Анализ поздних потенциалов предсердий на основе комплексного использования временных и частотных характеристик кардиосигнала
Щербакова Т. Ф., Щербаков Г. И., Седов С. С., Горохов С. Н. Повышение точности автоматической обработки электрокардиосигнала при обнаружении на нем низкоамплитудных потенциалов. // Вестник КГТУ им. А. Н. Туполева. Казань, 1997. т1. — С. 66−68. В нашем случае А^) действительная, периодическая функцияизвестны некоторые приближенные значениявеличин прихё = ф, g = 0,., N -1- Ш = 1. Ошибки… Читать ещё >
Анализ поздних потенциалов предсердий на основе комплексного использования временных и частотных характеристик кардиосигнала (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Содержание
- 5. 2. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И КРАТКИЕ
ВЫВОДЫ Разработана и создана кардиологическая система регистрации и анализа поздних потенциалов предсердий сердца. Анализ ППП, выделенных из шумов с помощью временного усреднения электрокардиосигнала, проводится амплитудно-временным, а также спектральным методами. При осуществлении временного усреднения были разработаны оригинальные алгоритмы, позволяющие устанавливать различные режимы усреднения и производить отбор Р-комплексов для усреднения по корреляционному критерию. Если величина критерия была меньше установленного порога, то участок сигнала ошибочно принимался за зону предсердного комплекса. Исходя из проведенного анализа записей электрокардиограмм, было выявлено, что наилучшая классификация форм предсердных комплексов осуществляется при В=0,81.
Для получения спектра фильтрованного Р-комплекса использовался математический аппарат быстрого преобразования Фурье.
Проведены испытания кардиологической системы на кафедре терапии № 1 Казанской Государственной медицинской академии, в ходе которых, начиная с 1998 года было обследовано на 111 111 в общей сложности 115 пациентов. Кардиологическая система позволяла быстро (за время не более 6 минут) и надежно определять наличие или отсутствие 111 111 на ЭКС. С помощью удобного интерфейса пользователя можно легко находить в банке данных ЭКС пациента, записывать в банк необходимую информацию о пациенте, редактировать ее, а также выводить на экран дисплея и принтер результаты анализа 111 111 в виде графиков и цифр в нужной для врача форме. В программу вывода графиков на экран встроены функция курсора, позволяющая производить точные промеры временных и амплитудных интервалов любых участков сигнала и функция изменении масштаба по оси у для более детального просмотра записи врачом.
Анализ качества работы алгоритма поиска точки синхронизации Р-комплекса на основе набранного материала показал значительное снижение более чем в 2,8 раза количества неверных решений алгоритма для исследованной выборки. Гораздо более высокая эффективность предложенного в данной работе алгоритма синхронного накопления по Р- зубцу по сравнению с алгоритмом временного накопления по R — зубцу нашла свое отражение в следующих цифрах: выявлено снижение (на 11%) в контрольной группе значений FAP при усреднении по зубцу R по сравнению с его абсолютными значениями при усреднении по зубцу Р и аналогичное снижение показателя У20(на 10%). средние значения различий данных показателей в группах больных были меньше и составили 3% для параметров FAP, 7% для параметров V20. в группе больных с пароксизмами мерцательной аритмии выявлено наибольшее увеличение длительности фильтрованного сигнала зубца Р (в среднем нас 8%) по сравнению с аналогичными показателями контрольной группы. Отмечены снижение значений FAP в группе больных. Выявленные различия значений амплитуды зубца Р, и его конечной части при использовании различных режимов усреднения, вероятно, могут быть результатом влияния колебаний интервала P-Q. при использовании критериев: длительность фильтрованного Р комплекса (FDP) больше 120 мс и среднеквадратичная амплитуда последних 20 мс Р комплекса (Г20) меньше 3,5 мкВ у больных с пароксизмами мерцательной аритмии чувствительность метода 90% - Р — тригерный режим составила <
90% - R — тригерный режим 96% - Р — тригерный режим специфичность составила предсказующая ценность
75% -К — тригерный режим
93% - Р — тригерный режим 82% -Я — тригерный режим при анализе исходных данных также было выявлено, что у больных с пароксизмальной формой мерцательной аритмией на фоне ИБС (55 человека) имеются достоверные изменения значений общей спектральной плотности, высоко- и низкочастотных составляющих свойственные определенным группам больных, которые могут быть использованы в качестве диагностических признаков, реализация алгоритма коррекции дрейфа изолинии повысила достоверность анализа ЯТ-сегмента (Р*по = 100- Р*Пн=0.95). Доверительный интервал математического ожидания разброса амплитуды конца ST- сегмента уменьшался в среднем на 17% при доверительном интервале вероятности данного события [0.87.0.97]).
