МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра биотехнический систем

отчет

по лабораторной работе №3

по дисциплине «Управление в биотехнических системах»

Тема: Исследование метода векторкардиографии

Студенты гр. 2503		Ковалёва Д.Д.
		Малышев К.А.
		Новикова С.Л.
Преподаватель		Корнеева И.П.

Санкт-Петербург

2025

Исследование метода векторкардиографии

Цели работы: Ознакомление с методикой векторкардиографии и ее программной реализацией.

Основные 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.

Рис. 3.1. Модельный сигнал ЭКГ в трех ортогональных отведениях X, Y, Z

В КГ обычно регистрируется в нескольких плоскостях (проекции пространственной ВКГ на плоскости), так как должна показать направление суммарного вектора в пространстве. 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.

Рис. 3.2. ВКГ, соответствующие модельному сигналу во фронтальной (F), горизонтальной (H) и сагиттальной (S) плоскостях

ВКГ состоит из трех петель (рис. 3.2) Петля P (наименьшая) отражает динамику ЭДС при распространении возбуждения по предсердиям. Петля QRS (наибольшая) отражает распространение возбуждения в желудочках. Петля T (средняя) – реполяризацию желудочков.

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.

Отчёт о проведённой работе

Блок-схема программы выглядит следующим образом:

Рисунок 1 – Блок-схема программы.

Фронтальная панель программы выглядит следующим образом:

Рисунок 2 – Фронтальная панель.

Анализ ВКГ

После запуска программы и загрузки файла, соответствующий нашему варианту, получаем следующие графики: графики отведения ВКГ и трехмерный график ВКГ (Рисунок 3), двумерные графики ВКГ (Рисунок 4).

Рисунок 3 – Графики отведения ВКГ (слева) и трехмерный график ВКГ (справа)

Рисунок 4 – Двумерные графики ВКГ

Выделим участок ВКГ, соответствующий нормальному PQRST-комплексу, выделим график отведений и трехмерный график (Рисунок 5) и двухмерные графики фрагмента ВКГ. (Рисунок 6)

Рисунок 5 – График отведений PQRST-комплекса (слева) и трехмерный график (справа)

а	б	в
Рисунок 6 – Двухмерные графики ВКГ в плоскости XY (а), YZ (б), XZ (в)

Для каждой плоскости ВКГ, перемещая курсор по соответствующему графику, рассчитали длину вектора петли QRS и углы отклонения его от осей. (Рисунок 7)

а	б	в
Рисунок 7 – Параметры полученные из графиков ВКГ в плоскости XY (а), YZ (б), XZ (в)

Визуально определили наличие патологии с помощью двухмерных. Время начала патологии примерно 1 с. (Рисунок 8)

Рисунок 8 – Фрагмент ВКГ с патологией

При выделении фрагмента ВКГ с патологией, наблюдаем следующие графики отведений и трехмерный график (Рисунок 9), двухмерные графики фрагмента в различных плоскостях (Рисунок 10).

Рисунок 9 – Графики отведений ВКГ (слева) и трехмерный график фрагмента с патологией

а	б	в
Рисунок 10 – Двухмерные графики ВКГ фрагмента с патологией в плоскости XY (а), YZ (б), XZ (в)

Для каждой плоскости ВКГ, перемещая курсор по соответствующему графику, рассчитали длину вектора петли QRS и углы отклонения его от осей. (Рисунок 11)

а	б	в
Рисунок 11 – Параметры полученные из графиков ВКГ в плоскости XY (а), YZ (б), XZ (в)

Вывод

В ходе работы была написана программа для исследования метода ВКГ, проведен анализ параметров для фрагмента с нормальным комплексом QRS и фрагмента с патологией. Сравнив эти параметры, можно сделать вывод, что при патологии значения длины петель значительно увеличились (или уменьшились, в зависимости от рассматриваемой плоскости). При этом форма петель стала более искаженной и менее симметричной, что также свидетельствует о патологии.

Программа, соответствующая варианту, выполнила свою работу правильно, а значит задание на лабораторную работу было выполнено верно.