СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ ПРИ ОКАЗАНИИ ЭКСТРЕННОЙ КАРДИОЛОГИЧЕСКОЙ ПОМОЩИ Российский патент 2020 года по МПК A61B5/452 G06F17/13 G06F17/14 G06F17/16 

Предлагаемое изобретение относится к медицине, в частности к кардиологии, и может быть использовано для принятия решения при выборе метода оказании экстренной кардиологической помощи, определения наличия заболеваний из категории внезапной сердечной смерти (ВСС) и получения независимого симптома о наличии патологии.

Внезапная остановка сердца является одной из ведущих причин смертности во всем мире. Регистрация электрокардиограммы в течение первых 4 минуты внезапной смерти в 95% случаев свидетельствует о наличии аритмии фибрилляции желудочков [1]. При внезапной остановке сердца происходит опасное для жизни прекращение нормального сердечного ритма и развития аритмий - фибрилляции желудочков или желудочковой тахикардии - характерных для тяжелых желудочковых нарушений, при которых отсутствует самостоятельное кровообращение. При тяжелых желудочковых нарушениях, обнаруживаемых по частым, асинхронным сокращениям сердечной мышцы, проводится экстренная дефибрилляция сердца.

Известен способ диагностики стадий фибрилляции желудочков сердца [2] заключающийся в регистрации электрокардиограммы и определения в отрезках электрокардиограммы 1 с спектральной мощности методом быстрого преобразования Фурье, позволяющий определить спектральную мощность тета-ритма частотой 4-7 Гц, альфаритма - 8-12 Гц, бета-ритма - 13-17 Гц и гамма-ритма - 18-40 Гц, если гамма-ритм следует на 2-м…4-м месте по мощности в 5-ти подряд отрезках электрокардиограммы, то определяют стадии фибрилляции желудочков по удельному весу тета-, альфа-, бета- и гамма-ритмов в процентах к сумме мощности этих ритмов. Несмотря на то, что способ позволяет выявить стадии альфа-, бета-, тета- фибрилляций или диагностировать отсутствие фибрилляции желудочков, результат применения алгоритма зависит от зашумленности сигнала. В рассматриваемом способе так же отсутствует оценка надежности принятия утверждения «фибрилляция желудочков», необходимого для проведения дефибрилляции, и отсутствует возможность установления состояния «тяжелое желудочковое нарушение», включающего различные ритмы желудочковой тахикардии.

Известен способ и устройство для оценки надежности рекомендации относительно разряда при сердечно-легочной реанимации [3], включающего в себя дефибриллятор с возможностью подачи высоковольтного импульса к сердцу для восстановления нормального ритма, схема главного узла которого выполнена с возможностью анализа сегмента ЭКГ и схему анализа надежности, сконструированную с возможностью анализа сегмента ЭКС и предыдущего сегмента для определения надежности решения о разряде.

По мнению автора предлагаемого изобретения, недостатки известных способов диагностики тяжелых желудочковых нарушений - способа диагностики стадий фибрилляции желудочков сердца и способа для оценки надежности рекомендации относительно разряда при сердечно-легочной реанимации - состоят:

- в отсутствии оценки вероятности принятия утверждения о состоянии тяжелых желудочковых нарушений, определяющей надежность рекомендаций для проведения дефибрилляции;

- в отсутствии рекомендаций для проведения реваскуляризации миокарда;

- в отсутствии возможности установления независимого симптома о наличии патологического состояния сердца;

- в отсутствии анализа хаотических свойств ЭКС при определении шоковых состояний сердечно-сосудистой системы;

- в снижении надежности принимаемого решения (в частности рекомендации для проведения дефибрилляции) при оказании экстренной кардиологической помощи, обусловленного искажением ЭКС при проведении предварительной обработки из-за перекрытия сплошного спектра хаотических составляющих ЭКС и частотного диапазона устройств фильтрации помех и артефактов.

Наиболее близким по достигнутому результату является способ оказания экстренной кардиологической помощи [4], заключающееся в том, что регистрируется ЭКС, анализируется ЭКС, определяется стандартное отклонение средних значений кардиоцикла (SDANN), отношение волн низкой и высокой частоты (LF/HF) вариабельности интервалов QT, фракции выброса (ФВ) в течение суток и расстояние между соседними зубцами R на ЭКГ для оценки гемодинамически значимой аритмии, для определения наличия желудочковой тахикардии и для расчета прогноза степени тяжести аритмического синдрома. При наличии удлинения интервала QT, определяемому по истинному результату оценки неравенства где коэффициент k принимается равным 0,37, 0,39 и 0,38 для мужчин, женщин и детей, соответственно, и значения оценки ФВ даются рекомендации для проведения дефибрилляции или реваскуляризации сердца. При отсутствии удлиненного интервала QT определяют коэффициент прогноза степени тяжести аритмического синдрома по выражению:

K=-4,518+0,02⋅ФВ+0,037⋅SDANN+0,049⋅LF/HF-0,019 var QT.

Если коэффициент K≥0,25 прогнозируется тяжелый аритмический синдром и делается рекомендация для проведения реваскуляризации.

В качестве недостатков данного способа следует отметить:

- отсутствие возможности определения гемодинамически значимой аритмии без предварительной обработки ЭКС с целью оценки фракции выброса путем обнаружения, выделения и анализа зубцов ЭКС, проводимой для определения временных интервалов ЭКС, от точности определения которых зависит диагностический результат;

- отсутствие возможности определения состояния тяжелых желудочковых нарушений, при которых наблюдаются аритмии фибрилляции желудочков, трепетание желудочков и, в частности, желудочковые тахикардии;

- отсутствие возможности получения рекомендаций по оказанию экстренной кардиологической помощи путем его оценки по разности временных интервалов, определяемых на основе отдельных взятых параметров QRS комплекса;

- отсутствии алгоритма для определения вероятности неправомерного установления симптома патологии сердца и неправомерного установления наличия тяжелых желудочковых нарушений непосредственно по характеристикам распределений отсчетов ЭКС.

Краткое описание чертежей

На фигуре 1 приведена схема процесса, реализующего известный способ оказания экстренной кардиологической помощи.

На фигуре 2 приведены примеры электрокардиографических записей сигналов для ритмов сердца при тяжелых желудочковых нарушениях,

На фигуре 3 приведены эпюры энтропийно-параметрического пространства, иллюстрирующие выявление наличия заболевания в пространстве коэффициента энтропии, асимметрии и контрэксцесса.

На фигуре 4 приведена схема процесса, реализующего предлагаемый способ поддержки принятия решения при оказании экстренной кардиологической помощи.

На фигуре 5 приведена схема формирования пространства координат энтропийно-параметрических признаков распределения отсчетов ЭКС для реального состояния.

На фигуре 6 приведена схема определения надежности установления ритма ЭКС для состояния с «ТЖН».

На фигуре 7 приведена схема процесса прогнозирования патологического состояния.

На фигуре 8 приведена схема определения надежности независимого симптома патологического состояния.

На фигуре 9 приведены графики ЭКС при трепетании желудочков.

На фигуре 10 приведены графики ЭКС при желудочковой тахикардии.

На фигуре 11 приведена таблица признаков для ограниченных в основании распределений.

На фигуре 12 приведены графики ЭКС при фибрилляции желудочков.

На фигуре 13 приведено отображение области состояний сердечно-сосудистой системы и области состояния с «ТЖН» в пространстве коэффициента энтропии и контрэксцесса для установления параметра надежности ритма ЭКС.

На фигуре 14 приведена структурная схема мобильного устройства поддержки принятия решения при оказании экстренной кардиологической помощи.

Подробное описание изобретения

Материал подробного описания содержит пояснения вариантов осуществления изобретения со ссылками на чертежи, где аналогичные ссылочные позиции представляют одинаковые или подобные элементы.

Сердечно-легочная реанимация используется в качестве протокола лечения ВОС, согласно которого обеспечивается кровообращение в сердечно-сосудистой системе и вентиляция легких за счет компенсации грудной клетки. Лечение ФЖ обеспечивается за счет дефибрилляции электрическим импульсом. Вероятность восстановления самостоятельного кровообращения при дефибрилляции увеличивается при уменьшении времени между последней сердечно-легочной компенсацией и подачей дефибрирующего разряда.

Фигура 1 представляет собой иллюстрацию схемы этапов процесса реализации для известного способа оказания экстренной кардиологической помощи. Как проиллюстрировано на фигуре 1 обработка информации начинается с этапа 105 регистрации электрокардиосигнала (ЭКС), включающего предварительное усиление, оцифровку и запись ЭКС в базу данных. Далее происходит предварительный анализ электрокардиосигнала на этапе 110, включающий фильтрацию от помех и определение расстояния между соседними зубцами R для определения длительности цикла ЭКС, определение стандартного отклонения средних значений кардиоцикла. При обнаружении на этапе 115 гемодинамически значимой аритмии (ГЗА) и проводится определение желудочковой тахикардии (ЖТ) на этапе 120. При обнаружении ЖТ, на этапе 125 дается рекомендация для проведения дефибрилляции. Если ЖТ или ГЗА не были обнаружены, то происходит прогнозирование тяжелого аритмического синдрома на этапе 130, после чего на этап 135 дается рекомендация для проведения реваскуляризации сердца. Далее выполняются стандартные этапы процесса оказания экстренной кардиологической помощи: этапе 140 постановки предварительного диагноза и этап 145 формирования отчета о состоянии пациента.

Дефибрилляции для восстановления нормального ритма и сократительной функции сердца проводится в случае нарушения кровообращения в результате установления ритма, такого как фибрилляции желудочков (ФЖ), трепетание желудочков (ТЖ) или желудочковой тахикардии (ЖТ), которые устанавливаются при тяжелых желудочковых нарушениях [7]. Дефибрилляции не проводится при наличии синусового ритма или в случаях развития ряда аритмий, таких как суправентрикулярная тахикардия, преждевременное сокращение желудочков, фибрилляция предсердий и др., при которых возможно самостоятельное кровообращение [8].

