Способ диагностики фибрилляции желудочков сердца

Авторы патента:

A61B6/00 - Приборы для радиодиагностики, например комбинированные с оборудованием для радиотерапии (рентгеноконтрастные препараты A61K 49/04; препараты, содержащие радиоактивные вещества A61K 51/00; радиотерапия как таковая A61N 5/00; приборы для измерения интенсивности излучения, применяемые в ядерной медицине, например измерение радиоактивности живого организма G01T 1/161; аппараты для получения рентгеновских снимков G03B 42/02; способы фотографирования в рентгеновских лучах G03C 5/16; облучающие приборы G21K; рентгеновские приборы и их схемы H05G 1/00)

Владельцы патента RU 2704783:

Гурьянов Марат Ильич (RU)
Яблонский Пётр Казимирович (RU)
Кормилицын Александр Юрьевич (RU)

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии. Предложен способ, в котором: регистрируют электрокардиограмму (ЭКГ) или электрограмму желудочков (ЭГЖ) сердца. В отрезках ЭКГ (ЭГЖ) определяют спектральную мощность частот 0,5, 1, 1,5, …, 15 Гц и определяют частоту 1-3-й по спектральной мощности частот диапазона 0,5-15 Гц. Если значение частоты 1-3-й частот больше 4 Гц, определяют разность наибольшего и наименьшего значений этих частот, если эта разность равна 1 Гц, ставят диагноз фибрилляции желудочков. Если значение частоты 1, 2 или 3-й частоты не более 4 Гц или разность наибольшего и наименьшего значений 1-3-й частот больше 1 Гц, ставят диагноз - отсутствие фибрилляции желудочков. Изобретение обеспечивает повышение чувствительности и специфичности диагностики фибрилляции. 6 ил.

Изобретение относится к медицине, в частности, к кардиологии.

Фибрилляция желудочков (ФЖ) является основной причиной внезапной сердечной смерти [Ревишвили А.Ш., Неминущий Н.М., Баталов Р.Б. и соавт. Всероссийские клинические рекомендации по контролю над риском внезапной остановки сердца и внезапной сердечной смерти, профилактике и оказанию первой помощи // Вестн. аритмол. 89: 2-104. 2017; Sudden cardiac death compendium // Circ. Res. 116: 1883-2049. 2015]. ФЖ требует проведения электрической дефибрилляции. Поэтому актуальна разработка способа, который можно использовать для автоматической диагностики ФЖ в наружных и имплантируемых дефибрилляторах и электрокардиографах.

Известны способы диагностики ФЖ: надпороговых интервалов, линейного регрессионного анализа автокорреляционной функции, спектрального анализа, режекторного фильтра [Горбунов Б.Б., Гусев А.Н., Каменский С.А. и Селищев С.В. Сравнение эффективности и помехоустойчивости алгоритмов распознавания шоковых ритмов сердца // Мед. техника. 3: 22-28. 2004; Amann A., Tratnig R., Unterkofler K. Reliability of old and new ventricular fibrillation detection algorithms for automated external defibrillators // BioMedical Engineering Online. 4: 60. 2005, www.biomedical-engineering-online.com/content/4/1/60]. Чувствительность этих способов не превышает 79% при специфичности 95% и 66% при специфичности 99%. Чувствительность - это отношение количества верно определенных эпизодов ФЖ к общему количеству эпизодов ФЖ, а специфичность - отношение количества верно определенных эпизодов отсутствия фибрилляции желудочков (ОФЖ) к общему количеству эпизодов ОФЖ.

В качестве прототипа выбран способ диагностики ФЖ путем спектрального анализа отрезков ЭКГ методом быстрого преобразования Фурье (БПФ) [Barro S., Ruiz R., Cabello D., Mira J. Algorithmic sequential decision-making in the frequency domain for life threatening ventricular arrhythmias and imitative artefacts: a diagnostic system // J. Biomed. Eng. 11: 320-328. 1989]. В прототипе вычисляют 4 спектральных параметра:

где FSMN - нормализированный первый спектральный момент, F - частотная компонента сигнала наибольшей интенсивности, Amp_i - амплитуда i-й частотной компоненты спектра. ФЖ диагностируют, если FSMN≤1,55; А₁>0,19; А₂≥0,45; А₃≤0,09.

