Векторкардиография – это метод исследования сердца, основанный, на регистрации изменений за сердечный цикл суммарного вектора электродвижущих сил сердца в проекции на плоскость.

Теоретическая часть.

Векторкардиография – это метод исследования сердца, основанный, на регистрации изменений за сердечный цикл суммарного вектора электродвижущих сил сердца в проекции на плоскость. Векторкардиографическая кривая строится по трем отведениям X, Y и Z (система отведений Франка), которые являются ортогональными отведениями, т. е. их оси перпендикулярны друг к другу. Синхронная запись ортогональных сигналов в векторкардиографии позволяет выявить наиболее существенные пространствено-временные эволюции биоэлектрической активности сердца и, следовательно, порождающего его электрофизиологического процесса

В настоящее время разработаны различные методики анализа вариабельности сердечного ритма (ВСР), в том числе основанные на статистическом изучении изменчивости динамических рядов RR – интервалов (кардиоинтервалов), т.е. интервалов между двумя последовательными сердечными сокращениями. При этом из статистического анализа должны исключаться случайные преждевременные сокращения (экстрасистолы).

Ритмокардиография – это метод оценки ритма сердца, основанный на графическом представлении последовательности значений длительности кардиоцикла (RR-интервалов). Ритмограмма – зависимость значений длительности RR-интервала от порядкового номера цикла измерения.

К стандартным статистическим характеристикам таких динамических рядов кардиоинтервалов относятся: стандартное отклонение кардиоинтервалов (SDNN), коэффициент вариации (CV)… Значения этих показателей в норме: SDNN – 30 – 100 мс, CV – 3 – 12 %.

Физиологическое значение данных показателей заключается в следующем. Деятельность сердца регулируется двумя типами сигналов центральной нервной системы (симпатическими и парасимпатическими), действие которых должно быть сбалансировано. Симпатическая регуляция приводит к учащению сердцебиений, а парасимпатическая – к их замедлению. Величина среднего значения и дисперсии кардиоинтервалов показывает средний уровень функционирования системы кровообращения. Среднеквадратическое отклонение (СКО) характеризует суммарный эффект вегетативной регуляции кровообращения. Нормированным показателем этого эффекта является коэффициент вариации (CV).

Геометрические методы анализа кардиограмм. Сущность вариационной пульсометрии заключается в изучении закона распределения кардиоинтервалов как случайных величин. При этом строится вариационная кривая (кривая распределения кардиоинтервалов – гистограмма – относительное число RR-интервалов, относящихся к различным диапазонам значений их длительности) и определяются ее основные характеристики.

Мода(Mo) – наиболее часто встречающееся в данном динамическом ряде значение кардиоинтервала. При нормальном распределении и высокой стационарности исследуемого процесса мода мало отличается от математического ожидания. Поскольку величина кардиоинтервала является непрерывной величиной, каждое ее значение может, вообще говоря, встречаться только один раз. Поэтому модальным интервалом считается интервал с наибольшей частотой. Внутри этого интервала находят условное значение, вблизи которого плотность распределения достигает максимума. Это значение и считается точечной модой.

Амплитуда моды(AMo) – это число кардиоинтервалов, соответствующих значению моды (или попавших в модальный интервал) в % к объему выборки.

Вариационный размах (MxDMn) отражает степень вариативности значений кардиоинтервалов в исследуемом динамическом ряду. Он вычисляется по разности максимального и минимального значений кардиоинтервалов и поэтому при аритмиях или артефактах может быть искажен.

По данным анализа гистограммы вычисляется стресс – индекс, который определяется отношением высоты гистограммы к ее ширине и характеризует степень напряжения регуляторных систем организма. Стресс – индекс SI вычисляется по формуле

SI = AMo× 100%/(2× Mo× MxDMn),

причем мода и вариационный размах измеряются в секундах.

В норме величина стресс – индекса составляет 50 – 150 усл.ед., aизическая нагрузка, усталость: 150-500: cтенокардия, психофизиологическое переутомление: 500 – 900, cущественное нарушение регуляторных механизмов, наблюдается в предынфарктном состоянии: > 900

Корреляционная ритмография – скатерография. Сущность метода корреляционной ритмографии заключается в графическом отображении последовательных пар кардиоинтервалов (предыдущего и последующего) в двухмерной координатной плоскости. График и область точек, полученных таким образом (пятна Пуанкаре или Лоренца), называются скатерограммой.

