Министерство науки и образования Российской Федерации

Вид материала

Содержание

1.4 Регистрация электрокардиограммы
1.4.1 Отведения электрокардиограммы
1.4.2 Компоненты электрокардиограммы
1.4.3 Бумага кардиограммы
1.4.4 Диагностика выделения признаков
1.4.5 Выделение признаков
1.4.6 Помехи при регистрации электрокардиограммы

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7

1.4 Регистрация электрокардиограммы

Электрокардиограмма (ЭКГ) представляет собой запись суммарного электрического потенциала, возникающего при возбуждении множества клеток миокарда.

ЭКГ записывают с помощью электрокардиографа. Его основными частями являются гальванометр, система усиления, переключатель отведений и регистрирующее устройство. Электрические потенциалы, возникающие в сердце, воспринимаются электродами, усиливаются и приводят в действие гальванометр. Соответствуэщие изменения магнитного поля передаются на регистрирующее устройство и фиксируются на электрокардиографической ленте, которая движется со скоростью 10-100 мм/с (чаще 25 или 50 мм/с).

Во избежание технических ошибок и помех при записи ЭКГ необходимо обратить внимание на правильность наложения электродов и их контакт с кожей, заземление аппарата, амплитуду контрольного напряжения и другие факторы, способные вызвать искажение кривой.

Электроды для записи ЭКГ накладывают на различные участки тела. Система расположения электродов называется электрокардиографическими отведениями.

1.4.1 Отведения электрокардиограммы

Отведения кардиограммы - отчет (пространственное осуществление выборки) электрической деятельности, произведенной сердцем, которое проводится любым из двух путей: (1) два дискретных электрода противоположной полярности или (2) один дискретный положительный электрод и "безразличная", нулевая контрольная точка. Отведение, составленное из двух дискретных электродов противоположной полярности, называют биполярным отведением; отведение, составленное из единственного дискретного положительного электрода и нулевой контрольной точки, является униполярным отведением.

В зависимости от зарегистрированного отведения кардиограммы положительный электрод может быть присоединен к правой или левой руке, левой ноге, или грудной клетки. Отрицательный электрод обычно присоединен к противоположной руке или ноге или к контрольной точке.

Для детального анализа электрической деятельности сердца, обычно в условиях больницы, кардиограмма, зарегистрированная с 12 отдельными проводами, (кардиограмма с 12 отведениями)[1]. Кардиограмма с 12 отведениями состоит из трех стандартных (биполярных) (I, II, и III) (Рис. 5), трех усиленных отведений (AVR, AVL, и AVF) (Рис. 6), и шести грудных (Рис. 7):

V₁ — в четвертом межреберье у правого края грудины;

V₂ — в четвертом межреберье у левого края грудины;

V₃ — посередине между точками V₂ и V₄;

V₄ — в пятом межреберье по левой срединно-ключичной линии;

V₅ — на уровне отведения V₄ по левой передней аксиллярной линии;

V₆ — на том же уровне по левой средней аксиллярной линии.

Рис. 5. Стандартные отведения.

Рис. 6. Усиленные отведения aVR, aVL, and aVF.

Рис. 7. Предсердные отведения.

1.4.2 Компоненты электрокардиограммы

После того, как электрический ток, произведенный деполяризацией и реполяризацией предсердий и желудочков, регистрируется электродами, он отображается на осциллографе, записывается на бумаге кардиограммы или данные сохраняются в памяти компьютера. Электрический ток, произведенный деполяризацией предсердия, регистрируется как P волна; произведенный желудочковой деполяризацией регистрируется как Q, R, S волны: комплекс QRS. Относящаяся к предсердию реполяризация регистрируется как относящаяся к предсердию T волна; желудочковая реполяризация - как желудочковая T волна, или просто, зубец T. Поскольку относящаяся к предсердию реполяризация обычно происходит во время желудочковой деполяризации, T волна скрыта в комплексе QRS.

В нормальном сердечном цикле сначала образуется P волна, сопровождаемая комплексом QRS и зубцом T (Рис. 8).

Рис. 8 Компоненты электрокардиограммы.

Секции кардиограммы между волнами и комплексами называют сегментами и интервалами: PR сегмент, ST сегмент, сегмент TP, интервал PR, интервал QT, и интервал RR. Интервалы включают волны и комплексы, тогда как сегменты нет. Когда электрическая активность сердца не регистрируется, кардиограмма - прямая, плоская линия - изоэлектрическая линия или основание.

1.4.3 Бумага кардиограммы

На бумагу, используемую для регистрации электрокардиограммы, нанесена градуированная сетка, чтобы измерять время в секундах вдоль горизонтальных линий и величину напряжения в милливольтах вдоль вертикальных линий (Рис. 9).

Рис. 9. Бумага электрокардиограммы.

Сетка состоит из толстых и тонких вертикальных и горизонтальных линий, которые формируют большие и маленькие квадраты. Когда кардиограмма записывается на стандартной скорости прохождения бумаги 25 мм/сек:

 толстые вертикальные линии отстоят друг от друга на 5 мм, что соответствует

временному интервалу 0.20 секунды;

 тонкие вертикальные линии - 1 мм или 0.04 сек;

 толстые горизонтальные линии отстоят друг от друга на 5 мм, что соответствует

напряжению 0.5 милливольта;

 тонкие горизонтальные линии - 1 мм или 0.1 милливольта.

