АВТОМАТИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ ИНФАРКТ-ЗАВИСИМОЙ КОРОНАРНОЙ АРТЕРИИ ПУТЕМ АНАТОМИЧЕСКИ ОРИЕНТИРОВАННОГО ОТОБРАЖЕНИЯ НА ДИСПЛЕЕ ДАННЫХ ЭКГ Российский патент 2014 года по МПК A61B5/452 A61B5/472 

Настоящее изобретение относится к электрокардиографическим (ЭКГ) системам мониторирования и, в частности, к системе мониторирования в реальном времени ST сегмента, которая автоматически, посредством анатомически ориентированного представления, определяет инфаркт-зависимую коронарную артерию, вызывающую острый инфаркт миокарда.

Электрокардиография (ЭКГ) широко используется в создании записей, выводимых из напряжений, вырабатываемых сердцем на поверхности тела человека. Полученные таким образом записи являются по своему характеру графическими и требуют экспертной интерпретации и анализа, чтобы соотнести результирующую информацию с состоянием сердца пациента. Исторически такие записи создавались как визуально наблюдаемые графические записи, производимые непосредственно от электрических соединений, связывающих субъект с регистрирующим устройством. По мере развития компьютерной технологии стало возможным производить такие записи в виде запоминаемой в цифровой форме информации с целью ее последующего воспроизведения и анализа.

Примером экстренного клинического применения является диагностика симптомов острой ишемической болезни сердца, обычно связанных с сердечными приступами. Пациенты с острым коронарным синдромом (ACS), таким как боль в груди либо стесненность дыхания или одышка, часто диагностируются электрокардиографически, когда подъем или депрессия ST сегментов в форме электрокардиограммы (ЭКГ) тщательно анализируются. Один из часто встречающихся сценариев состоит в том, что подъем ST в форме ЭКГ пациента во время его прибытия в отделение неотложной помощи или в больничный центр грудных болей не соответствует критериям диагностического определения инфаркта миокарда с подъемами ST (STEMI). В таких случаях пациенты часто подключаются к монитору ЭКГ для мониторирования ST сегмента, чтобы пронаблюдать прогресс или регресс изменений ST, особенно у пациентов с предысторией острого коронарного синдрома (ACS). Если состояние пациента ухудшается, тот, кто ведет клиническое наблюдение за пациентом, должен выяснить степень риска коронарной артерии и области миокарда, прежде чем производить вмешательство.

Другой сценарий заключается в том, что при диагностировании ACS пациента на ЭКГ четко выявляется симптом STEMI и пациент подвергается интервенционной реперфузионной терапии. Апробированные средства лечения для восстановления кровоснабжения миокарда включают в себя тромболитики или чрескожную коронарную интервенцию, чтобы открыть инфаркт-зависимую артерию. Аортокоронарное шунтирование (CABG) является другой формой перфузионной терапии, часто применяемой к ACS пациентам с более серьезными окклюзиями. После интервенционной процедуры и во время тромболитической терапии пациент обычно подключается к ЭКГ монитору для мониторирования ST сегмента и наблюдения в послеоперационной палате, блоке интенсивной терапии (ICU) или в отделении кардиореанимации (CCU) с целью наблюдения за ухудшением или улучшением состояния пациента. Новые проявления окклюзии коронарной артерии могут возникать, если ранее очищенная коронарная артерия вновь засоряется или окклюзия происходит в другой артерии, или же отклонения ST возвратятся к норме, когда восстановится коронарная перфузия пациента. Поскольку первые шестьдесят минут являются критическими для спасения миокарда, крайне важно, чтобы медицинский персонал как можно раньше улавливал эпизоды рецидива для предотвращения дальнейшего повреждения миокарда.

Однако мониторирование ST, обычно производимое в этих сценариях, имеет ограничения. Эпизоды с подъемом или депрессией ST сегмента часто пропускаются вследствие использования ограниченного числа электродов. Больницы имеют широкое разнообразие протоколов для имеющихся в наличии отведений и для систем отведений, используемых в мониторировании ST. Некоторые больницы используют одноканальные (трехпроводные) ЭКГ мониторы, некоторые используют трехканальные (пятипроводные) системы, тогда как другие используют пятиканальные (шестипроводные) системы или двенадцать отведений, выводимых из пяти- или шестиканальных систем или рассчитываемых из прямой регистрации восьми каналов. Устройство ST монитора часто бывает непонятным для обычных больничных работников, осуществляющих уход за больным, которые могут не иметь соответствующей подготовки для понимания соотношения между отведениями ЭКГ и связанными с ними зонами миокарда или коронарными артериями. Многочисленные изменения или формы ST сегментов, воспроизводимые на прикрепленных к больничным койкам мониторах, не имеют указаний на соответствующие соотношения между каждым отведением и зоной миокарда с повышенным риском. Поэтому улучшенные ЭКГ мониторы и протоколы должны улучшать стандарты ухода за больными в таких ситуациях.

