Сокращенный набор отведений для обнаружения состояния острой ишемии сердца

 

Изобретение относится к медицине, а именно к анализу кардиоэлектрической активности, в частности к оценке данных электрокардиограммы. Устройство (10) с сокращенным набором отведении обнаруживает наличие у пациента состояния острой ишемии сердца и сообщает о нем. Устройство включает сокращенный набор электродов-датчиков (12, 14, 16, 18 и 20), размещаемых на пациенте для получения данных ЭКГ от пациента. Оценка данных ЭКГ в сокращенном наборе отведений осуществляется путем анализа локальных характеристик и/или глобальных характеристик данных ЭКГ. Локальные характеристики могут включать локальные морфологические измерения, такие как высота ST, и клиническую информацию о пациенте, такую как возраст и пол. Глобальные характеристики включают коэффициенты проекции, рассчитанные путем проекции составного вектора данных пульса на отдельные наборы базисных векторов, задающие сигнальные подпространства ишемических и неишемических ЭКГ. Один или несколько классификаторов оценивают локальные характеристики и/или глобальные характеристики для определения, обнаружено ли состояние острой ишемии сердца. Рабочая точка характеристики устройства (его чувствительность и специфичность) регулируема. Результат оценки сообщают пользователю устройства. Изобретение обеспечивает более простую и точную оценку ЭКГ, а значит и раннее обнаружение состояний острой ишемии сердца, тем самым увеличивая вероятность выживания таких пациентов. 6 c. и 46 з.п. ф-лы, 26 ил.

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть).

Формула изобретения

1. Устройство с сокращенным набором отведений для обнаружения и выдачи сообщения о состоянии пациента, связанном с острой ишемией сердца, отличающееся тем, что указанное устройство содержит (a) сокращенный набор электродов для восприятия ЭКГ сигналов пациента, причем сокращенный набор включает менее десяти электродов; (b) блок обработки, связанный с сокращенным набором электродов, при этом указанный блок обработки выполнен с возможностью (i) вывода данных сокращенного набора отведений из ЭКГ сигналов; (ii) расчета характеристик из данных сокращенного набора отведений; (iii) классификации характеристик для определения, являются ли характеристики показательными для состояния острой ишемии сердца и (c) устройство отображения, связанное с блоком обработки, для выдачи сообщения, являются ли характеристики показательными для состояния острой ишемии сердца.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанное устройство выполнено с возможностью использования в дефибрилляторе и сокращенный набор электродов включает электроды дефибриллятора.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сокращенный набор электродов включает четыре электрода конечностей и электрод предсердия.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок обработки выполнен с возможностью классификации локальных характеристик, полученных расчетным путем из результатов измерений локальных морфологических характеристик данных сокращенного набора отведений.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок обработки выполнен с возможностью классификации глобальных характеристик, рассчитанных путем проецирования вектора данных сокращенного набора отведений на один или несколько базисных векторов, определяющих подпространство ЭКГ острой ишемии сердца и подпространство неишемических ЭКГ.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что блок обработки выполнен с возможностью классификации глобальных характеристик и выработки первой классификационной статистики, классификации локальных характеристик, полученных от пациента для выработки второй классификационной статистики, и определения, являются ли первая и вторая статистики показательными для состояния острой ишемии сердца.

7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что блок обработки выполнен с возможностью оценки локальных характеристик, полученных от пациента, и совместного классифицирования глобальных характеристик и локальных характеристик для определения, являются ли указанные глобальные и локальные характеристики показательными для состояния острой ишемии сердца.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок обработки выполнен с возможностью выработки классификационной статистики из характеристик и сравнения классификационной статистики с пороговым значением для обнаружения, являются ли характеристики показательными для состояния острой ишемии сердца, причем пороговое значение выбрано исходя из желаемой рабочей точки характеристики чувствительность/специфичность устройства с сокращенным набором отведений.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что указанное устройство дополнительно включает устройство ввода, связанное с блоком обработки и выполненное с возможностью выбора рабочей точки характеристики чувствительность/специфичность пользователем устройства с сокращенным набором отведений.

