СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ НАРУШЕНИЙ РИТМА В РАБОТЕ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ Российский патент 2003 года по МПК A61B5/00 A61B5/452 

Изобретение относится к медицине и предназначено для диагностики нарушений в работе сердечно-сосудистой системы.

Известен традиционный способ электрокардиографической диагностики нарушений в работе сердечно-сосудистой системы, при котором регистрируют биоэлектрические явления, возникающие во время работы сердца, в виде характерной кривой - электрокардиограммы (ЭКГ), и анализируют временные и амплитудные соотношения элементов ЭКГ, таких как PQ, RR, QPS, ST, QRST и т.д. (см., например, АН СССР. Отделение физиологии. Руководство по физиологии. Физиология кровообращения. Физиология сердца. Л. : Наука, Ленинградское отделение, 1990).

Однако имеют место случаи, когда отклонения от нормы на ЭКГ вопреки очевидной клинической картине не наблюдаются, и наоборот, отклонения от нормы очевидны, но их интерпретация необычайно сложна или вообще невозможна.

Для повышения надежности и достоверности диагностики увеличивают длительность непрерывного съема кардиограммы, по результатам сопоставления кардиоциклов которой выявляют отклонения от нормы в работе сердечно-сосудистой системы.

Например, по патенту 2077864, МПК А 61 В 5/04, 5/0402, 1992, снимают ЭКГ достаточной длительности, по результатам соответствующей обработки которой на основе обобщенных статистических характеристик получают оперативную диагностику сердечно-сосудистой системы пациента во внеклинических условиях.

По другому патенту РФ 2131213, МПК А 61 В 5/02, 5/0250, 5/04, 5/0456, 1998, при проведении наркоза такжe непрерывно анализируют длительности кардиоциклов синусового ритма, по результатам обработки которых судят о глубине и адекватности анестезии, предваряя появление клинических симптомов неадекватности наркоза.

Общим недостатком известных способов диагностики являются их ограниченные возможности, обусловленные узкоспециальным применением.

По совокупности сходных существенных признаков и методике подхода к оценке деятельности сердца наиболее близким к предложенному изобретению является способ, называемый "холтеровское мониторирование (ХМ)" (см. Л.М. Макаров. Холтеровское мониторирование. М.: Медпрактика, 2000).

В соответствии с известным способом в течение 24 часов непрерывно снимают ЭКГ (мониторирование), по результатам обработки которой находят числовые значения следующих восьми показателей:
Mеаn (мс) - средное значение RR-интервалов в выборке (величина, обратная средней ЧСС);
SDNN (мс) - стандартное отклонение всех анализируемых RR-интервалов;
SDNN-i (мс) - среднее значение стандартных отклонений за 5-минутные периоды;
SDАNN-i (мс) - стандартное отклонение усредненных за 5 минут значений интервалов RR;
rMSSD (мс) - квадратный корень суммы квадратов разностей величин последовательных RR-интервалов;
pNN50 (%) - процентная предcтавленноcть эпизодов различия последовательных интервалов RR более чем за 50 мс;
SDSD - стандартное отклонение разницы между соседними интервалами RR;
Counts - общее количество зарегистрированных за 24 часа различий соседних интервалов, различающихся более чем на 50 мс.

Очевидно, что кроме перечисленных ("обязательных") показателей, характеризующих известный способ, могут определяться и другие расчетные индексы и показатели.

Полученные результаты временного анализа вариабельности ритмов сердца отражают не более чем степень выраженности синусовой аритмии и для выявления различных нарушений подлежат как физиологической, так и клинической интерпретации.

Таким образом, недостаток известного способа заключается в том, что несмотря на объективные показатели, отражающие отклонения в работе сердца, их интерпретация зависит от квалификации лечащего врача, т.е. субъективна со всеми вытекающими последствиями.

Перед изобретением была поставлена задача создать способ диагностики нарушений ритма сердечно-сосудистой системы, позволяющий на основании числовых значений, полученных в результате анализа электрокардиограммы пациента, выявить конкретные нарушения сердечного ритма, соответствующие определенной патологии сердечно-сосудистой системы.

Поставленная задача решается тем, что предложен способ диагностики нарушений ритма в работе сердечно-сосудистой системы, при котором преимущественно в течение суток непрерывно снимают ЭКГ пациента и на полученной ЭКГ находят среднечасовые значения показателей Mean, SDNN, rMSSD.

Новым в предложенном способе является то, что находят локальные индексы указанных показателей, определяемые как отношение одноименных среднечасовых показателей предыдущего часа к последующему, по найденным индексам строят, по меньшей мере, одну соответствующую искомой патологии дискриминантную функцию, значения которой сравнивают со значениями аналогичной функции типовой ЭКГ нормально функционирующей системы и по результатам сравнения определяют наличие или отсутствие искомой патологии.

Заявленный способ характеризуется также тем, что время снятия ЭКГ ограничивают двумя семичасовыми промежутками, соответствующими состояниям наибольшей активности и покоя пациента.

