Автореферат и диссертация по медицине (14.00.06) на тему:Прямая и обратная задачи электрокардиографии: их решение с помощью мультидипольной модели

Я» 0 5' 9'1

КАУНАССКАЯ МЕРИЦИНСКАЯ АХЛПГМИЯ

■ ГЕИЬНАНАС Гиршас Мосо^о

ГК»«1ЛЯ И ОБРАТНАЯ ЗАДАЧИ ЭИРКТРОКАРРИОГРАФИИ: ИХ РЕШЕНИЕ С ПОМОЩЬЮ МУИЬТИПИПОИЬНОЙ КОПНИМ

/V. оо, 06

А о 1 о р о в (? р а т йисгертации на соискпнир ученой . степони доктора био/Ю( ичреких наук в форме ноучног о док ипде.

Каунас - 1992

¿»"'К'': '..' •

КАУНАССКАЯ КЕОИИИНСКЛЯ АКАПЕМИЯ

ив пропах рукописи

ГТЛЬМАНАС Гиршяс Иосеие

П1>ЯМЛЯ И ОБРАТНАЯ зло АНИ Э/ЕКТРОКАРПИСГРАвИИ: ИХ РЕШЕНИЕ С ПОМТО'ЬЯ МУИЬТИПИПОЛЬМОЙ ИОПР/1И

14.0Э.0<> - к^рдиоиогия 03,00.02 - биофишкп

Л п 1 о р п Ф «? и п т

ЛИССЙРЮЦИИ НП СОИСКПИМС УЧ('1Н)Й С ММЧМН1 Док 1 биоиш ичоскин нпух '

«» <9ортчг_? НПУ'ШОГО ДОК ли(\п

''пущ к; -

1992

Робота выполнена о Кардиологическом институте Key насской медицинской академии

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор А.Пранявичюс •■ доктор медицинских наук, профессор А.Иауцявичос

V Доктор биологических наук, профессор Ц.Т.Азапов

/Ведущее учреждение — Кардиологический научный цент

Российской АМН » >

Защита состоится 26 июня 1992 г. в /^jf часов н заседании специализированного сооета 0 061.04.01 при Каунас ской медицинской академии (ул. Эйоеню 4,Каунас, 3007, /1итва)

С основными работами, представленными для аящитм можно ознакомиться q библиотеке Каунасской медицинской вка демии (ул.Мицкявичяус 9, Каунас, 3890, Литва).

Автореферат разослан мая 1992 г.

Ыченый секретарь» специализированного совета

доктор медицинских наук, и.о.профессора А.Кондротас

OBUiEHHE

D/Юктрокпрлиогрвфич — это петой графического изобрпхоин-л )и(?ктричоског о потенцип/iri нп понсрхиости тр.«]. За ммогоис;nwu )иавити(? этого метода известно множество способов такого изо 5р,11;(?мия -от общепринятых гнетом отпойсний от конечног.тИ! и Зкыьсононски« о тис» tiet iurt, до разиичнейшцго рода споичпиьмых :исюм отведений. При ивбом спосо(5е 1'рпбичсского иэооражемия преследуется, и конечном тоге», одно и ти же цоиь — оценить

5ирк тровипиоиогичггкш? состояние сордци н п14н№ти й1иг110ст11-

leoKoe :1яки)]чСми(.'. U/i'J йосгижсмич итоп цсии испольлуигсм Дгш кноиных подход», который yc/ioijHo н.м :зигщются эмпирическим и ¡иофилическим (Титомир Л. И. . 1*590) . Чисто чм( 1иричСский подход тредпоиагнчт определение состомиич серди.", нл осноне крито-эиен, rip¡jon/(, ник ¿¡иг ори rrioo йиигнос т ическоЛ киассивнкяции, ipuMt'i ickkhx hctlocpi'rtcтприно к uuflp/tphhnm коиичсстненним 1-1^11-1 Íil4l.'c; 1НРИННИ кпрцк Т rypnrs 7 HKilM ( Пчр/jrlf? Tp/JM ) и шорвнных ПОТРН-дио/ion, бея кикой-лиСо ыск i роФи зиоиог ичр;;кой или йиооизичес-<•»>»•» их мнторгip<?»,чи> и» . ' ?>-.• j Kint«j(! криирии ус ганаи/1иопатся о зр::у-1Ы.1к; сто» ис immi:i;ki «Ti обработки к иимическ их ипблвдрмии и

ЧИКОГЫРИИЯ ОПЫ Г .1 1|ссл(.'ЙОП,1МИ'Л Í..jc: Г ЛТОЧНО МНОГОЧИСЛЕННЫХ

-pyrin испкгурмих, ПрИНПДпежаЩИХ К ППрРЙ'^РННЫП дилгносгичРс-<ИМ КИ1РГОРИЧИ.

При Пипфи ШЧРСКПМ ПОДХОД!?, который ПрОДСТПОИЯеТОЯ более >ффск 11 юным и цррсирк ihí'hiím, нзмг'ронннр дннные? сиачаиа подпер! ню гсч iiii.iHn ли« налучрпи,! коиичест|1Снных характеристик

ДОО Т .1 Т t j '■!>■,( I vtr:tUJn fit:'>Фи нччС'СкиЛ и :эж?к троФизио^ОГ H4ÍÍC « IUI I KMC.Ii 1,1 1Г11 ¡ÍIK/HI'C НИ1? О сое. ГОМН11И CCprtUn рнноситс^ путем .:од..-рж:» i i'/itiHOfi итррпррпщии этих характеристик, í; использооа—

- 2 -

/

нисм требуемых сведений из биофизики,электрофизиологии и зле-ктропатологии сердца,о также накопленного опыта диагностики с конкретных условиях и имеющихся статистических данных. Пля реализации последнего подхода необходимо сформулировать матопа-гичсскуо модель экоиоа/юнтного генератора сердца и те/а как объемного проводника на оснооо известных соотношений электродинамики^ а затем решить так называепув обратную задачу— определить искомые характеристики по измеренному потенциалу. Важное значение для окончательной интерпретации Данных имеет и образная оизуаиизация найденных параметров электрического про цесса в сердце ,способствующая более эффективной содержатель ной сценке их специалистом-кардиологом.

В последние годы гз соязи с бурным развитием измерительной и,особенно» пичислите/ьной техники открылись необычайно аиро-кие возможности усовершенствования электрокардиографии.Оакт н-чески стали доступными лпбые методы сбора и обработки сигналов электрической активности сердца,хотя, конечно, сохранился целый ряд ограничений, соязоннык с особенностью объекта исследования - человека,страдающего сердечно-сосуднетим заболеванием.

Но этапе сбора Данных электрокардиографический метод может быть усовершенствован за счет увеличения числа отведений и синхронной записи их сигналов.Что.касается автоматизированной обработки электрокардиографических данных при помощи ЭВМ,то она начиналась с попыток воспроизведения наиболее легко Формализуемых врачебных логических правил диагностической интерпретации кривых на основе стандартных параметров.Однако о по-

- 3 -

следнео ггропя погоды аотоматизации и оичисиитеиьной обработки раппиоплтся о кппраолении, бпзиругаи.'емся, о частности, mi приа— течении iSyHiinnt?Hrn/ibHHX спедений по электрооиэиологми сердца, Г5ипфиэикс оозбудимого миокардп и его рнскиоточиого электромагнитного Эти спедения помогоот изтзлекотъ из искодних трокардиограОических измерений ко/1Ичестовнмые параметры, имеющие четкий зисктроОизиологичвский и биоОилическиЛ еммеи,

Именно поэтому о .лаборатории аотоматичоского анализа элок— трофизио/югичреких процессоп института кпрлиохогии КцунпсскоП медицинской академии с 1980г. о рамках тем "Сооершеисгооааниа истодов оценки УЩС с применениемЭВМ и математического подели— ропиния" ( Но. гос. per . 8Ю530Й) и *Рпзрпботать и пронести прой— иуи эксплуптацип диагностического комплекса для неинопзивного ( 7НСГ-, АПК!"-» СКГ-, РГ-, ЭКГ-картмрогшние) исследоппния сердечно-госулисюй системы на бете мини— и микро- ЭВМ" ( Но. гос. per. 318600^2347) пронодились роботы по создания автопатиэирооан-ioii системы регистрации и .¡на/мза так называемых миоясстоен-•мх отпелений злект рокпрдиограммм. Aw тор о качестве отоетгтве-!нсго исполнителя исследот1ний о рамкг»х обеих оышеупом5змуть!х тем учпетпооал а создании муиьтпдипоиьиой модели Для решение» 1рммой зййпчи .мектрокардиограОии, о создании плектродной матрицы для регистрации 103 синхронных отезедений -»лектрокардиог— гшммн с поперхности торса, разработки методику ик регистра— (ии, рп:трпботои методику решение обратной задачи электрокар— аиограоии с применением мультидипольмоО модели,принимал участие и сондании технического и алгоритмического обеспечения вы зеупомянутого автоматизированного диагностического комплекса.

ОЦЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Актуальность проблемы

Актуальность улучшения электрокардиографической диагностики заболеваний сердца в настоящее время не вызывает сомнений. Одним из путей этого улучшения является сбор как можно более гнойной информации о потенциалах сердца на торсе пациента - синхронная регистрация их со всех участков поверхности грудной клетки. Далее истает вопрос об анализе собранной информации. Одним из перспективных диагностических средств сердечной патологии в последние десятилетия считают метод картирования кардиоэлектрического поля. Под картированием обычна по иимают построение и анализ наглядного изображения потенциалов электрического поля, синхронна регистрируемых в определенные моменты сердечного цикла во многих точках поверхности тело. Чач® всего картирование поля осуществляют о Форме моментных эквипотенциальных карт,то есть графиков, на которых представлены линии постоянных значений потенциала,взятых через определенный интервал амплитуд (ТаккарДи Ц.,1979). Известно-очень много способов анализа таких карт. Одним из наиболее распространенных методов является качественный анализ эквипотенциаль ных карт, сущность которого состоит в описании характеристик экстремумов потенциалов-максимумов и минимумов- их положении, амплитуде» направлению движения, времени существования и скорости движения ( Тассагс11 В.,1958. ЭрасЬ М. ,еЪ а!.,1977, Уоипв 8.О.,1972, Увтайа К. еЪ о1.,1981). В ряде работ авторы прибегают к построению интегральных кв т периодов ORST.ORS.ST -Т или 5-Т£0 (1_их а!., 1980, Уапои^г а!., 1982,

Smith E.H. et al.,1979,Urie P.fl.et ol.,1978).Токио карты poc-:'1И1итоо1см 1Юг:рр(1С11>»и пжебраического суммировамия злектро— <nprt»or рпф|щрскик пигнп/ton г»'пределах соотпстстпующих перио-lor» иромони ORST , QRS, ST-T и гик далее и тому подобное. Инте-"рпльиыг? кпрти црриолп ORST иснол»>"«уют кпк покюпнм,, восста-юми1 рлк»ных соойсто желудочкоо сердца, Длч диагностики остро-о имФпрхтп миокпрдп,они инлмоттся удачной оормой кпчестоенной <1 хо^ич^сто'м '.i u>fi оце> tr?i< ишРмимоскнх отпутоп но нпг py:.ve<y( Тоуп— na S.,et ol . , 1<5в2, Kubots I., et al., 1981).

Oci louuriii'-icn Hi-» чи'ч*, если можно 1пк пирплигьсл, "крачпб-|ш" методах ci'in.iivm карт распределение погРнЦиплп, многие ло^опл т е^ьси-ио t руппч y-x о с начоип шеи т идосм J нх Годов прмс lynil .tn >•' pn IpnfSof К»? компьеперинк сик ron пнп -«V*:»»« мноасОс гоеннмх

>т подомий трокпрдиог píinr-iij. в ( юсиедное оронм многими науч-

ными центрами и Фирмами с°о>Дпны сисгриы компишК'рноГО ангалигта -íMOJcCr: TílOf fttwx О T ttf *nt>ntn't гроКПрДНОГ pflMMWiKOIOpHy достаточ-

но широц-о 1-к:пои*>чу*м t.--* u к иинмчоскоЛ прмкгихо С i» Италии, Венг эии, Японии, Чехии, Глмп.жии, бипш < ГЦ'5) • Широко испольэуемис 1 КОИПЫ1Т Ppi (ОМ Г1МИ/ИПО иипемм множрсгпениык огпвлений, такие 'ПК по Марокко, Лику,Корнрнйху,Нельсону, net? ip hp Дпгат ооэ— »южное г и гкмучигь полную информация оf> ">лек трических «O-lCUlf ях, ирписхг)Л«<«|ик г» сердце. Кроме того, и "iro еще раз хочется подчеркнуть, иг-полг. туеммй, о о<:нопном, эмпирический подход к ПНалИТУ Собранной информации не? может качссгпснмо улучшить» Проноете ДнШ Н1К1ИУИ.

í lí IMfíO/ ЮР ltl>pcllf?K rvit№«m путем «галяртоя именно биОфИЗИЧССКИЙ мгмод шили м множостпенных отнедений электрокардиограммы. В последнее оремм гючпились работы, использупв|И<? этот метод(Ти—

- 6 -

томир И. И. , 198Д, Титомир/1. и др. »1990)^0 ни« предлагается методика построения ток называемых квазиэпмкарйиальмых карт.Од-нако, несмотря на соои достоинства, все эти методики имеют оди)~ существенный недостаток, который сдерживает их широкое применение о клинической практике - интерпретация поручаемых резу-/«»'атоо^ почти не поддается автоматизации и труднодоступно практическому врачу.

ЦЕЛЬ РЛЦОТЫ

Исходя из вышесказанного, основной цеиьи работы налилось создание методики решения обратной задачи электрокардиографии позволяющей, исход« из заданной математической модели эквивалентного генератора сердца, общих электрофизионогическик соображений, учета влияния на сигиал размеров торса пациента пу тем расчета индивидуальных векторов отведений, поручить ответ об электрическом состоянии миокарда о его отдельных участках о терминах, понятных лечащему врачу. Процесс диагностики при этом должен ^егко поддаваться автоматизации.

ОСНОВШЕ ЗАДАЧИ РАБОТЫ

Решаются следующие задачи:

1) создание метода индивидуализированного расчета векторов отведений и его экспериментальная проверка;

2) создание усовершенствованной муиьтидипольной модели генезв комплекса для решения прямой задачи электрокардиографии;

3)экспериментальная проаерка разработанной модели путем моделирования патологических процессов я миокарде;

4)создание специализированной мультидипольной модели ге-неза.феномена НРМ и ее проаерка путем расчета локализации пучка Кента;

- 7 -

5)создание методики му/1ьтилипо/1ьного пнп/иэи множество» г-t»jx отведений электрокардиограммы;

6)разработка критериев и системы диагностических выводов >б инфарктных, ишемичоских и других илкененичх миокпрю.п том 1ис/*о и о локализациях,не отражающихся на обычной электрокар— |иогрпмме;

?)экспериментальная проверка предлагаемой методики муль-гидипольного анализа миохестапнних отведений d/ii;k грокиГ'Дио— рапми.

