диссертации / 78

71

Рисунок 10. Аппаратно-программный комплекс для записи кардиоинтервалограммы

Представленный комплекс используется для оценки «коротких» записей сердечного ритма [176].

Запись кардиоинтервалограммы включала 5-ти минутную регистрацию ЭКГ

(не менее 300 кардиоциклов) и проводилась только в утренние часы (800-1100), что позволяло избежать влияния суточных колебаний вариабельности сердечного ритма на результаты исследования [6, 111, 123]. Исследование у женщин осуществлялось в межменструальный период.

Во время обследования устранялись факторы, приводящие к эмоциональному возбуждению, в том числе разговор и телефонные звонки. Обследуемых просили устранить предметы, которые бы могли служить источниками помех при исследовании (мобильные телефоны, пульт дистанционного управления сигнализацией автомобиля и т.д.). Перед регистрацией кардиоинтервалограммы пациенту отводился период адаптации (отдых в горизонтальном положении),

обычно 5-10 минут. Всем обследуемым рекомендовалось за 1,5-2 часа до исследования не принимать пищу, не курить, не употреблять кофе и крепкий чай,

во время исследования не делать глубоких вдохов, не кашлять, не сглатывать слюну.

Запись ЭКГ производилась в положении лежа на спине при спокойном дыхании (фоновая проба) с того момента, когда она становилась устойчивой, без помех.

72

На этапе подготовки ритмограммы к анализу вариабельности ритма сердца определялся водитель ритма. Анализ результатов проводился только у лиц с синусовым ритмом без наличия частых экстрасистол (количество экстрасистол не должно было превышать 10%). Все выявляемые артефакты, обусловленные мышечным тремором, плохим контактом электродов с кожей, влиянием электромагнитных полей от находящейся вблизи медицинской аппаратуры устранялись (отфильтровывались). При этом фильтрация проводилась, если число эктопических комплексов или артефактов было невелико (менее 10%), в

противном случае запись не анализировалась.

Запись ритмограммы обрабатывалась с помощью программного модуля

«Поли-Спектр-Ритм». После окончания обработки ритмограммы автоматически формировалось заключение, содержащее таблицы и графики, отражающие

значения показателей ВРС.

2.2.2. Обследование с помощью метода газоразрядной визуализации

Обследование пациентов методом газоразрядной визуализации проводилось через 5-7 минут после кардиоинтервалографии.

В работе использовался прибор «ГРВ-камера» («КТИ», Россия) (рис.11),

разработанный на кафедре проектирования компьютерных систем Санкт-

Петербургского Государственного университета информационных технологий,

механики и оптики под руководством д.т.н., профессора Короткова К.Г.

Прибор прошел государственные испытания и сетифицирован в качестве прибора медицинского назначения комиссией Комитета по Новой Медицинской Технике Министерства здравоохранения РФ [19, 61]. С 1999г изделие внесено в государственный реестр изделий медицинского назначения и медицинской техники.

73

Рисунок 11. Прибор «ГРВ-камера»

«ГРВ-камера» в комплексе с компьютером позволяет регистрировать и обрабатывать свечения, возникающие вблизи пальцев рук при помещении их на стеклянный электрод прибора (рис. 11) и подаче безвредных коротких электрических импульсов высокой частоты. Специальная встроенная в прибор видеокамера позволяет преобразовывать свечения в цифровые изображения (ГРВ-

граммы) и выводить их на экран компьютера с последующим сохранением в виде файлов в формате BMP.

Для извлечения диагностической информации, заложенной в полученных ГРВ-граммах, используется специальный программный комплекс, в состав которого входят программы «ГРВ-Съемка», «ГРВ – Изображение», «ГРВ – Процессор», «ГРВ – Активация».

Программа «ГРВ-Съемка» позволяет регистрировать свечения вблизи пальцев путем «захвата» и сохранения на жестком диске компьютера черно-белых ГРВ-грамм в формате BMP. Программа «ГРВ – Изображение» применяется для обработки сохраненных черно-белых ГРВ-грамм с последующим окрашиванием изображений информативно значимыми цветами. Программы «ГРВ – Процессор», «ГРВ – Активация» дают возможность получить числовые характеристики изображений.

74

2.2.2.1. Методика обследования пациентов с помощью газоразрядной визуализации

Обследование пациентов проводилось только в утренние часы (с 800 до 1200).