10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что указанное устройство имеет возможность автоматической настройки рабочей точки в зависимости от числа электродов в сокращенном наборе электродов.

11. Устройство по п.8, отличающееся тем, что блок обработки выполнен с возможностью информирования пользователя устройства с сокращенным набором отведений о желательности подключения дополнительных электродов и повторения процесса обнаружения острой ишемии сердца посредством устройства отображения при обнаружении состояния острой ишемии сердца.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что указанное устройство имеет возможность автоматической настройки рабочей точки характеристики чувствительность/специфичность на повышенный уровень специфичности при обнаружении дополнительных электродов, подключенных к устройству с сокращенным набором отведений.

13. Способ использования устройства с сокращенным набором отведений для обнаружения и оповещения о состоянии пациента, связанном с острой ишемией сердца, отличающийся тем, что он включает (а) формирование данных сокращенного набора отведений из ЭКГ сигналов, воспринятых сокращенным набором электродов, размещенных на пациенте, при этом сокращенный набор электродов включает менее десяти электродов; (b) получение набора локальных характеристик пациента, включающих локальное морфологическое измерение, полученного из данных сокращенного набора отведений; (c) классификацию набора локальных характеристик для определения, являются ли локальные характеристики показательными для состояния острой ишемии сердца и (d) информирование о факте, является ли набор локальных характеристик показательным для состояния острой ишемии сердца.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что дополнительно включает следующие этапы: (a) объединение набора локальных характеристик для формирования вектора локальных характеристик; (b) оценку вектора локальных характеристик по отношению к вектору репрезентативных локальных характеристик, полученному от обучающей популяции для выработки классификационной статистики и (c) сравнение классификационной статистики с пороговым значением для определения, является ли набор локальных характеристик показательным для состояния острой ишемии сердца.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что дополнительно включает выбор порогового значения в зависимости от желаемого соотношения между чувствительностью и специфичностью.

16. Способ по п.13, отличающийся тем, что в нем классификация набора локальных характеристик включает применение эвристических правил к набору локальных характеристик.

17. Способ использования устройства сокращенного набора отведений для обнаружения и оповещения о состоянии пациента, связанном с острой ишемией сердца, отличающийся тем, что он включает (a) формирование данных сокращенного набора отведении из ЭКГ сигналов, воспринятых сокращенным набором электродов, размещенных на пациенте, причем сокращенный набор электродов включает менее десяти электродов; (b) формирование вектора данных пульса, полученных от сокращенного набора данных отведений; (c) выработку набора глобальных характеристик путем проекции вектора данных пульса на один или несколько базисных векторов, определяющих подпространство ЭКГ острой ишемии сердца и подпространство неишемических ЭКГ; (d) классификацию набора глобальных характеристик для определения, являются ли глобальные характеристики показательными для состояния острой ишемии сердца и (e) выдачу сообщения о факте, является ли набор глобальных характеристик показательным для состояния острой ишемии сердца.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что формирование вектора данных пульса включает: (a) анализ данных сокращенного набора отведений для обнаружения одного или нескольких ударов сердца; (b) формирование репрезентативных данных пульса для каждого отведения в сокращенном наборе данных отведения и (c) объединение репрезентативных данных пульса для каждого отведения в сокращенном наборе данных отведений так, чтобы образовать вектор данных пульса.

19. Способ по п.17, отличающийся тем, что в нем выработка набора глобальных характеристик включает: (а) определение скалярного произведения вектора данных пульса с одним или несколькими базисными векторами, задающими подпространство ЭКГ острой ишемии сердца для получения соответствующего числа коэффициентов проекции, связанных с состоянием ишемии; (b) определение скалярного произведения вектора данных пульса с одним или несколькими базисными векторами, задающими подпространство неишемических ЭКГ для получения соответствующего числа коэффициентов проекции, не связанных с состоянием ишемии и (c) использование коэффициентов проекции, связанных с состоянием ишемии, и неишемических коэффициентов проекции в качестве набора глобальных характеристик.