К ритмам сердца при тяжелых желудочковых нарушениях относятся ритмы, иллюстрируемые на фигуре 2.

1) Фибрилляция желудочков (ФЖ) (мерцание) - ритм сердца при наличии патологии, в результате которой желудочки сердца начинают сокращаться с огромной частотой 200-300 сокращений в минуту в хаотичном порядке. Ускоренный ритм сокращений не дает им возможности наполниться кровью, из-за чего происходит критичное нарушение кровообращения соответствующее кардиогенному шоку. Пример ритма при фибрилляции желудочков дан на фигуре 2.а.

2) Желудочковая тахикардия (ЖТ) - ритм сердца при желудочковых нарушениях в результате серьезного поражения сердечной мышцы. Нарушение может спровоцировать приступ учащенного сердцебиения, которое, вероятнее всего, перейдет в фибрилляцию желудочков. Пример развитие пароксизма полиморфной желудочковой тахикардии типа Torsade de Pointes дан на фигуре 2, б.

3) Трепетания желудочков (ТЖ) - нарушение ритма, схожее с фибрилляцией, при котором сокращения происходят ритмично и упорядоченно без фракции выброса. Пример ритма при трепетании желудочков дан на фигуре 2, в.

Остановка сердца может быть отменена, если выполняется сердечно-легочная реанимация (СЛР) или используется дефибриллятор, чтобы шокировать сердце и восстановить нормальный сердечный ритм в течение нескольких минут. Для быстрого и правильного определения ударных ритмов в автоматических дефибрилляторах применяются алгоритмы обнаружения таких тяжелых нарушений сердечного ритма, как ФЖ и ЖТ, для построения которых наибольшее распространение получили методы обнаружения фибрилляций желудочков во временной области.

Метод обнаружения ФЖ во временной области обеспечивает обнаружение ФЖ в реальном времени на основе комплексного поиска QRS по наклону, амплитуде и ширине электрокардиосигнала (ЭКС). Такие методы основаны на алгоритме Томпкинса, алгоритме автокорреляционной функции, и алгоритме пороговых интервалов [9]. Недостаток способа оценки надежности рекомендации относительно разряда при сердечно легочной реанимации во временной области состоит в том, что рекомендация дается на основе анализа свойств отдельного временного участка ЭКС. Для применения способов обнаружения фибрилляций желудочков во временной области необходимо надежное обнаружение, выделение и анализ отдельных зубцов и комплексов ЭКС.

Известные методы обнаружения фибрилляций желудочков (ФЖ) в частотной области обнаруживают сигналы с ритмом ФЖ по их близкой к синусоидальной форме. Нормальный ЭКС - это широкополосный сигнал с основными гармониками до 25 Гц. При развитии ритма фибрилляций желудочков ЭКС сконцентрирован в узкой полосе частот от 3 до 10 Гц. Основной принцип алгоритмов обнаружения фибрилляций желудочков (ФЖ) в частотной области состоит в анализе Фурье спектра, нормированного по первой спектральной составляющей. Для обнаружения ФЖ методы анализа Фурье спектра используют сумму амплитуд в разных полосах частот [10]. Несмотря на то, что методы анализа спектра позволяют выявить стадии фибрилляций [2], надежность результата зависит от зашумленности ЭКС и методов предварительной фильтрации. По данным [11] для известных способов обнаружения и диагностики ФЖ, такие как режекторная фильтрация, спектральный анализ, линейный анализ автокорреляционной функции, алгоритм надпороговых интегралов, чувствительность не превышает 79% при специфичности 95%.

По мнению автора предполагаемого изобретения, недостатками известных алгоритмов обнаружения ФЖ и ЖТ в частотной и временной области состоит в том, что ЭКС имеет хаотические свойства и сплошной спектр, что не позволяет выполнить фильтрацию сигнала без потери информации вследствие искажения сигнала в частотной и временной области. Среди недостатков известных способов выявления тяжелых желудочковых нарушений так же следует отметить отсутствие оценки надежности принятия решения, получаемые непосредственно по отсчетам исследуемого ЭКС.

Большинство современных устройств автоматической внешней дефибрилляции ограничиваются только записью сигнала с поверхностной электрокардиографии и диагностикой базового сердечного ритма [3]. Наличие хаотической составляющей сокращения сердца накладывает ограничение на фильтрацию и последующую диагностику базового ритма ЭКС. Так как ни один известный метод фильтрации электрокардиосигнала не является совершенным, то в анализируемом сигнале присутствуют остатки артефактов, которые могут потенциально привести к неправильному определению базового ритма алгоритмом, используемых для рекомендации относительно разряда для автоматического внешнего дефибриллятора. При неустойчивом сердечном ритме во время асистолии, несовершенная фильтрация может заставить алгоритм ошибочно рекомендовать стимуляцию разрядом, так как остатки фильтрации будут анализироваться как фибрилляции желудочков [3]. С другой стороны, техника фильтрации может ошибочно отфильтровать часть информации о фибрилляции желудочков и сделать ритм для алгоритма рекомендации относительно разряда как ритм, при котором стимуляция разрядом не вызовет эффекта восстановления, или как ритм, при котором не рекомендована стимуляция разрядом. Таким образом, существующие методы анализа ЭКС не позволяют получить приемлемый ЭКС, на основе которого можно принять достаточно надежное решения о проведении стимуляции сердца электрическим разрядом. [9]

Несмотря на то, что в последнее время развиваются новые методы, основанные на анализе сложности динамики сигнала, к примеру, алгоритм измерения сложности (complexity measure algorithm) [9], актуальна разработка новых способов выявления тяжелых желудочковых нарушений, основанных на анализе хаотических свойств ЭКС при определении шоковых состояний сердечно-сосудистой системы. Качественно новые возможности для определения состояния сердца и выявление патологий непосредственно по отсчетам ЭКС содержит энтропийно-параметрический подход, основанный на объединении методов вероятностного и информационного анализа за счет синергетического объединения меры Эвклида и меры Шеннона [12].

Целью предполагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей оценки состояния сердца на основе энтропийно-параметрического анализа ЭКС для принятия решения о проведении мероприятий по дефибрилляции сердца или подготовки пациента к немедленной реваскуляризации миокарда при выявления шоковых ритмов. При отсутствии гемодинамически значимой аритмии способ поддержки принятия решений на основе анализа энтропийно-параметрического критерия, сформированного в пространстве энтропийного коэффициента, контрэксцесса и асимметрии, позволяет установить наличие независимого симптома патологического состояния сердца.

Для этого в способ поддержки принятия решения при оказания экстренной кардиологической помощи, включающий регистрацию, анализ электрокардиосигнала (ЭКС), определение параметра стандартного отклонения средних значений кардиоциклов, определение желудочковой тахикардии и экстрасистолии по крайней мере для трех последовательных кардиоциклов, проведение дефибрилляции в случае гемодинамически значимой аритмии, прогнозирование тяжелого аритмического синдрома и проведение реваскуляризации в случае отсутствия желудочковой тахикардии; постановка предварительного диагноза и формирования отчета о состоянии сердца пациента;

отличающийся тем, что дополнительно осуществляется формирование пространства координат энтропийно-параметрических признаков распределения отсчетов ЭКС для реального состояния путем

- определения центральных моментов распределения отсчетов временного интервала ЭКС, рассчитываемые по формуле:

где N - число отсчетов временного интервала ЭКС; m - число интервалов группирования; n_j - число отсчетов в j-м интервале группирования; y_j - среднее значение отсчетов ЭКС в j-м интервале группирования; s - порядок момента распределения, s=2, 3, 4, …; М - математическое ожидание ЭКС для исследуемого временного интервала

- определения информационного признака распределения отсчетов временного интервала ЭКС

где Δу - ширина интервалов группирования отсчетов ЭКС;

- определения коэффициента энтропии K_э, асимметрии As и контрэксцесса к для распределения отсчетов временного интервала электрокардиосигнала (ЭКС) длительностью, равной, по крайней мере, трем последовательным кардиоциклам, по формулам:

где σ - среднее квадратическое отклонение отсчетов временного интервала ЭКС (параметрический признак неопределенности отсчетов ЭКС);

- определения разбросов признаков распределения отсчетов ЭКС для реального состояния пациента Н₁,

где S₁, S₂, S₃ - разбросы коэффициента энтропии, контерэксцесса и асимметрии, соответственно;

определение параметрического критерия возникновения гемодинамически значимой аритмии (ГЗА) путем оценки истинности неравенства разницы модуля асимметрии As распределения отсчетов временного интервала электрокардиосигнала и его минимального критического значения As_крит

и в случае, если выражение (6) истина, определение надежности утверждения об установлении ритма электрокардиосигнала для состояния с тяжелыми желудочковыми нарушениями путем

- формирования границ области состояния «тяжелые желудочковые нарушения (ТЖН)», заданных с помощью матрицы выражений:

где k_эmax, As_max, κ_max, k_эmin, As_min κ_min, - максимальные и минимальные значения коэффициента энтропии, асимметрии и контрэксцесса для отсчетов ритма ЭКС с тяжелыми желудочковыми нарушениями;

- определения вероятности β_ТЖН появления ошибки в результате принятия неверного утверждения об установлении ритма электрокардилосигнала патологического состояния с тяжелыми желудочковыми нарушениями по формуле:

где Ф₀(х) - функция Лапласа;

определения критерия надежности утверждения «ритм электрокардиосигнала соответствует патологическому состоянию с тяжелый желудочковыми нарушениями» на основе сравнения вероятности β_ТЖН появления ошибки в результате принятия неверного утверждения «ритм ЭКС соответствует патологическогому состоянию с тяжелыми желудочковыми нарушениями и критической вероятности β_крит

