Способ получения информативной электрокардиограммы повышенной стабильности независимой от угла наклона электрической оси сердца



Способ получения информативной электрокардиограммы повышенной стабильности независимой от угла наклона электрической оси сердца
Способ получения информативной электрокардиограммы повышенной стабильности независимой от угла наклона электрической оси сердца
Способ получения информативной электрокардиограммы повышенной стабильности независимой от угла наклона электрической оси сердца
Способ получения информативной электрокардиограммы повышенной стабильности независимой от угла наклона электрической оси сердца
Способ получения информативной электрокардиограммы повышенной стабильности независимой от угла наклона электрической оси сердца

 


Владельцы патента RU 2580976:

Мазуров Михаил Ефимович (RU)

Изобретение относится к области медицины, а именно к кардиологии. Для получения амплитуды электрического вектора ЭКГ выполняют пропускание каждого из сигналов uI, uII, uIII по отведениям I, II, III через квадратичные преобразователи. Затем суммируют сигналы, получаемые на выходах квадратичных преобразователей, и используют полученную сумму в качестве выходного сигнала. Способ позволяет повысить точность каждого кардиоцикла, повысить достоверность выделения R-зубца ЭКГ, стабильности и помехоустойчивости ЭКГ. 4 ил.

 

Изобретение относится к области медицины, а именно к кардиологии, и предназначено для использования: в медицинской аппаратуре, предназначенной для инструментального лечения сердечно-сосудистых заболеваний; для исследования сердечно-сосудистой системы с последующей оценкой состояния сердца, основанной на расшифровке электрокардиограммы (ЭКГ).

В ряде новых активно развивающихся областей медицины управление медицинской системой осуществляется от R-пика ЭКГ. В качестве таких областей можно указать:

1. Исследования вариабельности ритма сердца путем исследования вариабельности R-пика ЭКГ для диагностики и оценки состояния механизмов регуляции физиологических функций в организме человека [2, 7];

2. При проведении кардиоверсии, при которой дефибриллирующие импульсы подаются синхронно с R-пиком ЭКГ после небольшой регулируемой задержки;

3. Трансмиокардиальная лазерная реваскуляризация миокарда - альтернативный аортокоронарному шунтированию способ восстановления сердечного кровотока, когда при выполнении перфорации на работающем сердце должна быть обеспечена возможность синхронизации работы лазера с сердечным ритмом [1, 3, 11]. Основным механизмом данного метода лечения является продуцирование направленного ангиогенеза или новых функциональных сосудов в сердце для улучшения перфузии миокарда;

4. При использовании метода усиленной наружной контрпульсации, основанной на последовательном нагнетании воздуха в манжеты вокруг нижних конечностей [4-6, 10]. Надувание и сдувание манжет контролируется электроникой и синхронизировано с R-пиком ЭКГ. Во время диастолы манжеты надуваются в быстрой последовательности от икр вверх. Мгновенное выкачивание воздуха из манжет в начале сокращения желудочков понижает сосудистое сопротивление и, следовательно, уменьшает работу сердца. Увеличение давления в диастолу приводит к открытию и формированию коллатералей и усилению кровоснабжения;

5. Использование предлагаемого способа дает врачу дополнительные возможности к известной традиционной расшифровке ЭКГ, позволяет повысить эффективность диагностики аритмий, ишемической болезни, инфаркта миокарда и других заболеваний сердца;

6. Предлагаемый способ получения стабильной и помехоустойчивой ЭКГ можно использовать для суточного холтеровского мониторинга, поскольку для этих исследований основное значение имеет измерение ритма по максимуму ЭКГ или по пику R-зубца ЭКГ при условии надежного его определения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу получения ЭКГ являются способ и устройство, известные из патента [8, 9]. Это способ получения электрокардиограммы (ЭКГ) в 12 отведениях, включающий съем сигнала ЭКГ во фронтальной плоскости (R, L, F) и в горизонтальной плоскости (V1 - V6), отличающийся тем, что для съема ЭКГ используют любые две точки из стандартных трех во фронтальной плоскости и две любые точки из шести в горизонтальной плоскости. Результирующий сигнал каждого из грудных отведений вычисляют, используя специальную математическую формулу [9].