20. Способ по п.17, отличающийся тем, что дополнительно включает (a) определение множества групп, каждая из которых имеет собственные базисные векторы, задающие подпространство ЭКГ острой ишемии сердца и подпространство неишемических ЭКГ; (b) категоризацию данных сокращенного набора отведений в группы из множества групп и (c) использование базисных векторов группы, в которую категоризовали данные сокращенного набора отведений, в качестве базисных векторов, на которые проецируют вектор данных пульса.

21. Способ по п.20, отличающийся тем, что в нем категоризация данных сокращенного набора отведений включает (a) определение каждой группы из множества групп в соответствии с локализацией состояния острой ишемии сердца; (b) выбор локальной характеристики, полученной от пациента; (c) категоризацию данных сокращенного набора отведений в группу в зависимости от выбранной локальной характеристики и (d) при факте, когда набор глобальных характеристик является показательным для состояния острой ишемии сердца, выдачу сообщения о локализации состояния острой ишемии сердца, соответствующей группе, в которую категоризовали данные сокращенного набора отведений.

22. Способ по п.21, отличающийся тем, что в нем локальной характеристикой является высота ST, измеренная в отведении из сокращенного набора отведений, и в котором данные сокращенного набора отведений категоризируют в группы в зависимости от отведения, в котором высота ST наибольшая.

23. Способ по п.17, отличающийся тем, что классификация набора глобальных характеристик включает (a) объединение набора глобальных характеристик в вектор глобальных характеристик; (b) выработку классификационной статистики путем оценки вектора глобальных характеристик по отношению к вектору репрезентативных глобальных характеристик, полученному от обучающей популяции и (c) сравнение классификационной статистики с пороговым значением для определения, обнаружено ли состояние острой ишемии сердца.

24. Способ по п.23, отличающийся тем, что включает также выбор порогового значения в соответствии с желаемым соотношением между чувствительностью и специфичностью.

25. Способ использования устройства с сокращенным набором отведений для обнаружения и оповещения о состоянии пациента, связанном с острой ишемией сердца, отличающийся тем, что он включает (а) формирование данных сокращенного набора отведений из ЭКГ сигналов, воспринятых сокращенным набором электродов, размещенных на пациенте, где сокращенный набор электродов включает менее десяти электродов; (b) формирование вектора данных пульса, полученных из данных сокращенного набора отведений; (c) выработку локальной классификационной статистики путем (i) получения набора локальных характеристик пациента и (ii) классификации набора локальных характеристик для получения локальной классификационной статистики; (d) формирование глобальной классификационной статистики путем (i) получения набора глобальных характеристик с помощью проекции вектора данных пульса на один или несколько базисных векторов, задающих подпространство ЭКГ острой ишемии сердца и подпространство неишемических ЭКГ, и (ii) классификации набора глобальных характеристик для получения глобальной классификационной статистики; (e) классификацию локальной классификационной статистики и глобальной классификационной статистики для определения, являются ли локальная и глобальная классификационные статистики показательными для состояния острой ишемии сердца и (f) информирование о факте, являются ли локальная и глобальная классификационные статистики показательными для состояния острой ишемии сердца.

26. Способ по п.25, отличающийся тем, что в нем формирование вектора данных пульса включает (а) анализ данных сокращенного набора отведении для обнаружения одного или нескольких ударов сердца; (b) выработку репрезентативных данных пульса для каждого отведения из сокращенного набора отведений и (c) объединение репрезентативных данных пульса для каждого отведения из сокращенного набора отведений так, чтобы сформировать вектор данных пульса.

27. Способ по п.25, отличающийся тем, что в нем классификация набора локальных характеристик включает (a) объединение набора локальных характеристик так, чтобы сформировать вектор локальных характеристик и (b) оценку вектора локальных характеристик по отношению к вектору репрезентативных локальных характеристик, полученному из обучающей популяции, для получения локальной классификационной статистики.