Чувствительность прототипа является недостаточно высокой: 70 и 59% при специфичности соответственно 95 и 99%. Задача настоящего изобретения - повышение чувствительности и специфичности способа диагностики ФЖ.

Задача решается тем, что в отрезках электрокардиограммы (ЭКГ) или электрограммы желудочков (ЭГЖ) сердца определяют спектральную мощность частот 0,5 Гц, 1 Гц, 1,5 Гц, 2 Гц, 2,5 Гц, 3 Гц, 3,5 Гц, 4 Гц, 4,5 Гц, 5 Гц, 5,5 Гц, 6 Гц, 6,5 Гц, 7 Гц, 7,5 Гц, 8 Гц, 8,5 Гц, 9 Гц, 9,5 Гц, 10 Гц, 10,5 Гц, 11 Гц, 11,5 Гц, 12 Гц, 12,5 Гц, 13 Гц, 13,5 Гц, 14 Гц, 14,5 Гц и 15 Гц. По значениям частот первой, второй и третьей по спектральной мощности частот диапазона 0,5-15 Гц определяют ФЖ и ОФЖ.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение чувствительности и специфичности диагностики ФЖ, что позволит снизить внезапную смертность из-за ФЖ благодаря повышению чувствительности диагностики ФЖ, позволит избавить пациента от ненужных дефибрилляций, благодаря повышению специфичности диагностики ФЖ, что позволит более экономно расходовать энергию источника питания дефибриллятора.

Способ осуществляют следующим образом. Регистрируют ЭКГ или ЭГЖ сердца. ЭКГ (или ЭГЖ) делят на отрезки 5-12 с и определяют методом БПФ спектральную мощность частот 0,5 Гц, 1 Гц, 1,5 Гц, 2 Гц, 2,5 Гц, 3 Гц, 3,5 Гц, 4 Гц, 4,5 Гц, 5 Гц, 5,5 Гц, 6 Гц, 6,5 Гц, 7 Гц, 7,5 Гц, 8 Гц, 8,5 Гц, 9 Гц, 9,5 Гц, 10 Гц, 10,5 Гц, 11 Гц, 11,5 Гц, 12 Гц, 12,5 Гц, 13 Гц, 13,5 Гц, 14 Гц, 14,5 Гц и 15 Гц. Затем определяют частоту первой, второй и третьей по спектральной мощности частот диапазона 0,5-15 Гц.

Если частота первой, второй и третьей по спектральной мощности частот больше 4 Гц, определяют разность наибольшего и наименьшего значений этих частот и определяют ФЖ и ОФЖ.

Если разность наибольшего и наименьшего значений первой-третьей по спектральной мощности частот равна 1 Гц, ставят диагноз ФЖ.

Если частота первой, второй или третьей по спектральной мощности частоты не более 4 Гц или разность наибольшего и наименьшего значений первой-третьей по спектральной мощности частот больше 1 Гц, ставят диагноз ОФЖ.

Использование отрезков ЭКГ (или ЭГЖ) 5-12 с для диагностики ФЖ позволяет через 5-12 с после развития ФЖ, когда миокард еще не страдает от ишемии при ФЖ, ставить диагноз ФЖ и проводить электрическую дефибрилляцию, которая является высоко эффективным способом прекращения ФЖ при такой длительности ФЖ [Иванов Г.Г., Востриков В.А., Дворников В.Е. Сердечно-легочная реанимация и интенсивная терапия при внезапном прекращении эффективной сердечной деятельности. Учебно-методическое пособие. М.: РУДН, 1999].

Частотные критерии нашего способа диагностики ФЖ соответствуют частотам осцилляций ФЖ сердца человека и собаки. Частоты ФЖ сердца собаки близки к человеку [Иванов Г.Г., Востриков В.А. Фибрилляция желудочков и желудочковые тахикардии - базовые положения и диагностические критерии // Вестн. РУДН. Сер. Медицина. 1: 75-80. 2009; Noujaim S.F., Berenfeld О., Kalifa J. Universal scaling law of electrical turbulence in the mammalian heart // Proc. Natl. Acad. Sci. 104: 20985-20989. 2007].