Cкаттерграмма – двумерное отображение ритма сердца, которое строится как совокупность точек, координаты каждой из которых на плоскости соответствуют величинам двух смежных RR-интервалов.

Этот способ оценки ВСР относится к методам нелинейного анализа и является особенно полезным для случаев, когда на фоне монотонности ритма встречаются редкие и внезапные нарушения.

При построении скаттерограммы образуется совокупность точек, центр которых располагается на биссектрисе. Величина отклонения точки от биссектрисы влево показывает, насколько данный сердечный ритм короче предыдущего, вправо от биссектрисы – насколько он длиннее предыдущего.

Нормальная форма скаттерограммы представляет собой эллипс, вытянутый вдоль биссектрисы. Именно такое расположение эллипса означает, что к дыхательной прибавлена некоторая величина недыхательной аритмии. Форма в виде круга означает отсутствие недыхательных компонентов аритмии. Узкий овал соответствует преобладанию недыхательных компонентов в общей вариабельности ритма.

Практическая часть

1. Подготовка к выполнению задания

1.1. Скопируйте в свою папку исходные файлы для выполнения работы: Анализ ЭКГ_шаблон для заполнения.xls, Vn.txt, ECG.exe, где n –номер компьютера (например, для первого варианта: V01.txt). ВНИМАНИЕ! Все файлы должны находиться в одной папке. В файле Vn.txt содержатся 3 фрагмента записи ЭКГ. Частота дискретизации составляет 250 Гц, длительность фрагмента ЭКГ – 8 с

1.2. Переименуйте Анализ ЭКГ_шаблон для заполнения.xls на Анализ ЭКГ_ФИО.xls

1.3. Откройте Анализ ЭКГ_ФИО.xls

2. Векторкардиограмма

Цель: познакомиться с методом векторкардиографии(ВКГ), обнаружить патологического кардиоцикла с помощью ВКГ

2.1. Запустите приложение ECG.exe. оно позволяет построить графики ЭКГ в трех ортогональных отведениях, двухмерные и трехмерные ВКГ для всей записи ЭКГ, а также ВКГ для фрагментов ЭКГ, содержащих кардиоциклы классов «норма» и «патология» (Рисунок 1)

2.2. Нажмите «Open» и выберите файл Vn.txt, соответствующий выполняемому варианту

2.3. Фрагменты ЭКГ для всех вариантов содержат несколько кардиоциклов нормального ритма и один патологический кардиоцикл (желудочковая экстрасистола). На ВКГ патологическому циклу соответствует отдельная траектория, сильно отличающаяся от траекторий нормальных кардиоциклов. Определите патологический цикл на фрагменте ЭКГ и ВКГ

2.4. Нажмите кнопку «Сохранить». При этом окно приложения будет сохранено в папке, из которой было запущено само приложение.

2.5. Добавьте рисунок VG.bmp на лист «ВКГ» в Excel (или воспользуйтесь Alt+Prt Scr)

2.6. Изменяя t1 и t2 слева в окне приложения, выделите несколько нормальных кардиоциклов, сохраните и добавьте на лист «ВКГ» в Excel

2.7. Выделите только один нормальный кардиоцикл вместе с патологическим кардиоуиклом.

2.8. Выделите только патологический кардиоцикл, сохраните и добавьте на лист «ВКГ» в Excel

2.9. Что отложено по осям на графиках? В каких единицах? Можно ли обнаружить по ВКГ некоторые патологические процессы? При каких условиях применяют ВКГ?

Рисунок 1 окно приложения VCG.exe

3. Ритмокардиография

Цель: познакомиться с методами ритмокардиографии, построение графиков ритмограммы, гистограммы и скаттерограммы для реальных записей сигнала сердечного ритма

3.1. Перейдите в файле Анализ ЭКГ_ФИО.xls на лист «норма»

3.2. В файле «сигналы_RR_3.xls» записаны 3 фрагмента значений RR-интервалов (по 450 строк в столбце): первый столбец – норма, два других – патология (наличии желудочковых экстрасистол и мерцательной аритмии). Скопируйте данные по варианту из первого столбца (соответствующие норме) и добавьте на лист «норма» в столбец С. Значения RR-интервалов приведены в секундах. Для сопоставления с нормой переведите значения в мс в столбце D