НОВИЗНА ПОРУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

1) предложена и якспоримпнтал.но проверена оригиналь-

методики расчета векторов отведений, впервые в мировой

трак тике погзвол^яницач ит минимуме оходных данных, определит*» ин ^ивидуяльные вектора отведений;

2)предложена мультидиггальная модель генопа комплекса ORS, ЗГИИЧИРМ которой от и II "С Г МЫХ ЙО/1ИР7СЯ учет влияния на орион — гпции диполей удельного сопротивле» ч сердечной ткани о трех эзгаимно—перпендикулярных направлениях;

3) на основе такой модели успешно решена прямая задача элОк трокардиогра^ии;

4.) впервые на основе муиьтийипож>ной модели методом ими— гиционного моделирования решен«,« некоторые вопросы обратной задачи электрокардиографии;

5)создана практичная методика автоматизированного анализа электрокардиограммы во множественных отведениях,базирующаяся на мультидипольиой модели геноэп комплекса ORS, причем впервые о мировой практике разработаны критерии и система диагностических выводов при решении обратной задачи электрокар-

- 8 -

диограФии об инфарктных, ишемических. Фиброзных и гипертрофических изменениях отдельных сегментов миокарда, о том числе и перегородке, правом желудочке сердца, в баэальнмх областях левого желудочка сердца.

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ »

1) в теоретическом плане показаны возможность и перспективность мультидипольной модели при решении прямой задачи эле ктрокардиограФии! показана ее перспективность и для решения обратной задачи - возможность выделения из множественных отое дений сигнала составляющих,характеризующих свойства эквивалон тного генератора сердца;

2) предлагаемый способ решения прямой и обратной задач легко поддается автоматизации и позволяет получить информацию об эиектрофизиологическом состоянии отдельных сегментом миокарда а терминах,понятных лечащему врачу. Такая система выводов существенно улучшает и расширяет возможности электрокардиографического метода,что очень важно для врачебной практики.

РЕАЛИЗАЦИЯ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

Разработанные методики и алгоритмы программно реализованы в опытно -конструкторской работе " Система компьютерного анализа электрофизиологических процессов для диагностики нарушений ритма и ишемической болезни сердца (шифр "Цикада-НА"), функционирующей в Каунасской академической клинике и в 3-й клинической больнице г.Каунас.По теме диссертации опубликовано 30 печатных работ.

АЛРОГ,ЛЦИЯ PAfJOTH

Основные положения работы были положены и обсуждены на: Ученом сонете НИИ Физио/югии и патологии сордочно-сосулистой системы им. З.Янушкяяичюса, 1985г. ,

Симпозиуме специалистов стран—чивнов СЭВ по теме 2.2.9 komit-лексной проблемы " Сердечно-сосудистые ипЛолрппния ",1986. Совещании специалистов стрви-членоп СЭП по теме 2. Ю комгт-локсной проблемы " Сердечно-сосудистые зпЯоирнпния ",1989. Симпозиуме специалисюо ст ра>«—членов СЭВ по теме 2.10 комплексной проблемы * Сердечно-сосудистые тайо/итпния ",1990.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, FttflЮСИММЕ НА ЗАЩИТИ

1. Феноменологическви мультидипольная модель процесса деполяризации желудочков сердца, позволяющая решать прямую задачу злектрокпрдисх 1',|фии и отличающаяся от известных моделей ориентировкой дини-и'й, представляющих отдельные сегменты миокарда.

2. Метод расчета индивидуальных векторов отведений при аппроксимации торса пациентп п/ • ■ тмоугольным параллелепипедом.

3. Специализированная модель генезв так называемой дельта-волны при синдроме UPU для определения локализации пучка Кента расчетным путем по 12 обычным отведениям электрокардиограммы.

4.Решение обратной задачи электрокардиографии путем му-льтидмчольного анализа множественных отведений ллектрокарди— ограимн, позволяющая получить диагностическое заключение об элек трическом и функционпльном состоянии таких участков миокарда, как отдельные части перегородки»базальные отделы лево—

го желудочка сердца, правый желудочек ■,-сердца о терминах, понятных лечащему врачу.

СОПЕРЖАНИС РАБОТЫ

Как уже упоминалось, основной целью нашей работы являлось решение обратной задачи электрокардиографии,причем решение тикор,какое давало бы ответ об электрофункциональном состоянии отдельных частей миокарда, а интерпретация ответа легко поддавалась бы автоматизации,была бы физиологически обос -нооана уг понятна лечащему врачу.

Принципиальная трудность решения обратной электродинамической задачи (определения характеристик генератора по потенциалам, измеренным вне области генератора ) обусловлена тем, что при произвольной структуре генератора зта задача не инее однозначного решения, то есть один и тот же потенциал «ожг создаваться разными генераторами. Оля кардиогенератора така-неоднозначность имеет место даже при максимально полном объеме исходных данных — при измерении распределения потенциале на всей поверхности тела.

Указанная трудность может быть преодолена благодаря ис пользованию дополнительных априорных данных о кардиогенерато ре и упрощающих предположений,ограничивающих разнообразие ко фигураций кардиогенератора определенной структурой, котору можно описать конечным и достаточно малым числом параметров Эту процедуру и назовем моделированием процесса деполяризаци Оля практического решения обратной задачи необходимо бь ло из множества известных моделей выбра ^ такую, какая удовле творяла бы следующим условиям:

1) Физиологически обоснована;"

- 11 -

2) позопли/а См решить прямую лнлпчу ;»лект рокирдиог рп~ щи — задшюя О1'р«лолони/п Оизио/югичсски пйоомгатннуи с грук-уру набора пврпметраг» мололи, получать н репульготе ее работы 1зп»стиис элок т рок а рЛиог рп Фичоск ие Феномены о злРитрнкпрдио-рпФических отппдемиях!

3)позволила бы рсшити обратную явДпчу элоктрокпрдиогрв-1ии I» терминах, noMvirHHx лечащему прячу, п иитерпретпцнч полу— «.»иных результптоо, что очень, иохно, поллштлась бы питомщи-шции.

Изучив многочисленную литературу, посг»*жч<?ннух> поделим жпиовлентмогп генеритори сердцп, мы ости>«п]илис!> на тпк нцзы-темой мульгидиполытй модели ( Selveste-r- R.H.,et al.,1966, iooera C.L., e-t ol. , 1 <>68. Holt J.H. et el.,l'»6'i). Сущность m-(ОЙ модели H TOM, ЧТО ЗКНИНИЛРНТНМЙ г (?нер«тор сердцп пппрокси-«руеч.'я набором днимлел, кпждмА и:» которых предстпляет определенный cor мен г Mi n>f нг ■ iiü. Псмоннмми положениями продлит немой (пми пультидиполмюй модели япля«гг:ч:

1) диполи локпли кятнм t» uBinpnx сегментов, на которые эа:«Л<?лем миокпрд желудочкои сердит». Предполагае iс-з, что Фронт полны денолчризп1|ии не измончет спосго напрполения но nporvt-«ении огре 1ка оремеми, дост«точного Длм пересечении каждого отдельного сегмента. Подробнее необходимо прокомментироаать чриетиропку диполя к поперхности сегмента. Во осех изоостн»х до t:tix пор п миропой орпх тике мультидипольнмх моделях ДИПОЛИ, и I г <1 счигал"з> епмо собой ро 1умеюн|имся положением, ориентире»— сшны нерт<ендикулчрмо к поперхности сегмент, ток как считает— си, что нпинп дспидаризации рпспрострпняется преимущестоенно

ПОПГ'рек ИОЛОКОН МИОКпрД«!.

I'üfinrn, I?си км|ц(»1 тир исслеловпиияп пассивных Злектричес—

- 12 - ' ких соойсто волоком миокарда и их контиктои между собой ( Цу-

коускьс Ф. Ф. , 1973, Цукаускас Ф.Ф. и др.,1975),убедительна показали, что диполь сердца и особенно транс мура льний потенциал, существующий do время процесса деполяризации,могут быть объяс немы продольными и поперечными постными токами через межооло-

конные контакты (^укаускос ©.0.и др..1900). Это означает, что »

диполь должен быть ориентирован не перпендикулярно к сегменту а наклонен под некоторым углом в направлении волокон,a зависи мости от: удельного сопротивления внеклеточной среды и синцити внутриклеточного пространства сердечной ткани о направлениях У,2. Чуть более подробно этот вопрос рассматривается о раздел "МультиДипольная Феноменологическая модель генеза комплекса О о 12 обычных отведениях * s

2) дипольнмй момент (модуль диполя) пропорционален rfrircn возбудимой ткани о данном сегменте.Это положение подчсердаетс экспериментальными данными ( Holt J.H.,et Ol.,1969 ){

5)Диполи рабатаот по принципу однократного включения,то есть диполь может быть активен только один раз о течении ©азы деполяризации миокарда желудочков,что соответствует биофизике генерирования электрического сигнала о сердце;

4) вектора отведений (передаточные коэффициенты), необходимые для решения прямой и обратной задач электрокардиографии мы рассчитывали , используя метод отражений и аппроксимируя торс пациента прямоугольным параллелепипедом. Сущность этой методики, ее преимущества и возможности будут представле ны в следующем разделе.

Следует подчеркнуть,что решив использовать предлагаемую нами феноменологическую мультидипольную модель генеза комплек са ORS для решения обратной задачи,мы должны были прежде осе-

- 13 -

□ иссиолопп т'ь рр пригодность для решения прямой зглдпчи э/1ск-рокордиогрпФии.Ведь если модель не сможет,при Физиологически Snr-H(innHi«jx наборах параметров, генерировать известны!? элек-Doi-. ардиог раОические Феномены, то, понятно, нельзя ожидать, что ia будет полезна при решении обратной задачи.Кроме того,о Фе-эменологическом смысле,для нас,также как и для многих других дач,решение обратной задачи есть перебор прямых.Именно поято у,повторяем,мы и разработали такую мультидипольную модель,ко ороч генерировала бы комплекс ORS в 12-ти обычных отведениях, як как именно такая Оорма казалась нам наиболее наглядной.

MCTOD ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИН0ИПИПУА/!ЬННХ ВЕКТОРОВ ОТВЕПЕНИЙ '

Метод основан на математической модели; в ней торс onrt-□ксимируется прямоугольным параллелепипедом ( однородным,или ^однородным ), размеры которого - это высотч,ширина »толщина □рса испытуемого (идея д-pa биол. н. Л.Гутмана).Так кок торс сть изрлированное тело то математически эту краевую задачу ажио решить,используя наглядный но-од отражений.Поясним суть того метода на простейших примерах.

усть имеется бесконечной плоекость-изолятор. Отсутствие тока срез плоскость означает, что c^íjon* зО, где гГ - нопрполе— ие, нормальное к плоскости. Пто условие можно выполнить.если имметрично по отношению к плоскости ввести Фиктивный источ— ик поля, идентичный истинному, после чего задача-сводится к ростым расчетам по формуле рулона.Краевую задачу на бесконеч ом плоскопараллельном слое толщиной а можно решить, вводя есконечнуп последовательность источников — отражения истинн го источника и его отражений в "зеркалах" — плоскостях изо— яции (Ветейкис Р.,1979). Координаты центров источников» нахо— ятся о точках х = +/- 2пя +/— А ..............(1)

где А - координата центра истинного источника (рис.1).

Х>а

' * I ' £Д I

а-А

х-о

- г Г*" I

и

I

П'О

I I

А 1 ¿/а-А) 1

п.-4

&Л

Рис.1. Первые члены последовательности источников. Членам с "+А* соответствует конфигурация отраженного источника» совпадающая с истинной, о с "—А" — отраженная..Симкетри! по отношении к плоскости х=0 следует из того, что каждому источнику с координатой хЛ соответствует в данной последовател! ности другой источник с координатой -хЛ. Аналогичную симметри! по отношения к плоскости можно усмотреть, введя коорди-

нату х-а.

Краевая задача точно решается для октанта-пространства, изолированного плоскостями декартовой истемы координат. Сел; точечный источник имеет координаты / А,В,С /, то совокупност1 отраженных и истинных источников находится в точках +/-А,+/-Е

- 15 -

+ /-С. TLcis1И источник диполь, то зняки отдельных компонгш диПОЛЯ меняйте-) пместр СО знаком CtiOI ВО ТС ТО>'ЮТ;ОЙ KOOprtitllIÎTU. )ln-конои.продстяоим себе торс о пиле прямоугольного параллелепипеда с размерами а» b.c. Чисто гсопсгричсски такое приближение не уступает о точности приближении изолированного цилиндра или, тем более, шара. ('«осмотрим простейший источник и изолированном теле — точечннй диполь». В нулевом приближении выберем точно»? решение длгя октпнтп - посьмерку дигюлСй для ближайшего к источнику угла; и дальнейшем этот, уже квадрупол»»н»^й, источник будем рпссматрипать как исходный.7 добавочных источников, отраженных о трех,не учтенных п нулевом приближении, плоскостях параллелепипеда ДпДут поправку 1-го приближение и так mi-лее. 1-ый таг итерации -.чакл^чиется о дополнении пространственной сетки центров источников путом отражения «» противоположных трех плоскостях центров тех источников, которые появились при 1 — 1 шаг о И1 ер-чции. Ива шага итерации сводятся к наращивании нового слоя прямоугольной "кристаллической* решетки центров.Росстояния между плоскостями решетки равны удвоенному размеру торса по данному напраил'нио. Иначе говоря,расположение» источников описывается троекратно примененной Оормулой(1) для изолированного .слоя:

х = +/~2na +/- А у » +/-2mb +/- В z s «•/-2kc + /- С Покажем,что такая процедура даст сходящийся результат. В самом деле, асимптотически за 1- urt шаг итерации количество иг;тп1 (икon увеличивается на число, пропорциональное Г^ . Раз— мпсIь потенциолоп от асимптотически большого номера итерации

- 16 -

/

падает как напряженность поля удаленного кввдруполя,то— есть как 1/1^ . Следовательно, денная последовательность сходится даже без умета знака индивидуальных членов суммы.