28. Способ по п.25, отличающийся тем, что классификация набора локальных характеристик включает (a) выработку композиционной локальной характеристики из расчетной вероятности обнаружения путем введения одной или нескольких локальных характеристик из набора локальных характеристик в уравнения логистической регрессии и (b) классификацию композиционной локальной характеристики для получения локальной классификационной статистики.

29. Способ по п.25, отличающийся тем, что классификация набора локальных характеристик включает (a) совмещение набора локальных характеристик для получения вектора локальных характеристик; (b) получение композиционной локальной характеристики путем расчета расстояния по Махаланобису между вектором локальных характеристик и вектором репрезентативных локальных характеристик, полученным от обучающей популяции и (с) классификацию композиционной локальной характеристики для получения локальной классификационной статистики.

30. Способ по п.25, отличающийся тем, что получение набора глобальных характеристик включает (a) расчет скалярного произведения вектора данных пульса с одним или несколькими базисными векторами, задающими подпространство ЭКГ острой ишемии сердца, для получения соответствующего числа коэффициентов проекции, связанных с состоянием ишемии; (b) расчет скалярного произведения вектора данных пульса с одним или несколькими базисными векторами, задающими подпространство неишемических ЭКГ, для получения соответствующего числа коэффициентов проекции, не связанных с состоянием ишемии и (c) использование коэффициентов проекции, связанных с состоянием ишемии, и неишемических коэффициентов проекции в качестве набора глобальных характеристик.

31. Способ по п.25, отличающийся тем, что дополнительно включает (a) определение множества групп, каждая из которых имеет собственные базисные векторы, задающие подпространство ЭКГ острой ишемии сердца и подпространство неишемических ЭКГ; (b) категоризацию данных сокращенного набора отведений в группы из множества групп и (c) использование базисных векторов группы, в которую категоризовали данные сокращенного набора отведений, в качестве базисных векторов, на которые проецируют вектор данных пульса.

32. Способ по п.31, отличающийся тем, что категоризация данных из сокращенного набора отведений в группы включает (a) определение каждой группы из множества групп в соответствии с локализацией состояния острой ишемии сердца; (b) выбор локальной характеристики, полученной от пациента; (c) категоризацию данных сокращенного набора отведений в группу в зависимости от выбранной локальной характеристики и (d) в случае, если локальные и глобальные классификационные статистика являются показательными для состояния острой ишемии сердца, выдачу сообщения о локализации состояния острой ишемии сердца, соответствующей группе, в которую категоризовали данные сокращенного набора отведений.

33. Способ по п.32, отличающийся тем, что локальной характеристикой является высота ST, измеренная в отведении из сокращенного набора отведений, и данные из сокращенного набора отведений категоризируют в группы в зависимости от отведения, в котором высота ST наибольшая.

34. Способ по п.25, отличающийся тем, что классификация набора глобальных характеристик включает (a) объединение набора глобальных характеристик для получения вектора глобальных характеристик и (b) оценку вектора глобальных характеристик по отношению к вектору репрезентативных глобальных характеристик, полученных от обучающей популяции, для получения глобальной классификационной статистики.

35. Способ по п.25, отличающийся тем, что классификация локальной и глобальной классификационных статистик включает (a) получение комбинированной классификационной статистики путем оценки локальной и глобальной классификационных статистик по отношению к репрезентативным локальным и глобальным классификационным статистикам, полученным от обучающей популяции; и (b) сравнение комбинированной классификационной статистики с пороговым значением для определения, обнаружено ли состояние острой ишемии сердца.

36. Способ по п.35, отличающийся тем, что дополнительно включает также выбор порогового значения в соответствии с желаемым соотношением между чувствительностью и специфичностью.

