Дрейф изолинии на экг что это такое

Возможности холтеровского мониторирования в выявлении ишемии миокарда.

Аксельрод А.С., заведующая отделением функциональной диагностики

Клиники кардиологии ММА им. И.М. Сеченова

На сегодняшний день скрининговым методом выявления ишемии миокарда по-прежнему является нагрузочный ЭКГ-тест. Тем не менее, можно встретить противоречивые публикации о возможностях холтеровского мониторирования в диагностике ИБС, при этом большинство авторов указывает на невысокую (от 10 до 50%) чувствительность этого метода. Поэтому обсуждение места холтеровского мониторирования в алгоритме верификации ИБС представляется актуальнойтемой практической кардиологии.

Преимущества и недостатки холтеровского мониторирования по сравнению с нагрузочным тестированием.

В публикациях,о которых говорилось выше,большинство авторов использует двух- и трехканальные суточные регистраторы ЭКГ. Разумеется,чувствительность метода будет гораздо выше при использовании двенадцатиканального регистратора, хотя, конечно, ни один из холтеровских регистраторов не сможет заменить нагрузочный тест в качестве скринингового метода.

У этих двух методов исследования есть общее: динамика ЭКГ во времени. Во всем остальном они принципиально различаются. При этом у холтеровского мониторирования по сравнению с нагрузочным тестированием имеются три принципиальных недостатка:

Тем не менее, у холтеровского мониторирования имеется ряд преимуществ в выявлении ишемии миокарда как по сравнению со стандартной ЭКГ покоя, так и по сравнению с нагрузочными тестами. К таким преимуществам относятся:

Ишемией миокарда является ситуация недостаточности кровоснабжения миокарда с двумя различными исходами: последующим восстановлением обмена веществ в кардиомиоцитах (возникает нарушение процесса реполяризации и регистрируется динамика зубца Т) или прогрессирующим развитием повреждения мышечных волокон (проявляется определенными формами смещения сегмента ST выше или ниже изолинии). При дальнейшем ухудшении кровоснабжения сердца происходит необратимое повреждение большего количества миокардиоцитов, развитие воспаления и некроза. При этом отмечается выраженная динамика ST сегмента и изменение комплекса QRS.

Во время холтеровского мониторирования можно отчетливо увидеть первые два исхода коронарной недостаточности, о которых и пойдет разговор в этой лекции.

Варианты ишемической и неишемической динамики ST-T.

Не всякая динамика ST-T (конечной части желудочкового комплекса) должна расцениваться как ишемическая. Существуют наиболее типичные варианты ишемических изменений зубца Т и сегмента ST в мониторных отведениях, а также стереотипные состояния состояния, с которыми приходится дифференцировать эпизоды ишемии миокарда.

При ишемии миокарда в зависимости от зоны поражения (субэндокардиальная или субэпикардиальная) регистрируются различные зубцы Т: высокий заостренный, уплощенный или инвертированный (отрицательный).

Ведущее значение в диагностике ишемии имеет не фоновый характер этих изменений, а их динамика за все время регистрации. При этом самым сложным обстоятельством является то, что все три описанные формы зубца Т могут быть позиционными. Особенно часто такая динамика зубца Т регистрируется в ночное время. В сомнительных случаях имеет смысл сделать тестовые регистрации в разных положениях тела: стоя, лежа на правом и левом боку, лежа на спине, лежа на животе.

В отрыве от клинической картины, изменения зубца Т при регистрации ЭКГ покоя не специфичны для ишемической болезни сердца. Так, например, высокий заостренный зубец Т (рис.1)следует дифференцировать с синдромом ранней реполяризации желудочков, гиперкалиемией, провлениями алкогольной кардиомиопатии, ваготонией.

Рис. 1. Пациент К., 54 лет: на момент проведения холтеровского мониторирования уровень K+ в крови составил 5.35 мэкв/л (в норме до 4.7 мэкв/л).

При выявлении отрицательных или сглаженных Т зубцов необходимо дифференцировать ишемию миокарда с другими ситуациями, например:

Именно соответствие по времени инверсии зубца Т типичному болевому приступу по дневнику (давящая боль в области сердца) делает наиболее вероятным ишемический характер инверсии зубца Т (рис.2).

Рис.2.Больной Г., 63 лет: появление инверсии зубца Т при подъеме по лестнице (соответствует пометке в дневнике «давящая боль в груди»).