Методика была реализована о виде программы для ЭВМ ЕС-1022 \ языке " Фортран *.Входными данными программы яоляются размерь торса испытуемого, координаты источника тока (диполя) и точен отзедений. Метод расчета векторов отведения был проверен нс-

I

посредственно ни людях - больных с•оживленным кардиостимулятором. Потенциалы кардиостимулятора осЦиллограОически регистрировались . о 12-ти общепринятых отведениях с помощью аппаратуры автоматизированного анализа электрокардиограммы. На точк^ отведений и на выбранную на торсе опорную точку после регистрации накладывались металлические пластинки и пациенту делались рентгеновские снимки грудной клетки во фронтальной и йеной боковой проекциях. По снимкам,относительно опорной точки, определялись координаты точек отведений и координаты электродов кардиостимулятора, на пациенте измерялся торс. Панные вводились о ЭВМ,которая рассчитывала потенциалы кардиостимулятора в точках отведений и о самих отведениях. Рассчитанные и измеренные потенциалы сравнивали по амплитуде. Оля сравнения про имущества или недостатка предложенного метода потенциал рассчитывался и в приближении, когда торс представлялся бесконечной гомогенной средой.

Во всех случаях, к сожалению, мы не знали величины тока электрокардиостимулятора. Поэтому для сравнения теоретически рассчитанных и измс?ренных потенциалов необходимо было ввести нормировочный множитель.Метод нормировки заключался в следующем: минимизируем по к Функцию Э

Vi , Г Г7 ~ ,7/> > А " r .........(2)

где U¿ - теоретически рассчитанный потенциал;

пг

- измеренный импульс стимулятора в 1-ом отведении; к - нормировочный множитель. Из условия минимизации выражения.-.{2) следует: . Г . . П/, / Т2

(3)

Vá , Г >7е / Г'

^ ХА'Ч- у S ¿4

t s _г / l * i.

'V г

0 йа/ч.нсйарм между собой сравнивали сигналы Ut' и kU¿

На данный метол расчета влияют следующие погрешности:

1) растр рентгеновского луча - снимок проводился с расстояния около 2 метров, поэтому расхождение луча составляет около Э, 1 радиана, что приводит на пленке к смещения интересующих нос координат на расстояние до 1 см. ;

2) неточности непосредственного измерения координат кок стимулирующих, так и отводящих электродов ввиду их смещения о процессе ФогпгроФироопния. По этой причине не для осек отведений имеет смысл срппнг тгь теорию с экспериментом.Напр., если сердце стимулируют диполярно, то ('еточности определения координат точек отведений, лежачих близко и перпендикулярно к источнику - диполю,делают бессмысленным сравнение потенциалов в соответствующих отведени-ях. Такие отведения мы не учитывали априорно. Описанный метод расчетв был проведен для трех больных: П.А. - 6d лет, С.в. - 57 лет и С.П. - 71 года. У больного С.П. был динолярный, у остальных двух - монополярныА стимулятор. Полученные результаты сведены в таблицу 1.

Тоби.1

Сравнение теоретически рвссчитанны*- и зарегистрированных потенциалов стимулируищега импульса кардиостимулятора(в мм.)

отвед.

Ч-ой Ц.А.

ЭКС. Оо ПОР.

.5-ОЙ с. В.

экс. о» пар.

§-ой С.П.

экс. оч пар.

I л-16 -20 -24

-I -18 -24 -35

III , -3© - 4 -11

вуК , 27 22 30

оуЦ •-30 - 9 - 7

вуР -27 -14 -23

VI X X X

У2 X X X

УЗ -22 -27 -18

У4 -22 -18 -22

У5 -21 -26 -18

У6 -20 -27 -18

-39 -14 -26

-38 -17 -40

X X X

77 15' 34

X X X

-45 -10 -26 XXX

-36 -70 -50

-24 -29 -32

-24 -19 -26

-22 -1,3 -22

-22 -11 -22

X X

11 2,5

X X

X X

X X

X 9 X X X

X X X XXX XXX 26 30 31 23 25 23 26 16 29 XXX

X в графе отведений означает, что эти отведения в расчет не принимались априорно; .

экс. - экспериментально зафиксированная амплитуда стимулирующего импульса;

СзО - потенциалы, рассчитанные в приближении бесконечной гомогенной среды;

пар. - потенциалы, рассчитанные предлагавмым методом.

. Как видно из табл.1, всего сравнивались 23 отведения. 8 11 отведениях оба метода расчета дали сравнимые результаты (Ы б-го Щ. А. в отведениях I, вvR, УЗ, У4, У5, у б-го С. В. в

отведениях У2, УЗ, У4, у б-го С.П. в отведениях УЗ, У4 ). Из оставшихся 12 отведений в 11 результаты по методу прямоуголь-го параллелепипеда были лучше, чем при расчете для бесконечной среды, а наоборот - только в одном случае.

Кроме апробации предлагаемого метода путей прямого рас -

четя потенциа/ion на пооеркности толп испытуемого, мм промерили его возможности при решении одного из нопросоп примой : m — Лпчи электрокардиографии — генерирование нормального комплекса ORS в 12—ти общепринятых отведениях.. Оля того испчльпонп-ли известную мультидипольнпя модель гоне:«« электрокирдиосигнп ла ( Selvester R.H., et al. ,1965 ). Пек. гори отведений рпссчиты вали Для бесконечной гомогенной среды и Лл'л чялоисч^ского тор сп, аппроксимируемого прямоугольным параллелепипедом ( инпто— мическЛо данные были взяты для среднего ч(?иошуп из руководства по анатомии). Генерирование комплекса ORS пронодилась по Формуле • ^ ( ^ , ^ .

LIL J ......U)

г де — рассчитанный потенциал в i-ом от ношении в J-мй

момент времени;

- модул», к-го диполя в J-ый момент времени; at , at , '> , i - напрев ляющие косинусы k-го дипо-

<7

ля;

Ь^ ^ , • ^ t ? ~ сости <чющие вектора 1-го отве-

дения ,

Программа была реализована но ЭГЭМ ГС-1022 с оынодом ро -зультото» через преобразователь код - аналог на самописец.Они представлены на рис.2 и рис.3.

Сравнивая оба рисунка, убеждаемся, ( нч обращая пока пни-мания на "похожесть* комплекса OR3 на нормальный комплекс"QRS п 12 общепринятык отведениях ),что во втором случпе результаты намного лучше. Например, в первом случае наблюдается большой разброс между амплитудами комплекса QRS в отведениях от конечностей и о грудных отведениях ( амплитуда почти во всех их настолько велика,что переполняется разряды преобразователя

Рис.2. Пример сгенерированного комплекса ORS о 12 огмч-нмх отведениях при расчете для бесконечности.

код-внолог- на рис.2 помечено стрелками ); по втором же сиу

чае пимитуды искусственных комплексов сравнимы между собой ,

как и должно быть на нормальной электрокардиограмме.

Итак, предлагаемый метод намного .точнее, чем при расче -тах для бесконечной средн.Остаопясь в рамках разумной точности, можно довести время расчета для одного испытуемого до долей минуты, удовлетворяясь небольшим числом итераций. Meто, привлекателен еще и тем, что с его помощь*! несложно моделировать различные негомогенности о торсе - для этого надо онутр| аппроксимируемого торса поместить, ма основании анатомически] данных конкретного пациента плоскости - частичные изоляторы, Еще роз подчеркнем очень пожмое преимущество метода - его ин-

Щ —i—fi-í— f;

ГТТ, i ! ! f • . , . v .. ......у .. . - - 1 ._'..._.....- ...... i.1—i . i Kt:L.'

i—Г

' i

! ¡ ! ! I

eiVL

I. ;

y.

!—í—i—

», |

i U «

' 1 > ■

-t- —4 ■ - 1-----

-t-(-

^ ; • ^ ' i i h¡ > . . V , : , i .. j . -1-,——1_

5,

Рис. J. Пример cr емирироппнмо! о комплекс« ORS н 12- 1и оtStut-ных отттеденичх при расчете оек ropo» отподений методом отражений •

дипидувльность. Иигнм' поэтому мы и испо/(ыопали предлогаоимй метод расчета оектором отведений с ч решении пряной задачи зиект рок прдиографии.

ИУ/lh ГИПИПО/ЬНЛЯ ФРНОМГ НГМПГИЧГГЖЛЯ HOOF/lb ГРНРЗЛ К0МП/1ГКСЛ ORS 0 12 - ТИ ОВДГПРИНЯТЫХ ПТПГОЕНИЯХ ( РСШГНИГ ПРЯМОЙ злилми JAÎKТРОКЛРПИОГРЛФИИ )

Рвзрибпганмая нами нуиьтидчпоиьнвя модель базируется на следующих положениях :

1} регистрируемый потенциал в 12-ти общепринятых отведениях есть результат пк 1и»»оЦии набора диполей;

2) каждый диполь предегапляет один сегмент, на которые поделен миокард желудочков. Исследуя мультидипольные модели, подробные данные о которых мы обнаружили в литературе, пришли

к иыиойх, что д/1« поставленной »»дачи достаточно разделить миокард но 20 сегментов,как предлагаете« о работе Сельоестере К.Н.в!.. 1965 ).Принцип деления представлен не рис. й.. Как иидно, и данной модели 7 диполей представляют мекже-лудочкооую перегородку, 9 — левый желудочек, <1 — правый желу-

I

дочик сердца!

Рис. А. Схема деления миокарда на сегменты : а — правый желудочек сердца,б - межжелудочкооая перегородка, о - левый желудочек сердца

3) все диполи работают по принципу однократного «ключе-

I «им;

4) модуль каждого диполя меняется о процессе деполяризации, причем его величина в каждый момент времени пропорциональна охваченному возбуждением в данный момент времени объему сегмента. Данные о динамике процесса возбуждения желудочков сердца были нами обобщены на основе литературных данных (Durrer D. et el., 1970, Van Oosterom A. et al., 1976, Allen И., et al., 1976 ). Частота квантования по времени 2,5 мс. Таким образом имели о течение процесса деполяризации (0,08 сек.) 32 значения модуля диполя;

5) ориентация диполей ни перпендикулярна сегменту, как предлагается во всех аналогичных моделях, а отклонена под некоторым углом к направлению волокон С учтены токи через меж-

волоконные контакты и вдоль оо/юкон) ; 0пускяя':ЯПОеь • >1цтемп- ,^ тическис выкладки, ( Гельман Г. и др.', 1905) . »укпяем только, ,

что в модели

.у ----- ,

ку/ярной ориентацией

ли j дигщ,л»з (были отклонены, по сравнению с перпенди-

"ihSr* \i ' », . ,'.'"" -'^ f-j.)* "г il,-- ,-.->.

риеНтпцией, ' СйвйутдаМ стрразом: ■'«».•■■<■

**: >. .«.J

• О,. , . ; t ^

<1сь 4и ^ 7~rtrrr-, --------(6)

о Si i т

''>••;•••■>"••. --J.., л ,

.. ......„ (Уг-Я'С^- * ______С7Д

', г.де соз ij i, , соз у., , со» ' - иппройим«ци<! kochhyt, » ■-•*v es-„,хы „диполей новой »риентации^ ' ■ * ,,

соз х, cos у, cos. z - направляющие " косинусы диполей пергп.'ндик f1,' рнпй <>рй*?н т нции; . ,,

6) вектора1 12 общеприняты отведений рассчитывали методом отражений при аппроксимации торса перпендикулярным параллелепипедом; росчгя упростилиj 1н>иняв.что' все диполи локализованы в геометрическом центре желудочков сердца.

Итак, используя составляющие оекторов отведений, направляющие косинусы диполей и изменения их модулей во времени,ком плекс ORS г енерир»й»«ли по формуле, аналогичной Формуле (4).

Ронный o/tr ори i м' fiiM рпаиизован на микро-ЭВМ с выводом результатов через преобразователь код-аналог на самописец п Диалоговом режиме, позволяющем: о.'дисплея заЙавпть и менять вход-

- 24' -

мме riepwwtpu цаце««, что удойно при-рв—!«« 1»*** ма>4 э<*ектрокор4иагрИии мтацаи жхн *yt»ii ни.

РЕЗУЛЬТАТЫ PAIJOTII (еМЬТИПИГЮЛЬИаЯ ЧООЕ/М ГСНЕЗА КОМПЛЕКСА ORS В 12-ТИ «¡НЕПРИНЯТЫХ ОТВЕДЕНИЯХ

Mcdy«(t/ii возможности рачмботаинм нами ом whbi юлагн» до

t ' . ■

кол коц^/м смитвим, что цаниш« модель долена гвнерироаата» "но риа,»имй,*'' конпдвкс ОЙД в 12—тм иб^с>|»>штмк отмгцентм.а так'

■е,лри •иэиожгичвски овосномннмя ияиммим м параметров • *

поручать соотмтстмнно иэввстиие тромрйиогрИ» иски» •

, и „ 1« 1. .

При I юнДИИЧЯ1 ■ хи параметрам, дамнме о котррмк ям адва не i фивоами, моде/«» генерировала * иориачма * конплексы DR4 кок показано на рис. S . Этот рисунок бо/ммх «wawiiîapiwa м требует, так как действительно, сгшюрирооа»»!» комплекс« 0R1 в 12 обцепринятми отведениям очень пококи на каип/вкси ORS t

. jni-^-ii: ? :

.....— -;•<!*■!!-1 - ;«чгт~

Рис.5.Пример сгенерированного "нормального* комплекса ORS в 12-ти отведениях при отклоненным Диполях

- 25 -

Обратим внимание на пирокий и глубокий зубец О в III об«|вприндто11 отведении. В работе (Gulrajani- R.M. et al. ,1983) было гкжпзвно,что такая форма комплекса ORS получаете« тогда, когда торс о модели принимается однородным, à именно таким мы ©го и представляли при расчетах векторов отведений.Таким обра зон,результаты имитационного моделирования подтверждают положение о том, что в действительности Форма и величина зубца О в III об«чепринятом отооцпнии зависят от зкетракардиальных фак торов С конституции пациента ) и самостоятельного лиагмости — ноского смысла не имеот. Сравним между собой рисунки 3 и 5. Это сравнение говорит о пользу модели,о которой диполи отклонены под некоторым углом к пооерхности сегмента.Ведь на обоих рисунках смоделированный "нормальный"комплекс QRS в 12-ти об-с;рпринчшх отведениях, (при одинаковой схеме деление миокарда на сегменты ) только на рис.3 в модели диполи нормальны к поверхности сегмента {сравните отведения III, avR,Vl,V2 и др.).

Возможности моде--" г имитироватьрозличний патологические процессы о миокарде проверяли, моделируя такие классы нарушений. как : 1) нарушения онутриже.|удочковой проводимости; 2) инЭвркг миокарда различной -гакалиэпции; 3) гигм>ртро^!ит) жалу -домков сердца.

