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.