Автоматизація обробки та аналізу біомедичної інформації при діагностиці хвороб серця

Окрім стандартних процедур «Cardio-Spectrum» дозволяє проводити математичний аналіз ритму серця: побудова ритмограм, скатерограм, спектрів та спектрально-часових карт, розрахунок симпатовагусного балансу, розрахунок статистичних і спектральних показників ритму серця. Проводиться оцінка функціонального стану по методиці Баєвського і розрахунок стандартних характеристик ритму серця.

«Cardio-Spectrum» дозволяє гнучко формувати протокол дослідження. В нього можуть бути включені як табличні результати аналізу, так і багато різноманітної графічної інформації, що полегшує інтерпретацію результатів.

Всі процедури максимально відкриті для налаштувань під конкретні потреби користувача, передбачена можливість візуального контролю і, при необхідності, корегування результатів на усіх етапах обробки даних.

Навіть прискорений огляд основних можливостей комплексу переконує, що «Cardio-Spectrum» достатньо потужний, гнучкий і універсальний інструмент для проведення клінічних і наукових досліджень.

Програмне забезпечення системи «Cardio-Spectrum» працює під управлінням ОС Windows`98 і побудоване на базі стандартного MDI інтерфейсу, що максимально спрощує процес навчання персоналу.

Найбільш часто використовувані команди і налаштунки винесені у спеціальне вікно інструментів. Праву частину програмного вікна займає панель зі списком фрагментів досліджень. При необхідності, обидва цих вікна можна закрити, максимізувати поле розміщення MDI - вікна фрагмента ЕКГ.

Вікно даних, в свою чергу, складається з чотирьох частин:

- Блок QRS картування (ліва верхня частина). Дозволяє у зручному вигляді показати на екрані значний (до 10 хв.) фрагмент ЕКГ і забезпечує можливість оперативного доступу до необхідних для користувача ділянок.

- Блок ЕКГ (права верхня частина). Окрім самого сигналу може містити мітки знайдених порушень ритму, мітки QRS комплексів, результати амплітудно-часових вимірювань користувача, будь-які текстові коментарі.

- Текстовий блок (ліва нижня частина), окрім стандартних розрахункових параметрів ЕКГ (мінімальний, максимальний та середній RR-інтервали, час запису і. т. п.) може включати таблицю знайдених порушень ритму, результати статистичного аналізу серцевого ритму. Можна додати сюди будь-яку текстову інформацію, будь-які OLE-об'єкти (малюнки, лінки Internet i Email адреси, текстові документи і т. п.).

- Графічний блок (права нижня частина) може містити ритмограму, скатерограму, гістограму розподілу RR інтевалів, графік зміщення ST-сегменту, спектр (або спектрально-часову карту) ритму, а також графік зміни середньої, мінімальної і максимальної ЧСС.

Окрім перерахованих вікон, в процесі роботи можна помітити діалогові вікна, які призначені, як правило, для зміни на лаштунків системи, способів представлення інформації і т.п. Деякі з них залишаються на екрані при роботі з іншими об'єктами програми (плаваючі вікна).

2.6 Основні команди та налаштування

Панель інструментів програмного забезпечення комплексу дозволяє виконувати всі основні команди.

1. Створити файл нового дослідження.

2. Відкрити раніше записане на жорсткий диск дослідження.

3. Показати базове вікно дослідження

4. Зберегти зміни в активному вікні

5. Включити (виключити) моніторний запис ЕКГ на жорсткий диск.

6. Зберегти видиму частину фрагменту ЕКГ, як окремий фрагмент.

7. Видалити активний фрагмент із списку.

8. Зупинити (запустити) прокрутку сигналу.

9. Показати (приховати) мітки QRS-комплексів.

10. Показати (приховати) мітки порушення ритму.

11. Показати (приховати) мітки сітки.

12. Показати (приховати) мітки 1мВ.

13. Калібровка сигналу.

14. Режим часових вимірювань.

15. Режим амплітудно-часових вимірювань.

16. Режим оперативних вимірювань.

17. Процедура аналізу ЕКГ.

18. Пошук порушень ритму.

19. Пошук характерних RR інтервалів.

20. Отримати інформацію про запис.

21. Про програму.

До основних параметрів системи можна віднести наступні:

а) Базові настройки представлені на рис 2.7.

