Анализ ишемических изменений экг (st-сегмент)
Ишемическая болезнь сердца (ИБС) – патологическое состояние, характеризующееся абсолютным или относительным нарушением кровоснабжения миокарда вследствие поражения коронарных артерий.
ЭКГ – индикатор ИБС (ST-сегмент)
Применение методов анализа ишемических изменений ЭКГ
Нагрузочные пробы
Холтеровское мониторирование
Реанимационные мониторы
Чреспищеводные электрофизиологические исследования с электрокардиостимуляцией сердца
ЭКГ под нагрузкой
Велоэргометрия
Регулируемый параметр: нагрузка на педали (Вт)
Беговая дорожка
Регулируемые параметры:
• Скорость движения дорожки (км/час)
• Угол наклона (град.)
Холтеровское мониторирование – круглосуточная регистрация ЭКГ с последующим ускоренным автоматическим анализом.
Прикроватное мониторирование (реанимационные мониторы) – круглосуточный мониторный контроль ЭКГ в отделениях интенсивной терапии и реанимации.
Чреспищеводные электрофизиологические исследования с электрокардиостимуляцией сердца (ЧПЭС) – нагрузка создается путем подачи серий электрических импульсов в область предсердий.
Цели нагрузочных проб:
Функциональные нагрузочные пробы используются для:
диагностики скрытых проявлений коронарной недостаточности (ишемической болезни сердца);
оценки эффективности лечения и реабилитационных мероприятий, в том числе после перенесенного инфаркта миокарда;
определения характера реакции функциональных систем организма на нагрузку (чрезмерный подъём или снижение артериального давления, степень увеличения частоты сердечных сокращений, нарушение сердечного ритма и проводимости);
определения прогноза заболевания.
Противопоказания к нагрузочным пробам:
Абсолютные противопоказания:
инфаркт миокарда (первые 48 ч);
нестабильная стенокардия в случаях, когда состояние пациента не стабилизировано;
неконтролируемые нарушения сердечного ритма, сопровождающиеся клинической симптоматикой или гемодинамическими расстройствами;
тяжёлый аортальный стеноз с клиническими проявлениями;
тяжёлая сердечная недостаточность;
тромбоэмболия лёгочной артерии или инфаркт лёгкого;
острый миокардит или перикардит;
расслоение аорты.
Протокол нагрузочной пробы
PWC170
PWC170 – Physical Working Capacity (физическая работоспособность) Каролинский университет, Стокгольм, 1968 г.
Физическая работоспособность человека в пробе PWC170 выражается в величинах той мощности физической нагрузки, при которой ЧСС достигает величины 170 уд/мин.
PWC170 = W1 + (W2 - W1)*(170 - f1)/(f2 - f1),
где W1, и W2 — мощность первой и второй нагрузок, Вт;
f1 и f2 — ЧСС в конце первой и второй нагрузок, уд/мин.
Кардиоцикл
ЭКГ в норме
Сегмент ST в норме находится на уровне, близком к нулевой линии ЭКГ;
Патологией считается отклонение ST-сегмента более чем на 0,1 мВ;
За начало ST-сегмента принимают точку «J»-окончание волны «S»
ST-сегмент, самый интересный фрагмент ЭКГ, длительностью порядка 80 мс (диагностически значимый фрагмент на 40 мс от точки J).
Изменения формы ST-сегмента
На рисунке показаны варианты патологических изменений (отклонение от нуля, ST-сегмент не горизонтальный). Подъем ST-сегмента – элевация, понижение – депрессия (могут быть горизонтальной, косовосходящей, выпуклой, вогнутой). Чаще всего эти эффекты в сигналах, снимаемых с груди, т.е. вокруг сердца.
Дрейф нулевой линии, как помеха
Является
проблемой для диагностики ишемии
(смещение ST-сегмента
– см. рисунок 2).
