EKG-registrering under fysisk aktivitet
LiTH
Kravspecifikation
Marcus Larsson
Kravspecifikation
TFYY51, Ingenjörsprojekt
LIPs
EKG-registrering under fysisk aktivitet
LiTH
Kund: IMT, 581 85 Linköping
Kontaktperson hos kund: Marcus Larsson, [email protected]
Kursansvarig: Urban Forsberg, [email protected]
Handledare Grupp 1: Johannes Johansson, [email protected]
Handledare Grupp 2: Johannes Johansson, [email protected]
Kravspecifikation
TFYY51, Ingenjörsprojekt
2 (14)
LIPs
EKG-registrering under fysisk aktivitet
LiTH
INNEHÅLL
1
INLEDNING ................................................................................................................................................ 5
1.1
1.2
1.3
1.4
2
ÖVERSIKT AV SYSTEMET ..................................................................................................................... 6
2.1
2.2
2.3
2.4
3
ÖVERGRIPANDE BESKRIVNING AV PRODUKTEN ......................................................................................... 6
PRODUKTKOMPONENTER ........................................................................................................................... 7
BEROENDEN GENTEMOT ANDRA SYSTEM ................................................................................................... 7
INGÅENDE DELSYSTEM .............................................................................................................................. 7
DELSYSTEM 1 ........................................................................................................................................... 8
3.1
3.2
4
PARTER...................................................................................................................................................... 5
MÅL .......................................................................................................................................................... 5
ANVÄNDNING ............................................................................................................................................ 5
BAKGRUNDSINFORMATION ........................................................................................................................ 5
GENERELLA KRAV FÖR DELSYSTEM 1 ........................................................................................................ 8
FUNKTIONELLT KRAV FÖR DELSYSTEM 1 ................................................................................................... 8
DELSYSTEM 2 ......................................................................................................................................... 10
4.1
4.2
4.3
4.4
INLEDANDE BESKRIVNING AV DELSYSTEM 2............................................................................................ 10
DESIGNKRAV ........................................................................................................................................... 10
PRESTANDAKRAV .................................................................................................................................... 11
UPPGRADERINGSBARHET......................................................................................................................... 11
5
EKONOMI ................................................................................................................................................. 12
6
LEVERANSKRAV OCH DELLEVERANSER ..................................................................................... 12
7
DOKUMENTATION ................................................................................................................................ 13
8
UTBILDNING ........................................................................................................................................... 14
9
REFERENSER .......................................................................................................................................... 14
Kravspecifikation
TFYY51, Ingenjörsprojekt
3 (14)
LIPs
EKG-registrering under fysisk aktivitet
LiTH
Dokumenthistorik
version datum
utförda förändringar
utförda av
granskad
0.1
2010-09-01
Första versionen
Erik
-
0.5
2010-09-20
Omfattande revidering av text och krav
Erik
-
1.0
2010-09-29
Mindre editeringar av text
Erik
-
Arbetskopia; mindre editeringar av text, t.ex. ändring av
Erik
1.1
felaktig hänvisning
1.2
2011-09-21
Uppdatering av inaktuell text.
Marcus Larsson
1.3
2012-09-19
Uppdatering av inaktuell text och krav.
Marcus Larsson
1.31
2013-09-10
Mindre uppdatering av inaktuell text och krav.
Marcus Larsson
1.32
2014-09-22
Mindre uppdatering av inaktuell text och krav.
Marcus Larsson
1.33
2015-09-21
Mindre uppdatering av inaktuell text och krav.
Marcus Larsson
1.34
2016-09-19
Mindre uppdatering av inaktuell text.
Marcus Larsson
Kravspecifikation
TFYY51, Ingenjörsprojekt
4 (14)
LIPs
EKG-registrering under fysisk aktivitet
LiTH
1 Inledning
Dokumentet beskriver de krav som beställaren har ställt på projekt ”EKG-registrering
under fysisk aktivitet" (EKG – ElektroKardioGrafi). För att bättre kunna följa projektet
kommer varje delkrav att beskrivas separat med ett löpande kravnummer som kan och
bör användas genom hela projektarbetet. Kraven är antingen av typen ”originalkrav”
eller ”omarbetade/reviderade krav” vilket framgår av kolumn två i kravframställan.
