An algorithm for robust and efficient location of T-wave ends in electrocardiogram

Qinghua Zhang (1) , Alfredo Illanes Manriquez (1) , Claire Médigue (1) , Yves Papelier (1) , Michel Sorine (1)

1 SOSSO2 - Applications and Tools of Automatic Control

Computer-aided analysis of electrocardiogram (ECG) is widely used in cardiac disease diagnosis. The purpose of this paper is to propose a new algorithm for T-wave end location, which is known to be the most difficult one among ECG wave form detection and location problems. The proposed algorithm mainly consists of the computation of an indicator related to the area covered by the T-wave curve and delimited in a special manner. Based on simple assumptions, essentially on the concavity of the T-wave form, it is formally proved that the maximum of the computed indicator inside each cardiac cycle coincides with the T-wave end. Moreover, the algorithm is robust to measurement noise, to wave form morphological variations and to baseline wander. It is also computationally very simple: the main computation can be implemented as a simple finite impulse response (FIR) filter. When evaluated with the PhysioNet QT database in terms of the mean and the standard deviation of the \mbox{T-wave} end location errors, the proposed algorithm outperforms the other algorithms evaluated with the same data base, according to the most recent available publications up to our knowledge. \\ L'analyse de l'électrocardiogramme (ECG) assistée par l'ordinateur est largement utilisée en diagnostic de maladies cardiaques. Le but de cet article est de proposer un nouveau algorithme pour la localisation de fins d'ondes T, connu d'être le plus difficile des problèmes concernant la détection et localisation d'ondes dans l'ECG. L'algorithme proposé consiste principalement à calculer un indicateur lié à la surface couverte par l'onde T délimitée d'une manière spéciale. Sous des hypothèses simples, principalement sur la concavité de l'onde T, il est démontré que le maximum de l'indicateur calculé dans chaque cycle cardiaque coïncide avec la fin de l'onde T. En plus, l'algorithme est robuste au bruit de mesure, aux variations morphologiques et à la dérive de la ligne de base. Le calcul numérique est très simple : le calcul principal peut être implémenté sous forme d'un filtre à réponse impulsionnelle finie. Quand cet algorithme est évalué sur la base de données QT de PhysioNet en termes de la moyenne et l'écart type des erreurs de localisation de l'onde T, il obtient de meilleurs résultats par rapport à d'autres algorithmes évalués avec la même base de données, d'après les publications les plus récentes à notre connaissance.

Mots clés: Electrocardiogram (ECG); T-wave end location; signal processing} \\ Electrocardiogramme (ECG); localisation de fins d'ondes T; traitement de signal

Domaines: Autre [cs.OH]

Qinghua Zhang, Alfredo Illanes Manriquez, Claire Médigue, Yves Papelier, Michel Sorine. An algorithm for robust and efficient location of T-wave ends in electrocardiogram. [Research Report] PI 1744, 2005, pp.19. ⟨inria-00000464⟩