Так, например, имитация электрокардиографических Феноменов класса 1), проводили, исходя из элементарных электрофизио логических соображений, сдвигая во времени моменты включения coo 1ветствуючих диполей-Мапоимер, жгполная блокада правой ножки пучка Гисп моделировалась передвижением вправо по школе времени момента включения диполей Но. но. 17, 18, 19, 20. Время запаздывание - 0,02-0,03 сек. Все это приводило к паяв-

/*е»мо типичным электрокардиографическим / признаков неполной блокады правой ножки пучка Гиса - появлению в правых грудным отведениям комплекса ORS типа rSr' или г*к'(рис. 6 и рис.7). Интерес представляет тот Факт,- что запаздывание включения раз личный правым диполей, а также им комбинаций, приводило к по-яв.«ению разным Форм комплекса QRS в правым грудным отведениям ( сравните рис.6, рис.7 и рис.А ).Все это указывает на До сих пор не используемую возможность и по обычной электрокардиограмме более точно определять место блокировки проведения возбуждение* анализируя особенности формы комплекса ORS в правым грудных отведениям.'

FilluLCf-^

Рис.6. Моделирование неполной блокады правой ножки пучка Гиса (диполь Но.17 оклпчен с запаздыванием в 0,02 сек.)

п Ч 4 ^ » !

Рис.7. Моце>1ирование меполадй б^юкялы правой ножки пучка Гисп (диполь Но.18 включен с запаздыванием в 0,02 сек.)

ом1 ' *I >»

ГТ^

оЛ

" £

Рис.8. Моделирование неполной блокады правой ножки пучка Гиса Сдип.Но.Но.18,19 окл.е запаздыванием 0,02с.У

- 28 -

Полную блокаду правой ножки пучка Риса можно смоделировать, сдвинув по времени на 0,04 çeic момент включения все; диполей, представляющих правый желудочек. Так как такое нарушение проведения возбуждения часто появляется из-за гипертрофии правого желудочка,то моделируя данную патологию мы увеличили в «|ва раза модули этих диполей. Результат моделирование показании» рис.9. Судя по нему,можно утверждать, что модель по; •еоляет получать основные электрокардиографические признак» данной патологии - M -образную форму комплекса ORS в правы» грудных•отведениях и глубокие и широкие зубцы S в левых грудных отведениях и в отведениях от конечностей. Подобным же образом моделировали и другие виды блокад - например, при ими -тации блокады передней ветви левой ножки пучка Риса мы сдвигали во времени момент включения диполей с Но.в,9,11,12,14, 15,представляющих передне-боковую стенку левого желудочка.При такой патологии синхронность возбуждения желудочков нарушается нерезко, поэтому мы варьировали запаздывание от 0,005 До 0,015 сек. Оказалось,что во всех случаях модель позволяла получать электрокардиографические признаки данного вида блокады: в отведениях t и avU - высокие зубцы R и выявление зубцов q в них; в XII отведении появлялся глубокий зубец S (рис.10). Интересно, что ORS при моделировании менялся от —50° до

—70° , в зависимости от величины запаздывания { ив рис. 10 ORS »-45 ). Таким образом, и в этом случае результаты моделирования наводят не мысль, что на практике по величине ORS можно и по обычной электрокардиограмме определить степень синхронности возбуждения желудочке; сердца. Аналогично мо делировали и другие виды блокад, например блокаду левой за-

- 29 -

(ней ветви пучке Гиса» полную блокаду левой ножки пучка Гиса, I также раличного рода комбинации их.Во веек случаях получали гхожие с наблюдаемыми на практике электрокардиографические Фе кэмены ( например, на рис.11 представлен результат моделирова <№ полной блокады правой и левой задней ветви ножек пучка 'ися ) .

Рис.9. Моделирование полной блокады провой ножки пучка Гиса

С помоицэю предлагаемой модели имитировали и такое нару— пение проведения возбуждения, как ускоренное проведение импульса из предсердий в желудочек сердца чере., пучок Кента (син-1ром WPU ). Известно, что в зависимости от локализации пучка гак называемая дельта-волна С электрокардиографическое проявление о комплексе ORS этой патологии Î имеет в различных отве земиях определенную полярность и сильно искажает комплекс ORS з грудных отведениях. Предлагаемая модель позволяла исследо —

-'"А

- ? « Цг

Рис.10. Моделирование блокады левой передней ножки пучка Гиса ( запаздывание включ. в 0,01с.)

Рис.11. Моделирование комбинации : 'полная блокада правой и левой задней ветви ножек пучка Гиса

вать & локализаций пучка Кента — За перегородке ( сегменты Но.но.5, 7 ),3 - о левой желудочке ( сегменты Но.но 14.13, 16 ) и 2 - а правом желудочке ( сегменты но.18 и но.19 ).

Отт имитации синдрома НРН ( его составлякнцей - дельта -волны) определенной локализации моментвключения диполя, преД-ставлят^его определенный сегмент, сдвигался во -времени оло^-во, к самому началу деполяризации, а остальные диполи включались п определенном порядке через 0,01 сек. Кроме того, при данном синдроме волна возбуждения а данный сегмент приходит ме по нормальному пути, поэтому при моделировании мы изменяли на противоположную ориентацию соответствующего диполя. Во всех случаях выявлялось наличие дельта—волны и грубые (похожие на инфарктные) изменения комплекса ОШ в некоторых отведениях Г Рис.12.| дельта-волна указана стрелками ).

- »? - :

Элоктро««рйиогра»ическив признаки класса 2) (инфаркт инок арда различной локализацим) с поиоцыо подели питались получить, вык/мча« ия промесса йвполиризации те или иные диполи, или их группы ( что вполне оправдано с Физиологической точк» зрения ). Оказалось, что модель правильно генерирует измененные ксм^плексы 0R9 в соответствуювих отведениях при основных /гшали^ацияи инфаркта миокарде. В качестве иллюстрации представляем рис. 131 видно, что при аисммении диполя Но. 19 не искусственной электрокардиограмме появляется типичные признакк вадненижнегЬ инфаркта миокарда ( см. отведения III и evf ).К сказанному остается только добавить« что и выключение диполей« или их групп в других локализациям приводило к аналогичным ре зультатам С Рис. U ).

¡а

I •

г Г % V

la-/1_——

Г—Х-

*

-Л—

Рис.13. Моделирование эадненижнего инфаркта миокарда ( выключало* диполь Но. 1® Ï

U-

fjb.

ï л "i

r

Л--Л-V-

Phc.U, Иоцвлироавние первйнелерегоройомного инфаркта миокарде ( iMM/«ri. Диполи Но. но. 3, 9, 7 )

Имитируя патологические процессы класса 3) ( гипертрофия (Уйочков сердца ). мм унеличипали модуль диполей левого,пра о и обоим желудочкнн, а также перегородки. Следует еще ï подчеркнуть,что модель предназначена только tf/ni генериро->ия комплекса ORS и,кроме того,су!ь дела не в абсолюты* ее— |инах его ( что не практике важно ).Ведь абсолютную величине омн лек с п ORS можно менять, псччя-я только масштабные коэ*-t иен ты в программе мыгтоди, но это не буде т, конечно, иоде— юпанием гипертрофии. Важно проверить,какие качественные из юния генерирует модель при иэмеменении величины соответствие диполей.Так,увеличивая модули диполей левого жолудоч— сердца ( Но. но. 8 - 16 ) в два раза,получали в результате •дующие изменения комплекса ORS (при горизонтальмоЛ-позиции >дца): чуть увеличенные зубцы q в отведениях I. II, evL, VA

V5, V6j переходной зона сместиласи к отведению V2j о отведе -нияк V3, V4, V5 комплекс принял форму-QRft, увеличилось время

г- -

внутреннего-чхклонения о (Отведениях V2.V5, то-есть выявились dc» основные качественные изменения комплекса ORS при Данной патологии ( Рис.15 ).

S&-U

*</L

х

_nt

■a »F

if

и \

'Л

Рис.15. Моделирование гипертрофии левого -желудочка

При моделировании гипертрофии правого желудочка сердца мы увеличивали в три раза модули диполей не только правого же лудочка , но и перегородки, так как на практике изолированная гипертрофия правого желудочка сердца встречается крайне редко, почти всегда ее сопровождает и гипертрофия межжелудочковой перегородки. При таких измененных параметрах модели получались следующие изменения в искусственных комплексах ORS ( при горизонтальной позиции сердца )s комплексы ORS в отведениях VI, V2 имели Форму R; начиная с о ведения V3 появляется зубец S, который увеличивается к отведению V6, где комплекс

- 35 -

принимает форму rS. О отведениях от конечностей также ииАлллп-нтся гипичние и.щткч|из комплекса QR3 при тиг«>р1рофии правого желудочка сердца ( Рис. 16 ) .

лл?Я

i

Ш

*

л« / *

J.

vt

j и_a a.....u

t

Рис. 16. Моделирование гипертрофии Правого желудочка Подобных примером можно принести еще много, но и представленные 1ДНсм> убе*да*»т п гпп, чю предлагаемая модель по:«оо— ляет достаточно полно имитироипiкак нормальный комплекс ORS, так и его изменения о 12-ти общепринятых оiведениях при основных патологических процессах о миокарде, то- есть модель достаточно уверенно решает прчмуо шдачу »лектрокардиографии.

Ценность моделей такого рода о электрокардиологии лаклю— чается не с1(;Лко о возможности имитировать реальность, хотя и .это, как было показано пыше, несет немало информации о реальном процессе,сколько о возможноеiих решать на их основе обратную задачу электрокардиографии. Конечно, мы понимаем, что.

- 36 -

например, и/лыидипольна« модели генезр комплекса 0R3 о 12—ти общепринятых отыедениях не позволяет решить эту задачу расчет hwm путем, однако некоторые частные (феноменологические) вопросы обратной задачи с ее помощью можно решить, например, методом имитационного моделирования. Сущность этого метода мы поеимаесу так : имея перед собой реальную электрокардиограмму, менять параметры модели ( эти измене?<ия должны иметь физиологический смысл! ), добиваясь сходства искусственных комплексов с натуральными и,основываясь на полученных результатах,судить о патологических процессах в миокарде. Этот способ решения обратной задачи мы и проверяли, о чем пойдет речь в следующем разделе.

РЕШЕНИЕ ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФИИ МЕТОПОМ ИМИТИЦИОННОГ'О МОДЕЛИРОВАНИЯ ( ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛОКАЛИЗАЦИИ ИНФАРКТА МИОКАРДА )

Возможности использования вышеупомянутого петода с помощью разработанной ними модели проверяли, определяя локали -эацию инфаркта миокарда. Моделировали 40 электрокардиограмм о двенадцати общепринятых отведениях у больных, умерших от осложнений, вызванных инфарктом миокарда. Электрокардиографические признаки инфаркта миокарда моделировали, выключая те или иные диполи, или их группы, из процесса деполяризации; мы стремились на смоделированной электрокардиограмме получить характерные изменения комплекса ORS,такие , как на оригинальной электрокардиограмме. Следует подчеркнуть, что о реальности при такой патологии, конечно, менее ся и процесс распространения возбуждения, меняются электрические свойства межклеточных контактов; мы не имели информации о размерах торса

- 3? -

яольного, были и другие трудности. Осе лтп могло приводить .1 к изменением »(жтороо отведений,и к изменению ориентации ос т аошихсч дигю лей, чтет очень» трудно (а о Р'нде случцчн и невозможно) предусмотреть. Поэтому при моделировании мы и не стремились получить абсолютного сходсгна модельной и реальной элек трокардиограмм, а лишь -шФиксиропа гь тенденции к похожим изменениям, xô'rw, надо сказать, и болшинстш! случаен поел«» фиксации характерных изменений, достаточно было изменить :»ле— ктрическуи позиции сердца (что достигалось попоротом некторои отведений) и злектрокорДиограммы стннопились довольно похожими.

После моделирования ттт>лучен**ые данные гряпнитмись о дан ными патологоанатомичегкого исследования. 7)1 о исследование под тоердилоклинический диагноз Длчнсех (Сильных и покапало,что по локализации инфаркт миокарда распределялся следуинчим образом: перегородочный инФпрк< - 5,инФоркт передней стенки левого желудочка - 5, инвпрк г боковой стоик- левого желудочки - 2,задний инфаркт - 6, звднебазильннй — 2, переднеперотородочный — - 3, перед» «еперег ородо1 « «ый-бок опой - 1, передне—боковой — 8, передне-задний - 1, передне-бок<«»ой-задний - 2, задний-звдне— бпзальный — 3, в oc;i ильных <4-ех случаях поражение охватывало и правый желудочек.Как видим,по локализации выборка была Достаточно представительно.

Несмотря но уквзинные выше трудности моделировании, методом имитационного модпиироиания удалось правильно определить локализацию инфаркта миокарда в ЗА случаях из 40 С и 85%) Неправильно определенной локализация считалась о том случае, когда после достижения определенного сходства искусственных

- 38 -

комплексом ORS с ревл!>ными оказывалось, что выключались диполи не тех сегментов, которые были поражены по данным вскрытия (4 случая).В двух случаях ном вообще не удплось достичь сходстви при моделировании. Какой—либо закономерности о неопределенных локализациях мы не заметили - не были определены 2 инфаркта пе.леднер стенки левого желудочка, 1 передне-боковой инфаркт левого желудочка, 2 задних инфаркта' и 1 передне— боковой-задний инфаркт миокарда левого желудочка сердца.

Интересно, что во всех четырех случаях, когда поражение оховтыпало и правый желудочек сердца, при моделировании, для достижения сходства необходимо было выключать диполи, пред-тг1И1ч«ш|ие его, иначе говоря, модель правильно и чутко реагировала на Данную патологию,то- есть на такие изменения, которые, напомним, до сих пор считаются не влияющими не ,)лршро-кардиогромму 12-ти общепринятых отведений. Как иллюстрацию к вышесказанному приводим следующий пример ( рис.17 ).

Е>-ая Ф- Ц- . 70 лет s электрокардиограмма ( верхняя честь рис.17 ) зарегистрирована через 7 суток после повторного ин -Фаркта миокарда (первый был 3 года назад) за 5 часов до смерти. Электрокардиографический вывод - задний инфаркт миокарда, возможный боковой, подозреваемый верхушечный и заднебазальный, возможная гипертрофия левого желудочка сердца. При моделиро -вании этой электрокардиограммы для достижения подобия необходимо было в MOag-gtj 'SgBSBgTCT-T'H Холько диполи Но. но. в, 9, 10, 13,16,представляющие соответствующие сегменты (для ориентации вернитесь к рис.6), но токже диполи nepfci ородки и части правого желудочка ( Но. 17, 18, 19 ). Кроме того, для Достижения максимального подобия оставшиеся диполи левого

-"УЛомка были уосиичснм о 2 рапа (моделирование гипертрофии) в середине рис.17 помещен протокол вскрытия, где на срезам сердца показаны места рубца - точками и место некроза-заштриховано. Искусственная электрокардиограмма помещена в нижней час ти риг.. 17. Сравнивая оригинаиьнуш и сгенерированную элек— тро*щ>№«» рипмы убеждаемся и большом сходстве между ними, но счшая отличий о отведении аур, которые 'существенной 'ипгмости чеекгмл поли не играют.