Kolumn tre reglerar själva kravets beskrivning i en så kallad kravtext. I den högra
kolumnen anges prioriteringsgraden hos kravet. ”Bas” innebär att kravet är ett
grundkrav och måste vara uppfyllt för att kunden ska godkänna resultatet. ”Extra”
innebär att kravet ska utförs i mån av tid, efter det att alla grundläggande ”baskrav” är
uppfyllda. I anslutning till kraven kan även förklarande text finnas för att ytterligare
klargöra kravet.
1.1
Parter
Projektets parter utgörs av beställaren/kunden Marcus Larsson (IMT), projektgruppen,
handledaren Thobias Romu (IMT) samt institutionstekniker/experter vid IMT.
1.2
Mål
Målet med projektet är att projektgruppen ska inhämta kunskap om hur hjärtats
elektriska ledningssystem fungerar, hur aktiviteten i detta system relaterar till
hjärtmuskelns funktion, samt hur denna aktivitet kan detekteras, analyseras och tolkas.
Detta inkluderar EKG:ets användbarhet för att karaktärisera fysiskt arbete samt att
diagnostisera hjärtsjukdomar. Den inhämtade kunskapen ska sammanfattas och
levereras till kund. Projektet syftar även till att inför kund demonstrera hur EKG:et kan
registreras under ett arbetsprov och hur detta EKG kan analyseras för att återge
hjärtverksamheten. Projektgruppen ska även föreslå ingenjörsmässiga lösningar till
tränings- och diagnoshjälpmedel.
1.3
Användning
Efter inhämtad kunskap och prototypframtagande ska projektgruppen kunna
genomföra ett arbetsprov med tillhörande EKG-registrering enligt ett vetenskapligt
förankrat protokoll. Baserat på dessa registreringar ska en individs fysisk status kunna
bedömas. Projektgruppen ska vidare leverera ett analysprogram samt kunna ge förslag
på hur EKG-systemet kan användas i framtida applikationer för att analysera fysisk
träning.
1.4
Bakgrundsinformation
För att en mänsklig individ ska kunna leva behövs det att varje cell har ett tillräckligt
tillskott av livgivande syre och olika näringsämnen. Detta tillgodoses av blodet som via
hjärtat pumpas runt i kroppens cirkulationssystem. Tyvärr arbetar inte alltid hjärtat
som det är tänkt vilket kan göra att den mänskliga individen får cirkulatoriska besvär, så
kallade patologiska förändringar. Detta kan resultera i att man inte kan leva ett vanligt
aktivt liv. Hur gör man som ingenjör för att beskriva det biologiska systemet och hur
konstruerar man ett tekniska hjälpsystem för att analysera hur det fungerar?
Kravspecifikation
TFYY51, Ingenjörsprojekt
5 (14)
LIPs
EKG-registrering under fysisk aktivitet
LiTH
2 Översikt av systemet
I en studie, bestående av litteraturgenomgång och eventuella föreläsningar, kommer
projektgruppen att bekanta sig med de anatomiska och funktionella enheterna i
människans kardiologiska system. Parallellt sker ett kunskapsinhämtande, såväl
teoretiskt som praktiskt, vad avser att mäta bioelektriska signaler. Projektgruppen ska
ta fram specifikationer och generera testparametrar för att kontrollera funktionen hos
det biologiska systemet. Försöksplanering, eventuellt tillsammans med
projekthandledare och resurser från IMT, utförs för att projektgruppen ska kunna
genomföra och dokumentera en eller flera gruppmedlemmars hjärtaktivitet i form av
EKG-registreringar (figur 1).
Figur 1.
2.1
Exempel på karaktäristiskt EKG i form av ett pulsslag och
illustration av dess olika delar.