Система мониторирования ЭКГ, которая обеспечивает улучшенный уход за больными в таких ситуациях, описана в предпатентной заявке США номер 60/954367, озаглавленной "Автоматическая идентификация инфаркт-зависимой артерии" (Зоу и др.), поданной 7 августа 2007 года. ЭКГ монитор, описанный в этой патентной заявке, анализирует ST сегменты в форме ЭКГ, производимые отведениями, связанными с разными областями тела. На основе подъемов и депрессий ST, проявляемых разными группами отведений, система указывает врачу-клиницисту коронарную артерию, в которой, вероятно, имеется окклюзия, "паразит" коронарной артерии. Система выполняет это, используя стандартное расположение отведений ЭКГ и множественное представление формы ЭКГ. Тогда как такое отображение на дисплее обеспечивает уместную диагностическую информацию для установления точного диагноза, включая указание инфаркт-зависимой артерии, по-прежнему необходимы существенные навыки в интерпретации формы ЭКГ, чтобы соотнести данные ЭКГ с инфаркт-зависимой артерией, указанной системой. Было бы желательно иметь графический подход к установлению связи между данными ЭКГ и диагностическими показаниями, с тем чтобы врач-клиницист мог немедленно оценить достоверность диагностического определения, прежде чем приступать к собственному более детальному анализу формы ЭКГ. Чем короче время доказательной диагностики, тем скорее может быть восстановлено кровообращение миокарда с меньшим вредом для сердца и более низким риском остановки сердца или смерти.

Согласно принципам настоящего изобретения описывается система мониторирования ЭКГ, которая собирает формы ЭКГ из множества отведений и анализирует имеющиеся подъемы и депрессии ST сегмента. Такая информация о ST сегменте представляется на графическом дисплее, который воспроизводит информацию по отношению к анатомии пациента. В иллюстрируемом варианте реализации на графическом дисплее отображается информация о ST сегменте как в вертикальной (поперечной), так и в горизонтальной (латеральной) ориентации по отношению к позициям отведений, которые выдают информацию. Анатомически ориентированное изображение на дисплее указывает при взгляде на него инфаркт-зависимую артерию и размер зоны миокарда с инфарктом или повреждением. Анатомически-ориентированная информация может выводиться на дисплей в реальном темпе времени в процессе мониторирования с обеспечением сравнения с базисным уровнем или же с замедлением по времени с указанием изменения состояния.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - анатомическое изображение сердца, на котором показаны коронарные артерии, окружающие сердце.

Фиг.2 - иллюстрация расположения отведений ЭКГ, относящихся к конечностям стоящего (в вертикальном положении) человека.

Фиг.3а и 3b - стандартное расположение грудных электродов при снятии ЭКГ.

Фиг.4 - блок-схема основных подсистем системы мониторирования ЭКГ, пригодная для использования с настоящим изобретением.

Фиг.5 - блок-схема переднего конца системы ЭКГ.

Фиг.6 - блок-схема процессорного модуля типового ЭКГ монитора.

Фиг.7 - иллюстрация процесса обработки отслеживаемых данных ЭКГ для обеспечения информации о сердцебиении и его ритме.

Фиг.8 - иллюстрация измерения различных параметров формы ЭКГ.

Фиг.9а - сегменты нормального сигнала ЭКГ.

Фиг.9b-9е - снятые формы ЭКГ с подъемами и депрессиями ST сегмента, которые могут быть использованы для создания анатомически ориентированного изображения на дисплее для идентификации инфаркт-зависимой артерии согласно принципам настоящего изобретения.

Фиг.10 - анатомически ориентированное изображение на графическом дисплее для идентификации инфаркт-зависимой коронарной артерии согласно принципам настоящего изобретения.

Фиг.11 - второе анатомически ориентированное изображение на графическом дисплее, показывающее значения ST сегментов, используемых для образования изображения на дисплее.

Фиг.12 - иллюстрации идентификации инфаркт-зависимой коронарной артерии посредством анатомически ориентированного изображения на графическом дисплее согласно принципам настоящего изобретения.

Фиг.13 - пример анатомически ориентированного изображения на графическом дисплее по настоящему изобретению, указывающего на окклюзию левой передней нисходящей (LAD) коронарной артерии.

Фиг.14 - пример анатомически ориентированного изображения на графическом дисплее по настоящему изобретению, указывающего на окклюзию левой огибающей ветви (LCx) коронарной артерии.

Фиг.15 - пример анатомически ориентированного изображения на графическом дисплее по настоящему изобретению, указывающего на окклюзию правой коронарной артерии (RCA).

Фиг.16 - пример анатомически ориентированного изображения на графическом дисплее по настоящему изобретению, указывающего на окклюзию как левой огибающей ветви коронарной артерии, так и левой передней нисходящей коронарной артерии.

Фиг.17 - анатомически ориентированное изображение на графическом дисплее по настоящему изобретению, в котором текущие характеристики подъема и депрессии ST сегмента сравниваются с характеристиками базисного уровня.

Фиг.18 - пример анатомически ориентированного изображения на графическом дисплее по настоящему изобретению, на котором представлена тенденция изменения во времени характеристик подъема и депрессии ST сегмента.

На Фиг.1 дано изображение сердца, показывающее положение коронарных артерий, которые, будучи закупоренными, приведут к значительному нарушению работы сердца. На Фиг.1 сердце 10 изображено как полупрозрачная сфера, с тем чтобы можно было без труда увидеть извилистые пути коронарных артерий как на передней, так и на задней поверхности сердца. Правая коронарная артерия (RCA) видна опускающейся вниз от аорты вдоль правой стороны сердца 10. Также опускающейся вниз от аорты вдоль левой стороны сердца является левая главная (LM) коронарная артерия, которая быстро разветвляется, образуя левую переднюю нисходящую (LAD) артерию на передней поверхности сердца и левую огибающую ветвь(LCx) артерии, которая огибает заднюю сторону сердца. Все три главных сосуда видны в конечном итоге оборачивающимися вокруг сердца 10 характерными извилистыми путями, чтобы обеспечить постоянное поступление свежей крови к миокарду. Когда пациент испытывает боль в груди вследствие окклюзии одной из коронарных артерий, важно быстро определить ту ветвь артерии, которая окклюзирована, чтобы можно было произвести вмешательство для воспрепятствования повреждению сердца.