Традиционно кардиограф калибрована так, чтобы электрический сигнал в 1 милливольт производит 10-миллиметровое отклонение на кардиограмме.

1.4.4 Диагностика выделения признаков

Задача распознавания волн кардиограммы (комплекс PQRST) составляет существенную часть большинства систем анализа кардиограмм и алгоритмов сжатия. В системах распознавания частоты сердцебиений требуется определить местоположение волны R. В других приложениях для постановки диагноза, а также для сжатия сигнала ЭКГ есть потребность найти и распознать другие волны и особенности сигнала такие, как T и P волны, или сегмент ST. У некоторых из алгоритмов сжатия, особенно у тех, которые основаны на таблицах кодирования ритма, есть стадия предварительной обработки для того, чтобы найти местоположение волны R и одну из границ каждого цикла, которая используется, чтобы определить конец текущего удара и начало следующего удара сердца.

Алгоритм, предложенный в этой работе, содержит стадию предварительной обработки ЭКГ для обнаружения QRS комплекса в каждом колебании. На этой стадии производится определение местоположений волн. Алгоритм также использует другие диагностические особенности для того, чтобы сравнить сжатый сигнал колебания (после реконструкции) и оригинальный сигнал.

1.4.5 Выделение признаков

Существует много алгоритмов для выделения признаков PQRST, особенно алгоритмов поиска комплекса QRS [Гамильтон и Tompkins, 1986]. В этом разделе описан алгоритм выделения признаков, используемый только в этой работе.

Главная проблема в выделении признаков PQRST это нахождение точного местоположения волн (Рисунок 10 показывает волну PQRST и ее базовые точки). После определения местоположений волн определение амплитуд и форм волн значительно упрощается. Стратегия по поиску местоположения волн состоит в том, что сначала надо распознать комплекс QRS, у которого самые высокие компоненты частоты. Затем распознается T волна, и, наконец, волна P, которая обычно является самой малой волной. Базовый уровень и ST признаки относительно легко оценить позже.

Рис. 10. PQRST комплекс.

1.4.6 Помехи при регистрации электрокардиограммы

Электрокардиограммой считается составляющая поверхностных потенциалов, обусловленная электрической активностью сердца. Остальные составляющие потенциалов рассматриваются как помехи.

Причиной помех могут быть электрическая активность тканей, через которые проводится импульс, сопротивление тканей, особенно кожи, а также сопротивление на входе усилителя. Примером помех такого рода является электрическая активность мышц, поэтому при регистрации электрокардиограммы необходимо рекомендовать пациенту максимально расслабить мышцы. Колебания, вызываемые мышечными токами, иногда трудно отличить от трепетания предсердий. Артефакты, возникающие на кривой при случайном толчке аппарата или кушетки, могут имитировать желудочковые экстрасистолы. Однако при внимательном рассмотрении артефакты легко распознаются. При сопоставлении динамических изменений нельзя придавать диагностическое значение изменениям амплитуды зубцов, если серийные электрокардиограммы у одного и того же пациента зарегистрированы при разной чувствительности электрокардиографа.

Большое значение имеет постоянство нулевой (или базовой) линии, от которой производится отсчет амплитуды зубцов. Стабильность нулевой линии зависит от наличия достаточно высокого входного сопротивления усилительной системы и минимального кожного сопротивления.

Нередко основная линия электрокардиограммы колеблется вместе с элементами кривой. Подобную электрокардиограмму не следует считать патологической, так как причиной могут быть нарушения режима питания аппарата, форсированное дыхание пациента, кашель, икота, чиханье, перистальтика кишечника. В грудных отведениях подобные изменения нередко проявляются при трении электрода о выступающие ребра.

Уменьшенная амплитуда зубцов иногда обусловливается плохим контактом электродов с кожей. Значительные помехи вызывают токи наводки от осветительной сети, распознаваемые по частоте колебаний 50 Гц. Подобные помехи могут появиться при плохом контакте электродов с кожей. Нетрудно распознать локализацию возникновения помех. Например, если «наводка» видна во II и III отведении, а в I отведении ее нет, то провод от левой ноги имеет плохой контакт с электродом, или последний неплотно прилегает к коже. Если «наводка» видна в I и II отведении, то имеется плохой контакт на правой руке. Для устранения «наводки» часто прибегают к различным фильтрам.

Для оценки соотношений между полезным сигналом и помехами в табл.1 приведены значения амплитудно-временных параметров ЭКГ, соответствующих норме.

Таблица 1. Параметры элементов нормальной ЭКГ.

Параметр	Значение параметра элемента ЭКГ
Параметр	Зубец Р	Интервал PQ	QRS- комплекс	Интервал QT	Сегмент ST	Зубец T	Зубец U
Амплитуда, мВ	0–0,25	–	0,3–5	–	–	0,4–1	0–0,1
Длитель- ность, с	0,07–0,11	0,12–0,2	0,06–0, 1	0,35–0,44	0,06–0,15	0,1–0,2

Теория обнаружения особенностей сигнала и оценивания его параметров достаточно хорошо разработана, однако прямое применение ряда классических решений к исследованию биоэлектрических сигналов затруднено, а часто невозможно. В первую очередь это обусловлено значительной степенью априорной неопределенности

свойств сигналов и помех, которые определяется индивидуальными особенностями пациентов.

Blog