и проведение мероприятий по оказанию экстренной кардиологической помощи, в случае если вероятность β_ТЖН появления ошибки в результате принятия неверного утверждения об установлении ритма электрокардиосигнала патологического состояния с тяжелыми желудочковыми нарушениями менее критического значения, равного 20%, что соответствует надежному определению ритма ЭКС при наличии тяжелых желудочковых нарушений, проводится дефибрилляция сердца; в случае если вероятность β_ТЖН появления ошибки в результате принятия неверного утверждения об установлении ритма электрокардиосигнала патологического состояния с тяжелыми желудочковыми нарушениями более критического значения, равного 20%, что соответствует не надежному определению ритма ЭКС с тяжелыми желудочковыми нарушениями, проводится прогнозирование аритмического синдрома сердца и реваскуляризация;

в случае если выражение (6) ложно, проводится прогнозирование возможности патологического состояния путем

- определения энтропийно-параметрического критерия для ритма электрокардиосигнала оптимального состояния сердца пациента по выражению:

где K_э0, As₀, κ₀ - коэффициент энтропии, асимметрия и контрэксцесс для ритма электрокардиосигнала оптимального состояния сердца; а, b и с - параметры границы зоны оптимального состояний сердца;

- сравнения критерия r и его критического значения при уровне значимости α с помощью выражения:

где α - уровень значимости принятия решения об отклонении утверждения "ритм электрокардиосигнала оптимального состояния"

- в случае если выражения (11) (r<r_α) истина, информирование «ритм сердца оптимального состояния», и в случае если выражение (11) (r<r_α) ложно, прогнозирование патологического состояния для чего дополнительно проводится определение надежности независимого симптома патологического состояния путем

- определения параметров границы области принятия решения «ритм электрокардиосигнала оптимального состояния» в пространстве признаков распределения отсчетов для ритма электрокардиосигнала реального состояния:

- определения координат ритма электрокардиосигнала оптимального состояния в пространстве признаков распределений отсчетов для ритма электрокардиосигнала реального состояния пациента:

- формирования границ области принятия решения «ритма электрокардиосигнала оптимального состояния» в пространстве признаков распределений отсчетов для ритма электрокардиосигнала реального состояния

- определения вероятности β₀ совершения ошибки в результате принятия неверного утверждения «ритм электрокардиосигнала оптимального состояния» путем вычисления выражения:

- сравнения вероятности β₀ появления ошибки в результате принятия неверного утверждения «состояние оптимально» и его критического значения β_крит (равного 20%),

- в случае если выражение (17) истинно, что характеризует ЭКС при наличии патологических отклонений, установление наличия симптома патологии сердца,

- в случае если выражение (17) ложно, что характеризует ЭКС при отсутствии патологических отклонений, информирование о возможном развитии патологического состояния.

2. Устройство поддержки принятия решения при оказании экстренной кардиологической помощи, содержащее:

- блок регистрации и предварительного анализа ЭКС (блок 1405), выполненный с возможностью усиления сигналов отведений ЭКС, контроля отрыва проводов, аналого-цифрового преобразования сигналов, фильтрации помех, независимой записи оцифрованной информации в базу данных, предварительного анализа экс, определение стандартного отклонения среднего значения кардиоцикла;

- блок формирования энтропийно-параметрический признаков выборки электрокардиосигнала реального состояния (блок 1410), выполненный с возможностью выделение выборки данных кардиоциклов, определение центральных моментов ЭКС, определение информационного признака ЭКС, определение энтропийно-параметрических признаков - коэффициента энтропии, асимметрии и контрэксцесса - для распределения отсчетов временного интервала ЭКС, определение разбросов признаков распределения отсчетов ЭКС для реального состояния;

- блок определения критерия гемодинамически значимой аритмии (блок 1415), выполненный с возможностью оценки истинности неравенства разницы модуля признака асимметрии распределения отсчетов временного интервала ЭКС и его минимального критического значения, и возможностью переключения последовательности обработки информации при возникновении гемодинамически значимой аритмии;

- блок определения надежности установления ритма ЭКС состояния с тяжелыми желудочковыми нарушениями (ТЖН) (блок 1420), выполненный с возможностью формирования границ области состояния «ТЖН», вычисления вероятности появления ошибки в результате принятия неверного утверждения об установлении ритма патологического состояния с тяжелыми желудочковыми нарушениями; определения критерия надежности утверждения о патологическом состоянии «ТЖН» путем сравнения с его критическим значением, и возможностью подключения средств информирования о необходимости проведения дефибрилляции или реваскуляризации (при реваскуляризации информирование ограничивается формированием предварительного диагноза и отчета);

- блок информирования о необходимости проведения дефибрилляции (блок 1425), с возможностью представления звуковой и визуальной информации о необходимости проведения дефибрилляции и возможностью подключения средств управления дефибриллятором;

- блок прогнозирования патологического состояния (блок 1430), выполненный с возможностью определения энтропийно-параметрического критерия для ритма ЭКС оптимального состояния; сравнение энтропийно-параметрического критерия и его критического значения при заданном уровне значимости α; информировании о ритме сердца оптимальном состоянии в случае, если энтропийно-параметрический критерий меньше его критического значения, и прогнозировании возможности патологического состояния в случае, если энтропийно-параметрический критерий равен или больше его критического значения путем определения параметров границы области принятия решения «ритм ЭКС оптимального состояния» и координат ритма оптимального состояния в пространстве признаков распределения отсчетов ЭКС реального состояния, формирования границ области принятия решения ритма электрокардиосигнала реального состояния; определения вероятности ошибки в результате принятия неверного утверждения «ритм ЭКГ оптимального состояния»; сравнения вероятности появления ошибки в результате принятия неверного утверждения «ритм ЭКС оптимального состояния» и его критического значения для установления наличия независимого симптома патологического состояния сердца;

- блок формирования предварительного диагноза (блок 1435);

- блок формирования отчета (блок 1440).

Введенные действия с их связями проявляют новые свойства, расширяют функциональные возможности известного способа и позволяют получить независимый симптом наличия патологии сердца. Расширение функциональных возможностей в способе принятия решения при оказании экстренной кардиологической помощи обеспечивается путем:

- отображения состояния сердца в энтропийно-параметрическом пространстве признаков распределения электрокардиосигнала: коэффициента энтропии, контрэксцесса и асимметрии;

- установления гемодинамически значимой аритмии (ГЗА) на основе сравнения асимметрии As распределения отсчетов временного интервала ЭКС с минимальным критическим значением асимметрии As_крит;

- принятие решения о проведении дефибрилляции на основе оценки надежности анализа формы распределения в энтропийно-параметрическом пространстве путем сравнения вероятности β_ТЖН появления ошибки в результате принятия неверного утверждения о патологическом состоянии «тяжелые желудочковые нарушения» с его критическим значением;

- установления независимого симптома патологического состояния на основе оценки надежности симптома в энтропийно-параметрическом пространстве путем сравнения вероятности β₀ совершения ошибки в результате принятия неверного утверждения «состояние оптимально» и его критического значения.

Суть предлагаемого изобретения заключается в вынесении суждения о состоянии сердечнососудистой системы на основе оценки формы распределения отсчетов ЭКС временного интервала, характерного для трех последовательных циклов сокращения сердца.

Известно, что отображение электрокардиосигнала в энтропийно-параметрическом пространстве признаков распределений: коэффициента энтропии, контрэксцесса и асимметрии - является эффективным инструментом анализа состояния системы сердца по форме распределения отсчетов [12, 13]. На фигуре 3 дана эпюра распределения энтропийно-параметрического пространства для выявления наличия заболевания в пространстве коэффициента энтропии, асимметрии и контрэксцесса, где 305 - точка оптимального состояния с нормальным синусовым ритмом; 310 - область оптимального состояния сердца (и сердечно-сосудистой системы в целом); 315 - область возможного патологического состояния сердца; 320 - область состояний с тяжелыми желудочковыми нарушениями; 325 - положение арксинусоидальных распределений; 330 - положение признаков распределения отсчетов ЭКГ для реального состояния; 335 - поверхность критических значений асимметрии. Там же обозначены цифрами 340, 345 и 350 кривые для семейств статистических распределений: семейства распределений Вейбулла-Гнеденко; семейства обобщенного гамма распределения (при коэффициенте формы 0.6) и семейства экспоненциальных распределений, соответственно, из которых можно видеть, что распределения плохо различимы в пространстве параметрических признаков распределений - асимметрии и контрэксцесса. Гистограмма 355 иллюстрирует характерное распределение отсчетов одного кардиоцикла. Применение коэффициента энтропии позволяет однозначно различать эти распределения. Очевидно, что трехмерное пространство заданное параметрическими признаками распределения - контрэксцессом, асимметрией и коэффициентом энтропии - можно выгодно использовать для анализа состояний сердца по форме распределения отсчетов ЭКС. В трехмерном пространстве признаков распределений область оптимального состояния 310 и область состояний с ритмами ЭКС 320, соответствующих тяжелым желудочковым нарушениям, пространственно разнесены, что позволяет однозначно выявить ритмы, при которых необходимо проведение дефибрилляции для восстановления нормального сердечного ритма.

Автор предлагаемого изобретения убежден в том, что отображение распределений в энтропийно-параметрическом пространстве признаков распределений ЭКС позволяет получить важнейшие диагностические показатели состояния сердца и сердечнососудистой системы в целом, которые позволяют принять решение при проведении экстренной кардиологической помощи. Для иллюстрации особенностей и новых возможностей способа принятия решения при оказании экстренной кардиологической помощи рассмотрим характерные ритмы ЭКС для состояний с тяжелыми желудочковыми нарушениями.

Трепетание желудочков. В качестве примера разберем нарушение ритма ЭКС вследствие трепетания желудочков (ТЖ), которое представляет собой частый случай желудочковой тахикардии с частотой 200-300 сокращений сердца в минуту. Трепетание желудочков происходит из-за устойчивого кругового движения автоволн по периметру зоны миокарда с частотой от 180 до 250 импульсов в минуту. При трепетании желудочков комплексы QRS и зубцы Т сливаются в единую волну большой амплитуды. Поскольку эти волны приходят регулярно, возникает картина правильных синусоидальных колебаний, в которых, в отличие от ЖТ, не удается выделить отдельные элементы. В 75% случаев трепетание желудочков переходит в ФЖ. [7]. Пример ЭКГ при трепетании желудочков дан на фигуре 2, в, где показано спонтанное развитие трепетания желудочков с эволюцией в синусоидальную кривую и последующим переходом в фибрилляцию желудочков на записи ЭКС при проведении Холтеровского мониторирования, зафиксировавшей момент внезапной аритмической смерти. Характерные примеры ЭКС при трепетании желудочков показаны на фигуре 9. При трепетания желудочков ЭКС имеют близкую к гармоническим сигналам форму. Распределение отсчетов при трепетании желудочков стремится к симметричной форме.

