilgi içerdiği belirlenmiştir. FKG işaretlerinin zaman-frekans analizlerinde, kalp sesleri ve üfürümlerin anlık frekanslarının kalp kapağı rahatsızlığına bağlı olarak anlık frekanslarının değiştiği belirlenmiştir. Bu analizlerde, Zaman-frekans sunumlarını elde etmek için Fourier tabanlı spektrogram ve Sürekli rxDalgacık Dönüşümü (SDD) yöntemleri kullanılmıştır. SDD yöntemi ile elde edilen zaman- frekans sunumları, spektrogram yaklaşımından elde edilen sunumlara göre zaman-frekans çözünürlüğü açısından üstünlük göstermiştir. SDD yönteminde, dalgacığa göre elde edilen zaman-frekans sunumu farklılaştığından, FKG işaretlerinin analizi için en iyi çözünürlükte ve doğrulukta sunum veren dalgacık türü belirlenmiştir. Çok kanallı FKG işaret alımı sistemi, 10x10cm boyutlarında platform 4x4 ızgara üzerine yerleştirilmiş 16 minyatür elektret mikrofon kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çok kanaldan alınmış işaretler ve dizi işaret işleme teknikleri kullanılarak göğüs üzerinden, kalp sesi üreten kaynakların yerlerinin tespiti çalışması yapılmıştır. Dizi işleme tekniği açısından yakın alan kabulleri yapılarak, MUSIC (Multiple Signal Classification) yöntemi yardımıyla çeşitli derinlikler için ses kaynağı yeri kestirim görüntüleri elde edilmiştir. Kalp sesleri görüntüleri, sistol ve diastol görüntülerine göre daha dar ve ses kaynaklarının yerleri belirgin olarak elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler : Kalp Sesleri, Fonokardiogram, AR İşaret Modelleme, Dalgacık Dönüşümü, Yüksek Dereceden Spektrum Kestirimi, Mikrofon Dizisi, Dizi İşleme.