Динамика сегмента ST

При проведении автоматического анализа данных суточного мониторирования ЭКГ формируется кривая временной дисперсии сегмента ST по отношению к изолинии. Эта кривая называется трендом ST. При этом идеальным для врача является возможность расположения рядом тренда STс таблицей абсолютных значений динамики, тренда ЧСС и соответствующего фрагмента ЭКГ. Выбирая фрагмент тренда, подозрительный на ишемическую депрессию сегмента ST, врач «блуждает» курсором по тренду и сопоставляет различные фрагменты ЭКГ между собой. Необходимо обязательно просмотреть все эпизоды элевации и депрессии сегмента ST не менее 1 мм (мы, со своей стороны, настоятельно советуем проверять все фрагменты тренда, близкие по абсолютному значению к 1 мм). Именно такой вариант работы программного обеспечения является, без сомнения, наиболее удобным для работы (рис.3).

Рис.3. Рабочее окно программы: тренд ST с таблицей абсолютных значений, тренд ЧСС и соответствующий курсору фрагмента ЭКГ.

Все «подозрительные» фрагменты в обязательном порядке сопоставляются с записями дневника пациента в графе «Самочувствие», а также выводятся в окне «Обзор ЭКГ» (рис.4). Именно анализ полной регистрации ЭКГ дает возможность увидеть начало и окончание ишемических изменений. При этом программное обеспечение обязательно должно давать возможность выведения на экран любого из каналов или всех (по Вашему желанию) каналов, в которых производилось мониторирование.

Диагностически значимой и наиболее специфичной является устойчивая горизонтальная (рис.5А) или косонисходящая (рис.5Б) депрессия сегмента ST в пределах одного и того же отведения.

Рис.5. Наиболее специфичная динамика сегмента ST: А-устойчивая горизонтальная депрессия, Б-косонисходящая депрессия.

Быстрая косовосходящая депрессии сегмента ST на фоне синусовой тахикардии также не является высокоспецифичной и носит физиологичный характер. Медленная косовосходящая и неустойчивая горизонтальная депрессия сегмента ST в сочетании с типичной клиникой является крайне подозрительной на ишемию миокарда (рис.6).

Рис.6. Медленная косовосходящая и неустойчивая горизонтальная депрессия сегмента ST.

При этом особенно важным является сравнение характера сегмента ST в покое и при нагрузке в течение суток: именно динамика сегмента от изолинии является наиболее показательной. Поэтому в распечатке значимых фрагментов ЭКГ в итоговом заключении свое место обязательно должен найти фрагмент, где сегмент ST находится на изолинии (рис.7).

Рис. 7. Тот же пациент: фрагмент регистрации в ночное время (сегмента ST находится на изолинии).

Нередко у одного и того же пациента можно увидеть разные морфологические варианты депрессии сегмента ST в течение суток, при этом клинические проявления ишемии могут быть абсолютно одинаковыми или отсутствовать.

Стоит также помнить, что при наличии во время мониторирования фоновой депрессии специфичность динамики сегмента ST снижается.

Сложность анализа всегда создают артефакты, «наводка» и «дрейф» изолинии при естественных движениях пациента. При этом снижение качества записи выявляется при наибольшей физической активности больного, т.е. как раз в то время, когда наиболее вероятна регистрация ишемических эпизодов.

Большое внимание при использовании холтеровского мониторирования уделяется диагностике немой (безболевой) ишемии миокарда, а также эпизодов ночной стенокардии. Именно жалобы пациента на боли в области сердца (дискомфорт, чувство нехватки воздуха) в ночные часы являются показанием к проведению суточного мониторирования ЭКГ с целью исключения ишемии миокарда. Необходимо помнить, что, имея возможность анализировать ЭКГ лишь в 2-3 отведениях (большинство регистраторов), практически не представляется возможным определять топику выявленных изменений.Поэтому для этих категорий пациентов предпочтительным будет использование двенадцатиканальных суточных регистраторов ЭКГ, особенно в тех случаях, когда речь идет о необходимости проведения коронароангиографии в ближайшие сроки. Именно в такой ситуации холтеровское мониторирование позволяет высказаться в пользу экстренной коронароангиографии без проведения нагрузочного теста.

При работе с программным обеспечением большое значение имеет возможность выбора вольтажа ЭКГ-сигнала. На рисунке 8 представлен один и тот же фрагмент регистрации с разным вольтажом, что создает разные впечатления при просмотре.