Известные способы регистрации ЭКГ включают цикл измерений параметров кардиосигналов, его обработку на ЭВМ и конечную графическую регистрацию ЭКГ. В медицинской аппаратуре кардиосигнал используется для управления устройствами для лечения кардиологических больных. Использование ЭВМ повышает скорость анализа ЭКГ, однако поступающая на ЭВМ информация содержит помехи, вызванные, например: аппаратными шумами, дрейфом нулевой линии, изменением положения тела пациента, смещением электродов, сетевыми наводками и т.д. Поэтому распознавание элементов ЭКГ, например, слабых QRS-пиков, затруднено, что приводит к низкой точности измерения параметров ЭКГ.

Электрокардиограммы в стандартных отведениях I, II, III и других отведениях имеют зависимость от угла наклона электрической оси сердца. Эта зависимость является помехой при анализе ЭКГ, фактически она является некоторой шумовой компонентой. В других случаях, например при кардиохирургических операциях электрической оси сердца, может изменяться в ходе операции, что служит дополнительной помехой при планировании хода операции. В данной работе предлагается представление ЭКГ в форме, не зависящей от положения электрической оси сердца. Такое представление может быть в ряде случаев достаточно информативным и эффективно дополнит стандартные электрокардиографические данные.

В отведениях I, II, III базовым свойством ЭКГ является то, что uI, uII, uIII являются проекциями реального электрического вектора сердца на направления отведений I, II, III.

Как известно из клинических данных, экспериментальных исследований положение в пространстве электрического вектора сердца весьма нестабильно и зависит от многих привходящих факторов. Эта нестабильность является весьма существенной помехой при использовании в медицинских устройствах. Например, даже при изменении тела пациента или больного из положения лежа в положение на боку электрический вектор сердца заметно изменяется как положение электрического вектора сердца в пространстве, так и его величина [1, 2]. В приложениях, где управление медицинским устройством осуществляется от ЭКГ, такое положение недопустимо, так как может приводить либо к сбоям в работе медицинского устройства, либо к полной дестабилизации режима его работы. Предлагаемый способ получения ЭКГ позволяет практически полностью устранить зависимость ЭКГ от нестабильности электрического вектора сердца и значительно уменьшить общие шумовые помехи.

Нестабильность ЭКГ, обусловленная нестабильностью электрического вектора сердца, при расшифровке ЭКГ специалистом-кардиологом компенсируется благодаря фильтрации ошибки за счет практических знаний и опыта кардиолога. Однако в инструментальных приложениях полной фильтрации помех ЭКГ за счет знаний и опыта специалиста невозможно.

Причинно-следственная связь состоит в том, что благодаря выполнению операций согласно предлагаемому способу получения ЭКГ происходит взаимная компенсация помех от нестабильности электрического вектора сердца благодаря используемым преобразованиям электрокардиологических сигналов uI, uII, uIII. В результате этих преобразований нестабильности и шумы, обусловленные нестабильностью электрического вектора сердца, взаимно компенсируют друг друга. В результате практически полностью устраняется зависимость выходного сигнала от нестабильности электрического вектора сердца. Это делает пригодным определение ЭКГ согласно предлагаемому способу для эффективного управления медицинскими устройствами для лечения сердца.

Никакое другое преобразование тройки ЭКГ uI, uII, uIII не позволяет осуществить столь эффективную компенсацию влияния электрического вектора сердца на выходной сигнал. Приведем математическую теорию компенсации влияния нестабильности электрического вектора сердца на ЭКГ, получаемую в результате преобразованиям электрокардиологических сигналов uI, uII, uIII.

Прикладное техническое значение заявляемого изобретения.

Согласно Регламенту п. 10.7.4.3. (1.1) технический результат представляет собой характеристику технического эффекта, явления, свойства и т.п., объективно проявляющихся при осуществлении способа или при изготовлении либо использовании продукта, в том числе при использовании продукта, полученного непосредственно способом, воплощающим изобретение.

Технический результат, обеспечивающий возможность оценки заявляемого изобретения специалистом на основании уровня техники его смыслового содержания, заключается в повышении точности каждого кардиоцикла, в повышении достоверности выделения R-зубца ЭКГ, в повышении стабильности и помехоустойчивости ЭКГ. Более детально области приложения заявляемого изобретения изложены ниже.

