УБТС Лабораторная работа №3

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра Биотехнических систем

отчет

по лабораторной работе №3

по дисциплине «Управление в биотехнических системах»

Тема: Исследование метода векторкардиографии

Студенты гр. 1502		Ибатуллина А.А.
		Подлеснов И.
		Титова В.Д.
Преподаватель		Корнеева И.П.

Санкт-Петербург

2024

Цель работы.

Ознакомление с методикой векторкардиографии и ее программной реализацией.

Основные теоретические положения.

Векторкардиография – метод исследования сердца, основанный, как и электрокардиография, на регистрации изменений за сердечный цикл суммарного вектора электродвижущих сил сердца (ЭДС), но в проекции не на линию (ось отведения), а на плоскость. Регистрируют векторкардиограмму (ВКГ) с помощью специального прибора – векторкардиографа.

ВКГ обычно регистрируется в нескольких плоскостях (проекции пространственной ВКГ на плоскости), так как должна показать направление суммарного вектора в пространстве (рис. 1). При патологических изменениях сердца результирующий вектор ЭДС отклоняется в различных направлениях пространства. Анализ ВКГ проводится вначале отдельно для каждой плоскости, а затем данные ориентации ВКГ в отдельных плоскостях суммируются для получения пространственного представления о расположении ЭДС.

Рисунок 1 - Модельный сигнал ЭКГ в трех ортогональных отведениях X, Y, Z

ВКГ состоит из трех петель (рис. 2) Петля P (наименьшая) отражает динамику ЭДС при распространении возбуждения по предсердиям. Петля QRS (наибольшая) отражает распространение возбуждения в желудочках. Петля T (средняя) – реполяризацию желудочков.

Рисунок 2 - ВКГ, соответствующие модельному сигналу во фронтальной (F), горизонтальной (H) и сагиттальной (S) плоскостях

Анализируют ВКГ по максимальной длине (максимальному вектору) и ширине петель, их форме, углам отклонения максимальных векторов от координатных осей плоскости регистрации и другим параметрам. Они существенно и определенным образом изменяются при некоторых патологиях сердца. Для регистрации ВКГ используют систему ортогональных отведений по Франку, при этом электроды накладываются на шею, левую ногу и в области груди.

Задание.

• Построить график трех ортогональных отведений электрокардиограммы.

• Построить графики трех двухмерных ВКГ (фронтальная, горизонтальная сагиттальная, плоскости) и одной трехмерной. Убедиться, что петли в норме сильно отличаются от петель при патологии.

• Извлечь фрагменты ЭКГ при патологии и норме, построить для них графики ВКГ, проанализировать фрагменты: найти длину максимального вектора петель, углы его отклонения от осей.

Обработка результатов эксперимента.

1). Чтение файла и отображение его на графике.

Перед исследованием программы, покажем ее структуру (рис. 3).

Рисунок 3 – Начальная структура программы

Исходные графики представлены на рисунках 4 и 5.

Рисунок 4 – Исходный сигнал и трехмерный график ВКГ

На трехмерном графике патология хорошо заметна, т. к. обособлена. Таким образом, благодаря стандартной форме отображений ЭКГ, можно определить комплекс, относящийся к патологии. Это третий PQRST-комплекс.

Рисунок 5 – Двухмерные графики ВКГ

Теперь отобразим графики для пятого комплекса, который соответствует нормальному состоянию пациента (рис. 6-8).

Рисунок 6 - Сигнал ВКГ в двух- и трехмерном представлениях и сагиттальной проекции

Рисунок 7 – Сигнал ВКГ во фронтальной проекции

Рисунок 8 – Сигнал ВКГ в горизонтальной проекции

Все расчеты представлены на фотографиях.

Выберем участок патологии (рис. 9).

Рисунок 9 – Выбор участка патологии (время начала – 1,09 с)

Рисунок 10 - Сигнал ВКГ в двух- и трехмерном представлениях + сагиттальная проекции на участке патологии

Рисунок 11 - Сигнал ВКГ во фронтальной проекции на участке патологии

Рисунок 12 - Сигнал ВКГ в горизонтальной проекции на участке патологии

Вывод.

При анализе ВКГ сагиттальной области выявлено: 1) длина вектора увеличилась на 0,3 мВ, 2) отклонение от оси 0X увеличилось на 20°. Во фронтальной плоскости изменения менее выражены: длина вектора увеличилась всего на 0,1 мВ, а отклонение от оси 0X уменьшилось на 20°. В горизонтальной плоскости изменения самые маленькие: длина вектора уменьшилась на 0,1 мВ, а отклонение от оси 0X увеличилось на 1,5°.