УДК:615.47:616-072.7

Электрокардиография сверхвысокого разрешения.

Задачи. Проблемы. Перспективы.

¹ Ю. В. Гуляев, чл. президиума РАН, академик РАН, профессор,

² К. В. Зайченко, д.т.н., профессор

1 Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова ран

2 Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения

High-resolution electrocardiography.

Task. Problem. Prospects.

¹ U. V. Gulyaev, member. Presidium of the Russian Academy of Sciences, Academician of the Russian Academy of Sciences, Professor,

² K.V. Zaychenko, Doctor of Technical Sciences, Professor

¹ Kotel’nikov institute of Radio Engineering and Electronics of RAS

² St-Petersburg State University of Aerospace Instrumentation

Аннотация. Рассмотрены современные тенденции развития методов электрокардиографии (ЭКГ), описаны предпосылки появления и особенности метода электрокардиографии сверхвысокого разрешения (ЭКГ СВР), его место среди других современных ЭКГ-методов. Обсуждаются подходы к разработке аналоговых и цифровых устройств первичной обработки ЭКС, а также к их вторичной обработке по методу ЭКГ СВР. Рассмотрены требования к методике проведения экспериментальных исследований на подопытных животных и к регистрации ЭКГ-данных у людей для поиска новых диагностических признаков кардиопатологий. Описаны возможности комплексирования метода ЭКГ СВР с методом магнитокардиографии и другими инструментальными средствами исследования сердца. Сформулированы сегодняшние задачи, проблемы развития и перспективы использования и внедрения метода ЭКГ СВР, а также электрокардиографов и электрокардиомониторов на его основе.

Abstract. The modern trends in the development of methods of electrocardiography (ECG), and describes the prerequisites for a particular method of high resolution electrocardiography (ECG SVR), its place among other modern methods of the ECG. Approaches to the development of analog and digital devices preprocessing pacemaker, as well as the requirements for their secondary treatment by the method of ECG SVR. The requirements for the methodology of experimental studies in experimental animals and ECG data in humans to find new diagnostic features kardiopatology. The capabilities aggregation method ECG SVR method magnetocardiography and other tools Heart Study. Formulated today's challenges, problems and prospects of the development and implementation of the method of ECG SVR, as well as ECG and elektrokardiomonitorov based on it.

Ключевые слова Электрокардиография, электрокардиосигнал, сверхвысокое разрешение, магнитокардиография, аналоговая, цифровая и вторичная обработка электрокардиосигналов.

Keywords Electrocardiography, electrocardiosignal, ultra high resolution, Magnetocardiography, analog, digital and secondary processing electrocardiosignals.

Реферат

В истории создания и совершенствования электрокардиографии четко прослеживается тенденция повышения информативности регистрируемых сигналов. Этой тенденции в разной степени следовали и современные методы электрокардиографии с повышенной разрешающей способностью. Результатом преодоления недостатков этих методов и дальнейшим повышением разрешающей способности аппаратных, алгоритмических и программных средств анализа тонкой структуры электрокардиосигналов (ЭКС) стало появление нового метода – электрокардиографии сверхвысокого разрешения (ЭКГ СВР). Это был результат более чем двадцатилетней работы коллектива ведущей научной школы «Радиоэлектронные и информационные средства оценки физиологических параметров живых систем» (РЭИС ЖС). Метод ЭКГ СВР обеспечивает регистрацию ЭКС на всей протяженности кардиоцикла в более широких амплитудном и частотном диапазонах в условиях воздействия помех. Минимальная граница амплитудного диапазона сегодня составляет порядка десяти нВ, максимальная верхняя граница частотного диапазона более 2000 Гц. Такие параметры регистрации ЭКС достигаются благодаря использованию самой совершенной элементной базы современной радиоэлектроники, широких возможностей цифровой обработки сигналов, оптимальному сочетанию аналоговых и цифровых методов и средств обработки информационных сигналов, а также разработке целого ряда новых схемотехнических, алгоритмических и программных решений. Создание блоков первичной обработки ЭКС с высокими, до сих пор не достижимыми характеристиками, позволило выделять сигналы, содержащие ранее не доступную для исследователей информацию, что, в свою очередь, потребовало реализации новых высокоэффективных методов извлечения этой информации при вторичной обработке биоэлектрических сигналов различной природы. Этому также будет способствовать совместное использование ЭКГ СВР и методов магнитокардиографии, чувствительных к внутри и внеклеточным токам сердца.

При исследованиях на подопытных животных с искусственно вызванными кардиопатологиями и при анализе их результатов были применены такие стандартные методики вторичной обработки, как спектральный анализ, построение гистограмм распределений и вейвлет-анализ сигналов, полученных в ходе экспериментальных записей ЭКС. Они однозначно подтвердили возможность фиксации методом ЭКГ СВР начала развития ишемии на более ранней стадии, чем это возможно при использовании существующих ЭКГ-методик.

Кратко изложены конкретные задачи развития ЭКГ СВР, возникшие в ходе ее реализации, которые можно сформулировать сегодня и часть из которых уже нашла свое отражение в работах, опубликованных в данном номере журнала; сложные, нетривиальные научные проблемы, требующие своего решения в ближайшее время, а также перспективы использования метода ЭКГ СВР в научных исследованиях и внедрения его в практическое здравоохранение.