Искажение ST-сегмента из-за ФВЧ
ФВЧ – один из способов справиться с дрейфом нулевой линии, однако видим результат, как на картинке. БИХ фильтрация с обратной связью и памятью вызывает отклик + волна T в зоне дифференцирования. КИХ фильтр без обратной связи – недопустимое искажение по уровню. Следовательно, при диагностике ишемии этот фильтр не подходит.
Устранение дрейфа с помощью сплайна
Это более правильный способ борьбы с дрейфом. Находятся точки, которые предполагаемо должны лежать на нулевой линии (точки между волнами P и Q), по этим точкам расставаляются узлы интерполяции, по ним проводится сплайн и вычитается из ЭКГ. До анализа ишемических изменений нужно вычислить и исключить патологические сокращения сердца!
Этот метод хорошо работает при колебании узлов от среднего значения ± 50%.
Задача сплайн-интерполяции
Построение гладкой аппроксимирующей функции, соединяющей последовательно заданные значения.
На рисунке ниже были определены интересующие нас узлы.
Сплайн, как последовательность отрезков полиномов
Стоит задача соединить интересующие нас узлы гладкими кривыми.
N-1 полиномов 3-ей степени (наиболее распространенный вариант):
4(N-1) неизвестных параметров:
Условия для расчета сплайна
Для того, чтобы обеспечить гладкость кривой, полиномы должны стыковаться между собой по следующим условиям.
Равенство сплайна и ординат в узлах (N уравнений):
Равенство значений в точках стыковки сплайнов (N-2 уравнений):
Равенство первых производных в точках стыковки сплайнов (N-2 уравнений):
Равенство вторых производных в точках стыковки сплайнов (N-2 уравнений):
Общее число уравнений равно 4N-6, что на 2 меньше необходимого количества (4(N-1) = 4N-4). Нужно выдумать еще два уравнения.
Решение системы уравнений
Недостающие 2 уравнения добавляют, устанавливая дополнительные граничные условия;
Решение системы линейных уравнений даёт комплект коэффициентов кубических парабол;
Это позволяет рассчитать значение сплайна в любой точке в промежутке между первым и последним узлами интерполяции
Для приборов с мгновенным выводом ЭКГ на экран нет возможности провести интерполяцию по всему сигналу (он еще не записан), при этом сплайн лучше всего работает именно в середине сигнала, а не в конце. Поэтому обычно делается так: с каждым ударом сердца берется последний узел и 5 узлов до него, в этот момент выполняется сплайн для центральных из них. Получаем в каждый момент времени новый сплайн, двигаемся по шагам с отставанием на два удара сердца. Для наших целей этого достаточно.
Восстановление фрагмента синусоиды
На фрагментах синусоиды выбраны произвольные точки (кружками), по которым необходимо восстановить функцию. Видим почти полное восстановление сигнала, ухудшается к концу (красная пунктирная линия).
Измерение смещения ST-сегмента
После того, как из сигнала удаляется НЧ помеха (дрейф), выполняется измерение. Первый параметр – смещение ST (40 мс от точки J). Этот показатель появляется на экране монитора.
Анализ формы ST-сегмента
Вторая задача – определение формы ST сегмента – производится по трем точкам. Определяем, к какой категории форм относится данный фрагмент.
Было выше: Подъем ST-сегмента – элевация, понижение – депрессия (могут быть горизонтальной, косовосходящей, выпуклой, вогнутой). Чаще всего эти эффекты в сигналах, снимаемых с груди, т.е. вокруг сердца.
Этапы анализа ST-сегмента ЭКГ
Обнаружение QRS-комплексов ЭКГ
Распознавание аритмических комплексов и их удаление
Поиск узлов интерполяции на участке между волнами Р и Q
Расчет кубического сплайна по узлам
Вычисление значений сплайна в точках отсчетов исходной ЭКГ
Вычитание сплайна из ЭКГ
Определение точки J на ST-сегменте
Измерение смещения ST
Анализ формы ST