HEART ELECTRICAL SIGNAL PATTERN ANALYSIS IN ELECTROCARDIOGRAM USING PRINCIPLE COMPONENT ANALYSIS METHOD Oleh, Gil Gaspar Mascarenhas Lobo Pinto NIM: 642011903 TUGAS AKHIR Diajukan kepada Program Studi Fisika, Fakultas Sains dan Matematika guna memenuhi sebagian dari persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Program Studi Fisika FAKULTAS SAINS DAN MATEMATIKA UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA SALATIGA 2014 i
ii
iii
iv
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-nya, penyusunan tugas akhir yang berjudul HEART ELECTRICAL SIGNAL PATTERN ANALYSIS IN ELECTROCARDIOGRAM USING PRINCIPLE COMPONENT ANALYSIS METHOD dapat diselesaikan. Penulis menyadari bahwa dalam proses penulisan skripsi ini banyak mengalami beberapa kendala, namun berkat bantuan, bimbingan, serta kerjasama dari berbagai pihak sehingga kendalakendala yang dihadapi tersebut dapat diatasi. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan banyak terima kasih kepada Bapak Dr. Suryasatriya Trihandaru, M.Sc.nat. selaku pembimbing utama dan Bapak Nur Aji Wibowo, S.Si, M.Si. selaku pembimbing pendamping yang telah dengan sabar meluangkan waktu, tenaga serta pikiran untuk memberikan bimbingan, motivasi, arahan, dan saran-saran yang sangat berharga kepada penulis selama melakukan penelitian hingga tulisan ini selesai dengan baik dan di terima di International Journal of Science and Research (IJSR). Tidak lupa pula penulis mengucapkan terima kasih banyak kepada: 1. Kedua orang tua saya dan saudara/i kandung saya yang selama ini telah mendukung saya dalam hal moril maupun materil serta doa sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Ibu Dra. Marmi Sudarmi, M.Si. selaku ketua program studi fisika dan pendidikan fisika, juga selaku wali studi penulis yang telah banyak memberikan nasehat-nasehat, dorongan dan bimbingan, serta sabar menghadapi kami selama menjadi wali studi. 3. Kepada bapak Andreas Setiawan, S.Si., M.T (sedang studi S3) yang telah memberikan saran, ide dan arahan yang sangat berguna kepada penulis. Terima kasih pak. 4. Ibu dr. Jodelin Muninggar, M.Sc., yang telah membantu penulis dalam memberikan informasi untuk mengetahui bagaimana dapat membaca grafik elektrokardiogram. 5. Ibu Made Ray Suci Shanti Nuraini Ayub, S.Si., M.Pd., yang telah membantu saya dengan memberikan hasil diagnosanya, sekali lagi terima kasih banyak telah mengijinkan penulis untuk meneliti hasil diagnosa ibu. 6. Dosen-dosen yang telah membekali penulis dengan berbagai ilmu selama mengikuti perkuliahan sampai akhir penulisan tugas akhir ini. 7. Pak Tafip, mas Tri dan mas Sigit yang dengan sabar dan ikhlas meluangkan waktu untuk membantu penulis dalam mempersiapkan alat serta bahan yang dibutuhkan penulis untuk melakukan penelitian hingga selesai dengan baik. 8. Adik Yos, adik Gisel, adik Satria, Jose, Frando, pak Tafip yang telah membantu penulis hingga penilitian tersebut dapat berjalan dengan baik. Sekali lagi Terima kasih banyak atas kontribusinya yang sudah mau menjadi sampel (pasien) dalam penelitian penulis. 9. Frando. Terima kasih atas kerja samanya selama ini. 10. Kepada semua pihak yang telah membantu yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Semoga tuhan memberikan balasan yang berlipat ganda kepada semuanya. Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dari tugas akhir ini, baik dari materi maupun teknik penyajiannya, mengingat kurangnya pengetahuan dan pengalaman penulis. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan. v
Apabila dalam penulisan ini ada kata-kata yang kurang baik atau kurang berkenang di hati para pembaca, penulis mohon maaf sebesar-besarnya. Penulis berharap kiranya melalui penyusunan tugas akhir ini akan bermanfaat bagi para pembaca. Salatiga, 19 Juni 2014 Penulis, Gil Gaspar Mascarenhas Lobo Pinto vi
DAFTAR ISI HALAM JUDUL......... i LEMBAR PENGESAHAN........ ii LEMBAR PERYATAAN KEASLIAN..... iii LEMBAR HAK BEBAS ROYALTI DAN PUBLIKASI......iv KATA PENGANTAR........v DAFTAR ISI.......vii DAFTAR GAMBAR...viii HEART ELECTRICAL SIGNAL PATTERN ANALYSIS IN ELECTROCARDIOGRAM USING PRINCIPLE COMPONENT ANALYSIS METHOD........1 ABSTRACT......1 INTRODUCTION.......1 METHODOLOGY....... 1 Signal Processing........2 Smoothing...........2 Features Extraction.......2 Features Extraction........ 2 Three Dimensional Graphic............ 3 PCA/ Data Reduction.......... 3 Graphic Pattern Identification / Final Result.....3 RESULT AND DISCUSSION........3 CONCLUSION....5 References........5 Author Profile...... 5 LAMPIRAN vii
DAFTAR GAMBAR Figure 1. Signal ECG model.........1 Figure 2. ECG Signal Result Procession Table......2 Figure 3. ECG Output Signal........2 Figure 4. QRS Complex Detection Result (peak R)........2 Figure 5. Extraction Result of the ECG signal...... 2 Figure 6. Three Dimensional ECG Output Signal Result....... 3 Figure 7. Plotting result of both principal component from PCA projection are indicated as principal component 1 (princomp (1)) and principal component 2 (princomp (2)).......4 viii
International Journal of Science and Research (IJSR) ISSN (Online): 2319-7064 Impact Factor (2012): 3.358 Heart Electrical Signal Pattern Analysis in Electrocardiogram Using Principle Component Analysis Method Gil Gaspar M. Lobo Pinto 1, Nur Aji Wibowo 2, Surya Satriya Trihandaru 3 1, 2, 3 Satya Wacana Christian University, Faculty of Science and Mathematics, 52-60Diponegoro, Salatiga 50711, Jawa Tengah, Indonesia Abstract: Had been done research about heart electrical signal pattern analysis on electrocardiogram to know and to identify the characteristics of each recorded signal wave which was recorded by using Principle Component Analysis. Some steps that are needed to achieve the result of electrocardiogram consist of signal processing, smoothing (filter), features extraction, normalization, three dimensional graphics and data reduction or principle Component Analysis. In this research, the information about heart beats is detected from peak QRS complex and RR interval in the electrocardiogram signal. It is obtained that the plotted results of the both of principal component from the Principle Component Analysis projection show that there are several dissemination. It happens because of the result of the movement of electrocardiogram signal wave toward time and its amplitude. The result received from Principle Component Analysis Method shows that the character of each of the electrocardiogram signal wave has different patterns which are represented by spots distribution on the graphics. Those spots show the differences and the similarities of time taken through by each of electrocardiogram signal wave and its amplitude show that Principle Component Analysis can be used to distinguish the characters of each signal and to show the existing movement. Keywords: Electrocardiogram, Principle Component Analysis, heart, smoothing, features extraction, and normalization. Paper ID: 020131610 Volume 3 Issue 6, June 2014 www.ijsr.net