Технический результат заявленного способа заключается в том, что он дает 100% распознавание патологических явлений с достоверностью 95% и выше. Более того, заявленный cпocoб ЭКГ диагностики позволяет диагностировать такую патологию, которая ранее диагностировалась исключительно другими видами исследований, например УЗИ сердца, чреспищеводная ЭКГ и др.

На фиг. 1 показаны значения дискриминантной функции для выявления нарушений автоматизма сердца; на фиг.2 - то же, для выявления вставочных экстрасистол; на фиг.3 - для распознавания локализации эктопического очага.

Реализация заявленного способа начинается с мониторирования пациента, т. е. непрерывно в течение суток с пациента снимают электрокардиограмму (ЭКГ). На практике было установлено, что мониторирование можно ограничить двумя семичасовыми промежутками, соответствующими пикам активности и покоя пациента, в соответствии с чем были выбраны дневные часы с 9 до 15 и ночные с 0 до 6 (включительно).

Далее на основании математической обработки ЭКГ находят числовые значения показателей:
Mеаn (мс) - среднее значение RR-интервалов в выборке (величина, обратная ЧСС - частоте сердечных сокращений);
SDNN (мс) - стандартное отклонение всех анализируемых RR-интервалов;
rMSSD (мс) - квадратный корень суммы квадратов разностей величин последовательных RR-интервалов.

Поскольку в настоящее время кардиограмму (за исключением элементарных случаев) снимают с использованием известного компьютерного оборудования (например, "Ритмокардиомонитор ЭЛОН-001", "Цифровой электрокардиограф С-804" на базе персонального компьютера и др.), то необходимость в какой-либо математической обработке кардеограммы отсутствует, т. к. при соответствующем программном обеспечении прибор выдает числовые значения всех требуемых параметров.

По числовым значениям указанных показателей находят локальные индексы, для чего определяют среднечасовое (среднестатистическое) значение каждого данного показателя, а затем отношение значения предыдущего часа этого показателя к последующему часу.

Аналогично определяются индексы для каждого из указанных выше всех показателей.

Методом дискриминантного анализа строится диагностическая (дискриминантная) функция, переменными которой служат локальные индексы, поэтому для каждого набора локальных индексов можно определить значение дискриминантной функции. В зависимости от полученного значения определяют, имеется патология или нет.

Поскольку дискриминантный анализ и построение дискриминантных функций относится к известному методу математической статистики, то его описание в материалах настоящей заявки не требуется. Применительно к заявленному способу построение дискриминантных функций ведется с помощью соответствующего программного обеспечения, которым заявитель располагает.

В результате исследований и статистической обработки множества данных было установлено, что каждая из построенных дискриминантных функций, с одной стороны, предназначена для выявления одной соответствующей патологии и, с другой стороны, относится к соответствующей возрастной группе населения. Так, исследованиями было установлено, что, например, для достоверного распознавания патологии пациенты в возрасте от 8-и до 16-и лет должны быть разделены на две возрастные группы: 8-11 лет и 12-16 лет.

Внутри каждой возрастной группы были также определены числовые значения дискриминантных функций, построенных на основании так называемых "типовых" ЭКГ, т. е. ЭКГ, отражающих работу нормально функционирующей сердечно-сосудистой системы (нарушения отсутствуют), которые являются базой данных (в распоряжении заявителя имеется) для сравнения.

Таким образом, при реализации заявленного способа для определения патологии выбирают компьютерную программу, соответствующую искомой патологии и данной возрастной группе, строят дискриминантную функцию пациента, значения которой сравнивают со значениями соответствующей дискриминантной функции из базы данных (критерии норм) и, сравнивая типовую функцию с функцией пациента, судят о наличии или отсутствии искомой патологии.

Например, на фиг. 1 приведены значения дискриминантных функций для определения нарушений автоматизма при работе сердца в средней возрастной группе детей (от 8 до 11 лет) из 45 человек. По оси "x" даны числовые значения функций, а по оси "у" - нумерационная последовательность пациентов, которая может быть иной, чем приведена на фиг.1 (для фиг.2 и 3 аналогично), определяемой решением иных задач, несущественных для настоящей заявки.

Из фиг.1 видно, что значения функций для пациентов с 1 по 30 положительны, а для патентов с 31 по 35 отрицательны, что означает наличие функции автоматизации в работе сердца у первых (норма) и отсутствие у вторых (патология).

По другой программе для другой дискриминантной функции распознается другая патология, называемая "вставочные экстрасистолы" (фиг.2, старшая возрастная группа - подростки с 12 до 16 лет). Отрицательные значения функции свидетельствуют о патологии, положительные - о ее отсутствии.

По значениям дискриминантных функций, приведенных на фиг.3, распознают локализацию эктопического очага (средняя возрастная группа - дети от 8 до 11 лет).