37. Способ использования устройства с сокращенным набором отведений для обнаружения и оповещения о состоянии пациента, связанном с острой ишемией сердца, отличающийся тем, что он включает (a) выработку данных сокращенного набора отведений из ЭКГ сигналов, воспринятых сокращенным набором электродов, размещенных на пациенте, причем сокращенный набор электродов включает менее десяти электродов; (b) формирование вектора данных пульса, полученных от сокращенного набора данных отведений; (c) получение набора глобальных характеристик путем проекции вектора данных пульса на один или несколько базисных векторов, определяющих подпространство ЭКГ острой ишемии сердца и подпространство неишемических ЭКГ; (d) получение набора локальных характеристик пациента; (e) совместную классификацию набора глобальных характеристик и набора локальных характеристик для определения, являются ли глобальные характеристики и локальные характеристики показательными для состояния острой ишемии сердца и (f) информирование о факте, являются ли глобальные и локальные характеристики показательными для состояния острой ишемии сердца.

38. Способ по п.37, отличающийся тем, что формирование вектора данных пульса включает (a) анализ данных сокращенного набора отведений для распознавания одного или нескольких ударов сердца; (b) формирование репрезентативных данных пульса для каждого отведения в данных сокращенного набора отведений и (c) объединение репрезентативных данных пульса в каждом отведении из сокращенного набора отведений для получения вектора данных пульса.

39. Способ по п.37, отличающийся тем, что набор локальных характеристик, совместно классифицируемый с набором глобальных характеристик, включает композиционные локальные характеристики, основанные на вероятности обнаружения, рассчитанной путем введения одной или нескольких локальных характеристик в набор локальных характеристик для уравнения логистической регрессии.

40. Способ по п.37, отличающийся тем, что набор локальных характеристик, совместно классифицируемых с набором глобальных характеристик, включает композиционные локальные характеристики, рассчитанные путем (a) объединения набора локальных характеристик в вектор локальных характеристик и (b) определения расстояния по Махаланобису между вектором локальных характеристик и вектором репрезентативных локальных характеристик, полученных от обучающей популяции.

41. Способ по п.37, отличающийся тем, что получение набора глобальных характеристик включает (a) определение скалярного произведения вектора данных пульса с одним или несколькими базисными векторами, задающими подпространство ЭКГ острой ишемии сердца для получения соответствующего числа коэффициентов проекции, связанных с состоянием ишемии; (b) определение скалярного произведения вектора данных пульса с одним или несколькими базисными векторами, задающими подпространство неишемических ЭКГ для получения соответствующего числа коэффициентов проекции, не связанных с состоянием ишемии и (c) использование коэффициентов проекции, связанных с состоянием ишемии, и неишемических коэффициентов проекции в качестве набора глобальных характеристик.

42. Способ по п.37, отличающийся тем, что дополнительно включает (a) определение множества групп, каждая из которых имеет собственные базисные векторы, задающие подпространство ЭКГ острой ишемии сердца и подпространство неишемических ЭКГ; (b) категоризацию данных сокращенного набора отведений в группы из множества групп и (c) использование базисных векторов группы, в которую категоризовали данные сокращенного набора отведений, в качестве базисных векторов, на которые проецируют вектор данных пульса.

43. Способ по п.42, отличающийся тем, что категоризация данных сокращенного набора отведений в группы включает (a) определение каждой группы из множества групп в соответствии с локализацией состояния острой ишемии сердца; (b) выбор локальной характеристики, полученной от пациента; (c) категоризацию данных сокращенного набора отведений в группу в зависимости от выбранной локальной характеристики и (d) в случае, если глобальные и локальные характеристики являются показательными для состояния острой ишемии сердца, выдачу сообщения о локализации состояния острой ишемии сердца, соответствующей группе, в которую категоризовали данные сокращенного набора отведений.

44. Способ по п.43, отличающийся тем, что локальной характеристикой является высота ST, измеренная в отведении из сокращенного набора отведений, и в котором данные сокращенного набора отведений категоризируют в группы в зависимости от отведения, в котором высота ST наибольшая.

45. Способ по п.37, отличающийся тем, что совместная классификация набора глобальных характеристик и набора локальных характеристик включает (a) объединение набора глобальных характеристик и набора локальных характеристик в вектор глобальных/локальных характеристик, и (b) выработку глобальной/локальной классификационной статистики путем оценки вектора глобальных/локальных характеристик по отношению к вектору репрезентативных глобальных/локальных характеристик, полученному от обучающей популяции, и (c) сравнение глобальной/локальной классификационной статистики с пороговым значением для определения, обнаружено ли состояние острой ишемии сердца.