Övergripande beskrivning av produkten
Projektgruppen har i uppdrag att genomföra en förstudie genom att bygga upp en
kunskapsbank avseende hjärtat, hjärtats retledningssystem (figur 2), EKG (figur 1) och
viss kardiologi för att kunna utbilda kunden inom dessa områden. Material och litteratur
kan bl.a. återfinnas i dokument som beskriver EKG eller anatomi och fysiologi, men även
i teknisk litteratur. Ett analysprogram ska även levereras.
Figur 2.
Översikt av hjärtat och dess retledningssystem.
Kravspecifikation
TFYY51, Ingenjörsprojekt
6 (14)
LIPs
EKG-registrering under fysisk aktivitet
2.2
LiTH
Produktkomponenter
Slutleveransen utgörs av utbildning för kunden och förslag på framtida användning av
EKG-data genom att använda projektgruppens förvärvade kunskaper inom området.
Dessa kunskaper kan uppdelas i två komponenter: en teoretisk del samt en praktisk del
där kunskaperna förfinas och fördjupas under laborativa och experimentella
betingelser. Kunskaperna används även till att utveckla ett enklare analysprogram.
2.3
Beroenden gentemot andra system
Ser man kunskapen hos projektgruppen som slutprodukten är det uppenbart att
beroenden finns gällande tidigare erfarenheter, föreställningar och kunskap hos
projektmedlemmarna. Dessa referenssystem ses som något positivt och ska utnyttjas i
projektarbetet för att maximera inhämtandet av kunskap både på den individuella nivån
såväl som på den kollektiva nivån. Inom ramarna för projektarbetet uppmanas
projektgruppen värna om och ta till vara alla medlemmars färdigheter för att nå bästa
möjliga gemensamma resultat. Vidare förväntas ett professionellt arbetsförfarande.
2.4
Ingående delsystem
Projektets delsystem är starkt integrerade, men en viss indelning kan göras i två
delsystem utifrån tids- och leveransaspekter.
Delsystem 1 omfattar dels ett kunskapsmål rörande orientering och
kunskapsinhämtning kring hjärtat, EKG och hjärtverksamheten som elektriskt fenomen,
och dels ett laborativt moment med registrering av vilo-EKG.
Delsystem 2 omfattar en experimentell och praktisk verifiering av ett biologiskt system
genom att utföra nedanstående uppgifter:
▫
dokumentera och demonstrera hur mätning vid så kallat fysiologiskt arbetsprov
kan utföras samt eventuellt på individ under valfri fysisk aktivitet för att påvisa
systemets användbarhet och lämpliga användning.
▫
med hjälp av MatLab, demonstrera hur analysen av EKG kan göras automatiskt
för att underlätta diagnosticering av hur hjärtat arbetar.
Kravspecifikation
TFYY51, Ingenjörsprojekt
7 (14)
LIPs
EKG-registrering under fysisk aktivitet
LiTH
3 Delsystem 1
Delsystem 1 består av teoretisk kunskap som projektgruppen ska tillägna sig och
vidareförmedla till kund. Följande avsnitt beskriver de krav som ställs på den teoretiska
kunskapsinhämtningen, se även avsnitt 2.4.
3.1
Generella krav för delsystem 1
I detta avsnitt beskrivs generella och grundläggande krav på projektet. Kraven redovisas
i form av undervisning/presentation för eller rapporter till kund.
Krav nr 1
Original
Beskriv EKG-signalens uppkomst och dess olika komplex.
Bas
Hur uppkommer EKG-signalen? Vad svarar mot de identifierbara komplexen i EKGsignalen (figur 1) och hur kan informationen användas för att tolka hjärtats arbete?
Krav nr 2
Original
Gör en översikt av teorin för EKG-registreringar och hur de
kan presenteras på olika sätt.
Bas
Fortsättning på Krav 1 där EKG-registreringarna ska beskrivas ur ett tekniskt perspektiv
samt hur de kan beskrivas med tekniska termer. Kan signalen beskrivas på olika sätt och
vilka är lämpliga att använda?
Krav nr 3
Original
Projektgruppen ska för kunden beskriva hur hjärtats funktion Bas
och aktivitet kan studeras och beskrivas under fysisk aktivitet.
