Experimentación con bases de datos de señales cardiológicas. Recursos de physionet

PhysioBank es una base de datos de señales digitales fisiológicas de gran crecimiento, con buena fundamentación en datos relativos a la comunidad de investigaciones biomédicas a la que se puede acceder desde la dirección de Internet www.physionet.org. Se incluye en esta base señales de múltiples parámetros cardiopulmonares, neurales y de otros campos de la biomedicina, abarcando a individuos sanos y pacientes con una gran variedad de condiciones que conciernen a distintas implicancias patológicas tales como muerte cardiaca súbita, falla congestiva de corazón, epilepsia, desórdenes motores, apnea del sueño y senilidad. Esta base de datos es de libre acceso vía Web y propende a actividades cooperativas, esto es suministrando datos para investigaciones y solicitando el envío de resultados para su realimentación. La base de datos PHYSIOBANK

El "Cajero Automático" de PhysioBank es un centro de auto-servicio para explorar PhysioBank utilizando su navegador web. En la actualidad, su Toolbox incluye un software que puede mostrar formas de onda anotadas, series de tiempo del intervalo RR e histogramas, convertir archivos de señal WFDB a texto, CSV, EDF, o archivos mat (para uso con Matlab u Octave), y mucho más. PhysioBank ATM

Utilice el panel del cajero automático de control para: a) Seleccionar una Input (un registro PhysioBank), b) Definir las opciones Output correspondientes, c) Elegir una herramienta desde el Toolbox, y d) desplazarse dentro del registro que haya elegido con los botones Navigation (o, una vez que le han permitido, la Navigation bar en la parte inferior del panel de control encima del mapa de la señal). El panel del “cajero automático “ presenta la siguiente forma: Cómo usar el PhysioBank ATM

Utilizando la barra Selected input aparecerá una selección, y debajo de ellos, los resultados aparecen una vez que haya optado. Cómo usar el PhysioBank ATM

Cómo usar el PhysioBank ATM Utilizando el Record map se selecciona el registro correspondiente.

Input Las colecciones PhysioBank se organizan en más de 50 bases de datos, cada una con un número de registros, y cada registro contiene información recogida de un solo sujeto. (Para obtener más información acerca de PhysioBank, consulte An Introduction to the PhysioBank Archives) 1 – En el panel de entrada (arriba, a la izquierda), seleccione una base de datos de la lista desplegable de bases de datos. 2 – Elija un registro. 3 – (Opcional) Seleccione una señal (forma de onda) de interés, o elija todas (all) las señales. Sólo unas pocas herramientas se ven afectadas por esta decisión. 4 – (Opcional) Seleccione un conjunto de anotaciones si hay más de un set disponible, las herramientas que no leen las anotaciones no se ven afectadas por esta decisión. Cómo usar el PhysioBank ATM

Output Las elecciones en esta sección afectan la salida producida por alguna de las herramientas, pero no el total de ellas. Cómo usar el PhysioBank ATM Length: la duración de la ventana observaciones dentro del registro de entrada. (Los botones Navigation a la derecha definen la ubicación de la ventana dentro del registro.) Time format: cómo se saca el tiempo (si hay datos disponibles). Data format: cómo se sacan las muestras.

Algunas herramientas soportan sólo un subconjunto de posibles formatos de tiempo y datos. El formato fecha /hora sólo está disponible para los registros de algunas bases de datos en la se registró la hora del día (y en algunos casos, la fecha), de lo contrario, el tiempo es indicado por el intervalo que ha transcurrido desde el inicio de la grabación. Los tiempos en las muestras, y los datos en unidades ADC crudas, son valores enteros sin escala y no desplazados como originalmente se han registrado, Otros formatos de tiempo y de datos presentan los datos registrados convertidos en unidades físicas, pero sin ninguna exactitud adicional. Cómo usar el PhysioBank ATM

Toolbox   Una vez que se haya especificado qué datos examinar, se selecciona una herramienta en el menú Toolbox (arriba, a la derecha). Los resultados aparecen en la ventana del navegador, por lo general en unos pocos segundos. Una vez que se haya elegido una herramienta, utilizando la mayoría de los demás controles se actualizarán los resultados, así (por ejemplo) se puede aplicar la herramienta a un registro diferente cambiando su selección en el área Input , o se la puede aplicar a otra ventana de observación mediante el uso de los botones de navegación, o puede estrecharse o ensancharse la ventana al cambiar la longitud en las opciones Output . Por el contrario, se puede examinar la misma ventana utilizando diferentes herramientas, eligiéndolos en sucesión desde el Toolbox. . Los resultados aparecen en la parte inferior de la página, y es posible que haya que desplazarse hacia abajo para verlas. Cómo usar el PhysioBank ATM

