Способ представления электрокардиосигнала

Изобретение относится к медицине, кардиологии, и может быть использовано для регистрации, преобразования и анализа электрокардиосигналов (ЭКС). Осуществляют разбивку электрокардиосигнала на RR-интервалы. Проводят синхронизацию RR-интервалов по максимуму R-зубца. Выделяют RR-интервалы с одинаковой длительностью и осуществляют их когерентное сложение. Использование заявленного способа позволяет повысить помехозащищенность представляемого ЭКС и за счет этого улучшить диагностику сердечно-сосудистых заболеваний. 2 ил.

 

Изобретение относится к медицине, в частности к кардиологии, и может быть использовано для регистрации, преобразования и анализа электрокардиосигналов (ЭКС).

Известен способ представления ЭКС в виде машинных данных, в котором шумы и миографическая помеха интегрируются в пределах одного кардиокомплекса (Патент RU 2174824). Недостатком этого способа является низкая помехозащищенность, так как сглаживание шумов осуществляется только в пределах одного кардиокомплекса.

Наиболее близким по технической сущности является способ представления электрокардиосигнала, заключающийся в том, что ЭКС разделяют на RR-отрезки, которые затем накладывают последовательно один на другой, синхронизируя их по максимуму R-зубца на кардиомониторе (Патент RU №2033076). Этот способ позволяет частично подавить шумы в двух-трех смежных кардиокомплексах за счет интегрирующей способности экрана монитора при наложении двух-трех сигналов.

Однако из-за постоянного изменения частоты сердечных сокращений (ЧСС) наложение большего числа кардиокомплексов не приводит к увеличению помехозащищенности из-за декореляции сигналов, особенно на несинхронизированных концах кардиокомплекса. Этот способ характеризуется низкой помехозащищенностью.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении помехозащищенности представляемого ЭКС.

Сущность изобретения заключается в достижении заявленного технического результата в способе представления электрокардиосигнала, предусматривающем разбивку электрокардиосигнала на RR-интервалы, синхронизацию RR-интервалов по максимуму R-зубца и сложение RR-интервалов, при этом выделяют RR-интервалы с одинаковой длительностью и осуществляют их когерентное сложение.

Объективной основой достижения заявленного технического результата является то обстоятельство, что у каждого индивидуума электрическое возбуждение возникает и распространяется по одним и тем же путям. Следовательно, в разное время кардиокомплексы с одинаковой или близкой длительностью интервала RR будут иметь сопоставимые длительности всех зубцов и интервалов. Этот факт позволяет когерентно накапливать (складывать) сигналы с одной и той же длительностью интервала RR. При таком сложении повышается соотношение сигнал/(шум+дрейф), так как сигналы складываются линейно, то есть амплитуды сигналов в каждой точке на оси времени просто складываются. Шумы и дрейф изоэлектрической линии из-за случайности возникновения в разных реализациях могут быть как больше, так и меньше своего среднего значения. Поэтому шум тоже возрастает, но не линейно, а пропорционально квадратному корню из числа складываемых реализаций. В результате когерентного сложения n реализаций соотношение сигнал/(шум+дрейф) увеличивается в √n раз по сравнению с таковым в одиночном наблюдении. Таким образом, кардиокомплексы, снятые в разное время, но имеющие одну и ту же (или близкую) длительность интервала RR и синхронизированные по положению максимума R-зубца, окажутся когерентными, то есть синхронными и синфазными. Результат когерентного сложения n сигналов в каждой группе RR-отрезков с одинаковой или близкой длительностью интервала RR увеличивает соотношение сигнал-шум в √n раз, и так как число складываемых сигналов может быть произвольным, то за счет когерентного накопления достаточно большого числа кардиокомплексов в каждой группе может быть обеспечено сколь угодно высокое отношение сигнал/(шум+дрейф) в каждой группе. По мере накопления кардиокомплексов в каждой группе сигнал приближается к «истинному» сигналу сердца.