Vilka tester finns att tillgå och hur kan de genomföras? Hur kan arbetsprov genomföras
för att testa fysisk aktivitet eller fysisk kondition? Vad kan man förvänta sig ska hända i
EKG:et?
3.2
Funktionellt krav för delsystem 1
Efter att kunskapsinhämtning skett ska projektgruppen utföra laboratorieförsök som
styrker teoribildningen. Detta för att kunden ska få insikt i vad som är möjligt att utläsa
ur olika typer av EKG-registreringar.
Krav nr 4
Original
Utför och dokumentera EKG-registreringar i vila med ett
kommersiellt system.
Bas
Krav nr 5
Original
Utför och dokumentera EKG-registreringar i vila med ett
kommersiellt 12 avledningars EKG-system.
Extra
Gruppmedlemmarna ska på ett professionellt och ändamålsenligt sätt kunna registrera
tillförlitliga EKG-signaler.
Kravspecifikation
TFYY51, Ingenjörsprojekt
8 (14)
LIPs
EKG-registrering under fysisk aktivitet
Krav nr 6
Original
LiTH
Utbilda kunden i hur EKG kurvor uppkommer och registreras, Bas
samt hur de kan tolkas. Se även avsnitt 4.3 och Krav nr 13
Detta krav ligger till grund för att kunna ta fram lämpliga parametrar som sedan ska
analyseras. Lämpliga parametrar påvisas lämpligast genom en kombination av exempel
på EKG-registrering och genom teoretisk kunskap.
Kravspecifikation
TFYY51, Ingenjörsprojekt
9 (14)
LIPs
EKG-registrering under fysisk aktivitet
LiTH
4 Delsystem 2
Följande kapitel beskriver kraven för delsystem 2 vilket rör människans hjärta och dess
retledningssystem samt hur dess funktion kan beskrivas och studeras, se även avsnitt
2.4. Generellt angående hjärtan kan det noteras att de flesta djur har någon form av
pumpande organ för att cirkulera syre, näringsämnen och slaggprodukter. Mer specifikt
hos människan är hjärtat (figur 3) den första länken i en kedja av olika strukturer som
förser kroppen med det syre och den näring som cellerna behöver för individens
överlevnad.
Figur 3.
4.1
Ett mänskligt hjärta i genomskärning
Inledande beskrivning av delsystem 2
Kunskap från delsystem 1 ska i delsystem 2 användas till att studera människans hjärtat
ur ett tekniskt perspektiv. Den nyvunna kunskapen ska tillsammans med anatomiska
och fysiologiska fakta användas för denna tekniska beskrivning.
4.2
Designkrav
Nedanstående krav kan betraktas som designkrav. Här bestäms elementen som är
nödvändiga för att projektgruppen ska kunna gå vidare till nästa fas och använda sin
kunskap.
Krav nr 7
Original
Ett mätprotokoll för registrering av data under lämplig fysisk
aktivitet ska tas fram för att testa fysisk aktivitet. Protokollet
ska vara vetenskapligt förankrat.
Krav nr 8
Original
Utför och dokumentera EKG-registreringar under rörelse och Bas
fysisk aktivitet med ett trådlöst system enligt mätprotokollet i
Krav nr 7.
Bas
Dessa krav innebär att projektgruppen förbereder sig inför utförandet av de praktiska
mätningarna genom att planera och strukturera sitt arbete. Data samlas även in för
användning under de automatiserade analyserna. Ett trådlöst system för EKGregistrering kan rekvireras från kund.
Kravspecifikation
TFYY51, Ingenjörsprojekt
10 (14)
LIPs
EKG-registrering under fysisk aktivitet
Krav nr 9
Original
LiTH
Ett analysprogram ska skrivas i MATLABs utvecklingsmiljö.
Programmet ska kunna analysera ett EKG automatiskt efter
eventuella val av användaren.
Bas
Ett analysprogram för EKG ska implementeras i Matlab. Nedanstående krav, under
kapitel 4.3, dikterar programmets prestanda
4.3
Prestandakrav
Det är först med kraven vilka presenteras i detta avsnitt som prestanda hos
analysprogrammet definieras. Rustade med projektgruppens kunskap ska följande krav
på programmet uppfyllas. I kraven nedan likställs pulsen med antalet hjärtslag per
minut.