Especificación de datos a examinar Resultados aparecen en la ventana del navegador Cómo usar el PhysioBank ATM

Navigation La mayoría de los registros PhysioBank son demasiado grandes para cargarlos en un navegador web, de ahí la necesidad de seleccionar una ventana de observación. La ubicación de la ventana de observación se indica en Selected input (visible una vez que se haya elegido un registro), y su duración está determinada por su elección de la longitud en la zona de opciones Output. Se usan los botones de navegación para mover la ventana de observación a través del registro que se ha elegido. Si la longitud de la ventana es dt, entonces: Cómo usar el PhysioBank ATM

|<< Mueve al comienzo del registro << mueve 6dt atrás < mueve dt atrás * No mueve (refresca los resultados) > mueve dt adelante >> mueve 6dt adelante >>| Mueve al final del registro Se puede también usar la barra de navegación, descrita en la próxima sección, para moverse en el registro. Cómo usar el PhysioBank ATM

La navigation bar (barra de navegación) y el record map (Mapa de registro)   Una vez que se haya seleccionado una entrada, el mapa de registro aparece debajo del panel de control. El mapa se escala para que toda la longitud del registro se ajuste a través de la ventana del navegador. El rectángulo gris en la barra de navegación indica la ubicación y la duración de la ventana de observación. Utilice las flechas sobre su izquierda y derecha para desplazar la ventana en un ancho-de-ventana, o haga clic en cualquier lugar dentro de la barra para mover la ventana de observación en un monto mayor. Si el registro es mucho mayor que la ventana de observación, el ancho del rectángulo gris no está a escala, y el rectángulo puede permanecer en su lugar, si la ventana de observación se desplaza por un pequeño intervalo de tiempo utilizando las flechas. Cómo usar el PhysioBank ATM

Selected input (entrada seleccionada) Esta barra de estado está siempre visible justo debajo del panel de control, a menos que todavía no se haya elegido un registro de entrada. Indica qué registro y anotador han sido elegidos, los límites de la ventana de observación, y contiene un enlace a la página principal de la base de datos a la que pertenece el registro seleccionado. Resultados Los resultados aparecen debajo de la barra Selected input . En la mayoría de los casos, los resultados solicitados desde la PhysioBank ATM también se pueden obtener mediante la ejecución de los mismos programas utilizados por el "cajero automático" en su propia computadora. Cómo usar el PhysioBank ATM

Plot waveforms (señales y anotaciones) gráficamente Esta herramienta muestra un segmento corto de las formas de onda, junto con cualesquiera anotaciones del conjunto de anotaciones seleccionado que ocurren dentro de la ventana temporal. Si se ha optado por una señal en el área Input, sólo esa señal aparece en la salida (esta función puede ser útil si se solapan señales de otro tipo). Los charts se crean como figuras vector PostScript mediante pschart, y se convierten en imágenes PNG amigables de navegador usando Image Magica . Además para descargar las imágenes PNG, o verlas en su navegador, es posible descargar imágenes de PostScript de alta resolución (se incluyen enlaces a las imágenes chart.png y chart.ps en el Resumen de comandos que aparece entre la barra Select Input y el chart). Una versión previa de esta herramienta está disponible desde 2000 como Chart-O-Matic. El PhysioBank ATM Toolbox

Plot serie de tiempos del intervalo RR   Si la entrada seleccionada incluye anotaciones de ritmo cardiaco, esta herramienta calcula la serie de tiempo de los intervalos entre latidos consecutivos (intervalos RR) usando ann2rr, y muestra las series de tiempo utilizando plt (que produce figuras vector PostScript) e Image Magick (que convierte el PostScript a PNG para su visualización en su navegador). El PhysioBank ATM Toolbox

Plot de histograma de intervalos RR Esta herramienta cal-cula las series de tiempo de intervalos RR y grafica un histograma de ellos usando las utilida-des estándar POSIX . El PhysioBank ATM Toolbox

Mostrar muestras como texto   Por defecto, las muestras de todas las señales dentro de la ventana de observación se convierten en texto. Si se ha optado por una señal en el área Input, sólo esa señal aparece en la salida. Los nombres de algunas señales son demasiado grandes para caber en las columnas, estos nombres se acortan dejando caer los caracteres iniciales (ya que los nombres de las señales relacionadas a menudo difieren sólo al final, esto hace identificables a las columnas). Utilice el menú Signals en el panel de control para ver los nombres completos de la señal. Tenga en cuenta que la cantidad de salida disponible a través de los "cajeros automáticos" PhysioBank se limitan a 100.000 muestras por señal de cada solicitud. Para los registros que contienen múltiples señales, esto puede ser de varios megabytes de texto, y puede exceder la capacidad de su navegador, si es así, reduzca el tamaño de su pedido y vuelva a intentarlo. Se puede ejecutar rdsamp (sin un límite en el número de muestras convertidas) en su propia computadora para convertir los archivos de la señal desde PhysioNet y otras fuentes en forma de texto. El PhysioBank ATM Toolbox