Рис. 8. Выбор вольтажа и абсолютное значение депрессии сегмента ST в одном и том же фрагменте холтеровской регистрации: А-максимальный вольтаж, Б-минимальный вольтаж.

А

Б

Так же как и при анализе стандартной ЭКГ покоя, анализ ишемических изменений значительно затрудняется при блокаде внутрижелудочковой проводимости, выраженной гипертрофии миокарда и т.п.

Кроме того, хотелось бы также напомнить о достаточно частых случаях ложноположительной диагностики ИБС у пациентов с тяжелой анемией, а также у женщин на фоне приема эстрогенов или в пременопаузе с фоновой депрессией сегмента ST. С такими пациентами нередко сталкивается каждый практикующий врач. Выявление динамики сегмента ST у таких больных требует обязательного полного дообследования (проведение нагрузочного тредмил-теста или велоэргометрии, перфузионной сцинтиграфии миокарда, стресс-эхокардиографии).

В заключении хотелось бы еще раз подчеркнуть место холтеровского мониторирования в алгоритме диагностики ИБС. Этот метод, конечно, не является скрининговым методом диагностики ИБС. Тем не менее, ценность суточной регистрации ЭКГ в выявлении ишемии миокарда неоспорима у некоторых категорий больных. Именно холтеровское мониторирование является методом выбора для тех пациентов, которым противопоказан нагрузочный тест (первые трое суток после обширного инфаркта миокарда для исключения ранней постинфарктной стенокардии) или для больных, где требуются особые условия воспроизведения коронарной недостаточности (ночная немая ишемия миокарда,вазоспастическая стенокардия). Нередко именно использование этого метода позволяет выработать правильную стратегию дальнейшего ведения тяжелых пациентов.

Источник

Оценка результатов нагрузочного тестирования: корректные ответы на основные вопросы

Аксельрод А.С., заведующая отделением функциональной диагностики

Клиники кардиологии ММА им. И.М. Сеченова

После завершения нагрузочного этапа и восстановительного периода врач переходит к анализу всей полученной информации для ответа на 4 основных вопроса:

1. толерантность к нагрузке (высокая, средняя, низкая);

2. наличие проявлений ишемии миокарда (проба положительная, отрицательная, сомнительная, не информативная);

3. тип реакции АД на нагрузку (нормотонический, гипертонический, гипотонический, симпатикоастенический);

4. индукция нарушений ритма и проводимости (индуцированы или не индуцированы).

Оценка толерантности к физической нагрузке

Толерантность к физической нагрузке отражает степень физической тренированности пациента и его способность переносить навязанную нагрузку. Толерантность оценивается в ваттах (Вт) при велоэргометрии или в метаболических эквивалентах (единицах, МЕ или Mets) при тредмил-тесте.

Для оценки степени толерантности используются пороговые значения, представленные в таблице 1.

Табл. 1. Пороговые значения толерантности к физической нагрузке.

Следует помнить, что представленные в таблице пороговые значения толерантности являются ориентировочными. Каждый врач, ежедневно проводящий нагрузочные тесты, неоднократно сталкивается с ситуацией, когда эти формальные критерии не согласуются с общим впечатлением, которое произвел пациент во время теста. Нередко при достижении пациентом значения 4.0-4.2 Mets врач определяет толерантность как низкую, поскольку эти значения были достигнуты с большими усилиями и сопровождались жалобами на выраженную усталость, одышку, слабость, головокружение и т.п. Не меньшее количество вопросов вызывает значение 7.0 Mets, поскольку оно может квалифицироваться и как средняя, и как высокая толерантность. На наш взгляд, в подобных случаях определяющим является время достижения этого значения: чем дольше длился нагрузочный этап теста, тем выше толерантность.

ЭКГ критерии положительного нагрузочного теста

В соответствии с рекомендациями АСС/AHA Practice Guidelines Update for Exercise Testing, проба считается положительной при наличии диагностически значимой динамики ST-Т в нескольких отведениях. Наиболее специфичной является следующая динамика сегмента ST и зубца Т:

Наиболее специфичной для ИБС является нарастающая горизонтальная или косонисходящая депрессия сегмента ST более 1 мм в сочетании с ангинозным приступом, который сохраняется в течение как минимум 1-2 минут восстановительного периода. Неустойчивая депрессия сегмента ST, зарегистрированная во время нагрузочного или восстановительного периода, также является основанием для трактовки результата теста как положительного, однако врач имеет право квалифицировать такой тест как сомнительный.