тг« V, 1

• V" ~ олг. -Л .П *»

1П*' и

ч —-

- 40 -

Следующий пример - пример гипердиагностики в локализации по реальной электрокардиограмме и точного определения последней методом имитационного моделирования С рис.1в )

«г« К «V

ппу У к ... у. .... V. Л Л

ГШ* Л

£<-ой C.B. .67 /дат. Электрокардиограмма в 12-ти общепринятый отведениях отведениях Сверхняя масть рис.18) зарегистриро вана через сутки после инфаркта миокарда,за 2,5 часа до смерти. Электрокардиографический вывод - острый задний, возможно-боковой инфаркт миокарда.При моделировании для достижения•подобия искусственной электрокардиограммы с оригинальной необхо димо было выключить только диполи Но. 1® и Но. 13,то есть диполи, представляющие задние сегменты левого желудочка сердца. Как видно, искусственная электрокардиограмма ( в нижней части рис.18 ) подобна оригинальной.Протокол патологоанатомического вскрытия подтверждает установленную локализацию.

И на следующем рисунке (рис. 19) представл? случай,когда методом имитационного моделирования удалось определить локализацию инфаркта миокарда точнее, чем по электрокардиограмме в 12-ти общепринятых отведениях.

Ç-ой С.А., 72 лет, электрокардиограмма через сутки после инфаркта миокарда» за 6 часов до смерти из-за разрыва сердца. Электрокардиографический вывод — передневерхушечный-боковой — задний, возможно- эаднебаэальный инфаркт миокарда ( см. верхнюю часть рис.19 ). Однако при моделировании для достижения подобия оказалось достаточным выключить только диполи перегородки Но.2 и Но.3,а также диполи передней стенки Но.9 и Но.12 и искусственная электрокардиограмма ( нижняя часть рис. 19 ) стала похожей на оригинальную. Эыключенные сегменты соответствовали поврежденным согласку протоколу вскрытия ( средняя часть рис. 19- ) .

- 43 -

Итак» результаты имитационного моделироиания еще раз по— <аэаии возможности пуиьтидипоиьной модели. Правда, этот метод пока не особенно приближает нас к расчетному способу решения обратной Задачи - во-первых, он очень» трудоемок'Зольшое число свободных параметров)» во-вторых, он "в большой степени интуитивен, что делает невозможным процесс его автоматизации ( что такое 'похожесть* для ЭВМ 7 ).. Однако именно он позволяет понять, если можно так выразиться,Физиологическую подоплеку составляемых модели,что очень важно при решении обратной задачи. Конечно, для решения обратной задачи расчетным путем,необходимо существенно уменьшить число свободных параметров.Практически этого можно достичь, рассчитывая изменения структуры эквивалентного генератора для строго определеной патологии,для которой можно физиологически обоснованно упростить модель. Такой патологией явяляется, в частности, наличие действующего пучка Кентп с его основным электрокардиографическим проявлением -так называемой дельта волной.

СПЕЦИАЛИЗИРОВАННАЯ МУЛЬТИДИПОЛЬНАЯ

МОДЕЛЬ ГЕНЕЗА ДЕЛЬТА - ВОЛНЫ

Как известно, одним из основных электрокардиографических признаков синдрома ИРЧ является уширенный и деформированный в начальной части комплекс ОЯЗ. Эта его деформация называется дельта-волной. Наличие ее обуслсвлено существованием действующего пути ускоренного проведения возбуждения из предсердий в желудочки сердца.Эта патология часто приводит к пароксизмаль-

ным тахикардиям высокой частоты, что грозит большими осложне—

»

распространение получило хирургическая коррекция лонной паю— логии. Оля выбора хирургической тиктики очень нажно заранее знать ( хотя бы ориентированно ) местоположение пучка Кента. Известны качественные методики определения локализации его — по полярности дельтв-воины в 12—ги общепринятых отведениях, а также прямые методы —при интракардиальных исследованиях и при пищеводном стимулировании. Последние явно дискомфортны для па циентв. Поэтому мы и разработали методику определения локализации пучка Кента расчетным путем по 12-ти общепринятым отведениям. Оля этой цели мультидипольную модель,упростили,исходя из электрофизиологических и анатомических соображений. Основу модели составляет " кольцо " сегментов, находящихся но уровне соединения предсердий с желудочками сердца.Это " кольцо " поделено на 8 сегментов ( рис.20 ). Кождый сегмент представлен в модели одним диполем, направленным перпендикулярно сегменту вниз (из—за большой скорости проведения возбуждения по пучку Кента диполь направлен вдоль волокон).

Идея определения локализации пучка Кента состоит в том, чтобы сравнить генерируемый одним или несколькими диполями потенциал по амплитуде и полярности с амплитудой и полярностью дельта—волны на оригинальной электрокардиограмме. Так как амплитуда и полярность дельта—волны кроме локализации пучка сильно зависит от положения сердца и его размеров, то для определения последних пациентам делались рентгеновские снимки в Фронтальной и левой боковой проекциях. По этим снимкам определялись размер, положение "кольца* и координа<ы точек отведений ( перед рентгеновским исследованием в местах ро сположения отводящих электродов располагали металлические

Рис.20. Схема деления сердечного "кольца" на сегменты

пластинки . В качестве точ{> расположения электродов рук брали средние точки вертикальных срезов рук в местах их сое — нинения с торсом.Аналогично точкой расположения злектродп левой ноги считали среднюю точку i оризонтального среза ноги на уровне ее соединения с туловищем ).

Палее все геометрические параметры " кольца " пересчитывали в координатную систему, связанную с торсом. Таким образом " кольцо " растягивалось до реальных размеров, наклонялось как на рентгеновских снимках и помещалось в торс.

После этих расчетов определяли вектора отведений методом от ражений при аппроксимации торса прямоугольным параллелепипедом {размеры торса измерялись непосредственно на пациенте).

Иалее рассчитывали потенциалы к-ro диполя в cl— скп отведении в момент времени t по формуле

ufd - ht *

^ ' ......Се)

t

где <Jt,ci ~ потенциал к-го диполя ( k=l,ö) в d-on отведении;

Ii Т — модуль к—го диполя о момент времени t;

WfcjiV — вектор d—го отведения для к—го диполя. £

Изменяя модуль. ( MО ) к—го диполя для определенного момента времени t ( при максимуме 10 отсчетов, брали 4-5 отсчетов начальной части комплксо ORS),вычисляли потенциал U^ ^ до удовлетворения следующего условия:

t. £ t t IL

raln - К ( им -E d У ......

t a'-

где Ej - отсчеты дельта-волны в d-ом отведении исследуемого пациента.

После вычисления min определяли сумму погрепное -

те й:

ш а)

Г » «■>_ roin F. .....( 10)

t ^ *

Функцию ( 9 ) и сумму погрешностей ( 10 ) вычисляли для всех 8 диполей и считали,что пучок Кента расположен в том сегменте кольца. Для которого значение г было минимальным.

Вышеописанный алгоритм был реализован на языке "Фортран" для микро-ЭВМ, а метод был проверен для. пациентов,находившихся на излечении s отделении сердечно-сосудистой хирургии Каунасской академической клиники. Электрокардиограммы и рентго -

нош.кие снимки больных были зафиксированы до их оперативного лечения по поводу синдрома Мри. Поело операции,во время которой ""больным проводилось интракардиальное картирование, эти данные сравнивали с данными, полученными расчетным пуТймКроме того, "прЬАодилн и сравнен полученных нами ригчетны!« реэуль-

•'"*•»• -г-.

татов с Данными о локализации^пучка Кента, установленной при пищевпйном стимулировании пациента до операции.Результаты сра

вмбмйя'преде Iавлени на .рис. 21.(Всего были исследованы 31 па—

• ' » "*« - ., - . ... . Киенг).?- »•> • -„ , , .. • - , ,

I I Полное совпадение I ••1 Частичное совпадение I: Полное несовпадение ,

Рис.21. Результаты сравнения данных расчетного метода (справа) и пищеводного стимулирования (слева) с данными о локализации пучка Кента, полученными при интракардиальном картировании

При сравнении * частичнмм совпадением " называли те случаи, когда локализация пучка Кента определялась в соседнем, нежели по операционным данным, сегменте ( например, при

операции пучок Кента определялся в сегменте Но. 1,а по расчет—

*

• м -

/«имелись более чей на один номер-фиксировалось 'полное несовпадение.'

"* Итак, полу* ни и вв результаты, кроме практической ценности ( считаем» что метод вполне пригоден Д/*я клиники — несложен, не травмирует вольного, дает удовлетворительные результаты ). имеет и больеув теоретическув ценность — мультидипольная мо -дель показала, своп пригодность для рееения обратной задачи электрокардиографии.

Еце раэ повторим,для того,чтобы по поверхностным поте»яди алам судить об изменениях эквивалентного генератора сердца и судить в Физиологических терминах Для более вирокого класса заболеваний, да еце и автоматизировать этот процесс, необходимо регистрировать синхронно потенциалы в отведениях, число которых хотя бы в несколько раэ превышает число диполей, составляемых иультидипольную модель. Поэтому мы и приступили в да льнейшем к создание системы автоматизированного анализа множественных отведений электрокардиосигнала, позволяеи|.?й регистрировать синхронно до 100 грудных отведений.Такая система бы ла создана в институте' кардиологии Каунасской медицинской академии в 1969-1991 г.г.

ТЕХНИЧЕСКОЕ И АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМЫ

КОМПЬЮТЕРНОГО АНА/1ИЗА МНОЖЕСТВЕННЫХ ОТBEПЕНИЙ ЭКГ

Разработанный пой руководством и при непосредственном участии зав. лаб. медицинской электроники А.Кирмонасв комп — леке аппаратуры обеспечивает съем, усиление, формирование и ввод-вывод в ПЭВМ до 100 грудных отведений электрокардиограммы ( в дальнейшем будем их называть множественными отведени —

- -

ями) и ! и II овцепримяпм отведений от конечностей, из кото -рмк программно восстонввлипцатся остальные стввдения от конеч нос тай.

При разработке аппаратуры системы компьютерного анализа (««жествймж отведений электрокардиограммы основными трево-аанияии, определяет иш ее структуру и состав« являются:

- обеспечение синхронного ввода веек канплов отведений в ПЭВМ!

- обеспечение контроля качества наложения электродов:

—• полная гальваническая раэвяэка усилителей электрокар -'диосигналов от остальной части аппаратуры.

В результате проведенной работы структурная схема системы компьютерного анализа множественных отведений электрокар диосигналв приняла вид. показанный на рис.22.

В состав комплекса аппаратуры входят:

- набор электродов для регистрации электрокардиосигмала;

ф *

- блок предварительных усилителей ( ЦПУ )<

- блок индикации качества наложения электродов ( Г^ИЭ );

- блок биоусилителей ( ВДУ )I

- блок ввода-вывода ( фВ )|

- ПЭ8И| "

- самописец типа И- 338/6.

При необходимости в состав аппаратуры можно включить и аналоговый координатный самописец.

Аппаратура комплекса Функционирует следующим образом:мно жественные отведения электрокардиосигнала с тела пациента сни маатся набором электродов.» расположенных на 9 эластичных поясах по 20 электродов на каждом ( рис. 23 ). Креплен»*? грудных

Структурная схем аппаратур* регистрации в авова/внвояа МО ЭКС в ПЭВМ

Галваначаскаа разваака. .

Блок виоус*-; лмтвлаа 10 * Блок ввода-вывода 18 в—/—« Параллельный антерфейс 1в ПЭВВ

I • 1 " 151 220В г т т т

1 . А "1 4

Блок ■хаахацвя электродов Самописец Коорда-натныя еано-пысац Блок ПЯТ*КИв

Сат»

220В

- 51 -

электродов таким образом удобно в эксплуатации и не причиняет беспокойства пациенту.

Рис.23. Схема наложения электродов на тело пациента

Объяснение к рис.23. Пять поясов по 20 электродов, 14 электродов в каждом поясе - на переднюю и левую боковую область, 6 — на спину. Из 14 электродов на передней области 3 наложены на правую грудную поверхность, 11 — на левую переднюю и боковую области. Обозначаются электроды буквой V. Например, У/Х" означает, что электрод находится во втором ряду, в 17-ом столбце.

Грудные электроды конструктивно оформлены как неполяри-зующиеся угольные,непосредственно с телом пациента несоприкасающиеся, что обеспечивает устойчивость изоэлектрической линии С авт. сеид. Но. 625693 ).Оля регистрации электрокардиосигна-жю от конечностей применены стандартные электроды. Далее электрокардиосигналы, поступающие от 100 грудных электродов и 3 электродов от конечностей, поступают в ЦПУ, где осу -цествляется их начальное усиление ( к»10 ) и формируется сум мерный сигнал и ^ от усиленных элек трок ардиосигна лов от ко-

- 52 -

нежностей, из которых выделяется сигнал наводки 50 Гц,ом усиливается и в протиоофазе подается на правую ногу пациенга, чем достигается снижение общего уровня сигнала сетевой наводки на теле пациента. Конструктивно ЦПУ оформлен в виде отдельного выносного узла, находящегося в непосредственной близости с пациентом, благодаря чему, а также соответствующим схемным решениям ЩПУ обеспечиваются высокий входной импеданс входных усилителей и создаются благоприятные условия для полного подавле ния сигнала сетевой наводки о следующих схемах аппаратуры.

Усиленные электрокардиосигналы по-103 каналам посту -пают в ЦИЭ, а вместе с сигналом U -^г - в ВДУ- В ЦИЭ контро -лируется уровень постоянного напряжения во всех 103 вход -ных каналах. Если в каком-либо из них этот уровень превышает заданную величину, то соответствующий этому каналу электрод считается наложенным некачественно и на передней панели блока загорается светодиод, указывающий медицинскому персоналу о мес тонахождении плохо контактирующего,или неисправного электрода. В происходит формирование 100 отведений электрокардио-

сигнала, а также I и II общепринятых отведений элек трок ардио-сигнала, их окончательное усиление в заданной полосе частот и аналого-цифровое преобразование. Кроме этого, в 1ЩУ по комп -лексу ORS Формируется синхроимпульс для определения начала ввода информации в ПЭВМ. Все вышеописанные узлы у. схемы гальванически развязаны по сигналу и по питанию от остальной части разработанной аппаратуры, что повышает электробезопасность обследуемого пациента. Сформированный синхроимпульс и отсчеты АЦП с выхода ЦЦУ через схему гальванической развязки далее поступают в ЦВВ. ЦВВ обеспечивает ввод' отсчетов множественных

- 53 -

отведений эиектрокардиосигна/ia в ПЭВМ, в также вывод ранее введенных сигналов, их цифро-аналоговое преобразование и вы — даму для записи на бумаге при помощи многоканального или коор динатного самописца.Работой всего комплекса аппаратуры управляет оператор в диелоговом режиме через клавиатуру ПЭВМ.