Отсчеты при синусоидальном (гармоническом) колебании распределены арксинусоидально с известными значениями признаков: коэффициент энтропии и контрэксцесса равны 1,11 и 0,816, соответственно [14]. Так как при правильных гармонических колебаниях отсчеты распределены симметрично, то коэффициент асимметрии равен нулю. Положению состояний с нарушением ритма ЭКС вследствие «трепетаний желудочков» из-за разброса колебаний по амплитуде и частоте в энтропийно-параметрическом пространстве признаков распределений соответствует некоторая малая область в близи точки арксинусоидальных распределений 325 на фигуре 3, расположенной в плоскости заданной равной нулю асимметрией. Очевидно, что состояние с координаты точки 325 на фигуре 3 диагностируется как нарушение ритма ЭКС вследствие тяжелых желудочковых нарушений, при котором согласно рекомендациям [15, 16] необходимо проведение дефибрилляции для восстановления нормального ритма сердца.

Более общий пример нарушение ритма ЭКС наблюдается при различных видах желудочковых тахикардий, для которых характерен ускоренный ритм с частотой сердечных сокращений более 100 уд./мин. Источник ускоренного ритма желудочковой тахикардии находится в ножках или разветвлениях пучка Гиса, в волокнах Пуркинье или рабочем миокарде желудочков. Устойчивой считается тахикардия, при которой длительность пароксизма равна или превышает 30 с [15]. В зависимости от количества и расположения источников ускоренного ритма различают параксиальные и полиформные желудочковые тахикардии.

Пароксизмальная желудочковая тахикардия - вид аритмии, характеризующийся приступами сердцебиения (пароксизмами) с частотой сердечных сокращений от 140 до 220 и более сокращений в минуту, возникающих под влиянием эктопических импульсов, которые приводят к замещению нормального синусового ритма. Термином «желудочковая парасистолия» обозначают такое состояние, при котором сердечным ритмом управляют два независимых водителя. Один из них основной (наиболее часто - синусовый узел), другой - парасистолический, расположен в желудочках [17, 18, 19]. Примеры графиков ЭКС при различных ритмах желудочковых тахикардий даны на фигуре 10. При развитии параксиальной тахикардии ЭКС хорошо аппроксимируется наложением гармонического сигнала на фигуре 10, а или наложением треугольных сигналов на фигуре 10,б. Распределение отсчетов такого сигнала имеют двухмодальное симметричное распределение. Если сигнал аппроксимировать с помощью треугольных сигналов, то отсчетам аппроксимации соответствует равномерное распределение с известными коэффициентом энтропии и контрэксцессом, равными 1,73 и 0,745, соответственно. Так как при равномерном распределении отсчеты распределены симметрично относительно математического ожидания, то коэффициент асимметрии для распределения отсчетов аппроксимации равен нулю. Отклонение от треугольной аппроксимации приблизительно в 5…10 раз меньше амплитуды, что обуславливает отклонение коэффициента асимметрии от нулевого значения. Коэффициент асимметрии распределения отсчетов таких сигналов не превышает 0,3…0,5, что можно использовать для ограничения области возможных форм асимметрии сигнала при желудочковых тахикардиях. Для распределения отсчетов ЭКС параксиальной тахикардии на фигуре 10, в характерно двухмодульное распределение с асимметрией менее 0,5, которая определяется на основе распределения отсчетов модели треугольных импульсов.

Полиморфная желудочковая тахикардия характеризуется прогрессирующими (от удара к удару) изменениями комплексов QRS по конфигурации, амплитуде и направлению преобладающих электрических отклонений. Чаще всего встречается полиморфная желудочковая тахикардия типа пируэт - Torsade de Pointes (TdP) - другое название «двунаправленная-веретенообразная» ЖТ, которая является одной из самых опасных форм ЖТ из-за тяжелых клинических проявлений (гемодинамической нестабильностью) и высокого риска трансформации в ФЖ. На фигуре 2, 6 дан пример развитие пароксизма полиморфной желудочковой тахикардии типа Torsade de Pointes на фоне физической нагрузки у больного синдрома Романо-Уорда (фрагмент непрерывной записи суточного мониторирования ЭКГ по Холтеру) [16].

На фигуре 10, г даны характерные примеры ЭКС для ритма полиморфной желудочковой тахикардии типа Torsade de Pointes. Частота ритма полиморфной желудочковой тахикардии составляет 150-250 колебаний в секунду с колебаниями R-R интервалов в пределах 0,2…0,3 с. Характерная особенность ЖТ типа Torsade de Pointes состоит в изменении амплитуды и полярности широких неправильных QRS комплексов в течение коротких промежутков времени 1…3 с. Вне приступа ЖТ типа Torsade de Pointes на ЭКГ регистрируется значительное удлинение интервала QT.

Несмотря на то, что для таких ритмов при перемещении скользящего окна длительностью 2…3 с выделяются участки ЭКС с разными по амплитуде и направлению QRS комплексами, признаки распределения отсчетов колеблются вблизи признаков двухмодульного, равномерного и треугольного распределений с нулевым значением асимметрии. Распределение отсчетов ЭКС между двумя точками изменения полярности QRS комплекса формируется суммированием отсчетов двухмодальных распределений. Для ритма ЭКС на фигуре 10, г отдельной осцилляции соответствует ограниченное арксинусоидалльное распределение. Как показано в работе [14], композиция арксинусоидальных распределений с различным размахом, ограниченной амплитудой осцилляции ЭКС, позволяет получить семейство ограниченных в основании двухмодульных островершинных распределений. Для композиции распределений арксинусоидальных распределений характерно ограничение по размаху и отсутствие островершинность. На фигуре 11 дана таблица с основными признаками ограниченных в основании распределений, таких как арксинусоидальное, островершинное двухмодульное, равномерное и треугольное распределения, распределение в форме «древнерусского шлема», распределение Шапо и др [14]. Характерным свойством ограниченных в основании распределений, состоит в низком значении эксцесса - признака островершинности распределения. Эксцесс ε распределений ограничен сверху значением 2,5, что соответствует нижней границе контрэксцесса (κ=ε^-0,5), равной 0,63. При прохождении точки переворота QRS распределение выборки ЭКС стремится к симметричной форме и находится на плоскости с нулевым значением асимметрии. Таким образом, несмотря на многообразие форм распределения отсчетов при различных ритмах желудочковых тахикардий, точка, отображающая состояние сердца в энтропийно-параметрическом пространстве, будет находиться вблизи поверхности с нулевым значением асимметрии.

Фибрилляции желудочков - третий пример ритма ЭКС, наблюдаемый при тяжелых желудочковых нарушениях. В состоянии фибрилляции желудочков происходит непрерывное некоординированное возбуждение, которое поддерживается случайными прерывистыми возбуждениями отдельных элементов и нерегулярной активацией миокарда с появлением множественных мелких волн [7]. При этом состоянии сердце перестает выполнять свои насосные функции, и прекращается кровоснабжение всего организма. На ЭКГ фибрилляция желудочков распознается по непрерывным хаотичным резко деформированным осцилляциям различной высоты, ширины и формы, следующих с частотой 400…600 колебаний в минуту (6…10 Гц) [7]. Частота основных фибриллярных осцилляций в первые 30-40 с больше 300 осцилляций. По мере увеличения длительности фибрилляций желудочков частота осцилляций уменьшается. В зависимости от амплитуды осцилляций выделяют: крупноволновую, средневолновую и мелковолновую фибрилляции с амплитудами более 0,7-1,2 мВ, 0,4…0,7 мВ и менее 0,3 мВ, соответственно. Фибрилляции желудочков, как правило, является необратимым процессом и требует проведения сердечно-легочной реанимации и дефибрилляции. [20]

Для выявления особенностей распределения отсчетов ЭКС при различных ритмах фибрилляций желудочков на фигуре 12 даны примеры типичных ЭКС, соответствующих крупноволновой, средневолновой и мелковолновой фибрилляциям.

Для крупноволновых фибрилляций, иллюстрируемых на фигуре 12, а, характерно наложение распределений отсчетов от множества хаотических волн, соизмеримых по амплитуде. Для отдельных волн распределения отсчетов хорошо аппроксимируется арксинусоидальным, двухмодальным и равномерным распределениями. Композиция таких распределений при близких центрах распределений имеет ограничение островершинности [14]: эксцесс распределений не превышает 2,5, контрэксцесс ограничен в диапазоне от 0,63 до 1.

Особенность средневолновых фибрилляций, примеры которых приведены на фигуре 12, 6, состоит в том, что ее значения попадают в ограниченное количество интервалов группирования. При выборе ширины интервала группирования равного 0,1 мВ все значения группируются в 4…7 интервалах с близким к равномерному распределением. Для распределения отсчетов, образованного периодическими гармоническими и треугольными формами сигнала, контерэксцесс находится в диапазоне 0,7…0,8. Снижение амплитуды в период мелковолновой фибрилляции до значений менее 0,3 мВ обуславливает распределение сигнала в 1…2 интервалах. Для таких сигналов характерно низкое значение коэффициента энтропии, при которых отсутствуют признаки жизнедеятельности объекта. Несмотря на то, что при уменьшении ширины интервала группирования до 0,01 мм контерэксцесс распределения находится в интервале от 0,6 до 1, значение коэффициента энтропии более 1 и асимметрия не превышает 0,5, при этом уровне анализ сигнала имеет малую достоверность из-за наличия шумов. Состояние летального исхода при амплитуде сигнала менее 0,1 мВ устанавливает медицинский специалист. Примеры периодов мелковолновой фибрилляции иллюстрирует фигура 12, в.