На Фиг.2 показаны конечностные отведения типовой ЭКГ системы и их взаимосвязь с анатомией тела. Сигналы, относящиеся к конечностным отведениям, и сигналы других отведений ЭКГ системы вырабатываются путем объединения выходов от специальных электродов, установленных в определенных позициях на теле. В патенте США 6052615 (Фейлд и др.), например, показано, как сигналы отведений проявляются применительно к ЭКГ системе с 12 отведениями. Показанное на Фиг.2 отведение AVR относится к правому предплечью, отведение AVL относится к левому предплечью, а отведение AVF относится к левой ноге тела. Когда человек стоит так, как показано на чертеже, эти три отведения находятся примерно в вертикальной (поперечной) плоскости. Применительно к настоящему изобретению сигналы отведений имеют полярность по отношению к подъему ST сегмента выше базисной линии, обозначенную знаками (+) на чертеже. На противоположных концах осей, проведенных вдоль соответствующих конечностей, сигналы отведений имеют отрицательное значение для подъема ST. Такая ориентация и взаимная связь отведений будет обсуждаться дополнительно ниже в связи с различными видами изображений на дисплее согласно настоящему изобретению.

На Фиг.3а показано расположение шести грудных ЭКГ электродов V1-V6, которые устанавливаются на торсе пациента. На Фиг.3b показаны грудные электроды V7-V9, которые заворачиваются на спину (заднюю поверхность тела) пациента. Как и в случае конечностных электродов, сигнал каждого грудного электрода используется совместно с сигналами одного или более других электродов для обнаружения напряжений, вырабатываемых деполяризацией и реполяризацией отдельных клеток сердечной мышцы. Для ЭКГ системы с 12 отведениями детектируемые напряжения объединяются и обрабатываются для создания двенадцати групп изменяющихся во времени напряжений. Создаваемые при этом отслеживающие записи описаны в патенте Фейлда и др. следующим образом:

Отведение Напряжение Отведение Напряжение I
II
II
aVR
aVL
aVF VL-VR
VF-VR
VF-VL
VR-(VL+VF)/2
VL-(VR+VF)/2
VF-VL+VR)/2 V1
V2
V3
V4
V5
V6 V1-(VR+VL+VF)/3
V2-(UR+VL+VF)/3
V3-(VR+VL+VF)/3
V4-(VR+VL+VF)/3
V5-(VR+VL+VF)/3
V6-(VR+VL+VF)/3

Настоящее изобретение пригодно для использования с традиционными ЭКГ системами с 12 отведениями, а также с системами, имеющими 13, 14, 15, 16, 17, 18 или более отведений, включая системы отображения 56 и 128 отведений на поверхности тела. Системы с тремя отведениями (EASI и другие), 5 и 8 отведениями также могут использоваться для получения 12 отведений с пониженной точностью, как известно в данной области техники. См., например, патент США 5377687 (Эванс и др.) и патент США 6217525 (Медема и др.). Короче говоря, при реализации настоящего изобретения можно использовать любое число отведений и электродов.

Можно увидеть, что грудные электроды на Фиг.3а и 3b располагаются примерно в горизонтальной плоскости по отношению к стоящему человеку. Как будет обсуждаться ниже, такое анатомическое взаиморасположение также играет роль в иллюстрируемых вариантах реализации настоящего изобретения.

На Фиг.4 показана в форме блок-схемы система мониторирования ЭКГ, пригодная для использования с настоящим изобретением. Множество электродов 20 прикладывается к коже пациента. Обычно электроды являются проводниками одноразового пользования с покрытой проводящим липким гелем поверхностью, которая прилипает к коже. Каждый проводник имеет защелку или зажим, который защелкивается или зажимается на проводе электрода ЭКГ системы. Все электроды 20 подключаются к ЭКГ регистрирующему модулю 22 системы мониторирования, который предварительно обрабатывает сигналы, принятые электродами. Сигналы электродов поступают в процессорный модуль 26 обычно через электроизолирующее устройство 24, которое защищает пациента от опасности поражения электрическим током, а также защищает ЭКГ систему, когда, например, пациент подвергается дефибриляции. Оптические изоляторы обычно используются для обеспечения электрической изоляции. Обработанная ЭКГ информация воспроизводится затем на дисплее или распечатывается в ЭКГ протоколе выходным устройством 28.

На Фиг.5 регистрирующий модуль 22 показан более подробно, начиная с формирователя 32 сигналов. Сигналы электродов, амплитуда которых обычно составляет всего лишь несколько милливольт, усиливаются усилителями, в которых обычно также имеется защита от повышенного напряжения, создаваемого импульсами дефибриляции. Усиленные сигналы подвергаются фильтрованию и затем преобразуются в дискретные цифровые сигналы аналого-цифровыми преобразователями. Затем эти сигналы форматируются путем дифференциального объединения различных сигналов электродов с целью получения сигналов отведений в таких сочетаниях, какие были даны выше для системы с 12 отведениями. Цифровые сигналы отведений передаются для обработки ЭКГ под управлением центрального процессора (CPU) 34. Большая часть специализированных электронных компонентов регистрационного модуля часто реализуется в виде специализированных интегральных схем (ASIC).