На основе разработанной аппаратуры совместно, с Каунасским НИИ радиоизмерительной техники начата разработка ее опытных промышленных образцов.

Программное обеспечение системы компьютерного анализа Множественных отведений электрокардиограммы состоит из Двух пакетов программ. Первый пакет предназначен для предобработки множественных отведений электрокардиограммы, второй — для анв лиза и интерпретации изменений,встречающихся во множественных отведениях.

Пакеты вышеупомянутых программ позволяют выполнить следу юцие Функции:

- ввод в персональный компьютер электрокардиограмм, зарегистрированных .от 100 электродов плюс 2 от электро -дов на конечностях;или 35 электрокардиограмм по системе Марокко, а также 12 общепринятых отведений электрокардиограммы;

- контроль ограничения сигнала в каждом из 100 каналов одновременно на экране монитора в реальном -масштабе времени;

- синхронный ввод ORS по стробам аппаратурного распознавания зубца R в течении 4 сек и ввод 100 каналов в течении 1 сек с частотой дискретизации 500 Гц;

- фильтрацию 50 Гц;

- видеоконгроль качество регистрации по хеионио по/»,чо -вателя;

- выбраковку н ачественной записи по какому—либо каналу (до 15 отведений ) и интерполяцию по соседним записям исключенного комплекса ORS;

- сжатие данных при записи в диск с восстановлением без погрешностей;

- распознавание и измерение элементов комплекса QRS-STT;

- построение различных изопотенциальных карт. При этом возможно:

- построение моментных изпотенциальных карт двух типов. При построении моментных карт первого типа ORS разделяется на восемь интервалов одинаковой длительности и в каждый момент' времени ( 14 »1/8 ORS, t^« 2/8 ORS,...' )измеряется в мил ливольтах значение комплекса ORS. Осуществляется линейная интерполяция между находящимися рядом значениями с целью восстановления значений потенциалов, которые не регистрировали непосредственно. Таким образом, число значений потенциалов достигает 400. Проводится ранжирование всех значений на соответствующие интервалы с"шагом в,2 мв. В каждой совокупности моментных значений определяют экстремумы и их отмечают на потенциальной карте. При построении моментных карт второго типа ORS разделяется на 8 интервалов одинаковой длительности с шагом 10 не, а дальше построение карт осуществляется таким же образом, как и карт первого типа;

- построение интегральные изопотещиальные карты. Измеряются и суммируются площади зубцов комплексов ORS в мВхмс. Проводятся интерполяция и ранжирование значений с интервалом

• • ■ ■ - 55 -

2в mbkmci

— построение изопотенциальных карт диагностически амвми-мыи величин зубца О. Измеряется площадь зубца О в мВкмс. ин -терооляция не. проводится, а значения площади ранжируется на 5 классов в."1, в, Т, OS ( соответственно,зубца Q нет, подозрительный, возможный, патологический, форма OS ).Проводится суммирование площадей зубца О ( QS )по всем отведениям и определяется число отведений, в который зубец О принял значения G, Т или 03|

— построение потенциальны:: карт зубца Rl

— построение карт распределения диагностически значимых амплитудных значений сегмента ST. Измеряется амплитуда смещения сегмента ST в точке, отстоящей от конца комплекса ORS на &в мс. Проводится подсчет суммы амплитуд смещений сегмента ST вверк и вниз и числа отведений с определенным смещением сет -мента ST вверк и вниз t

-вывод на самописец комплексов ORS-STT 1вв множественных отведений электрокардиограммы и их вывод на экран' ПЭВМ;

— печатание различным потенциальных карт и результатов их анализа;

— решение обратной задачи электрокардиографии на основе мультидипольной модели генеэа комплекса ORS, с выводом на экран и печатающее устройство диагностического . ответа • в терминах, понятных лечащему врачу.

Так как нашим основным вкладом в алгоритмическое и программное обеспечение системы компьютерного анализа множественных отведений электрокардиограммы явилась разработка методики решения обратной задачи электрокардиографии на основе мно-

жественных отведений, то в дальнейнеи мы опиаен та »« ее и практические результаты, полученные с ее помое^ью.

~ РЕШЕНИЕ ОБРАТНОЙ ЗА0АЧИ Э/5ЕКТРСЖАР0ИОГРЛФИИ (Л/ТГОРИТМ КОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА МНОЖЕСТВЕННЫХ ОТВЕВЕНИЙ Э/1ЕКТРОКАРРИОСИГНА/1А)

В основе алгоритма лежит феноменологическая мультидипо-льна» модель генеза комплекса ORS.Ома отличается от применен-Для решения прямой задачи одной особенность*! — в ной уменьшено количество сосгавляимцмх ее диполей. Это сделано для повышения устойчивости решения обратной задачи и исходя из чисто практических соображений, поскольку в ре зультате решения должн< быть сделаны клинические выводы об изменениях, процесса деполя ризации о определенных областях миокарда,то априори ясно, что 7 областей перегородки и С сегмента правого желудочка - это слишком много для клинической практики и лечтцего врача. Поэтому мы и уменьшили число сегментов, на которые поде-»енм перегородка и правый желудочек сердца {см. рис. 24 )

Рис. 24.. Схеме деления миокарда при количественном анализе множественных отведений

Токия обрезом« модель теперь состоя/« ит 14 диполей. из которм 4ипа«< Но. но.(-12 (влетим«« , И»мй м^Мочт сердца котпрмй л»/«гс« не три стенки - и» — С йиге»м 4, 7, !• ), бакаау« С йиподи I, II ), переднее - ( йипо/« 6, 9, 12 ). При клинической интерпретации- полученных результата« Диполи На.4 и Но. 7 представляли область левого «влудочка, диполь

На.М - эаднебаэальнуа область. |)иполь На. S представлял вер -к ушку серццв. диполь Но.® - баковуе область, диполь Но. 11 боковув баэальну« область, у.юоли Но. 4 и 9 - передней ( апи-кальнув ) область* ■ Диполь Но. 12 представлял перейневаэвль-иуя локали запив. Перегородка поделена' на S сет не»« г и. примем диполь Но. 1 представлял Днетальнув масть ее. а диполи Но. 2 и Но. S - прсжсииальмуе. Правый m желудочек представляли два диполя: Но. 13 (в к л»ы »ческой интерпретации - нижняя часть), и Но. 14 t е клинической интерпретации - верхняя часть ).

Основываясь на такой иультидиполыюй модели, электрокар-Лиосигнал во множество « хк отведениям в матричной Форме можно представить как произведение матриц

£>] - Ы » [CJ ......•< « У

где - метрица отсчетов комплексе ORS, размерностью

» к п С. м - число отведений! ам*1М , П - число отсчетов комплекса QRS в одной отведении| п»8, каждые в,в1 сек. от начала деполяризации)| .

lui -матрица вектором отведений,размерностью a/x к ( к. т число сегментов, на которые поделен миокард: к»Н) [с]- матрица дипольнык моментов, размерность« к * п Таким образом, матрица имеет смысл структуры экви

. *• *' " 1 * - . ? .-

1»

лрнтного 'генерегтодя - <;£р£цв.>.

¡Ке!ла<<лопред«»лить ¿>ГУ структуру ( ее изменений ) чумноаии

' ' " "л ' « " ,. ,.,,„,.....

обе' ¿шсГти равенства |Ц1), слгаа иа обратную иатрг«¡у *" У " '• - -

'''".' ''" у.-. -

' * ■■ , .v,-) . ^ _ "". ;

Эго и51 есть -процедура выделения из поверхностны*,;сигналов..

- ,

информации''об 'эквивалентам генераторе сердца -'решение обрат»?

ной аа'йп'чи элск грокпрд^огрпОии. В результат^ рпбоЧы п'лг'оритми <

на ег*о' выходе,.полъ ием„.в нашем случае, 14 строк;8'' бой'тегчирихо^

' " ' - * . * каждая'/* й!ы'6 ■ змачений ^ортоествующего дипольноРо'у момента.V. В-:

"" < " ■'"' ... дальнейшем,"этим, значения;-!, интерпретируя их физиологически ,

,(• чЗравнивая • при эт.ом их со значениями, полученными дяи дипол»;

■■-<■> Г-:'.,-

ных^МоиеЯтов в... группе .практически здоровых лиц )■- о/ГЪрит« . приНйсывйе?г - определенный ^ физиологический сМысл.*Например, считается» что уменьшение ( или исчезновение Т анамйнйЛ'соот.- ! цетствующего дипольного момента I о моменты времени," когда,по. модели его значения должны быть максимальны ),свидетельствует об ослаблении процессу, деполяризации в определенном сегменте, изменение .знаке дипольнсуо момента (о тё же моменты ,времени), свйдетельЬт5вуеТ;" сто^е" деполяризации ( повреждении •миокар-до ). увеличение его значений Iо котором судили по увеличению сУпмы его абсолютных значений за весь период' деполяризации ) можно интерпретировать, .как гипертрофию " соответ ствующей об-лвЬтй, - смещение, .максимальных значений дипольногЬ ' момента к концу ! ДепоУ1ЯризаЦии свидетельствует о нарушаЛчх' проводимости.

После определения таких " изменений они 'пбдцСргаится алгоритмом окончательной * клинической " интерпретации. Так, " сток " фронта деполяризации интерпретировался как

1Ш1(>1 щ'лнжие лзиенения, ослабление процессы деполяризации -кик Фиброзные изменения,комбинация ослабление и "сток" Фрон та одновременно - как инфарктные изменения. Надо добавить, что в случае гипертрофии определенной области, даже при инфарктных или фибрознчх изменениях о ней, мо< /э скрадываться абсолютное уменьшение дипольного момента.Поэтому в таких случаях алгоритм вычислял относительный оклад дипольного момента в процесс деполяризации, то есть вычислялось отношение его абсолютной величины в определенные моменты времени к сумма его - абсолютных значений в течение всего процесса-деполяризации.

Вышесказанное иллюстриругот рис, 25 и рис. 26, на которых представлены таблица значений дипольных моментов и их Физиоло гическоя интерпретация (рис.25) и окончательный диагностический вывод (рис.26) Для б-го П.Р.

Обратим внимание на то,что в алгоритме предусмотрены и града-.ции ответа о смысле его достоверности — то-есть, е» ответе могут присутствовать термины " возможный *, " подозреваемый " . Например, если уменьшение дипольного момента лежало о пределах от.-2 до -3 СГ для среднего его значения о норме, то делался вывод - возможное Фиброзное изменение о этой области, если же ( например,для ишемических изменений),знак дипольного момента изменялся не о течение всего времени его максимальных, по модели, значений,то делался вывод-возможны ишемические изме нения, если же изменение знака наблюдали только о один момент времени-вывод был:подозреваемые ишемические изменения. И последнее. Выводы типа:подозреваемые ишемические + подозреваемые Фиброзные изменения, возможные ишемические + подозреваемые Фи

Палишкис Р.....

А . 8 1.5 1.3 1.7 -1.7 -17. 3 -14.8 -6. 1 45.

2 -.4 -1.5 -1.9 1 . 7 5.3 7.9 7.6 4.8 30.

3 .4 .9 -.6 -5.9 -8.7 -4.2 -2. 5 -1.7 24.

4 -.2 -.9 -.4 3.0 6.9 5. О 3. 8 3.0 23.

5 .0 -.2 .4 2.2 3. 1 2.2 1.6 1.2 10.

6 .0 .4 1.6 3. 8 3.1 -1.0 -1.0 -.5 11.

7 -.2 -.7 -.5 2.8 5.4 3. 6 4.7 3.6 21.

в .2 .4 -.7 -4.3 -6.2 -4.2 -3. 2 -2.2 21.

9 . 1 .3 . 3 .3 . 1 -1.2 -.6 -. 1 3.

10 . 9 .7 -1. 6 -8.7 -9.8 -4.6 -3.3 -2. 7 32.

11 1 -.5 -.8 .3 2.3 3.0 2.9 1.9 11.

12 .2 .6 .3 -1.1 -2. 1 -2.4 -2.2 -1.6 1С.

13 .0 -.3 -. 4 .9 2.7 1. 5 2.0 2. 1 <?.

14 .9 1.1 -.6 -7.4 -9.8 -5.6 -4.9 -4.0 34.

1. возможное ослабление депол.

2. ничего особенного

3. "сток" Фронта депол.

4. ослабление депол.,* сток" фронта депол.

5. ослабление депол.

6. ничего особенного

7. ослабление депол.сток" фро. а депол.

8. ослабление депол. ослабление депол.

10. ничего особенного

11. ослабление депол.

12. ничего особенного

13. "сток* Фронта депол. , возможная гипертрофия

14. возможная гипертрофия.

Рис. 25. Таблица значений дипольных моментов , их абсолютных сумм и их физиологическая интерпретация для больного П. Р.

— ижкччгсш ИЗРЕМЕШК) : в пмкитлтвй Сч.З) области;

-- ВО. ТЯЕР5ЭТЯ »ЖЕНЕН»» д д«сг*ли<«* <н,1} о^лгсти;

— ТНЕРОЗНЦЕ ИЗМЕНЕНИЯ •. о апикальной <н.5)

области; в бмовой етсик»; в веркмвке; -- ИШРКШЕ КЗИЕИЕМНЯ : в иижиМ (и.7) о{п*сти;

- РШтЧЕКИЕ ИЗНЕНЕНЯЯ : в пяхиг« <и.Ш о4лдстй;

-- поапзр. ГИПССТР№ИЯ : в пмвои же<пиочк#;

ПЯЦНЕНТ : СаНаЪЬ Я,

4ДТД ЯИЛШЯ . Ц.4.1Ш.

НОНЕР ЭКГ : 751

броэные изменения и так далее, и тому подобное, объединились алгоритмом в вывод — нарушения процесса деполяризации в соответствующем сегменте.

Таким образом,диагностический вывод, получаемый при ре -шении обратной задачи (о дальнейшем эту процедуру будем называть мультидипольным анализом) понятен лечащему врачу и доста точно просто автоматизируется. Конечно, за простоту надо платить. Общеизвестно, что процедура вычисления обратной матрицы неустойчива к шумам, в нашем случае, к токим входным параметрам ,как геометрия сердца и его положение в торсе ( напомним, что при мультидипольном анализе множественных отведений оычис ляется обратная матрица векторов отведений).Наши модельные ис следования показали, что наиболее чувствительна эта процедура к ошибкам при измерении сердца в поперечном направлении. Од нако, этот размер сердца, который определялся нами по ренне-нокимограмме в левой боковой проекции, учитывая растр рентгеновского луча, измерялся с точностью 5—7*, а в эти>- пределах результаты определения векторов отведений, по модельным экспе риментам, качественно не менялись, количественное же различие не превышало 15*, что, в свою очередь, несущественно отража -лось в окончательном диагностическом выводе.

