Способ выделения электрической составляющей активности сердца

 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для исследования сердечно-сосудистой системы человека. С помощью электрокардиографа и электрореографа с одних и тех же электродов, закрепленных на теле больного, получают соответственно электрокардиограмму и реоэлектрограмму пациента. Проводят нормирование полученной электрокардиограммы относительно изолинии. Определяют модуль полученной нормированной функции электрокардиограммы. Проводят интегрирование модуля нормированной функции электрокардиограммы с постоянной времени, равной постоянной времени реоэлектрограммы. Разлагают полученную функцию и реоэлектрограмму в спектры Фурье. Определяют разность полученных спектров. Проводят обратное преобразование Фурье. Способ позволяет определить функцию, описывающую электрическую составляющую работы сердца.

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для исследования сердечно-сосудистой системы человека.

Известен неинвазивный способ исследования пульсового кровенаполнения органов и частей тела человека, основанный на регистрации изменений силы тока высокой частоты во время его прохождения через ткани пациента, называемый реоэлектрографией [1]. Способ реализуется с помощью электродов, закрепляемых на теле больного, путем получения реоэлектрограммы (РЭГ), при последующем анализе последней.

Клинико-физиологическое толкование РЭГ основано на экспериментально доказанной зависимости пульсовых колебаний сопротивления от изменений кровенаполнения и скорости кровотока в сосудах исследуемой области.

Недостатком известного способа реоэлектрографии является ограниченность объема информации, присутствующей в РЭГ в связи с тем, что регистрируется реактивная составляющая сопротивления сосудов человека.

Известен способ диагностики заболеваний сердца, заключающийся в получении электрокардиограммы (ЭКГ) пациента с помощью электродов, закрепленных на теле больного, и последующем анализе полученной ЭКГ [2]. Данный способ принят за прототип. Согласно прототипу ЭКГ анализируют по частям, приставляя к концу каждой части перевернутое зеркальное изображение этой же части. О патологии и норме судят по спектральным составляющим последовательности сдвоенных частей.

Недостатком прототипа является недостаточно высокая точность функциональной диагностики заболеваний сердца, в связи с тем, что в ЭКГ присутствует составляющая сопротивления как периферических, так и центральных сосудов пациента.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является повышение точности функциональной диагностики заболеваний сердца, за счет специальной фильтрации в ЭКГ составляющей, относящейся непосредственно к активности сердца.

Данный технический результат достигают за счет того, что в известном способе диагностики заболеваний сердца, заключающемся в получении ЭКГ пациента с помощью электродов, закрепленных на теле больного, и последующем анализе полученной ЭКГ, с помощью тех же самых электродов, закрепленных на теле больного, с определенной постоянной времени дополнительно снимают РЭГ, затем проводят нормирование полученной ЭКГ относительно изолинии, определяют модуль полученной нормированной функции ЭКГ, проводят интегрирование модуля нормированной функции ЭКГ с постоянной времени, равной постоянной времени РЭГ, разлагают полученную функцию и РЭГ в спектры Фурье, определяют разность полученных спектров и проводят обратное преобразование Фурье, по результатам которого судят об электрической составляющей активности сердца.

Способ выделения электрической составляющей активности сердца основан на следующих результатах экспериментальной и клинической физиологии. Электрическое возбуждение сердца, регистрируемое в виде ЭКГ, возникая на уровне ионного обмена клеточных структур, последовательно охватывает миокардиальные волокна и распространяется в определенной последовательности по отделам сердца. В окружающей сердце среде создается, при его возбуждении, эклектическое поле, характер которого на поверхности тела определяется асимметрией в топографических отношениях между сердцем и другими электрически неоднородными органами и тканями грудной клетки. Вследствие этого значение регистрирующейся на поверхности тела разности потенциалов, создающейся электрическим функционированием сердца, зависит от очень многих факторов.