кардіостимуляція комп'ютерний діагностичний програмний

Рис. 2.7. Базові настройки

Цей діалог викликається тільки з меню, і дозволяє встановити кольорову гамму програми, відкалібрувати комп'ютерний монітор і встановити масштаби сітки при малюванні (друку) ЕКГ.

б) Установки відображення сигналу - рис 2.8

Рис. 2.8. Вікно установок відображення сигналу

Цей діалог викликається тільки з меню, і дозволяє встановити кольори відображення каналів сигналу, змінити їх назву, встановити (зняти) режим відсічки при збільшенні, вкачати базовий канал для програмного детектора QRS комплексів, а також вибрати моніторний канал для роботи в режимі реального часу. Всі ці параметри, а також, підсилення, збільшення сигналу, швидкість протяжки і перелік видимих каналів представляють собою деяку комутаційну конфігурацію, яку можна зберегти (завантажити) в файл на жорсткому диску. Найбільш часто використовувані конфігурації можна помістити в спеціальний пріоритетний список, для подальшого оперативного переключення.

в) Установка параметрів аналізу ЕКГ

Діалог доступний як з меню, так і з віконця аналізу ЕКГ і дозволяє налаштовувати критерії визначення порушень ритму, формування графіків тренду ЧСС і аритмій. Дозволяє задавати правила аналізу ST-сегменту і формування таблиць результатів при довгочасних записах. Модифіковану конфігурацію параметрів можна зберегти на диску для подальшого дослідження.

г) Управління відображенням сигналу

Плаваюче віконце дозволяє оперативно змінювати підсилення, збільшити сигнал, його швидкість протяжки і ізолінію. Викликається клацанням правої кнопки мишки в області назви каналу ЕКГ.

д) Пошук порушення ритму

Використовуючи це плаваюче віконце, користувач легко добереться до всіх виявлених порушень ритму, а також до мінімального і до максимального RR-інтервалу.

2.7 Порядок роботи

2.7.1 Підготовка даних

1. Після підключення електродів до пацієнта, вказати файл, пов'язаний з дослідженням (кнопка 1).

2. Відкалібрувати (якщо важливі адекватні амплітудні вимірювання ЕКГ, наприклад, при розрахунку зміщення ST-сегмента) кардіограму, використовуючи кнопку 13.

3. Регулюванням збільшення ЕКГ сигналу (вікно 5) досягнути стійкої роботи програмного детектора QRS-комплексів. При цьому кнопка 9 має бути включена.

4. Ввести фамілію, ім'я та по батькові пацієнта (панель фрагментів).

5. При необхідності, записати фрагмент вихідної ЕКГ: зупинити прокрутку кнопкою 8, потім зберегти 30 сек. буфер кнопкою 4. Запис будь-якої ділянки можна виконати, використовуючи кнопку 5.

2.7.2 Аналіз ЕКГ

Вікно аналізу ЕКГ викликається кнопкою 17 і дозволяє провести наступні етапи аналізу:

Програмну детекцію QRS-комплексів по активному каналу. Після успішного виділення QRS-комплексів, в графічному блоці віна даних з'явиться ритмограма і графік ЧСС, використовуючи які, можна легко проконтролювати адекватність проведеного аналізу. Якщо результати не задовольняють, спробувати маніпулювати збільшенням сигнала (кнопка 5).

Далі - морфологічний (шаблонний) аналіз QRS-комплексів. Цей етап дуже важливий для коректної роботи всіх наступних алгоритмів аналізу і вимагає підвищеної уваги. Всі QRS-комплекси обробленої кардіограми збираються в групи по морфологічним признакам. Кожній такій групі відповідає деякий усереднений QRS-комплекс (шаблон) що майже не відрізняться від будь-якого комплексу в групі. Перша сторінка списку шаблонів виводиться на екран при запуску даного режиму. При кожному шаблоні вказано кількість відповідних йому QRS-комплексів, тип шаблона. (SV, V1, V2, або NT) «CardioSpectrum» збирає внутрішній бак типових SV шаблонів, що дозволяє при накопиченні солідного банку даних автоматично визначати типові SV комплекси. Нерозпізнані групи визначаються за умовчанням, як NT. Можна змінити тип шаблона (а відповідно і всієї групи комплексів) простим клацанням лівої кнопки мишки. Видалення шаблона, або очистка цілої групи, означає повне виключення відповідних комплексів з наступного аналізу.