Таким образом, в результате разработки и создания кардиологической системы регистрации и анализа 111 111 на фоне ИБС существенно повысилась достоверность проводимого автоматического анализа 111 111 и ишемии. Это, в свою очередь позволяет улучшить качество и расширить возможности диагностики различных аритмий сердца.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Представленная в данной работе кардиологическая система позволяет своевременно выявлять контингент лиц с большой степенью риска возникновения предсердных аритмий сердца, в том числе и опасных для жизни. Решение такой задачи имеет большое практическое значение, так как дает возможность заблаговременно принимать меры для устранения подобных состояний.
Обследование больных с помощью системы существенно увеличивает возможности и достоверность диагностики пароксизмальной мерцательной аритмии сердца на фоне ишемической болезни сердца, и выводит ее на качественно новый уровень. Это было достигнуто благодаря применению современных вычислительных средств и реализации с их помощью более совершенных алгоритмов обработки электрокардиосигнала. Результатом проведенного научного исследования явилось значительное повышение достоверности анализа наличия либо отсутствия поздних потенциалов предсердий сердца. Реализованные в системе методы адаптивной цифровой фильтрации, спектрального анализа, коррекции дрейфа изолинии и временного усреднения сигнала дают возможность исследовать не только 111 111 но и другие низкоамплитудные потенциалы, возникающие на ЭКС, например, потенциалы
115 пучка Гиса (11 111), поздние потенциалы желудочков (ППЖ), также имеющие большое диагностическое значение.
Таким образом, на основании проведенного исследования можно утверждать, что созданная кардиологическая система регистрации и анализа 111 111 позволяет получить значительное количество полезной информации о функциональном состоянии сердца пациента, недоступной при исследовании обычными методами, а реализация разработанных алгоритмов повышает достоверность анализа 111 111 до практически приемлемого уровня. Это положительно влияет на качество оказания медицинской помощи больным с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Вместе с тем разнообразие задач анализа низкоамплитудных потенциалов ЭКС, а также разнообразие технических подходов и средств диктует необходимость проведения дальнейших исследований в данном направлении.
1. Абрамов А. А. Вариант метода прогонки // Вычислительная математика и математическая физика. -1961. — № 2. — С. 349−351.
2. Акашева Д. У. Поздние потенциалы желудочков: электрофизиологическая основа, методы регистрации и клиническое значение // Кардиология,-1991. № 9. — С. 76−80.
3. АмсировР.З. Электрокардиотопография. М., 1965.144с.
4. Бакалов В. П., Миррахимов М. М. Теоретические проблемы биотелеметрии. Фрунзе, 1978. 309 с.
5. Бакалов В. П., Миррахимов М. М. Прикладные аспекты биотелеметрии. Фрунзе, 1979.272с.
6. Бакалов В. П. Методы биотелеметрии. -Л.: Наука, 1983. 176 с.
7. Балантер Б. И. Вероятностные модели в физиологии. К анализу механизмов функционирования физиологических систем. М., 1977. 251с.
8. Балантер Б. И. Математические модели синаптических процессов. В кн.: Итоги науки и техники ВИНИТИ. Бионика. Биокибернетика. Биоинженерия, М., 1979, т. З, с.5−51.
9. Баум О. В. Моделирование электрической активности сердца. В кн.: Биофизика сложных систем и радиационных нарушений. М., 1977, с.119−129.
10. Бахвалов Н. С. Численные методы. М.: Наука, 1973. — с.631 П. Бернштейн В. М. Статистические параметры электрического сигналамодели мышц. Биофизика, 1967, т. 12, вып.4, с. 693−703.