Таким образом, из рассмотренного анализа возможно установление в энтропийно-параметрическом пространстве границ для ограничения области состояний с тяжелыми желудочковыми нарушениями: коэффициент энтропии от 0,8 до 2,2; контрэксцесс от 0,6 до 1; модуль асимметрии от 0 до 0,6. При наличии состояния с ритмом тяжелых желудочковых нарушений (ФЖ, ТЖ или ЖТ без пульса) ключевым элементом реанимации (т.е., однозначно рекомендована) является экстренная электрическая дефибрилляция с применением энергии разряда 150-360 Дж [15, 16].

Для иллюстрации особенностей распределений отсчетов ЭКС при ритме сердца с «ТЖН» на фигуре 13 показано отображение области оптимального состояний сердечнососудистой системы и области состояния сердца с ТЖН в виде проекции состояний на плоскость коэффициента энтропии и контрэксцесса. Там же даны кривые расположения известных распределений в пространстве признаков, построенные по известной топографической диаграмме Новицкого П.В. [14], где используются следующие обозначения: 350 - кривая положений семейства распределений экспоненциального класса с показателями степени α от 0 и до ∞; 1305 - область разброса положений признаков распределения отсчетов ЭКГ для реального состояния; 1310 - кривая положений семейства двухмодальных распределений; 1315 - область возможных проекций на плоскость оттображения симметричных распределений; 1320, 1325 - кривые положения композиций экспоненциального и дискретного двухзначного распределений; 1330, 1335 и 1340 - точки положения распределения Лапласа, нормального и равномерного распределений, соответственно; 1345 - кривая положение семейства композиций дискретного и экспоненциального распределений с параметрами формы 1/3; 1350, 1355 - точки ограничения для положения класса арккосинусоидальных распределений; 1360 - точка положения дискретного двухзначного распределения; 1365 - пунктирная кривая, ограничивающая часть пространства признаков коэффициента энтропии и контрэсцесса для наиболее вероятного положения изображающей точки для распределений отсчетов ЭКС реального состояния: включающего как область оптимального состояния 310, так и состояния с тяжелыми желудочковыми нарушениями (граница ТЖН 320).

Из диаграммы можно видеть, что область оптимального состояния и область состояний с тяжелыми желудочковыми нарушениями разнесены в пространстве и, следовательно, могут быть однозначно установлены. Для оптимального состояния при длительности цикла 0,8 с и высоте R-зубца 1 мВ контрэксцесс соответствует 0,26. Для области тяжелых желудочковых нарушений характерно уплощенное распределение и значениями контрэксцесса более 0,6.

Автор предполагаемого изобретения считает, что для обеспечения надежности принятия решения при оказании экстренной кардиологической помощи целесообразно использовать отображение реального состояния сердечно-сосудистой системы пациента в виде изображающей точки распределения отсчетов ЭКС в пространстве признаков коэффициента энтропии, контрэксцесса и асимметрии.

Положению изображающей точки в области состояния 305 соответствует нормальный синусовый ритм сердца. При выходе изображающей точки 330 за пределы области оптимального состояния 310 можно констатировать об изменении распределений отсчетов в отдельных циклах ЭКС, что возможно при изменениях форм, амплитуд, длительностей зубцов и временных интервалов ЭКС. Такие изменения происходят при развитии паталогий сердечнососудистой системы. Очевидно, что положение изображающей точки вне области оптимального состояния следует рассматривать как независимый симптом проявления патологического состояния сердечно сосудистой системы. Для надежного установления патологического состояния необходимо оценить вероятность совершения ошибки в результате принятия неверного утверждения об оптимальном состоянии системы.

Состоянию сердца с тяжелыми желудочковыми нарушениями соответствуют ЭКС, для распределения отсчетов которых характерна симметрия сигнала и низкое значение островершинности. Распределения отсчетов ЭКС при ритмах сердца с тяжелыми желудочковыми нарушениями ограничены сравнительно небольшой областью в энтропийно-параметрического пространства признаков распределений. При положении изображающей точки распределения отсчетов ЭКС реального состояния в пространстве признаков распределений отсчетов ЭКС ритмов сердца с ТЖН в соответствии с клиническими рекомендациями министерства здравоохранения РФ от 2017 года однозначно рекомендована экстренная электрическая дефибрилляция с целью восстановления нормального сердечного ритма [15, 16]. Для принятия решения о проведении дефибрилляции необходимо надежное определение сердечного ритма с тяжелыми желудочковыми нарушениями. Сопоставление оценки вероятность появления ошибки в результате принятия неверного утверждения «состояние с ТЖН» с его критическим значением увеличивает надежность принятия решения, направленного на выбор мероприятий по оказанию экстренной кардиологической помощи.

Для реализации новых возможностей в предполагаемом изобретении проводятся следующие действия, иллюстрируемые в виде этапов 405, 410, 415, 420, 425 на фигуре 4 схемы процесса поддержки принятия решения при оказании экстренной кардиологической помощи.

Формирование пространства координат энтропийно-параметрических признаков распределения отсчетов ЭКС для реального состояния

Основная цель этого действия, иллюстрируемого этапом 405 схемы на фигуре 4, состоит в том, чтобы получить координаты изображающей точки распределения отсчетов ЭКС для реального состояния в энтропийно-параметрическом пространстве признаков распределений и оценку неопределенности состояния в виде разброс координат изображающей точки для определения границ областей оптимального состояния 310 и границ области состояния с ТЖН 320 в пространстве реального состояния с приведенными координатами η_i.

Схема формирования пространства координат энтропийно-параметрических признаков распределения отсчетов ЭКС для реального состояния дана на фигуре 5 в виде этапов 505, 510, 515, 520. Из фигуры 5 следует, что первое отличительное действие предполагаемого способа принятия решения при оказании экстренной кардиологической помощи содержит

- определение на этапе 505 центральных моментов второго, третьего и четвертого порядков распределения отсчетов временного интервала ЭКС по формуле (1);

- определение на этапе 510 информационного признака неопределенности отсчетов временного интервала ЭКС по формуле (3);

- определения на этапе 515 коэффициента энтропии K_э, асимметрии As и контрэксцесса к по формулам (4) для распределения отсчетов временного интервала электрокардиосигнала (ЭКС) реального состояния длительностью, равной трем кардиоциклам, и отображении результата в энтропийно-параметрическом пространстве признаков распределений отсчетов ЭКС;

- определение на этапе 520 разбросов признаков распределения отсчетов выборки ЭКС для реального состояния пациента 330.

Разбросы признаков коэффициента энтропии, контрэксцесса и асимметрии распределения отсчетов ЭКС для реального состояния пациента 330, обозначенные, соответственно, как элементы S₁, S₂ S₃ вектора разбросов. Разбросы признаков находят по формулам (5), заданным в виде матричного вектора разбросов.

Разбросы признаков распределения позволяют сформировать границы области оптимального состояния и состояния с ТЖН в пространстве отсчетов текущей выборки отсчетов ЭКС.

Определение энтропийно-параметрического критерия возникновения ГЗА.

Действию определения энтропийно-параметрического критерия возникновения ГЗА соответствует этап 115 схемы поддержки принятия решения, иллюстрируемой на фигуре 4. Для установления патологического состояния с гемодинамически значимыми аритмиями необходимо оценить выброс фракции крови при сжатии сердца. Известно, что при нормальной работе сердца оптимальному состоянию соответствует значение признака асимметрии распределения отсчетов отдельного кардиоцикла порядка 2,4. При развитии тяжелых желудочковых нарушений ритму сердца соответствуют симметричные выборка отсчетов распределений с близким к нулю признаком асимметрии. При развитии инфаркта происходит подъем участка ST, что соответствует смещению значений из интервала положения значений участка TP в интервалы, где расположены значения только зубца R, что приводит к увеличению симметрии распределения отсчетов. Область возможного патологического состояния сердца 315 включает с большой вероятностью включает состояния при наличии патологии. При развитии симптома патологического состояния происходит смещении сигнала за пределы области 315, где вероятность нормального состояния менее 1…5%. Поверхность критических значений асимметрии 335 разделяет пространство на две части. Смещение изображающей токи в область с признаком асимметрии меньшим его критического значения As_крит принимается в качестве условия развития гемодинамически значимых аритмий (ГЗА), при котором необходимо оказание экстренной кардиологической помощи. Энтропийно-параметрическим критерием возникновения ГЗА является истенное значение неравенства (6): |As|<As_крит.

Определение надежности установления ритма ЭКС для состояния «тяжелые желудочковые нарушения».

Введения третьего дополнительного действия, иллюстрируемого этапом 415 на фигура 4 схемы поддержки принятия решения, состоит в необходимости оценке надежности принятия решения для проведения мероприятий по дефибрилляции сердца. При нарушении кровообращения в результате возникновения аритмии, такой как фибрилляции желудочков (ФЖ) или желудочковой тахикардии (ЖТ), для восстановления нормального ритма и сократительной функции сердца проводится дефибрилляция. При развитии ГЗА и отсутствии ритмов сердца, соответствующих «ТЖН», проводятся медицинские мероприятия по оказанию экстренной кардиологической помощи, связанной с реваскуляризацией сердца. Снижение фракции выброса компенсируется за счет выполнения комплекса мероприятий по сердечно-легочной реанимации (СЛР). Для принятия решения о проведении дефибрилляции необходима оценка надежности утверждения об установлении ритма ЭКС для состояния с «тяжелыми желудочковыми нарушениями».

Схема действия «Определение надежности установления ритма ЭКС для состояния с ТЖН» показана на фигуре 6 и содержит этапы 605, 610 и 615. Из схемы алгоритма фигуры 6 следует, что третье отличительное действие предполагаемого способа поддержки принятие решения при оказании экстренной кардиологической помощи, иллюстрируемое этапом 605, состоит в формировании границы области состояния ТЖН.