На Фиг.6 представлена блок-схема аналитической части типовой диагностической ЭКГ системы. Датчик 42 частоты пульса идентифицирует и оставляет без внимания электрические выбросы и другие электрические аномалии, производимые электрокардиостимулятором у пациентов, у которых он имеется. QRS датчик (44) обнаруживает доминирующий импульс в электрических диаграммах.

На Фиг.9а показана типичная нормальная форма ЭКГ, на которой видно, что сегменты Q-R-S вычерчивают основной электрический импульс диаграммы, который является импульсом, стимулирующим сокращение мышцы левого желудочка. Вычерчивание комплекса QRS создает основу для обнаружения малых искажений диаграммы, которое выполняется сегментатором 46 формы кривой. Сегментатор формы кривой вычерчивает полную последовательность сегментов диаграммы, включая Р волну и сегменты ЭКГ от Q до U, включая S-T сегмент. Имея теперь полностью вычерченную форму кривой, классификатор 48 сердечных сокращений сравнивает каждое новое сокращение с предыдущими сокращениями и классифицирует сокращения как нормальные (регулярные) или ненормальные (нерегулярные) применительно к человеку, подвергаемому диагностированию. Классификация сердечных сокращений позволяет усредняющему анализатору 52 сердечных сокращений определять характеристики нормальных сердечных сокращений, и амплитуды и длительности сегментов усредненного сердечного сокращения измеряются в 54. Классификация сердечных сокращений используется для определения сердечного ритма в 56.

На Фиг.7 и 8 представлены функциональные иллюстрации такой обработки некоторых форм ЭКГ. На левой стороне Фиг.7 изображена последовательность 60 для форм ЭКГ из ответвлений I, II, V1, V2, V5 и V6. Классификатор 48 сердечных сокращений сравнивает различные характеристики сердечных сокращений и классифицирует некоторые из сердечных сокращений как нормальные (N*, 0). Например, все сердечные сокращения из отведений V5 и V6 были классифицированы как нормальные. Другие четыре отведения содержат сердечные сокращения, проявляющие в этом примере характеристики желудочковой экстрасистолии (PVC, 1). В 62 ЭКГ система собирает в одно целое характеристики нормальных сердечных сокращений, выравнивает сердечные сокращения во времени и усредняет их, чтобы получить диаграмму усредненных сердечных сокращений. Формы диаграмм в 64 иллюстрируют диаграммы усредненных сердечных сокращений для шести отведений, показанных в этом примере. На Фиг.8 диаграммы 64 усредненных сердечных сокращений шести отведений измеряются для получения различных характеристик, показанных в 66, таких как амплитуды и длительности Q волны, R волны и Т волны, и межволновые интервалы, такие как QRS, ST и QT. Результаты измерений регистрируются в таблице 68 результатов измерений для шести отведений настоящего примера. Формы ЭКГ и результаты их измерений могут быть посланы в автономную рабочую станцию вместе с пакетом генерации отчета для оформления отчета о формах ЭКГ пациента. Однако большинство диагностических ЭКГ систем, таких как кардиографы серии Phillips Pagewriter^® и система управления ЭКГ Philips Trace Master^®, имеют встроенные пакеты составления отчетов по ЭКГ.

Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения сигналы отведений ЭКГ анализируются на предмет конкретных проявлений подъемов и депрессий ST сегментов, которые относятся к стенозам конкретных коронарных артерий и ветвей. В нормальной форме ЭКГ на Фиг.9а уровень сигнала ST сегмента 80 находится или очень близок к номинальной базисной линии формы ЭКГ. Когда коронарная артерия становится полностью окклюзированной, ST сегмент 82 для отведения вблизи от артерии будет высоко поднят, как показано на Фиг.9b, где штриховая линия обозначает номинальную базисную линию диаграммы. Подъем ST сегмента может составлять 100 мкВ или более. Отведения ЭКГ, близкие к другим сторонам сердца, будут проявлять соответствующую депрессию, которая может быть обнаружена и соотнесена с поднятой диаграммой для корреляционной идентификации подъема ST сегмента. Более того, величина подъема ST сегмента будет изменяться в зависимости от времени и степени стеноза. Например, вскоре после момента возникновения события, вызвавшего закупорку, ST сегмент отведения будет проявлять относительно значительный подъем 84, как показано на Фиг.9с. Со временем подъем будет уменьшаться, и подъем 86 ST сегмента может выглядеть так, как показано на Фиг.9d. По истечении значительного периода времени, когда сердце начнет адаптироваться к своему новому физиологическому состоянию или когда артерия лишь частично окклюзирована, ST сегмент будет лишь слегка поднят или депрессирован, как показано в 88 на Фиг.9е. Депрессия ST присутствует, когда ST сегмент находится ниже номинальной базисной линии диаграммы. Таким образом, выясняя у пациента время начала боли в груди, можно отметить время наступления приступа и оценить ожидаемую степень подъема. Степень подъема может быть также использована для распознавания лишь частично окклюзированных сосудов, таких как те, в которых со временем затвердел старый тромб. Такие показания могут быть использованы, чтобы оставить в стороне сосуды, не требующие немедленного внимания, и направить интервенционную процедуру на сосуды, которые сейчас страдают от существенной закупорки.