Krav nr 10 Original
Medelpulsen i ett insamlat EKG ska beräknas av programmet.
Bas
Krav nr 11 Original
Programmet ska kunna analysera pulsvariationer i en EKGregistrering.
Bas
Krav nr 12 Original
Programmet ska kunna analysera pulsvariationer i en EKGregistrering i realtid.
Extra
Krav nr 13 Original
Intressanta tider i EKG:et ska kunna analyseras och
presenteras för användaren. Se även Krav nr 6.
Extra
Krav nr 14 Original
Programmet ska kunna analysera andningsmönstret hos
försökspersonen.
Extra
Krav nr 15 Original
Programmet ska utformas som ett grafiskt
användargränssnitt.
Extra
4.4
Uppgraderingsbarhet
Detta avsnitt beskriver krav på systemets möjligheter till framtida utbyggbarhet och
uppgradering.
Krav nr 16 Original
Bas
Projektgruppen ska presentera förslag på hur det trådlösa
systemet i kombination med analysprogrammet kan användas
inom träningsapplikationer.
Projektgruppen ger rekommendationer för hur den anser att systemet bäst kan
utnyttjas i framtida applikationer inom träningssegmentet. Kunden är intresserad av
detta för att kunna bedöma möjliga framtida projekt och marknadsanalyser.
Kravspecifikation
TFYY51, Ingenjörsprojekt
11 (14)
LIPs
EKG-registrering under fysisk aktivitet
Krav nr 17 Original
LiTH
Försöksdata ska sparas i en ”patientdatabas” för att
möjliggöra senare åtkomst och analys av genomförda
arbetsprov.
Bas
”Databasen” ska spara insamlade data och bör innehålla information om arbetsprovets
utförande och identifikation för den testade. I tillägg bör lämpliga testparametrar också
sparas. Databasen är i förlängningen tänkt att kunna användas för att studera
träningsutveckling och för framtagande av normaldata.
Krav nr 18 Original
Programmet ska kunna ge vägledning under träning för att
optimera träningseffekten.
Extra
För att en individ ska kunna träna på bästa tänkbara sätt bör återkoppling från systemet
ges till användaren.
Krav nr 19 Original
Programmet ska kunna fungera som ett beslutsstödsystem för Extra
att diagnostisera patologiska förändringar.
Detta krav inriktar sig mer mot klinisk verksamhet där arbetsprov också utförs. Detta
kan även vara av nytta under träning då okända latenta patologiska förändringar
potentiellt kan upptäckas hos en tränande individ.
5 Ekonomi
Detta kapitel beskriver krav vad gäller projektets ekonomi.
Krav nr 20 Original
Projektgruppen har tillgång till maximalt 120 timmar per
deltagare för att utföra projektet.
Bas
Krav nr 21 Original
I mån av tid enligt Krav nr 20 ska lämpliga krav på nivå Extra
uppfyllas. Se även kapitel 1.
Bas
Projektgruppen ansvara för att planeringen blir sådan att maximal utdelning av nedlagd
tid kan åstadkommas med en nöjd kund som följd.
6 Leveranskrav och delleveranser
Detta kapitel beskriver krav på leveranser och delleveranser under projektets gång. Vid
underkänt av något krav kommer skriftlig avrapportering eller komplettering att
begäras in.
Kravspecifikation
TFYY51, Ingenjörsprojekt
12 (14)
LIPs
EKG-registrering under fysisk aktivitet
LiTH
Krav nr 22 Original
Projektgruppen skall leverera en projektplan till kund senast Bas
11 dagar efter beställarmötet.
Krav nr 23 Original
Delleverans 1 (BP3): I en muntlig redovisning (á 20 min) ska Bas
projektgruppen inför kunden presentera och demonstrera att
projektgruppen kan beskriva hur EKG:et uppkommer, hur det
kan mätas samt hur dessa mätningar kan tolkas, enligt kraven
beskrivna i kapitel ”Delsystem 1”. Detta inkluderar resultatet
från egna mätningar. Leveranstidpunkt: ~projektvecka 5.