В пространстве признаков распределений η_i, центрированные относительно реального положения состояния пациента и приведенные к из разбросам S_i, границы состояния ТЖН зависят от признаков коэффициента энтропии k_э, асимметрии As и контрэксцесса к распределения отсчетов ЭКС и разбросов S₁, S₂ S₃ признаков распределения отсчетов ЭКС. Границы состояния «ТЖН» в пространстве реального состояния можно определить с помощью матрицы выражений (7):

Области состояния ТЖН в пространстве признаков коэффициента энтропии, асимметрии и контрэксцесса, ограничена шестью плоскостями: три плоскости ограничения заданы минимальными признаками распределений [k_эmin As_min κ_min]^T три другие плоские грани заданы максимальными признаками [k_эmах As_max κ_max]^T.

Для задания границ рекомендуются следующие оценки, записанные в виде векторов минимальных и максимальных границ признаков:

Этап 610 схемы поддержки принятия решения на фигуре 6, состоит в определении вероятности β_ЖТ появления ошибки в результате принятия неверного утверждения о патологическом состоянии «тяжелые желудочковые нарушения».

В координатном пространства признаков распределений отсчетов ЭКС положения изображающей точки реального состояния задано с помощью коэффициента энтропии, асимметрии и контрэксцесса. Разбросы признаков характеризуют неопределенность положения изображающей точки реального состояния. Возможные положения изображающей точки для реального состояния распределены по нормальному закону [21, 22]. Так как при переходе в пространство реального состояния выполняются линейные преобразования смещения и масштабирования, то при переходе в пространство реального состояния положение изображающей точки реального состояния распределено также по нормальному законы. Вероятность dP (η_i) попадания гипотетической реализации из-за разброса реального состояния Н₁ в элементарный объем dV=(dη₁dη₂dη₃) с координатами η_i определена выражением вида:

Вероятность β_ТЖН появления ошибки в результате принятия неверного утверждения об отсутствии патологического состояния ТЖН получим суммированием вероятностей по всей области принятия утверждения о патологическом состоянии ТЖН. Тогда для вероятности β_ТЖН появления ошибки в результате принятия неверного утверждения о патологическом состоянии ТЖН справедливо интегральное выражение вида

где η_i - признаки распределений, центрированные относительно реального положения состояния пациента и приведенные к их разбросам S_i.

Так как в пространстве признаков коэффициента энтропии, асимметрии и контрэксцесса положение области состояния с ТЖН ограничено плоскими границами, проведенными через минимальных и максимальных значений признаков распределения, то для определения вероятности β_ТЖН появления ошибки в результате принятия неверного утверждения о патологическом состоянии ТЖН получено выражение (8).

По таблице определяют значения функция Лапласа для шести оценок максимальных и минимальных границ признаков. После подстановки значений значения функция Лапласа, определяемых по таблице для шести оценок максимальных и минимальных границ признаков, в выражение (8), проводится расчет вероятности появления ошибки β_ТЖН. Этап 615 схемы поддержки принятия решения на фигуре 6, состоит в определения критерия надежности утверждения «ритм ЭКС соответствует патологическому состоянию с тяжелыми желудочковыми нарушениями (ТЖН)»

Для выбора необходимости проведения медицинских мероприятий по дефибрилляции или реваскуляризации необходимо установление критерия надежности утверждения «Ритм ЭКС патологического состояния с тяжелыми желудочковыми нарушениями (ТЖН)» на основе оценки истинности выражения: вероятность β_ТЖН появления ошибки в результате принятия неверного утверждения «ритм ЭКС патологического состояния с ТЖН» меньше критической вероятности β_крит

β_ТЖН<β_крит,

Принятие решения при выборе мероприятий дефибрилляции или реваскуляризации при оказании экстренной кардиологической помощи иллюстрирует этап 420 на схемы процесса фигуре 4.

Если вероятность β_ТЖН появления ошибки в результате принятия неверного утверждения о патологическом состоянии «тяжелые желудочковые нарушения» менее критического значения, равного 20%, что соответствует надежному определению ритма ЭКС при наличии тяжелых желудочковых нарушениях, в соответствии с рекомендациями [15, 16] ключевым элементом реанимации (т.е., однозначно рекомендована) является экстренная электрическая дефибрилляция с применением энергии разряда 150-360 Дж. Проведение медицинских мероприятий по дефибрилляции сердца иллюстрирует этап 125 схемы на фигуре 4.

Если вероятность β_ТЖН появления ошибки в результате принятия неверного утверждения о патологическом состоянии «тяжелые желудочковые нарушения» более критического значения, равного 20%, то проводятся мероприятия прогнозирования тяжелого аритмического синдрома на этапе 130 и экстренной ревоскуляризации на этапе 135. В соответствии с рекомендациями по реваскуляризации миокарда, больным с кардиогенным шоком рекомендуется полная реваскуляризации - выполнение через кожного вмешательства на всех критически стенозированных крупных эпикардиальных коронарных артериях [23, 24, 25].

Реваскуляризация при кардиогенном шоке

Гемодинамический значимая аритмия вызывает кардиологический шок, при котором наблюдается состояние выраженной гипоксии органов и тканей из-за клинически выраженных нарушений системного или регионарного кровообращения, обусловленное резким уменьшением сердечного выброса крови. Гемодинамический значимые аритмии подлежат немедленному купированию.

Кардиогенный шок - острое патологическое состояние, при котором сердечнососудистая система оказывается неспособной обеспечить адекватный кровоток. Кардиогенный шок является основной причиной смерти при остром инфаркте миокарда. При отсутствии высококвалифицированной медицинской помощи вероятность наступления летального исхода среди больных с кардиогенным шоком составляет 70-90%. Предотвратить летальный исход возможно путем быстрой диагностики, оперативного использования методов реваскуляризации и применения современных медицинских методов лечения совместно с поддерживающей терапией. Быстрая реваскуляризация пораженных коронарных артерий у больных с ишемической болезнью сердца или инфарктом снижает риск летального исхода при оказании экстренной кардиологической помощи проводится. Поскольку реваскуляризация при кардиогенном шоке - главный метод лечения, необходима экстренная коронарография.

Для устранения дефицита кровоснабжения (ишемии) при нарушении проходимости коронарных артерий питающих сердце проводится реваскуляризация миокарда - медицинское хирургическое вмешательство, направленное на устранение дефицита кровоснабжения поврежденного участка сердечной мышцы. Реваскуляризация миокарда - широкое понятие, включающее как операцию коронарного шунтирования (КШ), так и различные виды чрескожного коронарного вмешательства (ЧКВ) на коронарных артериях. В случае выявления нестабильной гемодинамики, включая «кардиологический шок» (прекращения кровообращения), проводится реваскуляризация - чрескожное коронарное вмешательство ad hoc (ЧКВ ad hoc), которая рассматривается как лечебная интервенционная процедура, выполняемая немедленно после диагностической коронароангиографии, не снимая больного с операционного стола. Немедленная реваскуляризация показана пациентам с кардиальным шоком и инфаркта миокарда с подъемом ST.

При проведении реваскуляризации миокарда наиболее известна и распространена баллонная ангиопластика, которую сочетают с другими воздействиями на атеросклеретические изменение коронарной артерии: установкой металлического каркаса - эндопротеза (стента), выжиганием бляшки лазером, разрушением бляшки быстро вращающимся буром и срезанием бляшки специальным атеротомическим катетером. Реваскуляризация, как и фармакотерапия, преследует 2 цели: улучшение прогноза (профилактика ИМ и ВС), уменьшение или полную ликвидацию симптомов. Основными факторами, которые определяют выбор метода лечения, являются индивидуальный сердечно-сосудистый риск и выраженность симптомов [23, 24, 25]. В случае отсутствия ГЗА проводится прогнозирование симптома патологического состояния, иллюстрируемое этапом 425 на фигуре 4.

Прогнозирование симптома патологического состояния

Следующий четвертый отличительный признак предлагаемого изобретения состоит в прогнозирование симптома патологического состояния на этапе 425 фигуры 4. Вводимое действие необходимо для выявления возможного развития патологического состояния или установления симптома наличия патологии.

Схема развернутого алгоритма прогнозирования симптома патологического состояния приведена на фигуре 7. Четвертое отличительное действие предполагаемого способа принятия решения при оказании экстренной кардиологической помощи содержит этапы 705, 710, 715, 720 и 725.

Этап 705 состоит в определении энтропийно-параметрического критерия для области оптимального состояния.

При отсутствии гемодинамически значимой аритмии сердце обеспечивает необходимую для жизни циркуляцию крови. В этом состоянии важно выяснить о состоянии сердечно-сосудистой системы и наличия патологии. По этой причине первое действие, которое выполняет алгоритм, состоит в оценке оптимального состояния сердца. Для этих целей использована оценка положения выборки отсчетов реального состояния относительно положения выборки отсчетов оптимального состояния в координатном пространстве признаков распределений, где для оптимального состояния заданы коэффициентом энтропии K_э0, асимметрией As₀ и контрэксцессом κ₀, равные 1,3, 0,26 и 2,4, соответственно. Значения признаков получено на основе усредненной оценки анализа записей ЭКС 75 пациентов при отсутствии патологических отклонений. Разброс оценок относительно оптимального состояния зависит от функционального состояния систем организма и многообразия внешних факторов таких как условия существования, раздражители, поставленные цели, воздействие физических полей и другие. Для описания разброса признаков распределения отсчетов ЭКС завершенного цикла коэффициента энтропии, асимметрии и контрэксцесса вблизи оптимального состояния 305 использован нормальный закон распределения. Разброс задан с помощью параметров а, b, с из условия, нормального распределения отсчетов ЭКС по соответствующим признакам. При этом в доверительные интервалы по каждому признаку, отсекаемому границами K_э0(1±а), As₀(1±c), κ₀(1±b), попадает 68,2% [27] изображающих точек для оптимального состояния. В параллелепипеде, ограниченном границами признаков, находится 32% изображающих точек оптимального состояния. При увеличении доверительных интервалах по каждому отдельному признаку в два раза в доверительные интервалы по каждому признаку, отсекаемой границами 2K_э0(1±а), 2As₀(1±c), 2k₀(1±b), попадает 95%, в области параллелепипеда содержится 73% изображающих точек оптимального состояния.

