LiTH
EKG-registrering under fysisk aktivitet
Kravspecifikation
Marcus Larsson
Version 1.2
Kravspecifikation
LIPs
TFYY51, Ingenjörsprojekt
1
LiTH
EKG-registrering under fysisk aktivitet
PROJEKTIDENTITET
Linköpings Tekniska Högskola, IMT
Kund: IMT, 581 85 Linköping
Kontaktperson hos kund: Marcus Larsson, 013- 286751 , [email protected]
Kursansvarig: Urban Forsberg, 013-28 26 27, [email protected]
Handledare Grupp 1: Göran Salerud, 013-286755, [email protected]
Handledare Grupp 2: Hanna Karlsson, 013-286750, [email protected]
Kravspecifikation
LIPs
TFYY51, Ingenjörsprojekt
2
LiTH
EKG-registrering under fysisk aktivitet
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
GROV BESKRIVNING AV PRODUKTEN .................................................................................................... 6
PRODUKTKOMPONENTER ...................................................................................................................... 7
BEROENDEN GENTEMOT ANDRA SYSTEM .............................................................................................. 7
INGÅENDE DELSYSTEM ......................................................................................................................... 7
DELSYSTEM 1 ........................................................................................................................................... 7
3.1
3.2
4
PARTER ................................................................................................................................................. 5
MÅL...................................................................................................................................................... 5
ANVÄNDNING ....................................................................................................................................... 5
BAKGRUNDSINFORMATION ................................................................................................................... 5
GENERELLA KRAV FÖR DELSYSTEM 1 ................................................................................................... 7
FUNKTIONELLT KRAV FÖR DELSYSTEM 1 .............................................................................................. 8
DELSYSTEM 2 ........................................................................................................................................... 9
4.1
4.2
4.3
4.4
INLEDANDE BESKRIVNING AV DELSYSTEM 2 ......................................................................................... 9
DESIGNKRAV ........................................................................................................................................ 9
PRESTANDAKRAV ............................................................................................................................... 10
UPPGRADERINGSBARHET .................................................................................................................... 10
5
EKONOMI ................................................................................................................................................. 11
6
LEVERANSKRAV OCH DELLEVERANSER ..................................................................................... 12
7
DOKUMENTATION ................................................................................................................................ 12
8
UTBILDNING ........................................................................................................................................... 12
9
REFERENSER .......................................................................................................................................... 13
Kravspecifikation
LIPs
TFYY51, Ingenjörsprojekt
3
LiTH
EKG-registrering under fysisk aktivitet
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
2010-09-21
Uppdatering av inaktuell text.
Marcus Larsson
Kravspecifikation
LIPs
TFYY51, Ingenjörsprojekt
4
LiTH
EKG-registrering under fysisk aktivitet
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, i detta fall Marcus Larsson (IMT),
projektgruppen, handledaren, i detta fall Göran Salerud (IMT, grupp 1) eller Hanna Karlsson
(IMT, grupp 2) 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 bedömmas. Projektgruppen
ska vidare levererar 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
LIPs
TFYY51, Ingenjörsprojekt
5
LiTH
EKG-registrering under fysisk aktivitet
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.
Kravspecifikation
LIPs
TFYY51, Ingenjörsprojekt
6
LiTH
EKG-registrering under fysisk aktivitet
Figur 2.
2.2
Översikt av hjärtat och dess retledningssystem.
Produktkomponenter
Slutgiltiga leveransen 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 producera 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 ett nästan renodlat kunskapsmål rörande orientering och
kunskapsinhämtning kring hjärtat, EKG och hjärtverksamheten som elektriskt fenomen.
Delsystem 2 omfattar en experimentell och praktisk verifiering av ett biologiskt system
genom att utföra nedanstående uppgifter:
dokumentera och demonstrera hur mätning i så kallat fysiologiskt arbetsprov kan
utföras samt redovisa testresultat från individ i laborativ miljö 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.
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
Kravspecifikation
LIPs
TFYY51, Ingenjörsprojekt
7
LiTH
EKG-registrering under fysisk aktivitet
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 EKG-signalen
(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 EKGt?
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.
Krav nr 6
Original
Utbilda kunden i hur EKG kurvor uppkommer samt hur de
kan tolkas. Se även avsnitt 4.3 och Krav nr 13
Bas
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
LIPs
TFYY51, Ingenjörsprojekt
8
LiTH
EKG-registrering under fysisk aktivitet
4 Delsystem 2
Följande kapitel beskriver kraven för delsystem 2 vilket rör människans hjärta och dess
retledningssystem samt hur dess funktion kan beskrivas och styderas, 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 protokoll för registrering av data under lämplig fysisk
aktivitet ska tas fram för att testa fysisk aktivitet.
Bas
Krav nr 8
Original
Utför och dokumentera EKG-registreringar under rörelse och
fysisk aktivitet med ett trådlöst system.