Согласно принципам настоящего изобретения один из его авторов провел статистический анализ баз данных ЭКГ и их взаимосвязи с различными анатомиями коронарных артерий и участвовал в разработке автоматизированного метода определения инфаркт-зависимой артерии, вызвавшей острый ишемический приступ, как более полно описано в ранее упоминаемой патентной заявке Зоу и др., содержание которой включено сюда путем ссылки. Этот изобретательный способ может определить одну из двух главных артерий, RC и LM, или одну из двух главных ветвей артерии LM, LDA или LCx, как инфаркт-зависимую артерию. Затем кардиолог информируется об определении инфаркт-зависимой артерии либо идентификацией ее в ЭКГ отчете, либо визуально на экране, на дисплее форм ЭКГ, речевым сообщением или другим выходным средством. Другие изобретатели разработали изобретательный способ отображения на дисплее для мониторирования ЭКГ информации, как описано в международной публикации WO 2006/033038 (Коста Рибалта и др.), которая включена сюда путем ссылки. Такой способ отображения на дисплее представляет мониторируемые данные таким образом, который обеспечивает быстрое обнаружение данных в пространственном представлении. Двух- и трехмерные графические изображения представлены в этой публикации патента. Показанные графические изображения на дисплее дают информацию не только о текущих значениях данных ST сегмента, но также и о пространственном расположении данных. Согласно настоящему изобретению его авторы объединили аспекты всех этих разработок, чтобы обеспечить ЭКГ систему, представляющую анатомически ориентированное графическое изображение данных ЭКГ, из которого врач-клиницист может быстро определить инфаркт-зависимую артерию, которая окклюзирована и может стать причиной острого ишемического приступа. Система мониторирования по настоящему изобретению может быть использована применительно к пациенту с болью в груди, который только что прибыл в больницу и нуждается в первоначальном диагностировании, а также к пациентам, которые подвергались интервенции и которые проходят мониторирование с целью выявления последующих окклюзий или аномалий коронарных артерий.

На Фиг.10 показан дисплей 100 того типа, который описан в заявке Косты Рибалта и др. На графике 102 слева использованы конечностные отведения, которые, как было отмечено ранее, располагаются примерно в вертикальной плоскости. В дополнение к отведениям AVR, AVL и AVF, показанным на Фиг.2, на графике 102 использованы отведения I, II и III, которые также проявлены из сигналов конечностных электродов. График включает в себя оси для сигналов, ориентированные по отношению к положениям конечностей, показанным на Фиг.2, причем ось для отведения I является горизонтальной (0°) осью на чертеже, а оси для отведений II и III располагаются на противоположных сторонах вертикальной (90°) оси AVF. В этом примере подъем ST сегмента на концах осей составляет 2 мм по миллиметровой шкале отсчета, знакомой большинству кардиологов. При переводе из электрических единиц, измеряемых ЭКГ системой, в миллиметровую шкалу отсчета 100 микровольт равны 2 миллиметрам.

Из графика 102 также видно, что оси имеют полярности "+" и "-". В отведении, проявляющем подъем ST, значения данных будут откладываться на положительной стороне оси относительно начала координат, а результаты измерения депрессий ST откладываются на оставшейся отрицательной стороне оси. Видно, что график 102 имеет шесть значений данных ST, нанесенных на оси графика. Значение в точке 111 на оси для отведения II, например, находится вблизи положительного конца оси. Это значение подъема ST, приближающееся к 2 мм в масштабе этого чертежа. Значение подъема ST в отведении AVF также приближается к 2 мм, как показано точкой 113 вблизи положительного (+) конца оси AVF. Точка 115, лежащая на оси AVL, находится, как видно, на отрицательной стороне оси этого отведения. В этом примере точка 115 показывает, что депрессия ST, равная примерно 1 мм, присутствует на отведении AVL.

Точки, нанесенные по осям отведений, соединены линиями, и область внутри обведенной линиями фигуры 112 окрашена или заштрихована, как показано на чертеже. Таким образом, врач-клиницист может сразу увидеть, что нанесенные на график значения ST очерчивают имеющую определенные размеры фигуру 112, расположенную по центру нижней части графика.

Подобный график 104 создан для грудных отведений, как показано на правой стороне дисплея 100. В этом примере оси для грудных отведений выстроены от V1 до V6 в том же порядке, в котором они физически ориентированы на груди. В этом примере ось V1 расположена приблизительно в позиции 112° на графике в полярных координатах, а оси других отведений располагаются в направлении против часовой стрелки относительно этой позиции. Тогда как в этом примере используется только шесть отведений на передней стороне груди (Фиг.3а), должно быть понятно, что оси для других грудных отведений V7-V9, которые продолжаются вокруг торса к задней стороне грудной клетки, как показано на Фиг.3b, могут быть также включены сюда, чтобы дополнить структуру осей на графике 104. На этом графике 104 используются полярности "+" и "-" для значений подъема и депрессии ST сегмента как и на графике 102. Значения подъема и депрессии ST сегмента аналогичным образом наносятся как точки на оси соответствующих отведений, и эти точки соединяются, образуя фигуру 114, как и на графике 102. При этом с первого взгляда видно, что график 104 грудных отведений представляет фигуру 114 несколько меньшего размера, которая располагается в нижнем правом квадранте графика и отцентрирована вокруг оси отведения V4.