Для оценки отклонения реального состояния от его оптимального значения использован энтропийно-параметрический критерий r, заданный в пространстве признаков коэффициента энтропии, асимметрии и контрэксцесса [12, 13]. Формула для расчета критерия имеет вид:

Признаки распределения отсчетов ЭКС завершенного кардиоцикла, центрированные относительно оптимального состояния и приведенные к разбросам, удобно записывать в форме матричного вектора:

Критерий r в пространстве центрированных признаков ξ_i, приведенных к разбросам признаков оптимального состояния, ограничивает область в форме сферы радиуса r.

Этап 710 схемы на фигуре 7 состоит в сравнении энтропийно-параметрического критерия для области оптимального состояния и его критического значения при уровне значимости α.

Элементарная вероятность dP([ξ_i, ξ_i+dξ]) попадания центрированных признаков распределений ξ_i в интервалы [ξ_i, ξ_i+dξ], ограниченные элементарными приращениями dξ_i центрированных признаков, равна произведению вероятностей наблюдения i-го признака в интервале [ξ_i, ξ_i+dξ] элементарного приращения:

где ƒ(ξ_i) ^_ плотность распределения вероятности центрированного признака ξ_i:

Элементарная вероятность события «критерий r в интервале его элементарного приращения [r, r+dr]» равна произведению объема сферы, радиуса r и ее толщины dr на произведение плотность распределения вероятности центрированного признака ξ_i:

Выражение (24) представляет собой плотность распределения Максвелла для случайной величины критерия r, заданного в виде радиус-вектора в пространстве центрированных признаков ξ_i с параметрами масштабов, равными 1. Распределение Максвелла для случайной величины критерия r имеет вид:

где Ф₀(r) - функция Лапласа; ϕ(r) - плотность вероятности нормального распределения.

Распределение Максвелла (25) записано для вероятности F_r(r) события, для которого изображающая точка признаков распределения отсчетов ЭКС при оптимальном состоянии находится в области, ограниченной критерием r.

Уровень значимости α принятия решения об отклонения от оптимального состояния связан с распределением вероятности F_r(r) критерия r с помощью выражения:

Таким образом, уровень значимости α(r) принятия решения об отклонении от оптимального состояния однозначно связан с критерием r. Формула, для расчета уровня значимости при известных значениях критерия имеет вид:

Для наиболее используемых уровней значимости 5%, 10%, 20% и 80% значение критерия г_а принимается равным 2,8, 2,5, 2,2, 1 соответственно. Из оценки критерия значимости следует, что вне области r=1, находится 80% отсчетов, соответствующих оптимальному состоянию. Если изображающая точка находится в области r≤1, то выборка отсчетов ЭКС соответствует оптимальному состоянию. В областях при r≤2,5 и при r≤2,8 находится 90% и 95% изображающая точка оптимального состояния. Выход за пределы этих зон при нормальном функционировании организма маловероятен. Если критерий r реального состояния больше критических значений r₁₀ и r₅, то утверждение «состояние оптимально» следует рассматривать как ошибочное. Указанные границы следует использовать в тех случаях, если ранее заболевание не было обнаружено.

Таким образом, если при сравнении критерий r, рассчитанный по выборке отсчетов ЭКС завершенного кардиоцикла, меньше или равен его критическому значению r_α, заданному с помощью уровня значимости α, то выборка отсчетов ЭКС кардиоцикла соответствует оптимальному состоянию. Тогда, если неравенство (r≤r_α) истина, то состояние принимается оптимальным. Этап 715 схемы поддержки принятия решения на фигуре 7 иллюстрирует вывод информации об оптимальном состоянии ритма сердца, при котором не требуется оказание кардиологической помощи.

В случае если неравенство (r≤r_α) ложно, то для полученного значения изображающей точки следует установить возможное развития патологического состояния. Для установления возможности патологического состояния дополнительно проводится определение надежности независимого симптома патологического состояния, иллюстрируемое этапом 720 схемы прогнозирования патологического состояния на фигуре 7.

Определение надежности независимого симптома патологического состояния.

Надежность обнаружения патологии оценивается на основе вероятности β₀ совершения ошибки в результате принятия неверного утверждения об оптимальности состоянии. Для этого согласно схеме алгоритма определения надежности независимого симптома патологического состояния, приведенной на фигуре 8, проводятся следующие четыре действия, иллюстрируемые этапами 805, 810, 815, 820, 825, 830 и 835.

Первое действие (этап 805): определение параметров границы области принятия решения «ритм электрокардиосигнала оптимального состояние» в пространстве признаков распределения отсчетов реального состояния.

В координатном пространстве признаки коэффициента энтропии, асимметрии и контрэксцесса распределений отсчетов ЭКС для возможных положений изображающей точки реального состояния распределены по нормальному закону [21, 22]. Плотности распределения вероятностей ƒ₁(η₁), ƒ₂(η₂) ƒ₃(η₃) по каждому отдельному признаку имеют симметричный вид в пространстве признаков η_i, центрированных относительно положения реального состояния и приведенных к разбросам признаков S_i. При переходе в пространство центрированных признаков реального состояния η_i границы области оптимального состояния претерпевают изменение вследствие линейных преобразований масштабирования и смещения. Формулы соответствия векторов-мариц для определения параметров границы области принятия решения «состояние оптимально» в пространстве реального состояния имеет вид (13).

Так как операции масштабирования проводятся в направлении координатных осей признаков распределений - коэффициента энтропии, асимметрии и контрэксцесса - то в пространстве центрированных признаков реального состояния границы области оптимального состояния принимают форму эллипсоида с размерами полуосей A_i, равными отношению разбросов признаков оптимального состояния к разбросу признаков реального состояния.

Второе действие (этап 810): определение координат оптимального состояния в пространстве признаков распределения отсчетов для ритма ЭКС реального состояния пациента.

Так как плотности распределения вероятностей ƒ₁(η₁), ƒ₂(η₂) ƒ₃(η₃) имеют симметричный вид в пространстве признаков η_i, центрированных относительно положения реального состояния и нормированных к разбросу признаков S_i, то для определения надежности независимого симптома патологического состояния необходимо определить координаты положения гипотезы оптимального состояния в пространстве реального состояния. Перенос и нормирование координат область реального состояния задан с помощью матричного выражения (14).

В пространстве реального состояния центр координат совмещен с положением реального состояния. Координаты положения оптимального состояния и параметры границ области принятия решения «состояния оптимально» необходимы для определения надежности независимого симптома патологического состояния.

Третье действие (этап 815): формирование границ области принятия решения «ритм электрокардиосигнала оптимального состояния» в пространстве признаков распределения отсчетов для ритма реального состояния.

Вследствие разброса положения изображающей точки реального состояния возможно положение изображающей точки внутри области оптимального состояния. Для оценки возможного положения изображающей точки с координатами η_i=[η₁, η₂, η₃] в области оптимального состояния, формируются границы области принятия решения «состояния оптимально» в пространстве реального состояния. Матрица предельных значений признаков распределений имеет вид

Выражения для задания границ области оптимального состояния имеют вид (15).

В координатном пространстве признаков распределений отсчетов ЭКС положения изображающей точки реального состояния задано с помощью разброса признаков, который характеризует неопределенность положения изображающей точки реального состояния. Возможное положение реализации реального состояния распределены в координатном пространстве реального состояния с плотностью вероятностью ƒ₁(η₁) ƒ₂(η₂) ƒ₃(η₃), равной произведению плотностей распределений нормированных признаков.

Четвертое действие (этап 820): определение вероятности β₀ совершения ошибки в результате принятия неверного утверждения «ритм электрокардиосигнала оптимального состояния»

Вследствие разброса реального состояния Н₁ существует отличная от нуля элементарная вероятность dP попадания гипотетической реализации в элементарный объем (dη₁dη₂dη₃) с координатами η_i имеет вида:

Суммирование элементарных вероятностей по трем независимым координатам в пределах границ эллипсоида позволяет определить вероятность совершения ошибки в результате принятия утверждения «состояния оптимально», вычисляемую по формуле (16). Интегрирование выражения (16) проводится численными методами.

Установление симптома патологии или возможности развития патологического состояния устанавливаются на основе сравнения с помощью выражению (17) вероятности появления ошибки в результате принятия неверного утверждения «ритм электрокардиосигнала оптимального состояния» и его критического значения, иллюстрирует этап 825 схемы определения надежности независимого симптома на фигуре 8. Если выражение (17) истинно, что характеризует ЭКС при наличии патологических отклонений, способ поддержки принятия решения при оказании экстренной кардиологической помощи позволяет установить наличие патологического состояния сердца. Данный результат следует рассматривать как независимый симптом патологии, установленный с надежностью более 80%, при котором необходимо проведение дополнительных мероприятий для выявления диагноза заболевания. Этап 830 схемы на фигуре 8 иллюстрирует установление наличия симптома патологии.

Если выражение (17) ложно, что характеризует ЭКС при отсутствии патологических отклонений, алгоритм принятия решения при оказании экстренной кардиологической помощи предусматривает информирование о возможном развитии патологического состояния при недостаточной надежности установления симптома патологии, иллюстрируемое этапом 835 на фигуре 8. Результаты прогнозирования патологического состояния, полученного на этапе 425 схемы поддержки принятия решения на фигуре 4, передаются на этапе 140 фигуры 4 для постановки предварительного диагноза. На этапе 145 формируется отчет о состоянии пациента.

Таким образом, проводимые действия позволяют формализовать принятие решения при оказании экстренной кардиологической помощи и получить независимый симптом о развитии патологии.

Структурная схема устройства поддержки принятия решения при оказании экстренной кардиологической помощи.

Рассмотренный способ поддержки принятия решения при оказании экстренной кардиологической помощи может быть осуществлен программными обеспечениями мобильных андрадитов, или аппаратными обеспечениями в виде отдельных решающих блоков, либо комбинированием программного и аппаратного обеспечения с использованием универсальных возможностей современной вычислительной техники.