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 EKG-registrering finns
tillgängligt på IMT.
Kravspecifikation
LIPs
TFYY51, Ingenjörsprojekt
9
LiTH
EKG-registrering under fysisk aktivitet
Krav nr 9
Original
Ett analysprogram ska skrivas i MATLABs utvecklingsmiljö. Bas
Programmet ska kunna analysera EKGn automatisk efter
eventuella val av användaren.
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.
Krav nr 10 Original
Medelpulsen av ett insamlat EKG ska kunna analyseras.
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
I kraven ovan likställs pulsen med antalet hjärtslag per minut.
Krav nr 13 Original
Intressanta tider i EKGt ska kunna analyseras och presenteras Extra
för användaren. Se även Krav nr 6.
Krav nr 14 Original
Programmet ska kunna analysera blodtrycksförändringar hos
försökspersonen.
Extra
Krav nr 15 Original
Programmet ska kunna analysera andningsmönstret hos
försökspersonen.
Bas
Krav nr 16 Original
Programmet ska kunna analysera syreförbrukningen hos
försökspersonen.
Extra
Krav nr 17 Original
Programmet ska objektivt kunna bestämma faktisk
belastningsgrad hos försökspersonen utifrån
mjölksyreansamling.
Extra
Krav nr 18 Original
Programmet ska utformas som ett grafiskt användargränssnitt. Extra
4.4
Uppgraderingsbarhet
Detta avsnitt beskriver krav på systemets möjligheter till framtida utbyggbarhet och
uppgradering.
Kravspecifikation
LIPs
TFYY51, Ingenjörsprojekt
10
LiTH
EKG-registrering under fysisk aktivitet
Krav nr 19 Original
Projektgruppen ska presentera förslag på hur det trådlösa
systemet i kombination med analysprogrammet kan användas
inom träningsapplikationer.
Bas
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.
Krav nr 20 Original
Försöksdata ska sparas i en ”patientdatabas” för att möjliggöra Bas
senare analys av genomförda arbetsprov.
”Databasen” ska spara insamlade data och bör innehålla information om arbetsprovets
utförande och identifikation för den testade. I tillägg bör lämpliga test parametrar också
sparas. Databasen är i förlängningen tänkt att kunna användas för att studera
träningsutveckling och för framtagande av normaldata.
Krav nr 21 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 22 Original
Programmet ska kunna fungera som ett beslutsstödssystem 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 23 Original
Projektgruppen har tillgång till maximalt 116 timmar per
deltagare för att utföra projektet.
Krav nr 24 Original
I mån av tid enligt Krav nr 23 ska lämpliga krav på nivå Extra Bas
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.
Kravspecifikation
LIPs
TFYY51, Ingenjörsprojekt
11
LiTH
EKG-registrering under fysisk aktivitet
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.
Krav nr 25
Original
Projektgruppen ska leverera en projektplan.
Krav nr 26
Original
Delleverans 1: I en muntlig redovisning (á 20 minuter) ska
Bas
projektgruppen inför kunden presentera och demonstrera att
projektgruppen kan beskriva och förklara EKG som ett mätbart
fysikaliskt fenomen enligt kraven beskrivna i kapitel
”Delsystem 1”.
Krav nr 27
Original
Projektgruppen ska innan mätningar och datainhämtning
påbörjas, lämna in ett protokoll som utförligt beskriver hur
mätningarna ska utföras.
Krav nr 28
Original
Projektgruppen ska leverera en teknisk dokumentation som bör Bas
innehålla en kort introduktion för projektuppdraget, projektets
tillvägagångssätt, resultat och analys. Tekniska
dokumentationen ska levereras före slutleveransen. I tillägg ska
även analysprogrammet enligt Krav nr 9 och databasen enligt
Krav nr 20 levereras.
Krav nr 29
Original
Slutleverans: I en muntlig redovisning (á 20 minuter) ska
projektgruppen presentera sina resultat om hjärtats
retledningssystem, mätningar av EKG och uppmätningen av
hjärtats funktion.
Bas
Bas
Bas
7 Dokumentation
Detta kapitel beskriver krav på den skriftliga rapporteringen som generellt bör vara lättläst
och uppvisa god kvalitet.
Krav nr 30 Original
Skriftlig rapportering ska följa de regler och normer som finns Bas
beskrivet i Svenska skrivregler utgivna av Svenska
språknämnden (Sara Santesson, 2000).
För ytterligare tips angående skriftlig rapportering se även Språkguiden samt Lathund för
rapportskrivning.
8 Utbildning
Detta kapitel beskriver krav vad gäller eventuell utbildning för projektgruppen och kunden.
Kravspecifikation
LIPs
TFYY51, Ingenjörsprojekt
12
LiTH
EKG-registrering under fysisk aktivitet
Krav nr 31 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 kan också infogas 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
LIPs
TFYY51, Ingenjörsprojekt
13