Дисплей 100 на Фиг.11 подобен изображенному на Фиг.10, но изображение на нем вычерчено таким образом, чтобы показать выраженные в миллиметрах значения измерений ST сегмента, прилегающие к осям соответствующих отведений. Например, отведение III проявляет депрессию ST, равную примерно 0,5 мм, значение которой нанесено на отрицательную сторону оси отведения III и определяет наибольшую протяженность фигуры 112 относительно точки начала отсчета на графике в полярной системе координат. Грудное отведение V4 с измеренным значением подъема ST 0,6 мм определяет наибольшую протяженность фигуры 114 относительно точки начала отсчета на графике 104 грудных отведений. Видно, что в этом примере максимальная протяженность осей составляет ±1 мм.

Согласно принципам настоящего изобретения положения выведенных из ЭКГ фигур на анатомически ориентированных графиках используются для визуальной идентификации подозреваемых инфаркт-зависимых коронарных артерий. На графике 102 конечностных отведений выведенная из ЭКГ фигура, которая располагается в области, обозначенной кружком LAD, обычно является симптомом закупорки левой передней нисходящей (LAD) коронарной артерии. Фигура, располагающаяся вокруг левого центра графика и обозначенная кружком RCA, обычно указывает на закупорку правой коронарной артерии. На закупорку левой огибающей коронарной артерии указывает фигура, расположенная вокруг нижней центральной оси графика, которая обозначается кружком LCx. Расположение выводимых из ЭКГ фигур, указывающих на возможную закупорку артерий LCx, RCA и LAD, подобным же образом указано на графике 104 грудных отведений обведенными кружком буквами. На графике 104 показана вычерченная ST сегментом фигура в нижнем правом квадранте графика, которая указывает на закупорку левой передней нисходящей коронарной артерии. Очевидно, что врач-клиницист может бросить быстрый взгляд на дисплей 100 и немедленно увидеть, какая из коронарных артерий является возможной причиной ишемического состояния.

Приведенные ниже примеры являются анатомически ориентированными изображениями на дисплее, указывающими на закупорку конкретных коронарных артерий. На Фиг.13 нанесенные на график значения подъемов ST в грудных отведениях в горизонтальной плоскости очерчивают имеющую определенные размеры фигуру 114 в той части графика, которая является показателем окклюзии LAD. На графике 102 конечностных отведений (в вертикальной ориентации) видна лишь фигура 112 с очень небольшими размерами, расположенная вблизи точки начала отсчета графика, показывающая, что фактически не было обнаружено подъемов или депрессий ST конечностных отведений. Такой вид дисплея 100 позволит врачу-клиницисту предположить, что LAD является инфаркт-зависимой артерией.

На Фиг.14 представлено изображение на дисплее 100, на котором показаны оси отведений и соответствующие результаты измерений подъемов или депрессий ST, нанесенные по этим осям. Имеющая определенные размеры фигура 112 сформирована на графике 102 конечностных отведений показательными значениями подъемов ST, измеренными для отведений II, III и aVF, и значениями депрессий ST, измеренными для отведений I и II. Очень небольшая депрессия ST измерена для грудных отведений, как показано малой фигурой 114 на графике 104 грудных отведений. Как следует из этого графика, большая фигура 112 в нижнем левом квадранте графика 102 конечностных отведений позволяет предположить закупорку огибающей ветви левой (LCx) коронарной артерии.

На Фиг.15 показана имеющая определенные размеры фигура 112, очерченная измеренными значениями подъемов и депрессий ST на конечностных отведениях и используемая на графике 102 конечностных отведений. Расположение фигуры 112 на левой стороне графика 102 соответствует правой стороне анатомического строения пациента (см. Фиг.2). Малая фигура 114 на графике 104 грудных отведений указывает на фактическое отсутствие подъемов ST, измеренных в грудных отведениях, и видна только небольшая депрессия ST. Фигуры 112, 114 на этом виде дисплея 100 наводят на мысль о закупорке правой коронарной артерии (RCA), как показано обведенными кружком буквами на фигуре 112.

На Фиг.16 приведен пример изображения на дисплее 100, который вызывает предположение, что подозрительны две коронарные артерии. Фигура 112, образованная данными подъемов ST, измеренными конечностными отведениями на графике 102 вертикальных отведений, указывает на возможную окклюзию коронарной артерии LCx. Фигура 114, образованная данными подъемов ST, используемых на графике 104 грудных отведений, предполагает возможную окклюзию коронарной артерии LAD. Такое изображение на дисплее дает врачу-клиницисту быстрое визуальное указание, что многие коронарные артерии должны быть более тщательно проверены на возможное наличие окклюзии.