Частоты осцилляций ФЖ сердца человека укладываются в диапазон 0,5-15 Гц: наибольшая частота осцилляций ФЖ сердца человека 600 в 1 мин, что соответствует частоте 10 Гц, а наименьшая частота ФЖ сердца человека больше 250 в 1 мин, что больше частоты 4 Гц [Иванов Г.Г., Востриков В.А. Фибрилляция желудочков и желудочковые тахикардии - базовые положения и диагностические критерии // Вестн. РУДН. Сер. Медицина. 1: 75-80. 2009; Panfilov I., Lever N.A., Smaill В.Н., Larsen P.D. Ventricular fibrillation frequency from implanted cardioverter defibrillator devices // Europace. 11: 1052-1056. 2009; Bradley C.P., Clayton R.H., Nash M.P., et al. Human ventricular fibrillation during global ischemia and reperfusion // Circ. Arrhythm. Electrophysiol. 4: 684-691. 2011].

Метод БПФ позволяет количественно определять спектральный состав ЭКГ и ЭГЖ сердца, а спектральный состав ЭКГ и ЭГЖ является сходным при ФЖ [Huizar J.F., Warren M.D., Shvedko A.G, et al. Three distinct phases of VF during global ischemia in the isolated blood-perfused pig heart // Am. J. Physiol. 293: H1617-H1628. 2007; Pandit S.V., Jalife J. Rotors and the dynamics of cardiac fibrillation // Circ. Res. 112: 849-862. 2013].

Изобретение тестировалось на ЭКГ и ЭГЖ сердца человека и собаки, в которых регистрировались синусовые, предсердные, узловые и желудочковые ритмы, предсердные и желудочковые экстрасистолы, атриовентрикулярные блокады, фибрилляция предсердий и ФЖ (длительность регистрации ЭКГ и ЭГЖ больше 50 ч). В тестированных ЭКГ и ЭГЖ правильная диагностика ФЖ составила 99%.

Пример 1. В отрезке ЭКГ (Фиг. 1) определяют методом БПФ спектральную мощность частот 0,5 Гц, 1 Гц, 1,5 Гц, 2 Гц, 2,5 Гц, 3 Гц, 3,5 Гц, 4 Гц, 4,5 Гц, 5 Гц, 5,5 Гц, 6 Гц, 6,5 Гц, 7 Гц, 7,5 Гц, 8 Гц, 8,5 Гц, 9 Гц, 9,5 Гц, 10 Гц, 10,5 Гц, 11 Гц, 11,5 Гц, 12 Гц, 12,5 Гц, 13 Гц, 13,5 Гц, 14 Гц, 14,5 Гц и 15 Гц. На Фиг. 1 приведена ЭКГ К., 45 лет. Калибровка: 2 мВ, 1 с. Определяют частоту первой, второй и третьей по спектральной мощности частот диапазона 0,5-15 Гц. На Фиг. 2 приведена спектрограмма ЭКГ Фиг. 1. На спектрограмме: по оси абсцисс - частота, Гц; по оси ординат - спектральная мощность, мВ. Как видно из Фиг. 2, на первом месте по спектральной мощности стоит частота 5 Гц, на втором месте - частота 7,5 Гц, а на третьем месте - частота 3,5 Гц - это меньше 4 Гц. В отрезке ЭКГ Фиг. 1 ставят диагноз ОФЖ.