11. Большая медицинская энциклопедия. Т. 29. / Под ред. А. Н. Бакулева. -М.: Советская энциклопедия, 1964. 608 с.
12. Большая медицинская энциклопедия. Т. 34. / Под ред. А. Н. Бакулева. -М.: Советская энциклопедия, 1964. 590 с.
13. Большая медицинская энциклопедия. Т. 35. / Под ред. А. Н. Бакулева. -М.: Советская энциклопедия, 1964. 615 с.
14. Брудная Э. Н., Остапчук И. Ф., Методы функциональной диагностики заболеваний сердечно-сосудистой системы. Киев: Здоровья, 1968. — 276 с.
15. Воеводин В. В. Численные методы алгебры. Теория и алгоритмы. -М.: Наука, 1966.-400 с.
16. Гутман А. Биофизика внеклеточных токов мозга. М., 1980, -184с.
17. Дьяконов В. П. Справочник по алгоритмам и программам на языке бейсик дня персональных ЭВМ. М.: Наука, 1987. — с. 240.
18. Иванов Г. Г., Востриков В. А., Внезапная сердечная смерть и поздние потенциалы желудочков // Анестезиология и реаниматология. 1991. — N3. — С. 46 — 49.
19. Иванов ГГ. и др. Электрокардиография высокого разрешения: некоторые итоги 4-летних исследований // Кардиология. 1994. — № 5. — С. 22 -25.
20. Кардиомониторы. Аппаратура непрерывного контроля ЭКГ. / Под ред. А. Л. Барановского, А. П. Немирко. -М.: Радио и связь, 1993 290 с.
21. Клиг В. Биомедицинские применения микропроцессоров. ТИИЭР.1978,т.66.Ы2,с.42−62.
22. Колчин В. Ф., Севастьянов Б. А., Чистяков В. П. Случайные размещения. М., 1976.224 с.
23. Королюк В. С., Костюк П. Г. Пятигорский Б.Я., Ткаченко Э. П. Математическая модель спонтанной активности некоторых нейронов и ЦНС. -Биофизика, 1967, т. 12, вып.5,с.899.
24. Крамер Г. Математические методы статистики. / Пер. с англ.- Под ред. А. Н. Колмогорова. -М.: Мир, 1975. 648 с.
25. Кромвел Л. Медицинская электронная аппаратура для здравоохранения / Пер. с англ.- Под ред. Р. К. Размахнина. -М.: «Радио и связь», 1981. 344 с.
26. Куламбаев Б. Б. и др. Электрокардиография высокого разрешения: некоторые методические подходы при анализе поздних потенциалов желудочков сердца. // Кардиология. 1994. — № 5. — С. 15 — 20.
27. Лауцявичус А. и др. Диагностическое значение поздних потенциалов желудочков сердца. //Кардиология. 1986. — № 4. — С. 9−13.
28. Левин Б. Р. Теоретические основы статистической радиотехники Т1. -М.: Советское радио, 1974. 549 с.
29. Ливенсон А. Р. «Электромедицинская аппаратура. -М.: Медицина, 1981. 344 с.
30. Механизм деятельности центрального нейрона. М.- Л., 1966,263 с.
31. Морозов В. А. О восстановлении функции методом регуляризации// Вычислительная математика и математическая физика. 1967. — № 4. — с. 874 881.
32. Мурашко В. В., Струтынский А. В. Электрокардиография. М.: Медицина, 1987.-255 с.
33. Персон P.C. ., Либкинд М. С. Моделирование интерференционной биоэлектрической активности. Биофизика, 1967, т.12,вып1, с. 127−134.
34. Персон P.C. Электромиография в исследованиях человека. М., 1969.232с.
35. Позняков С. М. Кмеханизму нейросекреции в нервно мышечном соединении. -ДАН СССР, 1972, t.203,N5,c. 1186−1188.
36. Попов А. Ю. Новый метод анализа поздних потенциалов сердца человека // Радиотехника 1997. № 9. С. 83−86.
37. Простакова Т. С., Акашева Д. У, Иванов Г. Г., Жарова Е. А., Сметнев A.C. Поздние потенциалы предсердий //Кардиология. 1996. — № 11. — С. 95−100.