РЕЗУЛЬТАТЫ МУЛЬТИРИПОЛЬНОГО АНАЛИЗА

МНОЖЕСТВЕННЫХ ОТВЕДЕНИЙ

ЭЛЕКТРОКАРРИОСИГНАИА

Электрокардиосигнал во множественных отведениях с помощью системы компьютерного анализа был зарегистрирован у 832 пациентов в возрасте от 18 до 82 лет,619. мужчин и 213 женщин. В это число входит и обучающая выборка из 30 практически

- 63 -

здоровых лиц — 26 мужчин и 4. женщины о возрасте от 18 до 50 <ет и 177 пациентовв Каунасской академической клиники или кар дологической поликлиники. На выборке из 30 здоровых лиц были эпределены границы " норма " i" 2 С'для значений дипольных мо-юнтов и сумм их абсолютных значений,а также определены пред-эарительно закономерности, изменений их знаков во время деполя эизаЦии. Самостоятельного значения эти данный но имеют, поэто чу в дальнейшем их обсуждать не будем. Основное обучение ал-"оритма (выделение закономерностей поведения значений дипольных моментов ) проводили на выборке из 177 больных, которым в долях верификации региональных изменений миокарда проводилась, <роме рутинных методов инструментального исследования { рент--енокимограмма, одномерная эх оск опия ».электрокардиограмма в 12 эбщепринятых отведениях), и компьютерная двумерная зхоскопия С Иазврявичюс Л., и др.,1990 ).На.этом материале была провере rta наша вышеупомянутая гипотеза о том,, что морфологические и Нункциональные изменения в мчокарде должны сопровождаться изменениями дипольных моментов двух типов — уменьшением их значений (абсолютным или относительным ), или изменением их знака на противоположный ( в моменты времени, когда по модели нормы диполь принимает максимальные значения ). На Данном этапе нас особенно не интересовала клиническая интерпретация этих изменений, важно было зафиксировать степень и частоту их в связи с изменениями региональной Фракции выброса по данным компьютерной двумерной зхоскопии, которая, как показали исследования ( Лауцявичюс А. и др., 1989 ), является чувствительным маркером ишемической болезни сердца (имея конечно в виду, что 100* -й корреляции между механической и

- 64 -

электрической Функциями миокарда нет ).О результатах обуче будет сказано ниже.

Из оставшихся 625 больных, которые составили контроль выборку, 437 пациентов находились на лечении о 3-ех кардио гических отделениях Каунасской академической клиники,188 -ликлинические больные. Из 437 пациентов 177 лиц перенесли Фаркт миокарда различной тяжести и локализации (96 - с зуб "О", 81 - без зубца "О"),из оставшихся 260 пациентов 59 бо ли ишемической болезнью сердца с документально подтвержден! на момент исследоь *ния ишемией миокарда (положительная пел1 гометрическая проба) и оставшиеся 201 случай были пациент! кардиомиопатиями, ревматическими изменениями,нестабильной < нокардией, ишемической болезнью сердца,но с оiрицательной > неоцененной велоэргометрической пробой и так далее. Из 158 следованных, составлявших поликлинический контингент,81 бо/ ной был с документально подтвержденными изменениями коронпр и положительной велоэргометрической пробой и 77 лиц без ишс ческих изменений миокарда. Euie раз подчеркнем, чю обгори мультидипольного анализа множественных отведений электрокар диосигнала был разработан так, чтобы определять именно общ электрофизиологические изменения о отдельных частях миокард Корреляция зафиксированных изменений дипольных моментов с о ределенными нозологическими единицами не входила о эту кон ретную работу, это дело дальнейших исследований. Поэтому в группы больных при Проверке точности алгоритма былиобьедине в следующие классы : 177 больных, перенесших инОоркт пнокар, (по Данным истории болезни),- в класс "есть инфаркт миокард; и 260 пациентов,которые не болели инфарктом миокарда- и клп!

- 65 -

" нет инфаркта миокарда ".'81 больной с изменениями коронароо (по данным коронарограФии)' и с положительной еелозргометричес кой пробой и 59 пациентов из класса " нет инфаркта миокарда но с изменениями коронароо или с положительной нагрузочной пробой - в класс " есть ишемия ", 77 пациентов из число поликлинических больных в класс * нет ишемии *. Из 4.37 паЦиен тов Каунасской академической клиники 143 больных, которым по данным эхоскопии и рентгенографии было установлено увеличение левого желудочка сердца были включены также в класс "есть гипертрофия левого желудочка".56 больным из 437 ни рентгенография, ни эхоскопия увеличения левого желудочка сердца не отмечали — эти пациенты составили класс " нет гипертрофии левого желудочка *.Из этого числа (199 больных) у 33 по Данным рентгенографии и эхоскопии отмечалось увеличение правых отделов сердца — это был класс "гипертрофия правого желудочка, соотве гстоенно 166 пациентов составили класс " нет гипертрофии пра-.оого желудочка ".

Перед тем, как представить результаты мультидипольного анализа множественных отведений электрокардиосигнала и обсудить их, считаем необходимым остановиться на двух важных мо — ментах. При обучении алгоритма на выборке из 177 лиц, которым проводилась двумерная компьютерная эхоскопия, было отмечено, что у тех больных, которые перенесли инфаркт:миокарда, о 88 & случаев была отмечена интересная закономерность - дипольные моменты тех или иных сегментов не только уменьшались, но и ме няли знак на противоположный ( о моменты времени, когда по мо дели нормы они должны были быть максимальными). Поэтому такая закономерноетьи Г5ылн выбрана для алгоритмического вывода-"ин—

- 66 -

Оарктные изменения". Второй момент - это вопрос о степени сс впадения наших Данных с клиническим диагнозом;в случае имфа£ та миокарда это,естественно, вопрос о совпадении определяемь локализаций.Известно,что локализация инфаркта миокарда опре£ ляется, о основном,по стандартной злектрокордиогрпмме. Инвест но также,что частота полного совпадения таких ответов с пате /югоанатомическими данными не превышает 30 % ( Гаргосас Л. 1975 ). Коронорографические Данные также не коррелируют полностью с локализацией инфарктных изменений , не говоря уже данных рентгенокимс рпйии. Поэтому мы и считали, что если на ши Данные о локализации инфарктных изменений совпадали с вно логичными клиническими данными ,даже если установленные нам локализации были частью клинических,и наоборот, то совпадени считали полным; если же локализации не совпадали совсем (наг ример,по клиническим Данным— инфаркт миокарда боковой стенки а по Данным алгоритма — инфарктные изменения где-либо в пере ной »тли в задней стенках, или в перегородке? ) , то такие случп считали частичным совпадением.Что касается инОорк1 ¡1 миокарда то о обучающей выборке случаев полного совпадения по локалиэ циям было 68 частичного - 32 Используя вышеупомянутый кр терий для определения инфарктных изменений, о контрольной вы борке из 437 больных, объединенных в классы " есть инфаркт м окарда" и " нет инфаркта миокарда ", 145 пациентам из 177,ко торые перенесли инфаркт миокарда, был сделан вывод о наличи инфарктных изменений*в тех или иных локализациях.

Таким образом, чувствительность мультидипольного анализ множественных отведений электрокпрдиосигнала по огнопения Данной патологии ровнялась 62 Отметим,что из 32 случаев не

- 67 -

определенных инфарктных изменений 18 (56%) составили ток на -зиваекке инфаркты миокарда Зез зубца "О"» (когда комплекс ORS не измокэн и диагноз ставится только по динамикесегмента ЗТ—Т и/или по болевому синдрому и лабораторным анализам). Из оставшихся 14 случаев нераспознанного инфаркта mv% - орда о 9 случаях он был локализован в задней стенке левого желудочка, а 3 случаях — в боковой стенке и а 2 — был переднеперегородочный. Интересно, что в 10 случаях инфаркта миокарда без зубца О алгоритмом отмечались ишегчическис изменения, однако без существенного уменьшения дипольного момента о соответствующем сег менте.Что касается степени совпадения,то случаев полного совпадения было 56 частичного — 44 Отметим также, что из числа 145 уста, юп/енных инфарктов миокарда у 8 пациентов (6%) отмечались инфарктные изменения в правом желудочке. Так как у нас не было возможности верифицировать этот вывод,.то вопрос этот остается пока открытым.

Из числа 26® пациентов, составивших класс " нет инфаркта миокарда *, 18—ти больным алгоритм ошибочно определил наличие инфарктных изменений. Таким образом, специфичность алгоритма по отношению к данной патологии равнялась 93 предсказуемая положительная ценность ,вычисляемая как отношение правильно-положительных ответов к сумме их с ложно-положительными -89 i», диагностическая эффективность алгоритма — 89 ftl Как иллюстрацию работы алгоритма мультидипольного анализа множест — пенных отведений электрокардиограммы приведем несколько примеров.

- 6ß -

о

Anaína pectoris intensiones II et guietis cl.f.III.Insuf

cordis Iû

Электрокардиографический вывод ( по общепринятым отведениям, о день регистрации множественных отведений - 92.02.) Alterationes Р,blocus cruris dextri incompletus,Infarctus my-ocardll tronsmuralis oriteroseptalls, apicolls stadium subncu-tum.

Рентгенологический вывод: увеличение левого желудочка IU степени, изменения сердца и аорты атеросклеротнчиского характера, локальное повреждение миокарда tesoro желудочка о апикальной области, признаки недостаточности левого желудочка.

Банные эхоскопии: дискинетические С парадоксальные ? ) движения межжелудочкооой перегородки о средней нижней ее части. фиброзные изменения передней стенки.

При мультидипольном анализе множественных отведений бы/i получен вывод, представленный на рис.27.Перед нами случай,как мы считали, полного совпадения,хотя инфаркт миокарда о перегородке и не был определен!зафиксированы июемические изменения)

угу

7 ПЕРЕГОРИМ

КЗСККЧЕСГКЕ КЗЯЕИЕШ : В «метальное См.П.и б проксимальной (м.З) оапастк*;

ЮМРИШЯ нзкшкна : з шюм Си.7) я

в »пичмьнса Си..4,3) облаетвх;

КЕЕИИЧЕЕШ. ИЗЙЕК01ПЯ : в «ннпйитм (н.12>

ТЛ-РСЗНМР НУЕНЕКИ : Я «ОКОСОП Сн.8}, в бокоочй бдалпыюн fn.ll) и я (и.1Ш ав/яетих;

гози. «?6РОЗШ: ИЗКЕИСКИЯ : о

>/ о,1-. 61

г ПРЙСЛЯ

ИШМНЧШКС ИЖСНСШ : о июней Сн.1Э> обмети;

ПАЦИЕНТ ; Сеагаск1епе Г.

ПЯТЯ ДИДШД : «.4.1И!,

НОЯЕР Ж ■ 773

Следующий пример — пример частичного соогалемич.

Ц-ой П.3.,м.,1937г. Клинический диагноз: Morbus ische

micus cordis. IH sine "0" undo® ante-ro&eptolis, apicali;

о

v.s.c. Insuf. cordis II A p.p.v.s.

Па электрокардиограмме о 12 общепринятых отведениях npi поступлении в стационар наблюдали повышение сегмента ST на мм. в отведениях V2 и V3, отрицательные зубцы Т а отведения: V2, V3, V4, V5 и V6. В динамике отрицательные зубцы Т помои ■ лись и в отведениях II и bvF.

При решении обратной задачи алгоритм дал вывод,представленный на рис.20. Как видим,в Данном случае локализации патологических изменений не совпадали.Интересны данные эхоскппии Инотопия нормальная, гипокинез передней стенки левого желудо-ка о верхней области Сто есть о локализации,близкой к указанной алгоритмом), увеличение правого желудочка, увеличение полости левого желудочка.

При анализе алгоритмом множественных отведений электро -кардиограммы пациентов, которые были нами отнесены к киассцг .* есть ишемия и нет ишемии " ,были получены следующие результаты: из 140 случаев класса " есть ишемия " ишемическш изменения были определены алгоритмом для 115 пациентов { чуо-ствитеиньость алгоритма — 82% ). Анализируя 77 случаев классе нет ишемии * , для "6 пациентов алгоритм дал ложно — положительный ответ, то-есть, специфичность алгоритма для дат югс класса равнялась 923;. Таким образом диагностическая эффективность алгоритма о этом о тношении была равна 86^, г» положи1ель-ная предсказуемая ценость-95*.Остается добавить, что среди 81

■п

/ПЕРЕ- I

' гв аеш I

' I з

СТБГОЗШЕ KIKEHEÜf.SJ : ß диеталтой (н.1> osпасти;

НН«ГеТ(ИЕ ЯЖКЕШ : в Еоковов бампько« {и.11> области;

СТШЗШЕ ИЗМЕНЕНИЯ : в ки**в« (н. .$.?) и В SMiHtCiSiuibHoH (н.Ю) oíatcmx; ВОЗЯ. ИЗПЕИЕРНЯ :

в апикальной Си..5,93 огластв;

— ЕШ. ГИПЕРТГСТ'И ; в noseo* ж ernannt;

ПЯЦНЕНТ : РЫаиоа Z.

4ДТД АШШ : 11.4.1»*.

И ОНЕР >КГ : 777

пациенте.у которого были сужены коронары (по Данным коронаро-граФии ) и отмечалась положительная нагрузочная проба, у 63 отмечались сегментные сужения ветвей правой коронарной артерии. У Aß токи« больных (63,5*) алгоритм фиксировать ишемичес кие или фиброзные изменения.

Таким образом, результаты решения обратной задачи для данной патологии указывают на возможность определять электрокардиографически i-шемические изменения не только по pe-, но и по деполяриэаЦионным процессам, что, как мы считаем, может существенно расширить возможности электрокардиографии. Отметим и такой Факт, что в подавляющем числе случаев (<>1*) определенной алгоритмом ишемии она Фиксировалась в перегородке или в верхушке сердца (изолированно или в комбинации с другими сегментами) .

Как иллюстрацию к вышесказанному, приведем следующий при

мер:

£J—ой С. Ц. ,м. , 1935г. Клинический диагноз: tlorbus Ische; -ffiicus cordis, stenosis a. a. coron. diffus, et S2 - ¿0*, S3 -60*, S7 - 80*. Angina pectoris intensionis c.f.II.

Ванные эхоскопии — ничего особенного,Фракция выброса=68*

Данные вентрикулограФии - асинергетических■зон нет.

Ванные сцинтигрофии — общий коронарный кровоток в пределах нормы, возможна ишемия в боковой стенке.

Велозргометрическвя проба - положительная. Результат анализа множественных отведений электрокардиосигна-ла этого больного представлен на рис. 29. Как видим, алгоритмом зафиксированы ишемические изменения в перегородке, верхушке левого желудочка, а также в правом желудочке.