Пациентов просили не принимать пищу за 2 часа до исследования и не мыть руки за 15 минут до начала исследования. В случае, если у пациента была повышенная потливость рук, каждый палец протирался сухой ватой. Непосредственно перед снятием ГРВ-изображений пациентов просили снять металлические предметы с кистей рук (кольца, часы, браслеты и др.), исключить одежду, затрудняющую периферический кровоток, а также убрать или отключить сотовые телефоны и другие электронные устройства. Во время исследования исключались физические нагрузки. Не допускалось нахождения в помещении посторонних людей с посторонним шумом и разговорами.

Перед началом исследования каждого пациента оптическое окно ГРВ прибора протиралось 70% раствором спирта с целью удаления остающихся следов от пальцев, пыли, влаги, чтобы минимизировать количество артефактов при съемке ГРВ-грамм.

ГРВ-графия проводилась в положении стоя пациентов и начиналась с правой руки в следующей последовательности: большой палец, указательный, средний,

безымянный, мизинец. В такой же последовательности снимались ГРВ-граммы с левой руки.

Пациенту объяснялись условия правильной постановки пальца на стеклянный электрод прибора (рис. 12): положение пальца на поверхности стеклянного электрода должно быть таким, чтобы угол наклона пальца от вертикали примерно составлял 10° – 40°, а ногтевая пластинка не соприкасалась с поверхностью стеклянного электрода.

Рисунок 12. Положение пальца на стеклянном электроде прибора «ГРВ-камера»

75

Перед установкой пальца в нужное положение и регистрацией газоразрядного изображения на руку пациента одевалась манжета из плотной темной ткани, с целью исключения возможности проникновения световых лучей к стеклянному электроду и засветки при фотографировании.

По мере осуществления съемки на экране монитора появлялись 10 окон с газоразрядными изображениями пальцев. При этом каждому изображению автоматически присваивался идентификационный код, состоящий из порядкового номера и буквы: 1-большой палец, 2-указательный палец, 3-средний палец, 4-

безымянный палец, 5-мизинец; R-правая рука, L-левая рука (рис. 13). В

соответствии с этим обозначением ГРВ-граммы пальцев выстраивались в следующей последовательности: 1R, 2R, 3R, 4R, 5R, 1L, 2L, 3L, 4L, 5L.

Рисунок 13. Рабочее окно программы «ГРВ-Съемка» с ГРВ-граммами пальцев рук без фильтра

Для оценки состояния вегетативной нервной системы съемка ГРВ-грамм 10

пальцев рук проводилась сначала без фильтра (рис. 13), а затем с фильтром (рис.

14). ГРВ фильтр – это специальная полимерная пленка, которая помещается на электрод перед проведением съема. Фильтр позволяет отсекать такие влияния кожного покрова, как потоотделение, перспирацию, выделяемые кожей газы, а

поскольку все эти процессы тесно связаны с деятельностью симпатической нервной системы, то, можно сказать, что при съемке ГРВ-грамм пальцев с

76

фильтром отсекается большая часть влияний симпатической нервной системы

[61]. Таким образом, сопоставляя ГРВ-граммы пальцев рук, снятых без фильтра и с фильтром, можно оценивать активность симпатической нервной системы в общем вегетативном регулировании. При этом наиболее заметные различия на ГРВ-граммах, снятых без фильтра и с фильтром, будут свидетельствовать о высокой активности симпатической системы, а отсутствие различий – о симпато-

парасимпатическом балансе. Программный комплекс ГРВ позволяет произвести такое сравнение автоматически.

Рисунок 14. Рабочее окно программы «ГРВ-Съемка» с ГРВ-граммами пальцев рук с фильтром

2.2.2.2.Обработка газоразрядных изображений

Обработка газоразрядных изображений и вычисление интересующих показателей выполнялись сначала в программе «ГРВ – Изображение», затем в программах «ГРВ – Процессор» и «ГРВ – Активация».

В программе «ГРВ – Изображение» для лучшего визуального восприятия черно-белых ГРВ-грамм производится их псевдоокрашивание в соответствии с пространственно распределенными группами участков свечения различной яркости, от 0 (черный) до 255 (белый). Каждому участку спектра присваивается определенный цвет. Затем снятые с 10 пальцев ГРВ-граммы интегрируются и

77

распределяются, с помощью математической модели, вокруг изображения тела человека. Вычисляется общая площадь засветки полученного газоразрядного изображения (S). Поскольку ГРВ-граммы представляют собой набор точек

(пикселей), то S – абсолютная величина, измеряемая в пикселях.

