Принципы организации и функционирования приборно-компьютерных систем для электрокардиографических исследований

Электрокардиография

Этот метод обследования с момента своего изобретения в 1903 г. до середины 60-х годов развивался очень бурно, но преимущественно экстенсивно. Были разработаны ряд систем отведений, усовершенствована усилительная и регистрирующая аппаратура (вспомним, что в первых применявшихся в клинике электрокардиографах для записи ЭКГ использовалась фотографическая лента). Но, в целом, сама процедура оставалась такой же, как в начале века. Процесс регистрации и анализа ЭКГ был разделен во времени, а вся обработка сигнала ограничивалась усилением и довольно слабой фильтрацией шумов и помех.

В середине 60 годов для управления самим регистрирующим прибором в кардиографической технике стали применяться электронные цифровые компоненты. Управление кардиографами стало более удобным, а сами приборы более надежными. Однако стало ясно, что вычислительные элементы потенциально способны на большее, а именно на предварительный анализ ЭКГ еще в процессе регистрации, что способствует улучшению качества получаемых при этом результатов.

Предварительный анализ ЭКГ в самом регистрирующем приборе позволяет сэкономить время медика при расшифровке ЭКГ (освобождая его от рутинной работы) и при сопровождении кардиограммы — подписывания, проведения измерений и т.д.

На следующем этапе развития электрокардиографического оборудования цифровая техника позволила получить из ЭКГ новую информацию, которую ранее, до цифровых методов обработки сигнала просто не замечали. Речь идет о поздних потенциалах, которые до середины 80-х годов были практически недоступны для анализа, хотя и присутствовали в ЭКГ. Современная компьютерная обработка ЭКГ позволила выделить эти потенциалы, понять их диагностическое значение и использовать в практике. Несмотря на полемику вокруг природы поздних потенциалов, по-видимому, имеется достаточно наблюдений, доказывающих их диагностическое и прогностическое значение.

То же самое относится и к различным способам картирования ЭКГ, когда на экран ЭВМ выводятся карты распределения сердечных потенциалов. Ручная обработка этих данных невозможна, в то время как даже не очень мощные ЭВМ справляются с этой задачей с относительной легкостью, предоставляя кардиологам целый океан информации о динамике возбуждения миокарда.

Запись ЭКГ включает обычно 12 отведений: три стандартных (I, II, III), три усиленных однополюсных отведения от конечностей (avR, avL, avF) и шесть грудных однополюсных отведений (V1-V6). В процессе регистрации на экране монитора сигнал отображается в реальном масштабе времени, что затрудняет детальный анализ сигналов, поэтому производится избыточная запись в базу данных, предполагающая последующую их редакцию.

Отбор и редактирование данных производится после записи ЭКГ в базу данных с целью выделения участков ЭКГ для дальнейшего анализа. На этом этапе возможно медленное воспроизведение сигнала на экране монитора, его остановку. В любом месте записи могут быть установлены маркеры - метки, чтобы с помощью соответствующей команды удалить участки записи, непригодные для анализа.

Выделение характерных графоэлементов и измерение параметров ЭКГ. Наиболее важным этапом работы программы является распознавание зубцов P, Q, R, S, T (рис.2).

Задача распознавания состоит в определении точек начала и окончания каждого зубца, нахождений максимумов высоты зубцов и их идентификации. Для решения этой задачи фирмы, выпускающие компьютерные кардиоанализаторы, используют различные математические методы, в частности метод вычисления первой и второй производных. С помощью первой производной можно найти точки перегибов и изломов кривой, а знак второй производной в этих точках указывает на минимум или максимум значений.

Алгоритм распознавания существенно усложняется тем, что при различных видах патологии происходит значительное изменение структуры сигнала.

Интервал PQ Интервал RR

0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
-0,1

Сегмент PQ

Сегмент ST Cегмент TP

Интервал QT

Рис.2. Схематическая структура ЭКГ

Для устранения многочисленных мелких зубцов, маскирующих истинные точки перегиба и максимумы сигнала ЭКГ, используют аппроксимацию сигнала сплайн-функциями или полиномами различных порядков; эта задача решается также методом цифровой фильтрации высокочастотных составляющих. Выделенные точки начала и конца каждого зубца являются основой для измерения длительности комплексов, интервалов и сегментов.

Интерпретация результатов анализа и оформление заключения основывается на данных выявления элементов ЭКГ и измерения их параметров.

Результаты измерений и расчетов используются для выявления основных электрокардиографических синдромов Алгоритмы синдромального анализа ЭКГ основаны на врачебной логике: сравнении параметров ЭКГ с диагностическими критериями, основанными на данных литературы, экспериментальных данных и опыте ведущих специалистов в этой области.

Номенклатура ЭКГ-заключений формируется с учетом общепринятых стандартов и методических рекомендаций и включает следующие диагностические классы:

1. Нарушение функции синусового узла.

2. Эктопические импульсы и ритмы.

3. Синдром ускоренного предсердно-желудочкового проведения возбуждения.

4. Трепетание и фибрилляция предсердий и желудочков.

5. Положение электрической оси сердца.

6. Гипертрофия и острые перегрузки различных отделов сердца.

7. Нарушения проведения импульсов (блокады).

8. Изменения ЭКГ при нарушении коронарного кровоснабжения миокарда.

9. Изменения ЭКГ при хронической коронарной недостаточности и обострении ишемической болезни сердца.

ЭКГ-заключения формируются на основе идентификации и анализа характерных для той или иной патологии изменений электрокардиосигналов.

Документирование исследования состоит в выдаче на печать числовых, графических результатов и компьютерного ЭКГ-заключения. Для создания врачебного заключения необходимо сопоставление ЭКГ и клинических данных.

Актуальным является вопрос стандартизации представления информации для передачи данных ЭКГ как между цифровым электрокардиографом и компьютеризированной системой управления, так и между компьютерными системами различных производителей. Сейчас наиболее проработанным для обмена цифровыми ЭКГ считается стандарт SCP-ECG, разработанный Европейским институтом стандартизации (CEN). Стандарт разбивает логическую последовательность ЭКГ данных на секции и описывает содержание и формат представления каждой секции.

Секция 1: данные о пациенте – имя, идентификатор, пол, дата рождения, данные об обследовании (дата, время, условия).

Секция 2: кодирование ЭКГ по Хаффману или любому алгоритму архивирования и разностного сигнала.

Секция 3: перечисление отведений, переданных в текущей записи.

Секция 4: расположение QRS-комплсксов.

Секция 5: репрезентативный комплекс для каждого отведения.

Секция 6: исходный сигнал для каждого отведения или разностный сигнал, полученный путем вычитания репрезентативного комплекса из исходного сигнала.

Секция 7: общие измерения каждого комплекса в записи для всех отведении (длительности, углы поворота электрических осей и др.).

Секция 8: текстовый диагноз от интерпретирующего устройства.

Секция 9: диагностические данные, специфичные для производителя.

Секция 10: измерения, произведенные для каждого отведения отдельно.

Секция 11: унифицированное закодированное заключение.

Используя стандарт SCP-ECG, прикладные программы Windows могут обмениваться данными о пациенте, проведенных исследованиях, сжатыми ЭКГ-данными и текстовым диагнозом. Возможен обмен ЭКГ по всемирной сети.

Дата добавления: 2014-11-20