Математическое обоснование заявляемого изобретения.

Величина каждой составляющей ЭКГ в стандартных отведениях равна амплитуде электрического вектора сердца, умноженному на косинус угла между электрической осью сердца и осью соответствующего отведения. Эти амплитуды можно определить как проекции на соответствующие оси отведений, которые являются сторонами треугольника Эйндховена, что иллюстрируется фиг. 1.

Рассмотрим процедуру построения вектора электрической оси сердца и зубцов на осях отведений. Схематическое изображение треугольника Эйндховена электрическая ось сердца и ЭКГ, записанные в соответствующих отведениях, иллюстрируются фиг. 2.

Направление электрической оси сердца не является постоянным, но изменяется в каждый момент времени. Обычно его определяют для комплекса QRS. Чтобы определить направление электрической оси, необходимо измерить угол между полученным вектором и горизонтальной линией, что иллюстрируется фиг. 2 справа. В норме он составляет от 0 до +90 градусов. В дальнейшем мы используем стандартные отведения I, II, III. Положительный полюс II стандартного отведения расположен под углом +60°, отведения III под углом +120° к направлению оси отведения I. Амплитуды uI, uII, uIII можно определить как проекции на соответствующие оси отведений, которые являются сторонами треугольника Эйндховена в виде

Рассмотрим сумму S, равную

Воспользуемся тригонометрическим соотношением

После несложных преобразований из (2), (3) получаем

Из последнего соотношения следует

Приведенные соотношения позволяют найти длину электрического вектора сердца U по известным значениям uI, uII, uIII в отведениях I, II, III. Вычисление угла наклона электрического вектора сердца возможно по формуле . Как видно из полученной формулы (4), получаемая ЭКГ не зависит от угла наклона электрического вектора сердца, что и требовалось доказать.

Раскрытие изобретения

Нестабильность ЭКГ, обусловленная нестабильностью электрического вектора сердца, при расшифровке ЭКГ специалистом-кардиологом компенсируется благодаря фильтрации ошибки за счет практических знаний и опыта, и интуиции кардиолога. Однако в инструментальных приложениях полной фильтрации помех ЭКГ за счет знаний и опыта специалиста невозможно. В заявляемом изобретении на фундаментальных свойствах ЭКГ в отведениях I, II, III - независимости суммы квадратов потенциалов uI, uII, uIII от угла наклона электрического вектора сердца основан предлагаемый способ, который используют для получения ЭКГ, независимой от угла наклона электрического вектора сердца. Это способ получения информативной электрокардиограммы повышенной стабильности и помехоустойчивости независимой от угла наклона электрической оси сердца, когда выполняют получение ЭКГ по отведениям I, II, III uI, uII, uIII, отличающийся тем, что для получения амплитуды электрического вектора ЭКГ выполняют пропускание каждого из сигналов uI, uII, uIII по отведениям I, II, III через квадратичные преобразователи, затем суммируют сигналы, получаемые на выходах квадратичных преобразователей, и используют полученную сумму в качестве выходного сигнала.

Причинно-следственная связь между стабильностью получаемой ЭКГ и указанными выше преобразованиями согласно предлагаемому способу состоит в том, что благодаря выполнению операций согласно предлагаемому способу получения ЭКГ происходит взаимная компенсация помех от нестабильности электрического вектора сердца благодаря используемым преобразованиям электрокардиологических сигналов uI, uII, uIII. В результате этих преобразований взаимно компенсируется зависимость ЭКГ от угла наклона электрического вектора сердца, а также компенсируются нестабильности и шумы, обусловленные нестабильностью электрического вектора сердца. В результате практически полностью устраняется зависимость выходного сигнала от угла наклона электрического вектора сердца и его нестабильности.

Можно объяснить причинно-следственную связь между стабильностью получаемой ЭКГ и указанными выше преобразованиями тем, что благодаря этим преобразованиям мы получаем натуральную амплитуду электрического вектора сердца, которая совершенно естественно не зависит от угла наклона электрического вектора сердца и нестабильности углов наклона.

Строгое доказательство причинно-следственной связи между стабильностью получаемой ЭКГ и указанными выше преобразованиями содержится в разделе описания «Математическое обоснование заявляемого изобретения».