Среди них основную роль играют: характер ионного обмена возбудимых клеточных структур, определяющий потенциальные возможности клетки к дальнейшему наращиванию уровня потенциала в активную фазу возбуждения миокардиального волокна; значение элементарного электрического потенциала, возникающего в период возбуждения клетки; локализация возбудителя сердечного ритма; охват возбуждением основной массы миокардиальных волокон и распространение его в определенной последовательности по отделам сердца; разница в морфологических и биоэлектрических свойствах определенных гистологических структур, влияющая на разную скорость прохождения импульса в разных участках миокарда; электроосмотические характеристики электрического поля, создающегося в период возбуждения сердца, и их колебания от момента к моменту сердечного цикла; топографические отношения между отделами сердца, как и между ними и остальными органами и тканями грудной клетки; различная электропроводность тканей окружающей среды, с которых записывается разность потенциалов электрического поля сердца на поверхности тела, и некоторые другие факторы.

В электрографической кривой интегрируются влияния всех этих прямых и косвенных факторов с разной степенью участия каждого из них в формировании кривой ЭКГ в каждом случае.

Это приводит к снижению точности функциональной диагностики заболеваний сердца по результатам электрокардиографии, поскольку выделить в ЭКГ составляющую, относящуюся непосредственно к работе сердца, известным способом невозможно. Но такое выделение возможно осуществить в предлагаемом способе.

Предлагаемый способ выделения электрической составляющей активности сердца реализуется следующим образом.

С помощью электрокардиографа и электрореографа при использовании одних и тех же электродов, закрепленных в установленных местах на теле больного, регистрируют ЭКГ - f(t) и РЭГ - p(t) с определенной постоянной времени τ..

Затем проводят нормирование полученной ЭКГ относительно изолинии известными способами [1].

Определяют модуль полученной нормированной функции ЭКГ.

Проводят интегрирование модуля нормированной функции ЭКГ с постоянной времени τ..

где t' - время интегрирования.

Разлагают полученную функцию и РЭГ в спектры Фурье где Определяют разность полученных спектров сигнала электрокардиограммы и реоэлектрограммы ϑ_n= Ф_n-Ω_n. Проводят обратное преобразование Фурье

Функцию h(t) считают электрической составляющей активности сердца. Данный вывод справедлив, исходя из предположения, что

где H(ω) - составляющая сердца;
S(ω) - сосудистая составляющая;
A(ω) - аппаратная составляющая регистрируемых функций в заданной полосе частот.

Причем, высокочастотная реоэлектрография есть функция пульсовых колебаний электрического сопротивления сосудов [1] и, в силу "скин-эффекта", практически не содержит составляющей активности сердца.

Таким образом, данный способ выделения электрической составляющей активности сердца позволяет повысить точность функциональной диагностики за счет предложенной обработки полученных известными способами ЭКГ и РЭГ. Обработка результатов электрографических исследований может проводиться с использованием ЭВМ.

Источники информации, принятые во внимание при составлении материалов заявки.

1. Руководство по кардиологии. Методы исследования сердечно- сосудистой системы, /под ред. акад. Е.И. Чазова в 4-х томах. Том 2. М., Мед., 1982 г, с. 40.

2. Авторское свидетельство СССР N 209621, кл. A 61 B 5/4, 1968. - прототип.

Формула изобретения

Способ выделения электрической составляющей активности сердца, заключающийся в получении электрокардиограммы пациента с помощью электродов, закрепленных на теле больного, и последующем анализе полученной электрокардиограммы, отличающийся тем, что с помощью тех же самых электродов, закрепленных на теле больного, с определенной постоянной времени дополнительно снимают реоэлектрограмму, затем проводят нормирование полученной электрокардиограммы относительно изолинии, определяют модуль полученный нормированной функции электрокардиограммы, проводят интегрирование модуля нормированной функции электрокардиограммы с постоянной времени, равной постоянной времени реоэлектрограммы, разлагают полученную функцию и реоэлектрограмму в спектры Фурье, определяет разность полученных спектров и проводят обратное преобразование Фурье, по результатам которого судят об электрической составляющей активности сердца.