Пример 2. В отрезке ЭКГ (Фиг. 3) определяют методом БПФ спектральную мощность частот 0,5 Гц, 1 Гц, 1,5 Гц, 2 Гц, 2,5 Гц, 3 Гц, 3,5 Гц, 4 Гц, 4,5 Гц, 5 Гц, 5,5 Гц, 6 Гц, 6,5 Гц, 7 Гц, 7,5 Гц, 8 Гц, 8,5 Гц, 9 Гц, 9,5 Гц, 10 Гц, 10,5 Гц, 11 Гц, 11,5 Гц, 12 Гц, 12,5 Гц, 13 Гц, 13,5 Гц, 14 Гц, 14,5 Гц и 15 Гц. На Фиг. 3 приведена ЭКГ Н., 40 лет. Калибровка: 2 мВ, 1 с. Определяют частоту первой, второй и третьей по спектральной мощности частот диапазона 0,5-15 Гц. На Фиг. 4 приведена спектрограмма ЭКГ Фиг. 3. На спектрограмме: по оси абсцисс - частота, Гц; по оси ординат - спектральная мощность, мВ. Как видно из Фиг. 4, на первом месте по спектральной мощности стоит частота 5 Гц, на втором месте - частота 7,5 Гц и на третьем месте - частота 10 Гц. Частоты 5, 7,5 и 10 Гц больше 4 Гц. Определяют разность наибольшего и наименьшего значений частот 5, 7,5 и 10 Гц:

10 Гц - 5 Гц=5 Гц - это больше 1 Гц. В отрезке ЭКГ Фиг. 3 ставят диагноз ОФЖ.

Пример 3. В отрезке ЭГЖ (Фиг. 5) определяют методом БПФ спектральную мощность частот 0,5 Гц, 1 Гц, 1,5 Гц, 2 Гц, 2,5 Гц, 3 Гц, 3,5 Гц, 4 Гц, 4,5 Гц, 5 Гц, 5,5 Гц, 6 Гц, 6,5 Гц, 7 Гц, 7,5 Гц, 8 Гц, 8,5 Гц, 9 Гц, 9,5 Гц, 10 Гц, 10,5 Гц, 11 Гц, 11,5 Гц, 12 Гц, 12,5 Гц, 13 Гц, 13,5 Гц, 14 Гц, 14,5 Гц и 15 Гц. На Фиг. 5 приведена ЭГЖ сердца собаки при ФЖ. Калибровка: 2 мВ, 1 с. Определяют частоту первой, второй и третьей по спектральной мощности частот диапазона 0,5-15 Гц. На Фиг. 6 приведена спектрограмма ЭГЖ Фиг. 5. На спектрограмме: по оси абсцисс - частота, Гц; по оси ординат - спектральная мощность, мВ. Как видно из Фиг. 6, на первом месте по спектральной мощности стоит частота 7,5 Гц, на втором месте - частота 7 Гц и на третьем месте - частота 8 Гц. Частоты 7,5, 7 и 8 Гц больше 4 Гц. Определяют разность наибольшего и наименьшего значений частот 7,5, 7 и 8 Гц: 8 Гц - 7 Гц = 1 Гц. В отрезке ЭГЖ Фиг. 5 ставят диагноз ФЖ.

Способ диагностики фибрилляции желудочков сердца путем регистрации электрокардиограммы или электрограммы желудочков сердца и определения в отрезках электрокардиограммы или электрограммы желудочков спектральной мощности методом быстрого преобразования Фурье, отличающийся тем, что определяют спектральную мощность частот 0,5 Гц, 1 Гц, 1,5 Гц, 2 Гц, 2,5 Гц, 3 Гц, 3,5 Гц, 4 Гц, 4,5 Гц, 5 Гц, 5,5 Гц, 6 Гц, 6,5 Гц, 7 Гц, 7,5 Гц, 8 Гц, 8,5 Гц, 9 Гц, 9,5 Гц, 10 Гц, 10,5 Гц, 11 Гц, 11,5 Гц, 12 Гц, 12,5 Гц, 13 Гц, 13,5 Гц, 14 Гц, 14,5 Гц, 15 Гц и определяют частоту первой, второй и третьей по спектральной мощности частот диапазона 0,5-15 Гц, если частота первой-третьей по спектральной мощности частот больше 4 Гц, определяют разность наибольшего и наименьшего значений этих частот, если эта разность равна 1 Гц, ставят диагноз фибрилляции желудочков; если частота первой, второй или третьей по спектральной мощности частоты не более 4 Гц или разность наибольшего и наименьшего значений первой-третьей частот больше 1 Гц, ставят диагноз - отсутствие фибрилляции желудочков.