Никакое другое преобразование тройки ЭКГ uI, uII, uIII в системе отведений I, II, III не позволяет осуществить столь эффективную компенсацию влияния электрического вектора сердца на выходной сигнал. Заявляемое изобретение является редкой находкой среди работ, посвященных получению стабильной ЭКГ, позволяющее получить наиболее просто и точно R-зубец ЭКГ для управления медицинскими устройствами для лечения сердца.

Экспериментальное подтверждение эффективности изобретения

Определение длины электрического вектора в соответствии с предлагаемым способом было проведено экспериментально на серии данных для группы пациентов из 30 человек. Данные для расчетов были получены в результате оцифровки реальных ЭКГ. Результаты расчета амплитуды электрического вектора сердца одного из пациентов иллюстрируются на фиг. 3 снизу. Результаты расчета амплитуды электрического вектора сердца другого пациента иллюстрируются фиг. 4 снизу.

Полученные экспериментальные результаты расчета длины электрического вектора в соответствии с предлагаемым способом показали его высокую эффективность и перспективность его использования особенно в медицинской аппаратуре, предназначенной для инструментального лечения сердечно-сосудистых заболеваний.

Заключение

В заключение еще раз отметим. Использование предлагаемого способа определения амплитуды электрического вектора ЭКГ наиболее эффективно в случаях:

1. Для исследования вариабельности ритма сердца с помощью R-пика ЭКГ;

2. При проведении кардиоверсии, при которой дефибриллирующие импульсы подаются синхронно с R-пиком ЭКГ после небольшой регулируемой задержки;

3. При проведении трансмиокардиальной лазерной реваскуляризации миокарда, когда при выполнении лазерной перфорации на работающем сердце должна быть обеспечена возможность синхронизации работы лазера синхронно с R-пиком ЭКГ;

4. При использовании усиленной наружной контрпульсации, при которой надувание и сдувание манжет на ногах контролируется электроникой и синхронизировано с R-пиком ЭКГ;

5. Использование предлагаемого способа дает врачу дополнительные возможности к известной традиционной расшифровке ЭКГ, позволяет повысить эффективность диагностики аритмий, ишемической болезни, инфаркта миокарда и других заболеваний сердца;

6. Предлагаемый способ получения стабильной и помехоустойчивой ЭКГ можно использовать для суточного холтеровского мониторинга, поскольку для этих исследований основное значение имеет измерение ритма по максимуму ЭКГ или по пику R-зубца ЭКГ при условии надежного его определения.

Литература

1. Айткожин Г.К., Исраилова В.К. Трансмиокардиальная лазерная реваскуляризация миокарда - новый метод хирургического лечения больных ишемической болезнью сердца // "Кардиология", 2002, т. 42, №1.

2. Баевский P.M., Кириллов О.И., Клецкин С.З. // Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе. М.: Наука, 1984. С. 220.

3. Бокерия Л.А., Беришвили И.И., Асланиди И.П., Вахромеева М.П. Трансмиокардиальная лазерная реваскуляризация: перфузия, функция и метаболизм миокарда // Издательство НЦССХ им. А.Н. Бакулева РАМН, Москва, 2004.

4. Бокерия Л.А., Ермоленко М.Л., Байрамукова М.Х. Наружная контрпульсация эффективный метод лечения рефрактерной стенокардии // Бюллетень НЦССХ им А.Н. Бакулева РАМН. 2005; 6: 6-9

5. Бузиашвили Ю.И. Возможность применения наружной контрпульсации в комплексной терапии больных ИБС с сердечной недостаточностью / Ю.И. Бузиашвили, Д.Х. Камардинов, С.Т. Мацкеплишвили, М.А. Джалилов, А.З. Рахимов, В.П. Алимов // Креативная кардиология. 2010. №2. С. 106-113.

6. Бузиашвили Ю.И. Возможности наружной контрпульсации в комплексном лечении больных ишемической болезнью сердца / Ю.И. Бузиашвили, Д.Х. Камардинов, С.Т. Мацкеплишвили, А.З. Рахимов, М.М. Степанов, М.А. Джалилов, P.P. Мадалимов, Е.Д. Чоладзе, Б.Р. Сандухадзе // Бюлл. НЦ ССХ им. А.Н. Бакулева РАМН. 2009. №1. С. 100-108.