Современные программы для проведения нагрузочного тестирования предоставляют различные графические варианты динамики показателей как во время теста (on line), так и после его окончания (ретроспективный анализ). Возможности программы on line важны, прежде всего, для проведения безопасного теста. Широкий диапазон ретроспективного анализа приводит к максимально достоверной оценке динамики сегмента ST. Сопоставляя одни и те же сомнительные фрагменты в разных окнах программы, врач приходит к определенному заключению. Именно этот этап работы является самым важным, поскольку обеспечивает наибольшую чувствительность и специфичность теста, т.е. способствует уменьшению количества ложноотрицательных и ложноположительных результатов.

Как известно, современное оборудование позволяет представить визуальную оценку динамики сегмента ST в двух вариантах: усредненные циклы и полная регистрация.

Усредненный цикл (комплекс) – результат анализа совокупности всех морфологий ЭКГ комплексов данного отведения, зарегистрированных в течение заданного промежутка времени (как правило, в течение 1 минуты). В результате автоматического анализа возле каждого усредненного комплекса имеется абсолютное значение амплитуды и наклона сегмента ST. Усредненные циклы очень привлекают предполагаемой легкостью интерпретации: имеется форма и абсолютное значение, которые значимо или незначимо меняются на фоне нарастания нагрузки. Тем не менее, именно эти циклы могут снижать специфичность теста, увеличивая количество ложноположительных результатов. Прежде всего, форма усредненного комплекса во время нагрузочной ступени практически всегда отличается от исходной (до начала нагрузки). Помимо самой динамики ST-T, на форму влияют дрейф изолинии (за счет дыхательной экскурсии грудной клетки или особенностей походки пациента) и артефициальный шум ЭКГ (мышечный тремор).

И дрейф изолинии, и артефициальный шум могут быть настолько сильными, а походка больного настолько нестандартной, что некоторых пациентов (как женщин, так и мужчин) приходится обучать движению во время теста «на ходу», советуя перераспределить нагрузку на ноги. Обычно пациента просят стараться зафиксировать корпус, не напрягать руки и не совершать колебательные движения при ходьбе. Тем не менее, именно особенности походки нередко создают значимые помехи, в результате чего возникает необходимость дифференцировать истинную динамику сегмента ST от артефициальной динамики: иллюзия положительного теста может быть очень сильной (рис.1).

Рис. 2. Пациент Р., 53 лет: А – ЭКГ покоя перед нагрузочным тестом; Б – ЭКГ со значительными артефактами во время нагрузочного периода с ЧСС 123 в минуту; В – усредненные циклы (комплексы); Г – типичный дрейф изолинии при артефициальной динамике сегмента ST.

Как видно из представленных усредненных комплексов, в некоторых отведениях иллюзия положительного теста очень велика. Поэтому, несмотря на явный артефициальный характер депрессии по стандартной ЭКГ в 12 отведениях, а также типичный дрейф изолинии, визуализирующийся в левых грудных отведениях (дуга i, обозначенная на рис. 2Г), этому пациенту было проведено дообследование (перфузионная сцинтиграфия миокарда с нагрузкой, мультиспиральная компьютерная томография, стресс-эхокардиография). Диагноз ИБС был отвергнут.

Безусловно, именно динамика стандартной ЭКГ должна быть проанализирована в первую очередь. К сожалению, нередко пациенты предъявляют усредненные циклы без сопутствующей полной регистрации. Гораздо реже встречается обратная ситуация: у больного на руках имеется только динамика стандартной ЭКГ без усредненных циклов. В этом случае ишемический характер депрессии, конечно, гораздо более вероятен. Тем не менее, именно сочетание фрагментов стандартной ЭКГ и усредненных комплексов – обязательное условие репрезентативности теста.

Источник

Способ устранения дрейфа изолинии электрокардиосигнала и устройство для его осуществления

Владельцы патента RU 2251968:

Изобретение относится к области медицины, в частности к электрокардиографии, и может быть использовано при обработке электрокардиосигналов (ЭКС).

Дрейф изолинии может быть обусловлен действием на ЭКС аддитивных низкочастотных помех (поляризация электродов, влияние дыхания, артефакты, временной дрейф и т.п.).

