Лекция 22.09 Мониторный контроль сердечной деятельности по экг

Холтеровское мониторирование (ХМ) — это суточная непрерывная регистрация ЭКГ на носитель памяти. В последующем данные отправляются в специальную программу для расшифровки результата. Название метод получил в честь биофизика, создавшего этот способ исследования в 1947 году (Норман Холтер). Сначала он не пользовался популярностью из-за громоздкой аппаратуры, однако через 15 лет прибор был усовершенствован и признан мировым сообществом.

Для регистрации используется небольшой аппарат с присоединенными к нему электродами. У разных производителей медицинской техники количество электродов, продолжительность процедуры и другие характеристики отличаются, но суть методики не изменяется. Некоторые холтеровские мониторы содержат дополнительно автоматический тонометр и манжету для регистрации артериального давления. Наиболее популярные модели включают аппарат с носителем информации и 5 электродов с единой схемой крепления.

В 1962 году Холтер создал аппарат для постоянной регистрации ЭКГ в условиях естественной деятельности. Первый аппарат весил около 40 кг. Запись велась на магнитную пленку и отражалась на осциллографе.

Со временем на смену магнитной пленке пришла Flesh-память, которая позволяет хранить и технически записывать до 1 месяца.

Решаемые задачи:

1. Текущий контроль ЧСС

2. Автоматический анализ нарушения сердечного ритма

3. Анализ ишемических изменений ЭКГ

4. Анализ ВСР (возможно отражение работы ВНС)

5. Анализ ЭКГ при искусственной кардиостимуляции сердца

Последовательность этапов анализа ЭКГ:

1. Предварительная обработка ЭКГ

- Оценка зашумленности сигналов

- Подавление помех

2. Обнаружение QRS-комплексов ЭКГ (тк наиболее выражен, удобно определять)

- выделение QRS-комплексов

- Обнаружение QRS (локализовать)

- Определение границ и опорной точки (относительно которой измеряют RR интервал)

3. Анализ формы

- определение признаков

- формальная кластеризация

- идентификация кластеров

4. Анализ нарушений сердечного ритма

- определение ЧСС

- анализ общего характера ритма

- распознавание аритмических событий

- анализ угрожающих жизни нарушений ритма

Предварительная обработка ЭКГ

Если в сигнале есть помехи и пропустим через фильтр, то иногда они сливаются с ритмом. Следовательно, анализируется уровень помех.

Предварительная фильтрация

Все, что лежит за пределами диапазона, можно считать помехами.

Анализ уровня помех – считается он допустимым или нет

- сетевая наводка 50 Гц

- НЧ-помеха

- моно-шум (0.05-1000 Гц)

Анализ уровня помех

Вторая разность отсчетов

Анализ уровня помех

1. Взятие по модулю

2. Сглаживание при помощи ФНЧ

3. Подсчет площади. Если , то принимается версия о том, что сигнал сильно зашумлен.

Обнаружение qrs-комплекса

Проблема:

1. Большое разнообразие форм при патологиях

2. Волна Т может быть выше QRS-к

Выделение QRS-к

Пропускаем через ФНЧ и ФВЧ (последовательность фильтров), после чего получаем выделенную область комплекса

Алгоритм Пан-Томпкинса (интернет)

Алгоритм Пана-Томпкинса может быть использован, когда значения ЭКГ заранее неизвестны. QRS-комплекс отличается от других зубцов тем, что он имеет высокую амплитуду, его ширина в норме достигает до 0.12 с.

Первым шагом алгоритма Пана-Томпкинса является прохождение значений ЭКГ через фильтр нижних частот.

Следующим этапом алгоритма является прохождения значений нижних частот через фильтр верхних частот.

Далее, значения фильтра верхних частот преобразовываются операцией дифференцирования.

Операция дифференцирования приблизительно вычисляет угол наклона сигнала. Операция дифференцирования подавляет низкочастотные компоненты зубцов P и T. В добавок, операция дифференцирования имеет высокий коэффициент усиления для высокочастотных компонентов, которые возникают при крутых склонах QRS-комплекса. В алгоритме Пана-Томпкинса считается, что зубец R электрокардиограммы имеет амплитуду больше 1мВ и его амплитуда обычно наибольшая среди других зубцов, сегментов ЭКГ. Далее нужно возвести в квадрат полученные значений от операции дифференцирования, чтоб сделать расстояние между зубцами с амплитудой больше 1мВ и зубцами, с амплитудой меньше 1мВбольше.Следующим шагом алгоритма является прохождения полученных значений от операции возведения в квадрат через интегрирующий фильтр скользящего окна

29.09

Способ определения QRS путем дифференцирования:

1) Взять модуль сигнала

2) Продифференцировать сигнал

3) Взять модуль от дифференцированного сигнала

4) Сложить модуль сигнала (1) и модуль дифференцированного сигнала (2)

5) Пропустить сигнал через ФНЧ

Рисунок – Иллюстрация работы метода

Рисунок – Коэффициенты диф фильтра

Проблемы:

1) Помехи

2) Изменение ЧСС

3) Нарушение сердечного ритма

4) Высокая T-волна будет похожа на QRS

Алгоритм Пан-Томпкинса

Основной смысл – адаптироваться по среднему ЧСС и Амплитуде.

Рисунок – Работа алгоритма Пан-Томпкинса

Алгоритм:

1) Рассчитывается T₀ – зона нечувствительности

2) Рассчитывается порог срабатывания

Проблемы:

Алгоритм плох при ранней экстрасистоле. Если в сигналах содержится экстрасистола и амплитуда будет не высокая, то алгоритм принимает его за QRS.

Определение опорной точки и границ QRS-комплекса

Если алгоритм цепляется за верхний пик, то он вероятнее всего будет делать разные срезы, так как амплитуда меняется (например, из-за дыхания).

Рисунок – Изменения амплитуды пика из-за дыхания

1) Расчёт площади и разбиение пополам

Опорная точка устойчива, так как характеристика интегральная.

Рисунок – Расчёт опорной точки

Границу комплекса можно определить пороговым значением (10% от площади сигнала).

Рисунок – Определение границ комплекса

Распознавание нарушений СР

1) Дефицит пульса

На ЭКГ есть преждевременные сокращения, а на пульсовой волне нет.

Рисунок – Дефицит пульса

2) Выпадение QRS-комплекса

Р-волна есть, а отклика нет.

Рисунок – Выпадение QRS-комплекса

Анализ ишемических изменений ЭКГ

1) Определение смещения ST-сегмента

Рисунок - Определение смещения ST-сегмента

Точка J – точка отчета смещения ST-сегмента.

Отклонение 60мс – стандарт.

2) Определение формы ST-сегмента

-косо возрастает или косо убывает

-вогнутый или выпуклый

-депрессия или элевация

Отклонение >0.1 мВ – патология.

Проблемы:

1) Наличие низкочастотной помехи (особенно при нагрузочном измерении ЭКГ)

А)

Рисунок – Низкочастотная помеха

Если период волны R-R интервалов, то используем сплайн интерполяцию

Чтобы получить кривую выводится полином 3-го порядка.

Надо x, t, dx/dt, d²x/d²t для получения коэффициентов для каждого сегмента.

Б)

Рисунок – Сплайн интерполяция

Вычитанием Б из А избавимся от помехи.