7. Григорьев А.И., Баевский P. M. Концепция здоровья и проблема нормы в космической медицине. М., Слово, 2001, 96 с.

8. Мавродиади В.Г. Прибор для расчета отклонений оси сердца по данным электрокардиограммы Класс 42m, СССР, №68734 1947 г

9. Назаров М.И. Способ получения электрокардиограммы в двенадцати отведениях. МПК: А61В. Патент №2229836. Дата публикации: 20.02.2004. Класс 42m, 36 СССР. №68734

10. Шумаков В.И., Толпекин В.Е. Наружная контрпульсация: опыт НИИ трансплантологии и искусственных органов. // Кардиология. 2005. 2. С. 4-6.

11. Mirhoseini М, Cayton MM. Revascularization of the heart by laser. / J. Microsurg. 1981. 2, P. 253-260.

Способ получения информативной электрокардиограммы повышенной стабильности и помехоустойчивости независимой от угла наклона электрической оси сердца, когда выполняют получение ЭКГ uI, uII, uIII по отведениям I, II, III, отличающийся тем, что для получения амплитуды электрического вектора ЭКГ выполняют пропускание каждого из сигналов uI, uII, uIII по отведениям I, II, III через квадратичные преобразователи, затем суммируют сигналы, получаемые на выходах квадратичных преобразователей, и используют полученную сумму в качестве выходного сигнала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к медицине, а именно способу диагностики сердечнососудистой системы. Выполняют непрерывную регистрацию электрокардиосигнала и центральной реограммы при проведении функциональной нагрузочной пробы.

Изобретение относится к медицине, кардиологии. Электроды для регистрации ЭКГ устанавливают на кожу левой пекторальной области пациента в определенных точках.

Изобретение относится к медицине, в частности к кардиологии, и может быть использовано для адаптивного подавления помех в электрокардиосигнале (ЭКС). При осуществлении способа адаптивной фильтрации электрокардиосигнала в каждом кардиоцикле из аддитивной смеси ЭКС и помехи осуществляют выделение участка, соответствующего TP-сегменту ЭКС, выделение помехи на этом участке ЭКС и формирование ЭКС без помех.
Изобретение относится к медицине, а именно к сердечно-сосудистой хирургии, и может быть использовано для профилактики рецидивов фибрилляции предсердий после кардиохирургических операций.

Изобретение относится к медицине, а именно кардиологии. Выполняют регистрацию электрокардиосигнала.
Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии. Пациенту проводят учащающую чреспищеводную предсердную электростимуляцию с одновременным снятием электрокардиограммы.

Изобретение относится к медицине, в частности к неврологии. Выполняют запись кардиоритма с последующей обработкой методом быстрого преобразования Фурье и выделением волн в частотных диапазонах: VLF в диапазоне 0.004-0.08 Гц, амплитуда волны в норме 30-150 мc2/Гц, LF в диапазоне 0.09-0.16 Гц, амплитуда волны в норме 15-25 мc2/Гц, HF в диапазоне 0.17-0.5 Гц, амплитуда волны в норме 15-35 мc2/Гц.

Изобретение относится к области медицины, а именно к исследованиям в области кардиологии. Осуществляют запись электрокардиограммы пациента в состоянии покоя.
Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии и восстановительной медицине. Проводят стресс-тест путем выполнения физической нагрузки с одновременной регистрацией параметров сердечной деятельности с последующим выполнением тренировочной нагрузки.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для измерения биоэлектрических потенциалов сердца. Электрокардиограф содержит блок питания, электроды, микроконтроллер, компьютер, аналого-цифровой преобразователь, цифроаналоговый преобразователь.

Изобретение относится к медицине, а именно к терапии сердечно-сосудистых заболеваний. Осуществляют усиленную наружную контрпульсацию. При этом импульсы ЭКГ пропускают через делитель частоты в два или большее число раз, а сигнал с выхода делителя частоты используют для синхронизации циклов надувания и опорожнения компрессионных манжет, которые формируют периодические импульсы давления на ткани нижних конечностей и малого таза пациента. Способ позволяет повысить комфортность процедуры усиленной наружной контрпульсации сердца и изностойкость используемого оборудования. 3 ил.