Наиболее распространены в настоящее время способы устранения дрейфа изолинии, основанные на фильтрации низкочастотных помех и на интерполяционном восстановлении сигнала дрейфа изолинии с последующим его вычитанием из исходного ЭКС.

Устранение низкочастотных помех с помощью фильтров верхних частот приводит к искажению низкоамплитудных элементов ЭКС, например ST-сегмента. Кроме того, действие артефактов приводит к возникновению переходного процесса, который длится тем дольше, чем ниже частота среза фильтра, т.е. опять возникает дрейф изолинии.

Известен способ компенсации дрейфа изолинии [1], заключающийся в том, что в каждом кардиоцикле выделяют точку, принимаемую за изоэлектрическую. Параметры амплитуды исследуемых элементов ЭКС (R-зубец, ST-сегмент и т.п.) определяют как разницу между измеренной амплитудой в конкретной точке и амплитудой точки, принятой за изоэлектрическую.

Данный способ имеет следующий недостаток. Полная компенсация дрейфа изолинии возможна только в случае, когда этот дрейф представляет собой постоянное в пределах одного кардиоцикла смещение выше или ниже действительной изолинии. Обычно дрейф изолинии реального ЭКС имеет вид синусоиды (дыхательные волны) или экспоненты (переходный процесс), поэтому описанным способом не может быть скомпенсирован полностью.

Данный способ имеет следующие недостатки:

1) даже при синусовом ритме не всегда в ЭКС присутствует явно выраженный сегмент PQ, лежащий на изолинии, что затрудняет выделение опорных точек;

2) предложенным способом можно компенсировать дрейф изолинии только очень низкой по сравнению с частотой сердечных сокращений (ЧСС) частоты, когда справедлива замена значения функции значением ее аргумента.

Наиболее близким к предлагаемому способу (прототипом) является способ устранения дрейфа изолинии [3], заключающийся в том, что на исходном ЭКС, представляющем собой смесь (сумму) непосредственно кардиосигнала и низкочастотной помехи (дрейфа изолинии), выделяют, как и в способе [2], опорные точки, расположенные на PQ-сегменте, измеряют в этих точках значения смеси ЭКС и низкочастотной помехи (дрейфа изолинии), по полученным значениям рассчитывают параметры (коэффициенты) интерполирующей сплайн-функции и строят эту функцию во всех точках обрабатываемого ЭКС, затем вычитают значения сплайн-функции из исходного ЭКС.

Данному способу присущи следующие недостатки:

1) так же, как и в способе [2], не всегда в ЭКС присутствует явно выраженный сегмент PQ, последовательность которых необходима для построения сплайн-функции;

2) при увеличении частоты дрейфа изолинии ухудшается точность восстановления сигнала дрейфа изолинии сплайн-функцией, а при достижении половины частоты сердечных сокращений восстановление дрейфа изолинии становится невозможным и, следовательно, невозможно его устранение;

3) задержка восстановленного сигнала дрейфа изолинии относительно исходного сигнала ЭКС не позволяют полностью компенсировать дрейф изолинии ЭКС.

Предлагаемый способ позволяет устранить указанные недостатки.

Технический результат изобретения состоит в расширении функциональных возможностей способа и устройства за счет надежного устранения дрейфа изолинии на частотах вплоть до частоты сердечных сокращений и даже выше ее.

Далее полученную последовательность сигналов групп отсчетов пропускают через фильтр нижних частот. Сигнал с выхода фильтра нижних частот дрейфа усиливают, получая сигнал изолинии, этот сигнал вычитают из исходного сигнала ЭКС, который предварительно задерживают на время запаздывания фильтра нижних частот.

Предложенный способ позволяет устранять дрейф изолинии ЭКС при изменении частоты последнего от нуля до частот, сравнимых с частотой сердечных сокращений и даже выше ее, что способствует улучшению условий последующей обработки кардиосигнала (вычисление временных и амплитудных параметров отдельных элементов кардиосигнала).

Покажем, как можно выделить сигнал низкочастотной аддитивной помехи (дрейф изолинии) помехи из смеси ЭКС и помехи даже при превышении частотой помехи половины частоты сердечных сокращений, которая в данном случае определяет частоту дискретизации помехи.