/ПЕРЕ- 1 I ГОРОДЕЯ \

/ V. 3\ ;! : л/

, 1' ( Г ЛЕША I ' 8Ш*ОЧЕГ1

ИШЕККЧЕИК ИЗМЕНЕНИЯ : о пчмеииллто» С».2) области:

ШР03№ ИЗЯСНЕНКЯ : в «котики«» Сн.1) оХллсти;

ГЙЛЕРТРВТЯЧ : в п««-о»пцке;

КЕНИЧЕСШ ИЗМЕНЕНИЯ : в всехшке; ШГОЗМЫЕ ИЗЯЕНЕНИ? : в кита г в (N,4), в п«р»д>1»Ммл1.ио« (и. 12} и

' ПРЙ«Ш 2Ш5ртЕК\

ИЕККЧЕСЖ ИЗМЕНЕНИЯ : в нмнс* (я, 13) о5л»ети;

И | ПАЦИЕНТ : В.

1ЯТЯ НИШ» < ВОНСТ НГ :

И» наконец, приведем результаты распознавании алгоритмом такой патологии, как гипертрофия левого и правого желудочков сердца. Решающее правило построено так, что исходя из Факта увеличения суммы абсолютных значений дипольных моментов ос время всего процесса деполяризации оыносится сперва суждение о гипертрофии какого—либо сегмента. Оалее эти выводы объеди -няятся по стенкам и областям: если вывод " гипертрофия " су -ществует для всех трех сегментов, на которые о модели поделены отдельные стенки левого желудочка и перегородка.то ставится окончательный вывод — " гипертрофия такой-то стенки левогс желудочка ". Если ¡ее вывод " гипертрофия * определяется только Для двух из трех сегментов какой-либо стенки левого желу -дочка, то в окончательном варианте будет дан ответ "возможна* гипертрофия*, если же установлена гипертрофия только одногс сегмента из трех, то в окончательном ответе этот вывод игно -рируется.По аналогичному принципу строится окончательный выве для перегородки и для правого желудочка сердца.Таким образом, мы имели возможность судить о несимметрических гипертрофия} левого желудочка сердца,а также отдельно и о гипертрофии верхушки, что особенно важно о начальных стадиях некоторых заболеваний сердца, например, кардиомиопатий различного происхождения. При вычислении чувствительности и специфичности алго • ритма к данному классу патологии случаи гипертроФий отдельны; стенок левого желудочка и перегородки объединялись о оди| класс — " гирертроФия левого желудочка ".

Цыли получены следующие результаты: чувствительность алгоритма по отношению к гипертрофии левого желудочка равнялаа

6%,специфичноегь - 77%, предсказуемая положительная ценность диагностическая эффективность — 761».

Что же касается определения гипертрофии правого желудоч— а, то здесь результаты таковы: чуоствительность - 76%,специ-ичность — 70*;, предсказуемая положительная ценность - 54', иагностичсская эффективность-815;. Как иллюстрацию представим езультат анализа множественных отведений электрокардиосигна-а 6-оЯ С.И., ж., 1939 г. С Рис.30 ).

О

Клинический диагноз: Morbus hypertonlcus st. II verlatio

erdiocerebralis. Angina pectoris intensionis, c.f.II. Insuf. о

ordis I c.f.I.

Оанмыо электрокардиограммы в 12 общепринятых отведениях: лнусоеый ритм, высокие острые зубцы Т в отведениях V2, V3 и

площенныо зубцы Т в отведениях V4, V5, V6, гипертрофия лево-

■ \

о желудочка.

Оанные эхоскопии: несимметрическая гипертрофия I степени авого желудочка, увеличение правого желудочка,гипокинез задней стенки левого желудочка сердца.

Данные велоэргометрии: проба положительная. В результатах мультидипольного анализа множественных от— гдений обратим внимание,на то,что, во-первых, алгоритм пра— 1льно определил несимметричную гипертрофию — установлена ги— эртрофия верхушки сердца и гипертрофия задней стенки левого глудочка,во-вторых, определена возможная гипертрофия правого глудочка-На ишемические изменения указывает установленная ал зритмом ишемия перегородки в ее проксимальной облает^ и, на-энец, определенный по эхоскопии гипокинез задней стенки кор-?лирует с определенными Фиброзными изменениями в ней.

-- (ИНИЧЕИИЕ ИЗИН'СИЯЯ : Г. пиавемалш»« С«.2>

-- Г£Г-ТГ1 V'':¡-'й : ь к б

стгь^г;

- r.láfGj'.iHE *ЗПСХ1*М -" « t.*«*** ÍH.7) к

ß Ç-OKCSOA CH.11? с&лгстг-ч;

— Mirt. ГКП£Г7РЬтаЗ ; О пал cor, и-ццочкг;

: SerwyaiHene h. !

ЙЛТД ДЯЯЛИЗЛ : ил.тг. i

H0SIEP ЭКГ : 473 1

Рис.30. Результат компьютерного анализа иножг?стионных отведений эиектрокардиосиг.нала б—ой С.М.

Обобщая результаты, полученные при мультидипольном анализе множественных отведений электрокпрдиосигнала можно ут — верждать, что предложенный метод решения обратной задачи позволяет достаточно надежно определять инфаркткий, ишемические, гипертрофические и Фиброзные изменения в различных областях желудочков сердца.По всем этим изменениям чувствительность ал горитма равнялась 7*3%, специфичность - предсказуемая по-

ложительая ценность-85%,а диагностическая эффективность- 81%.

ОСНОБНЫЕ BUBODU

1. Оля решения прямой задачи электрокардиографии предло— гена феноменологическая мультидипольная модель сердца, отли — ■тапщаяся от ранее известных ориентацией диполя к поверхности :егмента миокарда и возможностью определения индивидуальных для данного испытуемого векторов отведений.

2. Разработана и экспериментально проверена методика определения индивидуальных для испытуемого векторов отведений методом " отражений " при аппроксимации торса пациента прямоу -ольным параллелепипедом.

3. Показ,.на возможность решения прямой задачи электрокардиографии с помощью мультидипольной модели генеза комплекса )RS в 12-ти общепринятых отведениях. •

4. Показана возможность решения обратной задачи электро-сардиограФии методом имитационного моделирования с использо-тнием мультидипольной модели.

6. Разработана методика решения обратной задачи при синх ронной записи эиектрокарйиосигнаиа во множественных отведения

7. На основе этой методики создан алгоритм мультидипол^ ного анализа электрокардиограммы во множественных отведениях основным достоинством которого является получение диагности ческого вывода, понятного практическому прочу и сровнительн просто поддающегося автоматизации.

8. Алгоритм позволяет получить информацию об инфарктш.х ишемических, фиброзных и гипертрофических изменениях о отдель них сегментах миокарда, в том числе в межжелудочковой порего родке, базальных областях левого желудочка, правом желудочк сердца.

9. Чувствительность предложенного метода решения обратно

задачи по всем патологическим изменениям равнялись 79%, ci К'ци

Оичность — S4.S;, диагностическая эффективность - 81»,предскпзу емая положительная ценность — 85%.

СПИСОК ПЕЧАТНЫХ РАЦОТ ПО ТЕМЕ ПИССЕРТАЦИИ

1. Анализ признаков комплекса ORS. 1. ИнФормативност некоторых параметроо комплекса QRS/Г.Гельман// Машинопись, дс

понирована в ВИНИТИ 12.08.1975., Но. 102379 - 15 с.

2. Анализ признаков комплекса ORS. II. Исследование дио

ностической эффективности информативных параметров комплекс ORS/Г.Гельман// Машинопись, депонирована в ВИНИТИ 12.08.1975.

Но.10238Э - 13 с.

3. Количественный анализ комплекса ORS электрокардиогре

мы /Г.Витенштейнас, Г.Гельманас, Ц.Колтун//Соейкотос опсауга. - 1987.- Но.11.- С.3-5. - На лит.яз.

Quantitative Analyse des ORS Komplexes / G.Gelmanas, I.Januschkevitschus, G.WIttensteinos// Zschr.Inn.Med. - 1974.

- Vol.29,- Hr.24. - P.1008-1013.

5. Л/!Горитиы анализа ЭКГ / К.-Л.Валужис,А.Вайнорас,M.Ba-лужоне, Г. Витенштейнас, Л. Гаргасас, Г. Гельманас и др.// В кн. : Проблемы ииомичвской болезни сердца. — Вильнюс.л976.— С. 2ЙО -220.

6. Экспериментальный анализ методов оценки вектора отведения / О.Цукаускас, Г.Гельман // В кн.:Теория и практика автоматизации электрокирдиологических и клинических исследова— •)ИЙ." Каунас, 1977,- С.256-250.

7. Усовершенствованный электрод для регистрации электро-■«прдиосигналов / Г. Гельманос» Л.Кирмонас // Техника средств ;пязи,- 1978. - сзып. 3,- С. 95-97.

8.Количественный анализ электрокардиограммы в 12 стянда-этныз отведениях / Г.Гельманас //XXVI иежинститутскпя научная <онФеренция Каунасского медицинского института: Тез. докл. —

- Каунас. 1978. - С. 76 -77.

9. Электрод для регистрации электрокардиограмм / Л.Кирмо «je, Г.Гельманас // Информационный листок Минздрава Лит.ССР.—

- Каунас, 1979.

Ю. Количественный анализ ЭКГ в общепринятых отведениях / Г.Гельман // Кардиология.- 1980. - т.20. - Но.3.-С.112-114.

11. Векторный анализ обычной электрокардиограммы / Г.Гельман // В кн.:Теория и практика автоматизации в кардиологии.

- Каунас,1980. - С. 22-26.

12.Определение векторов отведений при представлении тор-

- 80 -

са прямоугольным параллелепипедом / Ф.Цукаускас, П.1}утрима1 Г.Гельманас,А.Гутман, В. Юрконис // В кн.: Теория и прак тика ai томатизации электрокардиологических и клинических исследов! нйй: материалы симпозиума специалистов стран—членов СЭВ t теме 2.2.9 комплексной проблемы " Сердечно-сосудистые зобол< вания ".сентябрь 1981г. - Каунас,1981. - С. 166 -173.

13. Об информативности векторного анализа электрокарди« грамм / Г.Гельманас, В.Димшене // Теория и практика автомат! зации электрокардиологических и клинических исследований :Т( зисы II Всесоюзного совещания, Каунас, 11—23 октября 1981 г. Каунас, 1981. - С. 122 - 124.

14. Математическая модель комплекса ORS электрокардиог раммы / Г.Гельманас // Применение математических методов об работки медико-биологических данных и ЭВМ о медицинской тех нике : Тезисы докладов Всесоюзной коноеренции. — М., 1984.

- С. 145-147.

15. Моделирование комплекса ORS ЭКГ в 12 стандартных от ведениях / Г.Гельманас, В.Врконис // Кардиология. - 1984.

- Но.10. - С. 109 -111.

16. Мультидипольная модель генеза электрокардиосигнаиа Ч. Лльшаускас, Г. Гельманас, В. Врконис // Пепонировано в /IMHTt

- Вильнюс, 1984. - 22 С.

17. Феноменологическая модель генеза комплекса ORS эле* трокардиограммы / Г.Гельманас, В.Врконис // Вопросы разработ ки и внедрения радиоэлектронных средств при диагностике сер дечно-сосудистых заболеваний : Тез.докл.Всесоюзной конФ. -М. 1984. - С. 134 - 135.

ls. Применение феноменологической модели генеза комплекса QRS электрокардиограммы'для диагностики некоторых патоло --ических процессов в миокарде / Г.Гельманас, В.Юрконис // Достижения сравнительной электрокордиологии : Тез. II междуна -эодного симпозиума по сравнительной электрокар^,.ологии. — Сыктывкар, 1985. - С. 88-89.'

19. Совершенствование методов оценки ишемической болезни сердца с применением ЭВМ и математического моделирования :Отчет НИР (заключительный), Но. per. 81058308. - Каунас,1985. -- 81 с:

20. Специализированная модель для локализации пути уско-эенного проведения возбуждения из предсердий в желудочки сорта / Р.Гельманас, В.Врконис (( Теория и практика автоматиза-дии кардиологических исследований : Материалы международного симпозиума специалистов стран-членов СЭВ. - Каунас, 1986. -■ С. 410-416.

21. Характеристика метода моделирования патологического сомплекса QRS электрокардиограммы в 12 обычных отведениях /

Гельманас, Л. Калашайтите // Научные труды высших учебных заведений /1ит. ССР " Медицина" . - Вильнюс, 1986. - С. 24-28.

22. Establishment of the Kent bundle with the phenomeno-^ogical model of delta-wave / G.Gelmanas, V.Jurkonis // Pro -jress In biological function analysis by computer technologi-?з: Abstracts. - Berlyn, 1987. - P.3-08P

23. Phenomenological model of delta-wave / G.Gelman, V. lurkonis // Progress in Computei—Assisted Function Analysis / :d. J.L. Ulillems, J.H. van Bemmel end J.Mlchels. - Elsevier

Selene« Publishers B.V. (North-Holland) IFIP- 1MXA, 1986.- P 78-79.

24.A Mtthod for Multilled ECS Analysis Based on Multidi pole Presentation of the Equivalent Generator / G.Gelnanas.L Gareasas // 16th International Congress on Electrocerdlology Abstract». - Budapest-Hungary, ¿-6 Sept., 1989. - P.17.

25. Алгоритмическое и программное обеспечение систем компьютерного анализа множественных отведений ЭКГ / Ч.Алыиау скас, Л. Гвргнсос, Г.Гельмпнас и др. // Теория и практика ов томатизации кардиологических исследования : Материалы между народного ci-« мтоэиума. — Каунас, 199В. - С. ¿6 - 5в.

26. Аппаратуре Для компьютерного анализа множественны отоедений ЭКС / А. Астриусквс, Г.Гельман, А.Кирмонос, В. Мишки мис // Теория и практика автоматизации кардиологических иссл дований : Материалы международного симпозиума. — Каунас,1990 - С.42 - 46.

27.Комплекс аппаратуры регистрации и впода множественны; отведений ЭКС о ПЭВМ / А.Астраускос, Г.Гельманас, А.Кирмонос В.Мишкинис // Проблемы создания технических средств для диагностики заболеваний сердечно-сосудистой системы : Тез.доки Всесоюзной конференции, ч. 1. — Иьооо,1990. - С.38-39.

28. Разработать и проэести пробную эксплуатации диагностического комплекса для неиноазиеного исследования сердечно -сосудистой системы на базе мини и микро-ЭВМ : Отчет НИР ( заключительный ), Но.гос.per. 01860042547. - Каунас,1990.- 37с.

29. Results of blophisical analysis of mult 11led ECG /G. Gelmanas, V.Jurkonls, S.Korsokos // Ischemic heart disease / Ed.J.Bluzas. -'Vilnius,1992.

30. Hardware for computerized system of body surface potential ihappine analysis / A.Astrauskas, G.Gelmanas, V.Miski-nia // Ischemic heart disease /Ed.J.Bluzas. - Vilnius,1992.