Изобретение относится к медицине, кардиологии. Электроды для регистрации ЭКГ устанавливают на кожу левой пекторальной области пациента в следующих точках: точка 1 - электрод, который при стандартной записи ЭКГ прикрепляется к правой руке, устанавливают в II межреберье по левой парастернальной линии, точка 2 - электрод, который при стандартной записи ЭКГ прикрепляется к левой руке, устанавливают на середине левой дельтовидно-пекторальной борозды. Локализацию точки 3 определяют с помощи математической формулы, учитывающей анатомические параметры пациента. В точку 3 устанавливают электрод, который при стандартной записи ЭКГ прикрепляется к левой ноге. При этом регистрируют 6 аппроксимированных отведений ЭКГ: Ia - биполярная запись от точки 1 к точке 2, IIa - биполярная запись от точки 2 к точке 3, IIIa - биполярная запись от точки 3 к точке 1, aVRa - униполярная усиленная запись от точки 1, aVLa - униполярная усиленная запись от точки 2, aVFa - униполярная усиленная запись от точки 3. Способ позволяет повысить информативность и качество записи ЭКГ, осуществлять диагностику нарушений ритма, мониторинг ишемических изменений в разных сегментах миокарда. 5 ил., 3 пр.

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии. Проводят фоновое исследование вариабельности ритма сердца в положении лежа 5 мин и при выполнении активной ортостатической пробы в течение 5 мин с последующим спектральным анализом и расчетом относительных спектральных показателей. Рассчитывается отношение показателей %LFopтoпробa/%LFфон и %VLFopтопроба/%VLFфон при проведении ортостатической пробы к таковому при фоновой записи. При выявлении отношения %LFopтoпробa/%LFфон менее 1,0 в сочетании с отношением %VLFopтопроба/%VLFфон более 1,0 диагностируют кардиальную автономную нейропатию до появления клинических симптомов. Способ позволяет на ранних стадиях до клинических проявлений выявить кардиальную автономную нейропатию, что позволит назначить адекватную патогенетическую терапию. 2 табл., 1 ил., 2 пр.

Изобретение относится к медицине, а именно к терапии. Анализируют 4 высокоинформативных показателя вариабельности сердечного ритма и при значениях частоты сердечных сокращений в фоновой пробе HR<69 уд./мин; частоты сердечных сокращений в ортостатической пробе HR<88 уд./мин; баланса симпатических и парасимпатических влияний LF/HF<0.58 - ВРС, фоновая проба, баланса симпатических и парасимпатических влияний LF/HF<3.40 - ВРС, ортостатическая проба, диагностируют синдром вегетативной дистонии по гипотоническому типу. Способ позволяет осуществить точный прогноз вегетативной дистонии по гипотоническому типу за счет высокой специфичности и чувствительности ряда показателей вариабельности сердечного ритма. 2 пр., 2 табл.

Изобретение относится к медицине, а именно к сердечно-сосудистой диагностике. Определяют параметры модели распространения возбуждения в миокарде. На основании полученной модели осуществляют анализ энтропии моделирования распространения возбуждения в миокарде путем выделения переменных составляющих результатов моделирования распространения возбуждения в миокарде. Формирование двумерного информационно-измерительного кванта оценки энтропии, сопоставления результатов квантования результатам моделирования и определения энтропии распределения информационно-измерительных квантов. Затем осуществляют выбор формы кривой восстановления миокарда путем установления соответствия энтропии распределения информационно-измерительных квантов и энтропии распределения параметра формы кривой восстановления сердца пациента. Далее осуществляют анализ рефрактерности миокарда путем определения начала развития АВ-блокады III степени в точке максимума зависимости ЧСС. Определяют начало развития «продвинутой» АВ-блокады II степени с выпадением половины импульсов в точке перегиба зависимости ЧСС при выпадении половины импульсов. Определение начала АВ-блокады II степени в точке максимума скорости изменения зависимости ЧСС. Определение начала развития АВ-блокады I степени в точке перегиба скорости изменения зависимости ЧСС. Способ позволяет оперативно оценить возможные состояния сердечно-сосудистой системы. 9 ил.
Наверх