Если к отсчету сигнала помехи, расположенному на отрезке ТР ЭКС, добавить пару отсчетов, один из которых примыкает к исходному отсчету слева, а другой симметрично справа, то в спектре нового сигнала, каждый отсчет которого теперь состоит из трех импульсов, можно подавить любую спектральную зону при выполнении условия

Из практических соображений целесообразно задаться удобным для реализации значением τ (обычно это значение в целое число раз меньше периода дискретизации Т) и решить уравнение относительно U₁.

Если требуется подавить еще одну спектральную зону, например, с номером m, то требуется добавить к имеющимся трем импульсам еще пару импульсов, один из которых примыкает слева к крайнему левому импульсу, а другой примыкает справа к крайнему правому импульсу. Каждый отсчет сигнала теперь представлен группой из пяти отсчетов. Для подавления в таком сигнале спектральных зон с номерами k и m, необходимо решить систему двух уравнений

Значение центрального отсчета U₀, являющегося исходным, известно, поэтому система решается исходя из приведенных выше соображений относительно U₁ и U₂.

В общем случае число уравнений в системе равно числу подавляемых спектральных зон, например n, при этом число импульсов, представляющих каждый отсчет сигнала равно 2n+1, а число слагаемых в каждом уравнении равно n+1. Если подавляются спектральные зоны с номерами 1, 2. n, то система уравнений примет вид

Как и в предыдущих случаях, система решается относительно U_j, j=1, 2. n и обозначает номер вновь добавляемой пары отсчетов, расположенных симметрично относительно центрального отсчета. В спектре такого сигнала будут подавлены n первых спектральных зон, но сохранена нулевая спектральная зона, содержащая составляющую помехи (фиг.2,в). Число n подавляемых спектральных зон выбирается таким образом, чтобы частота левой боковой составляющей (n+1)-й спектральной зоны была больше частоты помехи. При этом условии составляющую на частоте помехи можно выделить из общего сигнала с помощью фильтра нижних частот. Поскольку в реальных условиях обработки электрокардиосигнала изменять значения его отсчетов можно только с помощью операции масштабирования, введем понятие масштабного коэффициента K_j=U_j/U₀, запишем вышеприведенную систему уравнений в виде

Данная система уравнений решается относительно K_j.

Для достижения технического результата и реализации предложенного способа в устройство, содержащее последовательно соединенные фильтр нижних частот, вход которого является входом устройства, блок дискретизации и блок выделения опорных отсчетов, а также блок вычитания, введены блок запоминания значений N=2n+1, n=1, 2. отсчетов, блок масштабирования, второй фильтр нижних частот, усилитель и блок задержки. Выход блока выделения опорных отсчетов соединен с первым входом (управляющим) блока запоминания, второй вход которого (информационный) подключен к выходу блока дискретизации, каждый из N выходов блока запоминания соединен с одним из N входов блока масштабирования, выход блока масштабирования подключен к входу второго фильтра нижних частот, выход которого соединен с входом усилителя, выход усилителя соединен с первым входом блока вычитания, второй вход блока вычитания соединен с выходом блока задержки, вход которого подключен к входу блока дискретизации, выход блока вычитания является выходом устройства.

Устройство для реализации предложенного способа устранения дрейфа изолинии содержит первый фильтр нижних частот 1, блок дискретизации 2, блок выделения опорного отсчета 3, блок запоминания 4, блок масштабирования 5, второй фильтр нижних частот 6, усилитель 7, блок вычитания 8 и блок задержки 9.

На вход фильтра 1, являющийся входом устройства, поступает электрокардиосигнал. Выход фильтра соединен с входом блока дискретизации 2 и с входом блока задержки 9, выход блока дискретизации 2 соединен с входом блока выделения опорного отсчета 3 и со вторым входом блока запоминания 4, первый вход которого подключен к выходу блока выделения опорного отсчета 3, каждый из N выходов блока запоминания 4 соединен с одним из N входов блока масштабирования 5, выход бока масштабирования 5 подключен к входу второго фильтра нижних частот 6, выход которого соединен с входом усилителя 7, выход усилителя 7 соединен с первым входом блока вычитания 8, второй вход блока вычитания 8 соединен с выходом блока задержки 9, вход которого подключен к входу блока дискретизации, выход блока вычитания 8 является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом. Электрокардиосигнал, очищенный фильтром 1 от высокочастотных и сетевой помех, но содержащий низкочастотную помеху в виде дрейфа изолинии (показан сплошной линией на фиг 4,а и обозначен ЭКС), преобразуется в блоке дискретизации в дискретные отсчеты, которые представляют собой последовательность прямоугольных импульсов длительностью τ, моделированных по амплитуде в соответствии с видом электрокардносигнала, следующих с периодом дискретизации Т. Эта последовательность импульсов отсчетов поступает на вход блока выделения опорного отсчета. Один из возможных вариантов выполнения блока 3 приведен на фиг.4. Он содержит блок 10 формирования разностей второго порядка, источник положительного 11 и отрицательного 12 пороговых уровней, схему сравнения 13, генератор 14 тактовых импульсов, первую схему И 15, счетчик импульсов 16 и вторую схему И 17.

