Методологические аспекты неинвазивной регистрации поздних желудочковых потенциалов

Амплитуда поздних желудочковых потенциалов составляет единицы милливольт даже при прямой регистрации биполярными электродами на поверхности миокарда. При обычной электрокардиографии такие сигналы редко регистрируются на поверхности тела [28]. Однако их все же можно записать с поверхности тела при высоком усилении электрокардиографического сигнала и использовании методов компьютерного усреднения, как это было впервые показано Berbari и соавт. [12] в эксперименте на животных, а также Fontaine и соавт. [7] — у больных с идиопатической желудочковой тахикардией. Это подтверждается множеством последующих работ [13—19, 29, 30].

Основная проблема при большом усилении сигнала состоит в повышении уровня шума, генерируемого несколькими источниками (табл. 11.1), что вынуждает использовать различные методы подавления шума. Амплитуда полезного сигнала в таких случаях часто меньше электрического шума того или иного источника. Кроме тщательного экранирования кабеля и использования почти бесшумных входных предусилителей, для устранения оставшегося случайного шума применяется также усреднение сигнала. С возрастанием числа усредняемых записей амплитуда шума, накладывающегося случайным образом на каждую запись, снижается, тогда как амплитуда повторяющегося истинного сигнала стабилизируется, увеличивая таким образом отношение сигнал — шум (рис. 11.3). В разработанной нами системе для получения стабильного сигнала достаточно получить от 100 до 200 повторений.

Таблица 11.1. Причины шумов при ЭКГ-регистрации с высоким усилением

Шумы окружающей среды

Шум, генерируемый на границе между кожей и электродом

Миотический шум

Шум усилителя

Этот метод применим только для повторяющихся электрокардиографических сигналов и не способен выявлять динамические изменения сигнала в последовательных регистрациях.

Частота оцифровки сигнала в системе накопления и усреднения записей определяется частотной составляющей этого сигнала. Для получения хорошего качества частотные характеристики прибора должны соответствовать частотной составляющей сигнала. В идеале входной сигнал, включая шум, не должен иметь составляющих с частотой выше частоты оцифровки. Частотные компоненты входного сигнала с частотой, превышающей половину частоты оцифровки, вызывают смещение частотных составляющих, располагающихся в спектре ниже половины частоты оцифровки, на столько же герц, насколько эти составляющие в исходном сигнале превышают данный предел. В нашей системе смещенные частотные компоненты не создают никаких проблем, так как входной сигнал фильтруется аналоговым фильтром с частотой пропускания до 300 Гц и оцифровывается с частотой 10 кГц [14].

Одной из проблем высокого усиления биологических сигналов является «звон» фильтра, особенно при использовании фильтров с мощными характеристиками [31]. Такое явление может возникнуть при быстром спаде высокоамплитудного сигнала к нулевой линии. Обычные методы фильтрации значительно усиленного комплекса QRS искажают окончание сигнала. Интенсивность звона фильтра увеличивается при повышении нижней частоты пропускания. Однако устранение низкочастотных компонентов сигнала является необходимым условием для предотвращения насыщения усилителя во время сегмента ST при исключительно высоком усилении, используемом для детектирования поздних потенциалов, а также для исключения дыхательных колебаний. Таким образом, во всех работах, посвященных изучению поздних потенциалов, необходимо указывать характеристики фильтра. Было показано, что в некоторых схемах фильтров после окончания комплекса QRS довольно продолжительное время отмечаются многократные колебания сигнала (звон) [18]. В нашей системе, в которой используется однополюсный фильтр (6 дБ на 1 октаву), возможны только кратковременные колебания в течение нескольких миллисекунд после резкого окончания прямоугольного сигнала (рис. 11.4). Разумеется, это тоже может мешать выявлению коротких низкоамплитудных сигналов непосредственно после окончания комплекса QRS. Однако такой звон не оказывает существенного влияния на сигналы, появляющиеся более чем через 20 мс после резкого окончания QRS. Simson и соавт. [18] предложили иное решение, основанное на использовании двусторонних фильтров, обрабатывающих комплекс QRS в обратном направлении во времени после их компьютерной регистрации. Таким способом удается детектировать низкоамплитудные сигналы в терминальной части комплекса QRS без какого-либо влияния звона фильтра после окончания высокоамплитудного сигнала комплекса QRS, предшествующего поздним потенциалам.

Рис. 11.3. Постепенное улучшение качества конечного сигнала по мере увеличения числа усредненных циклов в диапазоне от 1 до 1000 у больного с аневризмой левого желудочка и желудочковой тахикардией. Наблюдаемая высокочастотная активность представляет собой поздний потенциал, возникающий вскоре после комплекса QRS.

Одно из требований метода усреднения сигнала — идентичность усредненных желудочковых комплексов. Следовательно, необходимо исключить преждевременные возбуждения. Этого можно добиться либо путем простого исключения всех возбуждений с заданной степенью преждевременности [14], либо более специфично — посредством пропускания всех ЭКГ-сигналов через программу распознавания символов для устранения эктопических возбуждений и слишком зашумленных сигналов [18]. При последнем подходе первые 8 возбуждений принимаются как эталон, если среднее стандартное отклонение сигнала в этой группе меньше 20 мкВ. Все последующие возбуждения сравниваются с эталоном и принимаются, если отклонение меньше двукратного стандартного отклонения, использованного при создании эталона. Эталон обновляется через каждые 4 возбуждения.

Другим условием применения метода усреднения сигнала является стабильный запуск отсчета сигнала при оцифровке компьютером. В случае значительных колебаний точки отсчета большая часть высокочастотного сигнала утрачивается, действуя, таким образом, как высокочастотный фильтр.

Дата добавления: 2015-08-13