Повышение помехозащищенности позволяет решить ряд технических и диагностических проблем:

- точное измерение временного положения характерных точек (границ сегментов);

- выявление диагностически значимых отклонений сегмента ST, связанных с ишемией, при наличии помех, вызванных физической активностью пациента;

- исследование малых отклонений ЭКС, что позволит получить новые диагностические признаки, например, при наличии смещения сегмента ST на высокой частоте сердечных сокращений можно обнаруживать начальные проявления ишемии, дифференцируя их от неспецифических тахизависимых изменений.

На фиг. 1 представлен фрагмент ЭКС из суточной мониторограммы; на фиг. 2 - результат обработки (накопленный RR-интервал).

Способ осуществляют, например, следующим образом. Выполняют съём мониторограммы пациента кардиомонитором. Снятую мониторограмму стандартными программами сопряжения заносят в память вычислительного устройства (например, персонального компьютера). С помощью известных пакетов обработки ЭКС осуществляют разбиение мониторограммы на RR-интервалы с записью в оперативную память или на жесткий диск данных о временных положениях RR-интервалов. На основе «размеченной» мониторограммы (мониторограммы с известными границами RR-интервалов) стандартными средствами современных пакетов обработки данных, например EXEL, MatLab, осуществляют операцию сложения (интегрирования) RR-интервалов с одинаковой длительностью и дальнейший вывод на экран усредненного кардиокомплекса.

Изобретение иллюстрируется следующим клиническим примером.

Больной Л., 49 лет, с гипертонической болезнью, с подозрением на ИБС, стенокардию напряжения I функционального класса и редкие спонтанные приступы, был обследован в отделении функциональной диагностики. Нагрузочная ЭКГ не выявила признаков ишемии, при этом она не была доведена до диагностических критериев - прекращена на 3 ступени - 100 Вт из-за избыточного прироста артериального давления.

На суточной мониторограмме в момент приступа загрудинных болей на ЭКГ зафиксированы выраженные артефакты, связанные с движением больного, что не позволяло визуально ни исключить, ни подтвердить наличие ишемических изменений (фиг.1). Кардиосигнал был обработан с применением заявленного способа. Было накоплено 146 RR-интервалов длительностью 0,53 с (ЧСС, равной 114 уд./мин). В результате обработки (фиг.2) отчетливо определилась ишемическая депрессия сегмента ST. Диагноз полностью подтвержден после выполнения стресс-эхокардиографического теста - выявлены аналогичные ишемические изменения ЭКГ в сочетании со стресс-индуцированными нарушениями локальной сократимости миокарда.

Также была проведена оценка мониторограммы в периоды регистрации низкой частоты сердечных сокращений для определения исходного положения сегмента ST, характерного для состояния покоя пациента. В результате исследования накопленных RR-интервалов установлено в указанные периоды смещение сегмента ST относительно уровня изолинии отсутствует, что было подтверждено при визуальном анализе исследуемых фрагментов электрокардиограммы. Таким образом, применение заявленного способа позволило быстро и точно определить уровень начального положения сегмента ST.

По заявленному способу была проведена обработка мониторограмм 29 пациентов в возрасте 58,44±7,9 лет, в том числе 13 женщин и 16 мужчин, имеющих доказанную ишемическую болезнь сердца, подтвержденную данными нагрузочных ЭКГ-тестов. У всех пациентов в процессе мониторирования зафиксированы ишемические изменения ЭКГ в виде диагностически значимых депрессий сегмента ST. В процессе визуального анализа мониторограмм было зафиксировано от 1 до 10 эпизодов ишемии миокарда, всего 116 эпизодов. При повторном анализе после обработки мониторограмм с применением заявленного способа дополнительно выявлено 14 эпизодов значимого смещения сегмента ST на участках мониторограмм, ранее не пригодных для анализа из-за наличия выраженных помех, связанных с физической активностью пациентов.

Анализ полученных результатов показал высокую помехозащищенность способа и повышение диагностических возможностей при анализе мониторограмм.

Использование заявленного способа позволяет повысить помехозащищенность представляемого ЭКС и за счет этого улучшить диагностику.

Способ представления электрокардиосигнала, включающий разбивку электрокардиосигнала на RR-интервалы, синхронизацию RR-интервалов по максимуму R-зубца и сложение RR-интервалов, отличающийся тем, что выделяют RR-интервалы с одинаковой длительностью и осуществляют их когерентное сложение.