Розрахунок аритмій статистичних параметрів виконується вже без втручання спеціалістів. Однак, необхідно пам'ятати, що навіть ретельний шаблонний аналіз не гарантує відсутності помилок, пов'язаних з пропусками QRS комплексів. Тому, перш ніж сформувати вільну таблицю результатів аналізу, необхідно переконатися у відсутності Хибних асистолій або Паух, що мінімальний та максимальний RR інтервали визначені вірно. Це легко зробити, використовуючи плаваюче віконце 6. При необхідності, відбракувати артефакти вручну. Якщо помилки пов'язані з невеликою кількістю хибних, або порушених QRS - комплексів, краще вручну, правою кнопкою мишки, додати (видалити) мітки QRS - в блоці ЕКГ вікна даних. Потім повторити процедуру розрахунків, при цьому етап детектування QRS потрібно пропустити.

Як правило, при реєстрації ЕКГ в спокої, в проведенні всіх цих додаткових маніпуляцій немає необхідності, а адекватний аналіз кардіограми проводять просто розставивши одразу всі галочки.

Висновки

1. Розглянувши переваги комплексу «Cardio Sectrum» рекомендуємо його для проведення через стравохідної діагностики серця.

2. Рекомендована математична модель одиниці довжини ділянки мембрани клітин провідної системи серця. Розглянута математична модель дає змогу досліджувати поширення збудження у серці людини і може бути елементом для формування складніших двовимірних, а в перспективі і тривимірних моделей.

3. Розроблено алгоритм принципу роботи комплексу «Cardio Sectrum».

Література

1. Техника и методика физиотерапевтических процедур. Справочник // Под ред. В М. Боголюбова. - Ржев: Государственное унитарное Ржевское полиграфическое предприятие. - 2004. -405 с. 2. Ясногородский В.Г. Электротерапия. - М.: Медицина, 1987. - 239 с.

2. Лощилов В.И. Калакутский Л.И. Биотехнические системы электронейростимуляции. Основы теории и проектирования. - М.: Изд-во МГТУ, 1991. 169 с.

3. А.Н. Толстов - Основи клінічної стравохідної електростимуляції серця. 2000 р. 147 с.

4. О.Й. Жарінов, д.м.н., професор, У.П. Черняга-Ройко, М.С. Сороківський Холтерівське моні торування ЕКГ-медичний посібник

Київська медична академія післядипломної освіти ім. П.Л. Шупика,

Львівський обласний кардіологічний центр МОЗ України

5. АСС/АНА Guidelines for Ambulatory Electrocardiography: Executive Summary and Recomendations // Circulation. - 1999. - v. 100. - P. 886-893.

6. Зотов Д.Д., Гротова А.В. Современные методы функциональной диагностики в кардиологии. С.-Пб.: Фолиант, 2002. - 119 c.

7. Шубик Ю.В. Суточное мониторирование ЭКГ при нарушениях ритма и проводимости сердца. С.-Пб.: Инкарт, 2001. - 216 с.

8. Медична газета «здоров'я України» №11-1 за июль 2008 года, на стр. 68-69

9. Hodgkin A., Huxley A. A quantitative description of membrane current and its application to

conduction and excitation in nerve // J. Physiol. - 1952. - Vol. 117. - P. 500-544.

10. Coraboeuf E. Ionic basis of electrical activity in cardiac tissues // J. Physiol. - 1978. - Vol. 234 (2). - P. H101-H116.

11. Mac Allister R., Noble D., Tsien R.W. Reconstruction of electrical activity of cardiac Purcinje fibres // J. Physiol. - 1975. - Vol. 215. - P. 1-59.

12. Ґанонґ В. Фізіологія людини / Пер. З англ. - Львів: БаК, 2002. - 784 с.

13. Horyachko V., Drohomyretska Kh., Kotsyuba M. Mathematical model of action potential propogation in neuron axon // VI International Workshop Computational

Problems of Electrical Engineering. Proceedings. - Zakopane, Poland, September 1-4, 2004. - P. 137-138.

14. Горячко В. Математична модель поширення нервового імпульсу в нейроні // Теоретична електротехніка. - Львів, 2005. - Вип. 58. - С. 20-26.

Размещено на Allbest.ru