46. Способ по п.37, отличающийся тем, что дополнительно включает выбор порогового значения в соответствии с желаемым соотношением между чувствительностью и специфичностью.

47. Способ использования устройства с сокращенным набором отведений для обнаружения и оповещения о состоянии пациента, связанном с острой ишемией сердца, отличающийся тем, что он включает (a) формирование данных сокращенного набора отведений из ЭКГ сигналов, воспринятых сокращенным набором электродов, размещенных на пациенте, причем сокращенный набор электродов включает менее десяти электродов; (b) получение по меньшей мере одной характеристики из данных сокращенного набора отведений, отражающей состояния сердца; (c) определение классификационной статистики на основе полученной характеристики; (d) сравнение классификационной статистики с пороговым значением для определения, обнаружено ли состояние острой ишемии сердца, причем пороговое значение выбирают в соответствии с желаемой рабочей точкой характеристики чувствительность/специфичность; и (e) выдачу сообщения о факте обнаружения состояния острой ишемии сердца.

48. Способ по п.47, отличающийся тем, что дополнительно включает настройку рабочей точки характеристики чувствительность/специфичность в ответ на указание пользователя, причем рабочую точку настраивают путем регулирования порогового значения, с которым сравнивают классификационную статистику.

49. Способ по п.48, отличающийся тем, что дополнительно включает (а) определение количества электродов в сокращенном наборе электродов и (b) регулирование рабочей точки характеристики чувствительность/специфичность в зависимости от количества электродов в сокращенном наборе электродов.

50. Способ по п.47, отличающийся тем, что дополнительно включает (a) предоставление рекомендации пользователю увеличить количество электродов в сокращенном наборе электродов в случае обнаружения состояния острой ишемии сердца и (b) повторение операций выработки, получения, расчета, сравнения и выдачи сообщения после увеличения числа электродов в сокращенном наборе электродов, для подтверждения факта обнаружения острой ишемии сердца.

51. Способ по п.50, отличающийся тем, что дополнительно включает настройку рабочей точки характеристики чувствительность/специфичность на повышенный уровень специфичности перед повторением операций выработки, получения, расчета, сравнения и выдачи сообщения.

52. Способ по п.50, отличающийся тем, что в нем, если не увеличили число электродов в сокращенном наборе электродов, а вместо этого пользователь инициировал принудительный режим повтора, то операции выработки, получения, расчета, сравнения и выдачи сообщения повторяют.

Приоритеты по пунктам:

30.04.1998 по пп.1-51;

13.01.1999 по п.52.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30, Рисунок 31, Рисунок 32, Рисунок 33, Рисунок 34, Рисунок 35, Рисунок 36, Рисунок 37, Рисунок 38, Рисунок 39, Рисунок 40, Рисунок 41, Рисунок 42, Рисунок 43, Рисунок 44, Рисунок 45, Рисунок 46, Рисунок 47, Рисунок 48, Рисунок 49, Рисунок 50, Рисунок 51, Рисунок 52, Рисунок 53, Рисунок 54, Рисунок 55, Рисунок 56, Рисунок 57, Рисунок 58, Рисунок 59, Рисунок 60, Рисунок 61, Рисунок 62, Рисунок 63, Рисунок 64, Рисунок 65, Рисунок 66, Рисунок 67, Рисунок 68, Рисунок 69, Рисунок 70, Рисунок 71, Рисунок 72, Рисунок 73, Рисунок 74, Рисунок 75, Рисунок 76, Рисунок 77, Рисунок 78, Рисунок 79, Рисунок 80, Рисунок 81, Рисунок 82, Рисунок 83, Рисунок 84, Рисунок 85, Рисунок 86, Рисунок 87, Рисунок 88, Рисунок 89, Рисунок 90, Рисунок 91, Рисунок 92, Рисунок 93, Рисунок 94, Рисунок 95, Рисунок 96