Krav nr 24 Original
Delleverans 2 (BP4): Projektgruppen skall leverera ett
protokoll som utförligt beskriver hur mätningar under
aktivitet ska utföras (se Krav nr 8). Mätningarna får ej
påbörjas innan protokollet godkänts av kund.
Leveranstidpunkt: ~projektvecka 7.
Krav nr 25 Original
Projektgruppen ska leverera en teknisk dokumentation som Bas
ska innehålla en kort introduktion för projektuppdraget,
projektets tillvägagångssätt, resultat, analys och slutsatser.
Dokumentationen ska tydligt visa på projektets
måluppfyllelse i förhållande till kravspecifikationen.
Dokumentationen ska även i ett separat teoretiskt kapitel
beskriva EKG:ets uppkomst och hur det kan mätas (se
relevanta krav; kan även inkludera kortfattad beskrivning av
tidigare relevanta delleveranser). I tillägg ska även
analysprogrammet enligt Krav nr 9 och databasen enligt Krav
nr 17 levereras. Den tekniska dokumentationen skall
levereras 1 vecka före slutleveransen.
Krav nr 26 Original
Slutleverans: I en muntlig redovisning (á 20 minuter) ska
projektgruppen presentera sina resultat om hjärtats
retledningssystem, mätningar av EKG i vila och aktivitet samt
hur hjärtats funktion kan följas genom analys av EKG:et.
Bas
Bas
7 Dokumentation
Detta kapitel beskriver krav på den skriftliga rapporteringen som generellt bör vara
lättläst och uppvisa god kvalitet.
Krav nr 27 Original
Bas
All skriftlig rapportering ska hålla hög språklig kvalitet och
följa de regler och normer som finns beskrivet i Svenska
skrivregler utgivna av Svenska språknämnden (Sara Santesson,
2000).
För ytterligare tips angående skriftlig rapportering se även Språkguiden samt Lathund
Kravspecifikation
TFYY51, Ingenjörsprojekt
13 (14)
LIPs
EKG-registrering under fysisk aktivitet
LiTH
för rapportskrivning.
För projektresultatets trovärdighet är det av stor vikt att de teoretiska delarna av
projektleveransen är förankrade i källor (artiklar och böcker) som granskats av det
vetenskapliga samfundet. Projektgruppen ska vända sig till LiUs bibliotek för att finna
denna typ av källor.
Krav nr 28 Original
De teoretiska delarna av rapporterna skall vara vetenskapligt
förankrade med korrekt källhänvisning.
Bas
8 Utbildning
Detta kapitel beskriver krav vad gäller eventuell utbildning för projektgruppen och
kunden.
Krav nr 29 Original
Projektgruppen ska under sina leveranstillfällen utbilda
kunden och av kunden utvalda personer, inom ämnen som
relaterar till projektet, t.ex. EKG-utrustning och registrering
samt uppkomst av EKG-signaler.
Bas
Utbildningen anpassas av projektgruppen och kan bland annat omfatta presentationer
och/eller praktiska demonstrationer eller övningar.
9 Referenser
Detta kapitel innehåller de referenser som används i dokumentet, interna såväl som
externa. Eventuella hänvisningar till kompletterande litteratur har också infogats i detta
kapitel.
(1996) Principles of Anatomy and Physiology. Gerard J. Tortora, HarperCollins,
ISBN 067399354X
(2000) Svenska skrivregler utgivna av Svenska språknämnden. Sara Santesson (red.).
Skrifter utgivna av svenska språknämnden 82, Liber AB, andra upplagan.
ISBN 4704974X
(1998) Språkguiden. Karin Kristoffersson (red.). Linus och Linnea,
ISBN 9163065274
(2005) Lathund för rapportskrivning. Magnus Merkel, Ulrika Andersson, Malin
Lundquist och Britta Önnegren. Kursmaterial i TFYY51, Linköpings universitet.
Kravspecifikation
TFYY51, Ingenjörsprojekt
14 (14)
LIPs
