В клинической практике диагностики сердечной деятельности большое значение имеет анализ изменения характера ST-сегмента электрокардиосигнала. Форма ST-сегмента отвечает в кардиоцикле за период полного охвата возбуждением желудочков миокарда и в норме должна представлять собой «площадку» с нулевым потенциалом, то есть совпадать с изоэлектрической линией ЭКС. Различные степени заболеваний, связанных с нарушением электрической проводимости желудочков (инфаркт миокарда, ишемическая болезнь сердца), в зависимости от тяжести поражения проявляются в последовательном изменении формы ST-сегмента от незначительного смещения в сторону положительного или отрицательного потенциала до заметного искажения формы ЭКС. При этом диагностическое значение имеют не только степень смещения ST-сегмента относительно изолинии, но также и его форма.
Приняты [19] следующие обозначения: JN – точка начала ST-сегмента (окончание QRS-комплекса), JS – середина и JK – окончание ST-сегмента соответственно.
Рассмотрим принципы обработки ЭКС на примере данного участка кардиосигнала.
4.3.1. Выделение временного интервала ST-сегмента
Одной из основных проблем, с которой приходится сталкиваться при оценке параметров формы ST-сегмента, является точное выделение данного участка кардиоцикла на ЭКГ. Методы выделения начала ST-сегмента можно разделить на две группы:
1. Основанные непосредственно на поиске точки начала ST-сегмента JN.
2. Основанные на принятии за начало ST-сегмента точки, расположенной через определенный промежуток времени от вершины R-зубца или начала QRS-комплекса.
В обоих случаях поиск окончания ST-сегмента, как правило, не реализуется.
Методы первой группы основываются на предварительном знании особенностей формы сигнала ЭКГ. Их недостатком являются наличие запаздывания данных и сложность вычислительных процедур. Методы второй группы основаны на априорной информации о возможном диапазоне варьирования длительности комплексов и сегментов. Эта группа методов гораздо проще в вычислительном отношении, позволяет обрабатывать сигнал в реальном времени, но вносит дополнительную погрешность, вызванную изменением частоты сердечных сокращений и варьированием формы QRS-комплекса. Значительными являются ошибки, связанные с привязкой точки JN к вершине R-зубца – при модификациях QRS-комплекса по типу QS, Qr и т.д.
Указанных недостатков лишен метод QRS-стробирования ST-сегмента, учитывающий в поисковой процедуре и признаки формы, и параметры длительностей элементов кардиосигнала.
В зависимости от электрического отведения и физиологических особенностей пациента, включающих в себя возможные нарушения в деятельности сердечно-сосудистой системы, форма и амплитуда QRS-комплекса ЭКС могут варьировать в значительных пределах, вплоть до исчезновения одного из зубцов или, напротив, его расщепления. Однако независимо от этих факторов основной чертой, отличающей QRS-комплекс от других участков ЭКС, является высокая скорость изменения уровня сигнала (нарастания или убывания), что характеризуется большими значениями первой производной на данном интервале (показана пунктиром на рис. 20).
Метод QRS-стробирования заключается в определении мощности первой производной DW в перемещаемом вдоль ЭКС временном окне, ширина которого WW равна длительности QRS-комплекса TQRS,
,
(36)
где i – номер текущего временного отсчета ЭКС,
ui – амплитуда i-го временного отсчета,
N – количество временных отсчетов ЭКС, попадающих в окно заданной длительности.
.
Рис. 20. Сигнал ЭКС и его производная
Выраженный максимум функции DWi (сплошная линия на рис. 21) достигается в момент окончания QRS-комплекса, то есть в точке начала ST-сегмента JN.
Суммирование энергий первой производной увеличивает быстроту изменения сигнала в области QRS-комплекса, поэтому влиянием на форму кривой
 |
Рис. 21. ЭКГ-сигнал и функция DW при длительности временного окна преобразования, равной длительности QRS-комплекса WW = TQRS
DW других зубцов (Р, Т, патологический ST-сегмент), даже значительных по амплитуде, можно пренебречь, как, по крайней мере на порядок, меньшей величиной. Влияние шумовых компонент в сигнале при этом уменьшается за счет накопления сигнала во временном окне значительной ширины. Полученную точку максимума функции DW можно рассматривать как точку начала ST-сегмента.
 |
Рис. 22. ЭКГ-сигнал и функция DW при WW>TQRS
Это свойство используется для дальнейшего развития метода QRS-стробирования.
QRS-стробирование с подстраиваемым окном
С учетом существующих эмпирических формул для оценки длительности ST-сегмента задается ширина временного окна WW, равная TQRS + TSТ, причем сделать это можно двумя способами.
1. На основе формулы Базетта рассчитываются длительности QT-интервала (TQT), QRS-комплекса (TQRS), ST-сегмента (TST) и временного окна (WW):
TQT=К
= 0.39
.
TQRS=1/3 TQT ; TSТ=1/3 TQT ; WW=TQRS + TSТ =2/3 TQT .
WW=0.26 ,
(37) где TRR - средняя длительность RR-интервала,
корректируемая для каждого последующего кардиоцикла с учетом предыдущих
значений.
2. Используется эмпирическая константа
WW=TQRS_среднее+TST=70 мс+(56 мс+0.05TRR )=A+0.05TRR , (38)
где A=126 мс – эмпирическая константа.
При задании длительности временного окна в соответствии с (37) или (38) длительность «полочки» максимального уровня составит:
ТSTR = WW- TQRS,= TQRS + TSТ - TQRS,= TSТ .
Таким образом, момент достижения максимума функцией DW совпадает с точкой начала ST-сегмента, и длительность участка максимального уровня равна расчетной длительности ST-сегмента. Сигнал DW во время превышения им порогового уровня используется в качестве стробирующего импульса, пропускающего отсчеты ЭКС, принадлежащие ST-сегменту, в блок вычисления параметров ST-сегмента или в соответствующую подпрограмму обработки ЭКС. При этом не требуется использование отдельной процедуры поиска точки начала кардиоцикла (вершины R-зубца), поскольку выделение RR-интервалов может быть осуществлено по моментам первого превышения порога функцией DW.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.