На фиг.3 показано, что средние числовые значения дискриминантных функций для пациентов с 1 по 13 лежат в "коридоре" от "0" до "-10", следовательно, эктопический очаг локализован в предсердии, у пациентов с 4 по 22 в пределах от "0" до "+10" - в артиовентрикулярном узле, у пациентов с 23 по 42 в пределах от "-5" до "+5" - в желудочках сердца.

Нарушения в работе сердца, показанные на фиг.1-3 в виде диаграмм, могут быть представлены в табличном виде, что для заявленного способа несущественно.

Реализация заявленного способа иллюстрируется приведенными ниже примерами.

Пример 1.

Диана З. поступила на обследование в КХЦ (кардиохирургический центр) с диагнозом вегетососудистая дистония, предсердная экстрасистолия. По ЭКГ: основной водитель ритма - синусовый узел, частая предсердная экотрасистолия.

В результате обследования пациента по заявленному способу были дополнительно выявлены следующие нарушения функции автоматизма: миграция водителя ритма по предсердиям, замещающие эктопические комплексы в период синоатриальной блокады, частая предсердная экстрасистолия.

В результате ранее поставленный диагноз был изменен на следующий: дисфункция синусового узла, предсердная экстрасистолия. На фиг. 1 пациент представлен под 31.

Пример 2.

Максим Д. поступил на обследование в КХЦ с нарушениями ритма, выявленными при проведении ЭКГ. По стандартным ЭКГ признакам определялись желудочковая экстрасистолия, желудочковый ЭХО-ритм. Для подтверждения характера нарушений ритма была проведена чреспищеводная ЭКГ (болезненная процедура). После появления преждевременного желудочкового комплекса идентифицировался зубец "Р", имеющий то же направление и формy, что и синусовый. На расстоянии 0,26 сек после него располагался неизмененный комплекс QRS. Данное нарушение объяснялось наличием вставочной желудочковой экстрасистолы.

После этого было проведено обследование по заявленному способу. В результате построения соответствующей дискриминантной функции ранее поставленный диагноз был подтвержден, но более простым для пациента нетравмирующим способом. На фиг.2 пациент представлен под 6.

Пример 3.

Александр В. поступил на обследование в КХЦ с диагнозом "желудочковая экстрасистолия". На стандартной ЭКГ ритм синусовый, электрическая ось расположена обычно, частая экстрасистолия с широким комплексом QRS. Однако при проведении чреспищеводной ЭКГ возникли сомнения в правильности поставленного диагноза, поскольку были выявлены признаки предсердной экстрасистолии.

После диагностики по заявленному способу первоначальный диагноз "желудочковая экстрасистолия" был изменен на "предсердная экстрасистолия", см. часть диаграммы на фиг.3, обозначенную как "предсердие": среднее значение дискриминантной функции этого патента выходит за пределы "коридора" между "0" и "-10", что свидетельствует о наличии искомой патологии.

Таким образом, например, из фиг.1 видно, что представленная на ней диаграмма является набором числовых значений дискриминантной функции, где ее показатели для пациентов с 1 по 30 соответствуют норме (патология отсутствует) и поэтому должны входить в базу данных для сравнения. Очевидно, что для исследователя база данных должна давать лишь знание о том, чем норма отличается от патологии (для фиг.1 и 2 - только знаком "+" или "-" числового значения функции). Поэтому для выявления искомой патологии диаграмма на фиг. 1 с очевидностью несет избыточную информацию (предназначенную для решения других задач). То же относится к фиг.2 и аналогично для фиг.3, однако, как уже было указано, для заявленного способа несущественно.

Изобретение относится к медицине, кардиологии, функциональной диагностике. У пациента регистрируют ЭКГ. Находят среднечасовые значения показателей Mean - среднего значения RR-интервалов в выборке, SDNN - стандартного отклонения анализируемых RR-интервалов, rMSSD - квадратного корня сумм квадратов разностей величин последовательных RR-интервалов. Вычисляют локальные индексы этих показателей как отношение их среднечасовых показателей предыдущего часа к последующему. По найденным индексам строят дискриминантную функцию, значения которой сравнивают со значениями функции для нормальной ЭКГ. Способ позволяет диагностировать наличие или отсутствие искомой патологии. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ диагностики нарушений ритма в работе сердечно-сосудистой системы, при котором в течение суток непрерывно снимают ЭКГ пациента и на полученной ЭКГ находят среднечасовые значения показателей Mean - среднего значения RR-интервалов в выборке, SDNN - стандартного отклонения анализируемых RR-интервалов, rMSSD - квадратного корня сумм квадратов разностей величин последовательных RR-интервалов, отличающийся тем, что находят локальные индексы указанных показателей, определяемые как отношение одноименных среднечасовых показателей предыдущего часа к последующему, по найденным индексам строят, по меньшей мере, одну соответствующую искомой патологии дискриминантную функцию, значения которой сравнивают со значениями аналогичной функции типовой ЭКГ нормально функционирующей системы, и по результатам сравнения определяют наличие или отсутствие патологии. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что время снятия ЭКГ ограничивают двумя семичасовыми промежутками, соответствующими состояниям наибольшей активности и покоя пациента.