С выхода блока дискретизации 2 дискретные отсчеты электрокардиосигнала (ЭКС) поступают на вход формирователя разностей второго порядка 10, являющийся входом блока 3 выделения опорных отсчетов. На выходе блока 10 присутствуют сигналы разностей второго порядка, формируемые из трех подряд идущих отсчетов ЭКС

Работа блока 3 выделения опорных отсчетов, выполненного по схемам фиг.7 и 4 смоделирована с помощью программы схемотехнического моделирования MicroCAP5. При моделировании использовался 6-разрядный счетчик импульсов. Результаты моделирования представлены на фиг.6 и 7.

Когда сигнал разности второго порядка находится между пороговыми уровнями (фиг.6), сигнал на выходе схемы сравнения 13 имеет потенциал высокого уровня (фиг.7,а), который поступает на вход R счетчика 16, разрешая его работу в счетном режиме, и на один из входов первой схемы И 15, разрешая прохождение на ее выход поступающих на другой вход тактовых импульсов от генератора 14. Частота следования тактовых импульсов равна частоте дискретизации электрокардиосигнала.

Тактовые импульсы с выхода схемы И 15 поступают на счетный вход С счетчика 16 (фиг.7,б), который осуществляет счет этих импульсов. Соответствующие разрядные выходы счетчика 16 (фиг.7,в. з) соединены с соответствующими входами второй схемы И 17. Сигнал в виде прямоугольного импульса положительной полярности (фиг.7,и) появляется на выходе второй схемы И 17 только тогда, когда счетчик 16 сосчитает Q подряд идущих тактовых импульсов. Дискретный отсчет ЭКС, совпадающий с положением на оси времени выходного сигнала схемы И 17 принимается за опорный отсчет в данном кардиоцикле, а сам сигнал с выхода схемы И 17, являющийся выходным сигналом блока 3 выделения опорных отсчетов, поступает на первый вход блока запоминания 4, разрешая запоминание опорного отсчета и следующих за ним 2п отсчетов ЭКС.

Таким образом, сигнал с выхода блока 3 выделения опорных отсчетов управляет процессом начала запоминания группы из N=2n+l отсчетов ЭКС, причем первый отсчет в этой группе, совпадающий во времени с упомянутым сигналом, принимается за опорный отсчет в данном кардиоцикле.

Число Q выбирается таким образом, чтобы оно могло быть достигнуто при счете подряд идущих тактовых импульсов только на ТР-сегменте электрокардиосигнала 7. Самым продолжительным после ТР-сегмента является ST-сегмент. На интервале времени Т_ST, равном длительности ST-сегмента, умещается q_st=T_st/t временных интервалов, равных периоду дискретизации Т. Таким образом, если выбрать Q>Q_ST+1, то счетчик может сосчитать Q подряд идущих тактовых импульсов только на ТР-сегменте. На всех других сегментах (PQ, ST) кардиосигнала отсчеты разностей второго порядка выйдут за пределы пороговых уровней раньше, чем счетчик 16 досчитает до Q. При этом на выходе схемы сравнения 13 появится сигнал низкого уровня (фиг 7,а), который устанавливает счетчик по входу R в нулевое состояние и запрещает прохождение тактовых импульсов через первую схему И 15. При очередном входе сигналов разностей второго порядка в зону между пороговыми уровнями счетчик начинает считать тактовые импульсы с начала. Подобным образом выполнено устройство, описанное в патенте РФ по заявке №2002101968/14.