38. Пятигорский Б. Я. Спонтанная активность первых центральных нейронов восходящих путей кожной чувствительности. Биофизика, 1967, т. 12, вып. З, с.516−523.
39. Рытов С. М.
Введение
в статистическую радиофизику. М., 1976.4.1. Случайные процессы. 496 с.
40. Сергеев Г. А., Павлов Л. П., Романенко А. Ф. Статистические методы исследования ЭЭГ человека. Л., 1968. 208 с.
41. Теоретические основы электрокардиологии. М., 1979. 470 с.
42. Тихонов В. Й. Выбросы случайных процессов. М,. 1970. 392 с.
43. Тихонов В. И., Миронов М. А. Марковские процессы. М., 1977. 488 с.
44. Чирейкин Л. В., Шурыгин Д. Я., Лабутин В. К. Автоматический анализ электрокардиограмм. -М.: Медицина, 1977. -248 с.
45. Щербакова Т. Ф., Щербаков Г. И., Седов С. С., Горохов С. Н. Повышение точности автоматической обработки электрокардиосигнала при обнаружении на нем низкоамплитудных потенциалов. // Вестник КГТУ им. А. Н. Туполева. Казань, 1997. т1. — С. 66−68.
46. Neyman J. And Pearson E.S. On the use and interpretation of certain test criteri for purposes of statistical inference. B, 20 A (1928), 175,263.
47. On the interpretation of X fr°m contingency tables, and the calculation of1. P. JRS, 85(1922), с 87.
48. Pierce D.L., Easley A.R., Windle J.R., Engel T.R. Fast Fourier transform of the entire low amplitude late QRS potentials to prediot ventricular tachycardia //J. Amer. Col. Cardiol. 1989. — Vol. 14. — P. 17 331 — 1740.
49. Rush S. Inhomogeneitics as a cause of multiple peaks of heart potential on the body surface: theoretical studies. IEEE Trans. Biomed. Eng., 1971, vol. BME -18, N2, p. 115−124.
50. The fit a for nula for discrepants. PTRS, 228(1929). The conditions under2which X measures the discrepancy between observation and hypothesis. JRS, 87(1924), с 442.
51. Werner I., Gracner R. Data acquisition and processing in medicine and contribution of the microprocessor. Methinform. Med., 1980, vol. 19, N 2, p.69−74.
52. Worley S.J., Mark D.B., Smith W.M., et al. Comparison of time domian and freqency domian variables from the signal average elec trocardiogramms: a multivariable analysis // J. Amer. Col. Cardiol. 1988. Vol. 11. — P. 1041 — 1051.
53. П 1. РЕЖИМЫ РАБОТЫ ПРОГРАММЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ППП.
54. Проанализируем наиболее важные этапы обработки:
55. Обнаружение ОЯ^-комплекса и выбор опорных точек для коррекции изолинии;
56. Коррекция дрейфа газоэлектрической линии.
57. В нашем случае А^) действительная, периодическая функцияизвестны некоторые приближенные значениявеличин прихё = ф, g = 0,., N -1- Ш = 1. Ошибки приближенных значенийfg~f (xg) = (7g~ независимые случайные величины с дисперсией сг .
58. Определив значения опорных точек для каждого отрезка ?,? +1. изменения g кубическая сплайн функция записывается в видегде hi=gi-gifi{g) = y (gmi = /" (&),/= 1,2,3,При известных этаформула задает сплайнаппроксимацию.
59. Потребуем выполнение условия fi (g) = у1, приведенное выше выражение для кубических цолиномов сплайнов приводит к системе линейных уравнений, из которых находятся т1.
60. Коррекция дрейфа изолинии осуществляется простым вычитанием сплайнфункции из текущей реализации.
61. Исключение из анализа нетипичных для пациента сокращений.
62. Таким образом, в суммировании участвуют только нормальные Р-комплексы у которых область ШШ приходится на первую треть сегмента РС>.
63. Режим 3. Анализ 1LL111 временным методом.
64. П2. ПРОГРАММА, РЕАЛИЗУЮЩАЯ АЛГОРИТМ КОРРЕКЦИИ ДРЕЙФА1. ИЗОЛИНИИ.