Características espectrais do primeiro e segundo sons cardíacos equalizados

Abstract

Doenças cardiovasculares são as principais causas de mortes no mundo, tendo a sua incidência aumentada significativamente nos últimos anos em função da COVID-19. O diagnóstico precoce destas enfermidades permite a realização de procedimentos para reduzir a mortalidade. A análise computadorizada dos sons cardíacos vem sendo proposta como técnica de diagnóstico de baixo custo para várias doenças cardiovasculares. Contudo, dificuldades técnicas têm impedido uma melhor análise de desempenho destas propostas. Este estudo reporta características espectrais de sons cardíacos S1 e S2 do banco de dados público EPHNOGRAM para suprir informações de auxílio aos diagnósticos. O EPHNOGRAM contém dados de Fonocardiograma (PCG) e Eletrocardiograma (ECG) gravados simultaneamente de 24 indivíduos saudáveis do sexo masculino em situação de repouso e exercício. O ECG é utilizado para auxiliar a detecção do primeiro (S1) e segundo (S2) sons cardíacos no registro sonoro. Três índices espectrais são obtidos destes sons por meio de distribuição de Wigner-Vile e decomposição em modo empírico: máxima frequência, frequência dominante e frequência instantânea. Os índices são obtidos antes e após aplicação de equalizador cego que visa compensar a atenuação dos sons pelo tórax. Os índices obtidos revelam que a maioria das publicações reportam uma largura de banda mais estreita do que estes sons efetivamente possuem. Assim, este estudo contém informações que podem auxiliar o desenvolvimento de ferramentas mais eficazes de diagnóstico de doenças cardiovasculares.

Abstract: Cardiovascular diseases are the main causes of death in the world, and their incidence has increased significantly in recent years due to COVID-19. The early diagnosis of these diseases allows their treatment, reducing mortality. Computerized analysis of heart sounds has been proposed as a low-cost diagnostic technique for several cardiovascular diseases. However, technical difficulties have hampered a better analysis of their results. This study reports spectral characteristics of S1 and S2 heart sounds from the EPHNOGRAM public database, aiming to provide information for a better performance of the current proposals. The EPHNOGRAM contains Phonocardiogram (PCG) and Electrocardiogram (ECG) data recorded simultaneously from 24 healthy male subjects at rest and exercise. The ECG is employed to detect the first (S1) and second (S2) heart sounds in the audio recordings. Three spectral indices are obtained from these sounds through Wigner-Ville distribution and empirical decomposition: maximum frequency, dominant frequency, and instantaneous frequency. These indices are obtained before and after application of a blind equalizer; it aims the compensation of the chest attenuation imposed to the sounds. The indices obtained reveal that most publications report a narrower bandwidth than that which these sounds actually have. Thus, this study contains information that may help the development of more effective diagnostic tools for cardiovascular diseases.d low current ripple at the input and at the output, reaching a maximum efficiency of approximately 92.6% in both power flows.