El PhysioBank ATM Toolbox Algunas salidas de esta utilidad:

El PhysioBank ATM Toolbox

Mostrar anotaciones como texto   Cada línea de salida se corresponde con una única anotación. Las fechas y horas o tiempo transcurrido son mostrados seguidos por tiempos en las muestras a menos que el formato sea hora, minutos o segundos, la elección del formato de datos no tiene ningún efecto en la salida, la cual es generada por rdann. Ver la annotation key (clave de anotación) para una descripción de los mnemónicos de anotación que aparecen después de las columnas de tiempo, tenga en cuenta que se han usado mnemónicos especiales para algunas bases de datos, y estas se describen en la página principal de la base de datos. Algunos ejemplos: Beat annotations: Code Description N Normal beat (displayed as "·" by the PhysioBank ATM, pschart, and psfd) L Left bundle branch block beat R Right bundle branch block beat B Bundle branch block beat (unspecified) A Atrial premature beat El PhysioBank ATM Toolbox

El PhysioBank ATM Toolbox Una salida típica tiene el formato:

El PhysioBank ATM Toolbox Mostrar intervalos-RR como texto   Si la entrada seleccionada incluye anotaciones de ritmo cardiaco, esta herramienta calcula la serie de tiempo de los intervalos entre latidos consecutivos (los intervalos RR) mediante ann2rr. Los intervalos RR en sí mismos, aparecen en la tercera columna de salida, flanqueada por los mnemónicos de anotación de los latidos delimitando cada intervalo, y los tiempos de ocurrencia de aquellos latidos. Una salida típica es:

El PhysioBank ATM Toolbox Exporta señales como .mat Esta herramienta crea un archivo con el formato .mat que se puede leer directamente en Matlab o en el software de código abierto Octave. Si se ha optado por una señal (en lugar de todas las señales), el archivo..mat contiene las muestras de esa única señal. Téngase en cuenta que los archivos .mat disponibles vía ATM PhysioNet contienen un máximo de 1.000.000 columnas (muestras por señal). Considérese que la carga y trazado de series de tiempo de esta longitud puede requerir uno o dos minutos de computación, aún con suficiente memoria. Si se descarga e instala el paquete de software WFDB, que incluye wfdb2mat, es posible que se ejecute (sin límite en el número de muestras convertidos) en su propia computadora para convertir los archivos de la señal de PhysioNet y otras fuentes en forma .mat..

El PhysioBank ATM Toolbox Exporta señales como .mat A modo de ejemplo, desde la base Normal Synus Rithm: Con el botón derecho del mouse se puede descargar el archivo 16265m.mat en la carpeta work de Matlab y se pueden recuperar los datos. >> load 16265m >> whos Name Size Bytes Class Attributes val 2×1280 20480 double

El PhysioBank ATM Toolbox Del mismo modo, se pueden bajar otros dos archivos en la misma carpeta, estos son 16265m.info y plotATM.m Ejecutando luego: matName='16265m.mat'; infoName='16265m.info'; plotATM(matName,infoName)

El PhysioBank ATM Toolbox También es posible un graficación directa desde la matriz de dos columnas, val, que está cargada en el workspace. x=val(1,:); y=val(2,:); S=size(val); i=1:S(2);plot(i,x(i),i,y(i)+800)

El PhysioBank ATM Toolbox Exportar señales como CSV Esta herramienta crea un archivo en formato CSV (comma-separated value), conteniendo las muestras en la región de interés. Como en los otras casos, PhysioBank ATM está limitado a 100,000 muestras por señal y por requerimiento. Para registros más grandes se puede exceder la capacidad del navegador. Se puede usar rdsamp (sin límite para el número de muestras convertidas) sobre la propia computadora para convertir los archivos de señal desde PhysioNet y otras fuentes en formato CSV. Una vez el archivo en CSV, es posible utilizarlo en una variadad de programas que trabajan con este formato.

El PhysioBank ATM Toolbox Exportar señales como EDF El Formato de Datos Europeas (FED) es un formato de archivo estándar diseñado para el intercambio y almacenamiento de series de tiempo de origen médico. Al ser un formato abierto y no propietario, EDF se utiliza comúnmente para archivar, intercambiar y analizar los datos de los dispositivos comerciales en un formato que es independiente del sistema de adquisición. De esta manera, los datos pueden ser recuperados y analizados por un software independiente. El software EDF está disponibles gratuitamente. Esta herramienta crea un archivo ED desde un registro seleccionado, usando mit2edf. Unas pocas Bases de Datos PhysioBank contienen registros ya en formato EDF.