На Фиг.17 представлен пример другой реализации настоящего изобретения, в котором может мониторироваться изменение состояния пациента во времени. Такой вариант реализации может быть полезен, например, для пациента, прибывшего в больницу с болью в груди, когда врач-клиницист хочет узнать, возрастают ли признаки возможной ишемии. На этом виде дисплея 100 на каждом из графиков 102, 104 показаны очертания 122, 124 фигур, образованных результатами измерений, сделанных во время первого подключения пациента к электродам системы ЭКГ. Эти начальные очертания 122, 124 могут постоянно воспроизводиться на дисплее 100 или же могут повторно вызываться врачом-клиницистом. На графиках 102, 104 грудных отведений также показаны фигуры 112, 114, вычерченные свежими текущими результатами измерений ЭКГ, производимыми системой ЭКГ. Сравнивая начальные и текущие фигуры 122, 124 и 112, 114 на дисплее, врач-клиницист может сразу же увидеть, возрастают ли, уменьшаются или остаются неизменными признаки коронарной окклюзии. В этом примере фигуры 112, 114, относящиеся к свежим текущим измерениям, заметно больше тех, которые относятся к измерениям во время прибытия пациента в больницу, что указывает на возможность ухудшения ишемического состояния.

На Фиг.18 приведен другой пример реализации, относящийся к мониторированию изменения состояния пациента во времени. В этом варианте реализации подъем ST измеряется периодически, в данном примере через каждые пять минут. При каждом измерении очертание А,… Е фигуры, образуемой результатами измерений подъема ST в этот момент времени, удерживается на дисплее или сохраняется, с тем чтобы быть вызванным и воспроизведенным на дисплее по требованию. В этом примере пять последовательных очертаний А, … Е, собранных с течением времени и воспроизведенных на дисплее на графике 102 грудных отведений, иллюстрируют изменение, указывающее на все более ухудшающееся состояние окклюзии LCx (см. Фиг.12). Пять последовательных очертаний А, … Е, воспроизведенных на графике 104 грудных отведений, указывают на возможное развитие окклюзии коронарной артерии LAD. Одновременное отображение на дисплее последовательно производимых очертаний немедленно описывает тенденцию изменения состояния пациента во времени. Разные очертания могут быть по-разному вычерчены или окрашены на дисплее для облегчения их интерпретации.

Тогда как в вышеприведенных примерах показаны виды дисплея с двухмерными (вертикально и горизонтально ориентированными) графиками, должно быть понятно, что такая информация может быть объединена векторно в единое графическое изображение на дисплее или в единое трехмерное изображение на дисплее, которое может быть исследовано и смещено или повернуто (например, в виде динамического параллакса) оператором для получения трехмерного представления нарушений коронарных артерий.

В добавление к описанным выше характеристикам подъема и депрессии ST сегмента могут быть использованы другие ЭКГ измерения, например, амплитуд и длительностей Q волны, R волны Т волны и межволновых интервалов, таких как QRS и QT, применительно к идентификации инфаркт-зависимой коронарной артерии. Использование групп отведений более высокого порядка, включающих в себя ЭКГ системы с числом отведений от 13 до 18 и ЭКГ карты поверхности тела с 64 и 128 отведениями, может обеспечить дополнительную нарастающую информацию, чтобы повысить точность идентификации инфаркт-зависимой коронарной артерии. Для систем с числом отведений менее 12 могут быть выведены дополнительные сигналы отведений, чтобы реализовать технику настоящего изобретения с потенциально пониженной точностью. Должно быть также понятно, что могут быть использованы пороговые значения подъема ST для разных возрастов, пола и отведений, которые определяются соответствующими руководствами АНА или другими критериями. Графическое изображение на дисплее может быть выделено окрашиванием или маркировкой очерчиваемых зон с обозначением подозреваемой коронарной артерии, когда результаты измерения подъема ST превышают соответствующие пороговые значения для пациента. Например, очерченная зона может быть выделена, если у пациента-мужчины в возрасте от 30 до 40 лет проявляется подъем ST в отведениях V2 и V3 более 2,5 мм (250 мкВ) и подъем ST свыше 1 мм (100 мкВ) во всех других отведениях. Для женщин зона должна быть выделена, если подъем ST в критичных отведениях превышает 1,5 мм (150 мкВ). Другие пороговые критерии могут использоваться по мере разработки соответствующих стандартов.

Изобретение относится к медицинской технике. Система мониторирования ЭКГ для определения инфаркт-зависимой коронарной артерии, связанной с острым инфарктом миокарда, содержит ряд электродов для сбора данных по электрической активности сердца от разных точек наблюдения по отношению к сердцу. С электродами связан модуль сбора данных ЭКГ. Процессор ЭКГ реагирует на сигналы электродов для образования множества сигналов отведений и обнаруживает подъемы ST в сигналах отведений. Дисплей реагирует на обнаруженные подъемы ST и графически отображает каждое множество данных подъема ST по отношению к анатомическим позициям отведений. Графическое изображение на дисплее идентифицирует подозреваемую инфаркт-зависимую коронарную артерию или ветвь, связанную с острым ишемическим приступом. При этом принимают сигналы ЭКГ в n-отведениях. Анализируют сигналы ЭКГ применительно к данным о подъемах ST. Графически отображают на дисплее данные о каждом множестве подъемов ST по отношению к анатомическим позициям на теле. Повторяют этапы приема и анализа спустя некоторое время. Графически отображают на дисплее данные о каждом множестве подъемов ST, полученных спустя некоторое время, и сравнивают их с ранее отображенными на дисплее данными о подъемах ST. Определяют по сравнительному графическому отображению изменение во времени симптома заболевания коронарной артерии, связанного с конкретно идентифицированной коронарной артерией или ветвью. Применение изобретения позволит сократить время диагностики. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 18 ил.