3.3. Подсчитайте сколько RR-интервалов в файле: в ячейке B4 введите формулу =СЧЁТ(D2:D451)

3.4..Рассчитайте среднее значение данных RR-интервалов, дисперсию, минимальное и максимальное значение с помощью мастера функций (СРЗНАЧ(), ДИСП(), МИН(), МАКС()) в соответствующих ячейках

3.5. Зная дисперсию, рассчитайте СКО в соответствующей ячейке (СКО–корень из дисперсии)

3.6. Определите вариационный размах как разность между RR_max-RR_min в ячейки G12

3.7. Определите коэффициент вариации:

Соответственно необходимо ввести следующую формулу в ячейку G13: =G8*100/G5

3.8. Постройте ритмограмму

3.8.1. Выделите данные в столбце D

3.8.2. Выберите из меню «Вставка» на поле «Диаграммы» – «Гистограмма» – «Гистограмма с группировкой». Что отображено по осям? Сколько RR-интервалов?

3.9. Постройте гистограмму

3.9.1. Зная минимальное и максимальное значение, определите количество и размер интервала гистограммы

3.9.2. Заполните таблицу «ГИСТОГРАММА», написав границы интервалов, подсчитав количество RR-интервалов в данном диапазоне и его процентное значение от всех интервалов

3.9.2.1. Напишите границы интервалов (Рисунок 2)

Рисунок 2 интервалы для гистограммы

3.9.2.2. Определите для каждого диапазона количество RR-интервалов с помощью функции СЧЁТЕСЛИ по формуле:

СЧЁТЕСЛИ(диапазон значений RR-интервалов; «<верхней границы рассматриваемого диапазона»)-количество RR-интервалов из всех предыдущих диапазонов

Например:

=СЧЁТЕСЛИ($D$2:$D$451;"<610")

=СЧЁТЕСЛИ($D$2:$D$451;"<620")-H33

=СЧЁТЕСЛИ($D$2:$D$451;"<630")-СУММ(H33:H34)

3.9.2.3. Для проверки правильности высчитать «Число RR интервалов в выборке» с помощью функции CУММ()

3.9.2.4. Пересчитать количество RR-интервалов в процентах (Рисунок 3).

Рисунок 3 таблица «Гистограмма»

3.9.3. Выделите в таблице «ГИСТОГРАММА» столбец «в %»

3.9.4. Выберите из меню «Вставка» на поле «Диаграммы» – «Гистограмма» – «Гистограмма с группировкой». Что отображено по осям? Сколько RR-интервалов? К какому распределению близка данная гистограмма?

3.9.5. Используя «Выбрать данные» измените подписи горизонтальной оси. Вместо 1,2,3…10 должны быть указаны вычисленные интервалы

3.10.Приблизительно по гистограмме определите значение моды, амплитуды мода. Заполните таблицу «СТРЕСС-ИНДЕКС». Переведите значение моды(Mo) и вариационного размаха(MxDMn) в секунды, убедитесь что амплитуда моды(AMo) в %

3.11.Рассчитайте стресс-индекс по формуле: SI = AMo/(2 ∙ Mo ∙ MxDMn).

3.12.Соответствует это значение норме?

3.13.Постройте скатерограмму

3.13.1. В столбец Е скопируйте все значения RR-интервалов кроме первого (Рисунок 4)

Рисунок 4 Подготовка для построение скатерограммы

3.13.2. Выделите значения в столбце D кроме последнего, и значения в столбце E

3.13.3. Выберите из меню «Вставка» на поле «Диаграммы» – «Точечная» – «Точечная с маркерами». Что отображено по осям? Что отражает каждая точка? Близка ли скатерограмма к норме?

4. Проделайте аналогичный анализ для патологического фрагмента

4.1. Скопируйте лист «норма» на лист «патология»

4.2. Удалите все диаграммы (ритмограмму, гистограмму и скатерограмму), а также значения из таблиц «ГИСТОГРАММА» и «СТРЕСС-ИНДЕКС»

4.3. Замените данные (столбец С,D,E) на новые дынные из файла «сигналы_RR_3.xls» (второй столбец)

4.4. Постройте заново ритмограмму, гистограмму и скатерограмму, добавив необходимые расчеты аналогично п.3

5. Какие отличия можно найти для фрагментов норма и патология?

Дата добавления: 2015-10-21