Запомненные значения N отсчетов с выходов блока запоминания 4 поступают на соответствующие входы блока масштабирования 5. Центральный отсчет группы из 2n+1 отсчетов передается на выход блока масштабирования 5 с коэффициентом 1, а отсчеты каждой из n пар отсчетов, расположенных симметрично относительно центрального отсчета, передаются с коэффициентами K_j, j=1,2. n. На выходе блока масштабирования 5 формируется сигнал, состоящий из последовательности примыкающих друг к другу 2n+1 импульсов, центральный импульс имеет амплитуду, равную значению помехи в этот же момент времени, а у каждой пары импульсов, расположенных слева и справа от центрального, амплитуды равны значению помехи в соответствующий момент времени умноженному на масштабный коэффициент K_j. Пример такого сигнала Uот для n=3 показан на фиг 4,б. На фиг.4,е одна из групп сигнала Нот показана в более крупном масштабе. Как отмечалось ранее, спектр этого сигнала содержит составляющую на частоте помехи и не содержит первые три спектральные зоны. В примере частота помехи равна 0,8 Гц и составляет 0,8 от частоты сердечных сокращений, принятой равной 60 ударов/минуту, частота левой боковой составляющей (n+1)-й, т.е. четвертой, спектральной зоны равна 3,2 Гц (см. фиг.2,в). Сигнал с выхода блока масштабирования 5 поступает на вход фильтра нижних частот 6, на выходе которого выделяются составляющие нулевой спектральной зоны, в нашем случае выделяется сигнал, пропорциональный дрейфу изолинии. Поскольку при подавлении спектральных зон происходит уменьшение энергии составляющих в нулевой спектральной зоне, сигнал с выхода фильтра нижних частот 6 подается на усилитель 7. Чтобы восстановить амплитуду выделенного сигнала дрейфа изолинии до амплитуды исходного сигнала Uiz дрейфа изолинии, коэффициент усиления К_ус усилителя 7 должен быть выбран из условия

Сигнал на выходе усилителя 7 Uiz приведен на фиг 4в. Этот сигнал поступает на один из входов блока вычитания 8. На второй вход блока вычитания поступает сигнал смеси ЭКС и дрейфа изолинии, задержанный в блоке задержки 9 на время, равное времени запаздывания фильтра нижних частот 6 (сигнал ЭКС1 на фиг 4г). В блоке вычитания 8 происходит вычитание выделенного сигнала дрейфа изолинии из исходного сигнала, и на выходе этого блока формируется сигнал ЭКС, очищенный от сигнала дрейфа изолинии (ЭКСо на фиг. 4 д).

Технико-экономический эффект предложенного способа и устройства для его реализации заключается в том, что позволяет устранять дрейф изолинии ЭКС при изменении частоты последнего от нуля до частот, сравнимых с частотой сердечных сокращений и даже выше ее. Это способствует улучшению условий последующей обработки кардиосигнала (вычисление временных и амплитудных параметров отдельных элементов кардиосигнала).

1. Патент US №6381493 Ischemia detection during nonstandard xardiac excitation patterns.

2. Публикация №2001121142, А 61 В 5/0444, 20030520.

5. Патент РФ №2195164, А 61 В 5/02. Способ выделения начала кардиоцикла и устройство для его осуществления, А.А.Михеев/БИ 2002. №36.

полученную последовательность групп отсчетов ЭКС пропускают через фильтр нижних частот и затем усиливают, полученный сигнал дрейфа изолинии вычитают из исходного сигнала ЭКС, который предварительно задерживают на время задержки фильтра нижних частот.

2. Устройство для устранения дрейфа изолинии электрокардиосигнала, содержащее последовательно соединенные фильтр нижних частот, блок дискретизации и блок выделения опорных отсчетов, а также блок вычитания, отличающееся тем, что в него дополнительно введены блок запоминания значений N отсчетов, блок масштабирования, второй фильтр нижних частот, усилитель и блок задержки, причем выход блока выделения опорного отсчета соединен с первым входом блока запоминания, второй вход которого подключен к выходу блока дискретизации, каждый из N выходов блока запоминания соединен с одним из N входов блока масштабирования, выход блока масштабирования подключен к входу второго фильтра нижних частот, а вход последнего соединен с входом усилителя, выход которого соединен с первым входом блока вычитания, второй вход блока вычитания соединен с выходом блока задержки, вход которого подключен к выходу первого фильтра нижних частот, выход блока вычитания является выходом устройства.

Источник