1. Система мониторирования ЭКГ, которая определяет инфаркт-зависимую коронарную артерию, связанную с острым инфарктом миокарда, и которая содержит:
ряд электродов, приспособленных для сбора данных по электрической активности сердца от разных точек наблюдения по отношению к сердцу;
модуль сбора данных ЭКГ, связанный с электродами, который обеспечивает образование усиленных сигналов электродов;
процессор ЭКГ, реагирующий на сигналы электродов с целью объединения сигналов электродов для образования множества сигналов отведений, измеряющих активность сердца в разных точках наблюдения, причем процессор ЭКГ обнаруживает подъемы ST в сигналах отведений;
дисплей, реагирующий на обнаруженные подъемы ST, который графически отображает каждое множество данных подъема ST по отношению к анатомическим позициям отведений,
причем графическое изображение на дисплее идентифицирует подозреваемую инфаркт-зависимую коронарную артерию или ветвь, связанную с острым ишемическим приступом.

2. Система мониторирования ЭКГ по п.1, в которой процессор ЭКГ реагирует на множество сигналов грудных электродов для образования данных о подъеме ST и использования этих данных для создания графика грудных отведений, ориентированных горизонтально по отношению к анатомии субъекта,
причем график грудных отведений идентифицирует окклюзию в одной или более коронарных артериях из левой огибающей ветви (LCx), правой коронарной артерии (RCA) и левой передней нисходящей (LAD) коронарной артерии.

3. Система мониторирования ЭКГ по п.2, в которой график грудных отведений дополнительно содержит фигуру, очерченную полученными значениями подъемов ST.

4. Система мониторирования ЭКГ по п.3, в которой фигура образована соединением полученных значений подъемов ST на графике грудных отведений.

5. Система мониторирования ЭКГ по п.3, в которой полученные значения подъемов ST имеют одну полярность положения на графике грудных отведений, а полученные значения депрессий ST имеют противоположную полярность положения на графике грудных отведений.

6. Система мониторирования ЭКГ по п.1, в которой процессор ЭКГ реагирует на множество сигналов конечностных электродов с целью образования данных подъема ST и использования этих данных для создания графика конечностных отведений, ориентированных вертикально по отношению к анатомии субъекта,
причем этот график конечностных отведений указывает на окклюзию одной или нескольких коронарных артерий из левой огибающей ветви (LCx), правой коронарной артерии (RCA) и левой передней нисходящей (LAD) коронарной артерии.

7. Система мониторирования ЭКГ по п.6, в которой график конечностных отведений дополнительно содержит фигуру, очерченную значениями данных о подъемах ST.

8. Система мониторирования ЭКГ по п.7, в которой фигура образована соединением значений данных о подъемах ST на графике конечностных отведений.

9. Система мониторирования ЭКГ по п.1, в которой значения данных о подъемах ST имеют одну полярность расположения на графике конечностных отведений, а значения данных о депрессиях ST имеют противоположную полярность расположения на графике конечностных отведений.

10. Способ работы с системой мониторирования ЭКГ с n отведениями для идентификации инфаркт-зависимой коронарной артерии, связанной с ишемическим приступом, предусматривающий:
прием сигналов ЭКГ в n отведениях, связанных с разными анатомическими позициями на груди и конечностях тела;
анализ сигналов ЭКГ для данных о подъемах ST;
графическое отображение на дисплее данных о каждом множестве подъемов ST по отношению к анатомическим позициям на теле; и
идентификацию по графическому изображению на дисплее конкретной коронарной артерии или ветви как инфаркт-зависимой коронарной артерии.

11. Способ по п.10, в котором процесс анализа дополнительно содержит анализ сигналов ЭКГ применительно к данным о подъемах ST и к данным о депрессиях ST,
причем отображение на дисплее дополнительно содержит графическое изображение на дисплее данных о подъемах ST и данных о депрессиях ST по отношению к анатомическим позициям на теле.

12. Способ по п.10, в котором отображение на дисплее дополнительно содержит изображение на дисплее первого графика, содержащего данные о подъемах ST, связанные с конечностными электродами, и изображение на дисплее второго графика, содержащего данные о подъемах ST, связанные с грудными электродами.

13. Способ по п.12, в котором каждый из первого и второго графиков включает в себя фигуру, очерченную данными о подъемах ST,
причем положение фигуры на графике определяет конкретную коронарную артерию или ветвь как инфаркт-зависимую коронарную артерию.

14. Способ по п.10, в котором процесс анализа дополнительно содержит сравнение данных о подъемах ST с пороговым уровнем.

15. Способ работы с системой мониторирования ЭКГ с n отведениями для контроля изменения во времени симптома инфаркт-зависимой коронарной артерии, связанной с ишемическим приступом, предусматривающий;
прием сигналов ЭКГ в n отведениях, связанных с разными анатомическими позициями на груди и конечностях тела;
анализ сигналов ЭКГ применительно к данным о подъемах ST;
графическое отображение на дисплее данных о каждом множестве подъемов ST по отношению к анатомическим позициям на теле;
повторение этапов приема и анализа по меньшей мере один раз спустя некоторое время;
графическое отображение на дисплее данных о каждом множестве подъемов ST, полученных спустя некоторое время, и их сравнение с ранее отображенными на дисплее данными о подъемах ST; и
определение по сравнительному графическому отображению на дисплее изменения во времени симптома заболевания коронарной артерии, связанного с конкретно идентифицированной коронарной артерией или ветвью.