В программе «ГРВ – Процессор» на ГРВ-изображении каждого пальца автоматически находится специальная точка, называемая центром свечения,

которая соответствует геометрическому центру плоскости исследуемого объекта,

участвующего в формировании газового разряда, а также внутренний овал,

соответствующий контуру плоскости объекта, расположенного на электроде прибора. От центра свечения строятся сектора, в соответствии с диагностической таблицей (рис. 16), связывающей характеристики свечения отдельных зон пальцев рук с функциональным состоянием органов и систем. Количество секторов на ГРВ-изображениях пальцев может быть 6, 8 или 9, при этом каждый сектор имеет свой угловой размер [61]. Зоны некоторых органов дублируются на разных пальцах.

Рисунок 15. Окно программы "ГРВ-Процессор" с секторным разбиением ГРВ-грамм больших и указательных пальцев

В работе исследовались сектора, которые могли бы отражать состояние органов и систем органов, участвующих в патогенезе артериальной гипертонии (зоны, соответствующие сердечно-сосудистой системе, нервной системе,

78

эндокринной системе, почкам) (рис. 16). Всего рассматривалось 27 секторов (14 – на левой руке и 13 – на правой).

Рисунок 16. Диагностическая таблица метода ГРВ (по Короткову К.Г.)

*Исследуемые сектора представлены в цвете

Впрограмме «ГРВ – Процессор» автоматически рассчитывались следующие параметры изображения (более подробное описание параметров с их расчетными

79

формулами представлены в литературе [59, 61, 67]):

площадь изображения (S) – количество точек изображения с ненулевой яркостью (интенсивностью). Является абсолютной величиной и измеряется в пикселях;

нормализованная площадь изображения (NS) – отношение площади ГРВ-

изображения к площади внутреннего овала, который является неинформативной частью кадра. Измеряется в относительных единицах;

яркость (интенсивность) изображения (RI) – характеризует яркость засветки всего изображения или его отдельных частей. Измеряется в относительных единицах от 0 (абсолютно черное) до 255 (абсолютно белое);

ширина спектра (SH) – ширина яркостного спектра ГРВ-изображения;

плотность изображения (PL) – относительная величина, показывающая плотность засветки всего ГРВ-изображения. Характеризуется отношением суммарной яркости (суммой яркостей всех точек, из которых состоит ГРВ-

изображение) к площади зоны и отображает насыщенность свечения в зоне;

фрактальность изображения (F) (коэффициент формы – КФ) отражает степень изрезанности внешнего контура изображения. Является

где L – длина наружного контура ГРВ-изображения;

S – площадь ГРВ-изображения.

Представленные параметры ГРВ-изображения вычислялись, как для пальца в целом (всего 60 параметров), так и для каждого исследуемого сектора отдельно

(всего 162 параметра).

Еще 3 параметра вычислялись в программе «ГРВ – Активация» (рис. 17):

коэффициент активации (A);

интегральная площади свечения пальцев левой руки (JSL);

80

 интегральная площади свечения пальцев правой руки (JSR).

Рисунок 17. Окно программы «ГРВ-Активация»

Коэффициент активации – интегральный показатель, который рассчитывается на основе сопоставления контуров свечения пальцев, получаемых при съемке ГРВ-грамм без фильтра и с фильтром. Он не зависит от секторного разбиения и является величиной безразмерной, так как все величины нормированы [61].

Значение коэффициента оценивается по десятибальной шкале (от 0 до 10) и

позволяет судить о состоянии симпато-парасимпатического баланса [59]. При этом, чем сильнее расхождение между изображениями без фильтра и с фильтром,

тем выше коэффициент активации, и тем сильнее дисбаланс в соотношении активности симпатической и парасимпатической нервной системы.

Интегральные площади свечения пальцев левой руки (JSL) и правой руки

(JSR) являются относительными величинами. Они показывают, насколько площадь ГРВ-граммы пальцев рук обследуемого пациента отклоняется от площади ГРВ-граммы, принятой за эталон [59]. Эти параметры могут принимать как положительные, так и отрицательные значения или быть равными нулю (при равенстве площади изображения обследуемого и эталонной площади изображения).