Изобретение относится к медицине, а именно к стоматологии, и может быть использовано для диагностики патологий височно-нижнечелюстного сустава (ВНЧС). Проводят телерентгенографию (ТРГ) и анализ телерентгенограммы головы пациента в боковой проекции в программе Dolphin Imaging, ставят предварительный диагноз патологии ВНЧС.

Системы и способы определения характеристик центральной оси кости на основании трехмерного анатомического изображения // 2703699

Группа изобретений относится к способам и системам анализа изображений, а именно к обнаружению и локализации центральной оси кости на основании изображения субъекта, полученного с помощью КТ.

Способ прогнозирования исхода ишемического инсульта // 2703474

Изобретение относится к медицине, а именно, к сосудистой хирургии и неврологии, и может быть использовано для прогнозирования исхода ишемического инсульта. Проводят СКТ-перфузию артерий головного мозга и определяют величины среднего времени прохождения (МТТ) и церебрального кровотока (CBF).

Способ кардиотренировки с использованием водных аэробных тренировок у пациентов с факторами риска сердечно-сосудистых заболеваний // 2703356

Изобретение относится к медицине, а именно: к медицинской реабилитации, лечебной физкультуре, кардиологии, профилактике сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ), и может быть использовано в реабилитационных центрах, санаториях, амбулаторно, самостоятельно пациентами при посещении бассейнов или на отдыхе при посещении открытых водоемов, в фитнес-центрах.

Способ оценки риска развития структурно-метаболических нарушений костной ткани у женщин, больных сахарным диабетом 2 типа // 2703268

Изобретение относится к медицине, а именно к эндокринологии, и может быть использовано для оценки риска развития структурно-метаболических нарушений костной ткани у женщин, больных сахарным диабетом 2 типа.

Способ верификации укладки пациента при дистанционной лучевой терапии и схема устройства двухэнергетического детектора // 2702316

Группа изобретений относится к радиационным методам контроля, а именно к рентгенографическому способу, и может быть использовано при верификации положения пациента относительно изоцентра аппарата для дистанционной лучевой терапии.

Способ анализа гемодинамики и состояния сосудов челюстно-лицевой области у пациентов с зубочелюстно-лицевыми аномалиями // 2701906

Изобретение относится к медицине, а именно к стоматологии, и предназначено для анализа состояния зубочелюстной системы (ЗЧС) и гемодинамики сосудов головы и шеи у пациентов с патологией прикуса.

Способ выбора вида оперативного лечения у пациентов со свернувшимся гемотораксом // 2701318

Изобретение относится к медицине, а именно к хирургии, торакальной хирургии, сердечнососудистой хирургии, травматологии, и может быть использовано при выборе эффективного хирургического лечения у больных со свернувшимся гемотораксом.

Поворот детектора, управляемый коллимацией рентгеновского излучения // 2701123

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам получения рентгеновских изображений. Конструкция детектора рентгеновского излучения содержит блок детектора рентгеновского излучения и блок поворота, причем блок детектора рентгеновского излучения содержит детектор рентгеновского излучения с множеством обнаруживающих рентгеновское излучение элементов, выполненных в виде поверхности детектора, блок поворота выполнен с возможностью поворота детектора рентгеновского излучения вокруг оси, перпендикулярной поверхности детектора по меньшей мере в точке пересечения с поверхностью детектора, после приема сигнала поворота по отношению к блоку детектора рентгеновского излучения, при этом сигнал поворота управляется в зависимости от конфигурации коллиматора конструкции источника рентгеновского излучения для выдачи рентгеновского излучения к блоку детектора рентгеновского излучения с возможностью сохранения по меньшей мере параметров конфигурации коллиматора вместе с рабочими параметрами конструкции детектора рентгеновского излучения.

Способ дооперационного компьютерного инверсионного моделирования ацетабулярного компонента при диспластическом коксартрозе // 2700472

Изобретение относится к медицине, а именно к детской ортопедии, и предназначено для расчета оптимального угла остеотомии, а также для выбора размера имплантата при хирургической коррекции края крыши вертлужной впадины при диспластическом коксартрозе у детей.