Структурная схема преобразования информации мобильного устройства поддержки принятия решения при оказании экстренной кардиологической помощи показана на фигуре 14. Технологический конвейер преобразования информации устройства поддержки принятия решения включает в себя:

блок 1405 регистрации и предварительного анализа ЭКС, выполненный с возможностью усиления сигналов отведений ЭКС, контроля отрыва проводов, аналого-цифрового преобразования сигналов, фильтрации помех, независимой записи оцифрованной информации в базу данных, предварительного анализа экс, оценки расстояния RR, определение стандартного отклонения среднего значения кардиоцикла, реализует этапы 105, 110, 115 схемы поддержки принятия решения на фигуре 4;

блок 1410 формирования энтропийно-параметрический признаков выборки электрокардиосигнала реального состояния, реализующий схему алгоритма фигуры 5, и выполненный с возможностью выделение выборки данных кардиоциклов, определение центральных моментов ЭКС, определение информационного признака ЭКС, определение энтропийно-параметрических признаков - коэффициента энтропии, асимметрии и контрэксцесса - для распределения отсчетов временного интервала ЭКС, определение разбросов признаков распределения отсчетов ЭКС для реального состояния;

блок 1415 определения критерия гемодинамически значимой аритмии, реализующий этапы 410 и 120 схемы поддержки принятия решения фигуры 4, выполненный с возможностью оценки истинности неравенства разницы модуля признака асимметрии распределения отсчетов временного интервала ЭКС и его минимального критического значения, и возможностью переключения последовательности обработки информации при возникновении гемодинамически значимой аритмии;

блок 1420 определения надежности установления ритма ЭКС состояния с тяжелыми желудочковыми нарушениями (ТЖН), реализующий схему алгоритма фигуры 6 и выполненный с возможностью формирования границ области состояния «ТЖН», вычисления вероятности появления ошибки в результате принятия неверного утверждения об установлении ритма патологического состояния с тяжелыми желудочковыми нарушениями; определения критерия надежности утверждения о патологическом состоянии «ТЖН» путем сравнения с его критическим значением, и возможностью подключения средств информирования о необходимости проведения дефибрилляции или реваскуляризации (при реваскуляризации информирование ограничивается формированием предварительного диагноза и отчета);

блок 1425 информирования о необходимости проведения дефибрилляции, с возможностью представления звуковой и визуальной информации о необходимости проведения дефибрилляции и возможностью подключения средств управления дефибриллятором, реализует этап 125 схемы поддержки принятия решения на фигуре 4;

блок 1430 прогнозирования патологического состояния, реализующий схемы алгоритмов фигуры 7 - фигуры 8 и выполненный с возможностью определения энтропийно-параметрического критерия для ритма ЭКС оптимального состояния; сравнение энтропийно-параметрического критерия и его критического значения при заданном уровне значимости а; информировании о ритме сердца оптимальном состоянии в случае, если энтропийно-параметрический критерий меньше его критического значения, и прогнозировании возможности патологического состояния в случае, если энтропийно-параметрический критерий равен или больше его критического значения путем определения параметров границы области принятия решения «ритм ЭКС оптимального состояния» и координат ритма оптимального состояния в пространстве признаков распределения отсчетов ЭКС реального состояния, формирования границ области принятия решения ритма электрокардиосигнала реального состояния; определения вероятности ошибки в результате принятия неверного утверждения «ритм ЭКГ оптимального состояния»; сравнения вероятности появления ошибки в результате принятия неверного утверждения «ритм ЭКС оптимального состояния» и его критического значения для установления наличия независимого симптома патологического состояния сердца;

блок 1435 формирования предварительного диагноза, реализует этап 140 схемы поддержки принятия решения на фигуре 4;

блок 1440 формирования отчета; реализует этап 145.

Блоки могут быть выполнены в виде отдельного мобильного устройства или в виде добавочного модуля, интегрированного в информационные продукты здравоохранения. Характеристики и идеи, раскрытые в описании, формуле, чертежах и иллюстрациях изобретения, представляют специалистам в данной области техники важные сведения, предназначение для реализации отдельного технического устройства или любой комбинации в составе современных медицинских информационных систем, приборов и устройств.

Литература

1. Бокерия Л.А., Ревишвили А.Ш., Ардашев А.В. и Кочовин Д.З. Желудочковая аритмия. М, Медпрактика-М, 2002.

2. Пат. №2373849 С1 Российская Федерация. Способ диагностики стадий фибрилляции желудочков сердца / Гурьянов М.И. - МПК А61В 5/046, 27.11.2009 Бюл. №33.

3. Пат. №2672521 С2 Российская Федерация. Способ и устройство для оценки надежности рекомендации относительно разряда при сердечно-легочной реанимации / Фироозабади P. (NL), Бабаеизадех С. (NL) - МПК A61N 1/39, 19.04.2017 Бюл. №11, 15.11.2018 Бюл. №32.

4. Пат. №2644303 С1 Российская Федерация. Способ оказания экстренной кардиологической помощи / Бодин О.Н., Аржаев Д.А., Бодин А.Ю., Ожикенов К.А., Полосин В.Г., Рахматуллов А.Ф., Рахматуллов Ф.К., Сафров М.С., Сергеенков А.С, Убиенных А.Г. - МПК А61В 5/0402, А61В 5/0456, 08.02.1018 Бюл. №4.

5. Пат. №2518133 С1 Российская Федерация. Способ прогнозирования тяжести аритмического синдрома при инфаркте миокарда / Логачёва И.В., Понамарёв С.Б., Баранцева Н.Г. - МПК А61В 5/0402, 10.06.2014 Бюл. №16.

6. Патент 2454171 РФ. Способ прогнозирования и стратификации степени риска возникновения желудочковых нарушений ритма сердца у больных артериальной гипертонией / Рузов В.И., Гимаев Р.Х., Крестьянинов М.В., Халаф X., Рябова Л., Машин Е.В., Скворцов Д.Ю. // Заявл. 03.12.2010; опубл. 27.06.2012. Бюл. №17.

7. Гурвич Н.Л., Рябова Н.М., Табак В.Я. Угасание и восстановление функции сердца. - В кн.: Основы реаниматологии. Ташкент, 1977, С. 51-54.

8. Исаков И.И., Кушаковский М.С., Журавлёва Н.Б. Клиническая электрокардиография (нарушение сердеяного ритма и проводимости): Руководство для врачей. - Л.: Медицина, 1984. - 272 с.

9. Aijun Fan, Peng Han, Bin Liu Shockable Rhythm Detection Algorithms for Electrocardiograph Rhythm in Automated Defibrillators / 2012 AASRI Conference on Computational Intelligence and Bioinformatics. - AASRI Procedia 1. - 2012 - P. 21-26. https://doi.org/10.1016/j.aasri.2012.06.005.

10. Barro S, Ruiz R, Cabello D, Mira J. Algorithmic sequential decision-making in the frequency domain for life threatening ventricular arrhythmias and imitative artefacts: a diagnostic system. J Biomed Eng 1989; 11(4): 320-328.

11. Горбунов Б.Б., Гусев А.Н., Каменский С.А., Селищев С.В. Сравнение эффективности и помехоустойчивости алгоритмов распознания шоковых ритмов сердца // Мед. техника. 2004. - №3. С. 22-28.

12. Полосин В.Г. Система стохастического мониторинга электрофизиологических характеристик сердца. / Вестник новых медицинских технологий, Электронное издание. 2017. - №3. Публ. 1-7. URL: (дата обр.: 19.09.2017), DOI: 10.12737/article_59c4b47cf1b9697 http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2017-3/1-7.pdf.

13. Полосин В.Г. Система стохастического мониторинга состояния и электрофизиологических характеристик сердца на основе энтропийно-параметрического анализа. Автореферат диссертации на соискание степени д.т.н., Пенза, 2018 - 39 с.

14. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерения. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1985. - 248 с.

15. Клинические рекомендации. Желудочковая аритмия / Состав рабочей группы: Бокерия Л.А., Бокерия О.Л, Голухова Е.З, Филатов А.Г., Сергуладзе С.Ю., Меликулов А.Х., Ломидзе Н.Н., Сопов О.В., Проничева И.В., // М., - 2017. ФГБУ «ННПЦССХ им. А.Н. Бакулева» МЗ РФ, 50 стр. https://racvs.ru/clinic/files/2017/Ventricular-Arrhythmias.pdf.

16. Желудочковые аритмии у взрослых. Клинические рекомендации. / Мин. Здрав. РФ, состав рабочей группы: Голицын С.П., Майков Е.Б., Миронов Н.Ю., Нестеренко Л.Ю., Соколов С.Ф, Шлевков Н.Б. - 2016. - 93 с. http://kokb45.ru/wp-content/uploads/2018/06/ZHeludochkovye-aritmii-u-vzroslyh.pdf.

17. Epstein A.E., Bigger J.T., Wyse D.S. et al. Events in the Cardiac Arrhythmia Suppression Trial (CAST): mortality in the entire population enrolled. - J Am Coll Cardiol - 1991 - 18 - p. 14-19.

18. Gallavardin L. Extrasistolic ventriqular a paroxysmes tachycardiques prolonges. - Arch Mai Coeur Vaiss - 1922 - v. 15 - p. 298-306.

19. Apshtein A.E., Ideker R.E. Ventricular Fibrillation in "Cardiac Electrophysiology. From Cell to Bedside", ed. By Zipes D.P. and Jalife J., W.B. Saunders Company - 2000 - p. 677-684.

20. Иванов Г.Г., Востриков В.А. Фибриляция желудочков и желудочковые тахикардии - базовые положения и диагностические критерии / Вестник РУДН, серия Медицина, 2009, №1, С. 75-80.

21. Петрович М.Л. Статистическая проверка и оценивание гипотез на ЭВМ. / М.Л. Петрович, М.И. Давидович // М.: Финансы и статистика, 1989. - 191 с.

22. Кобзарь А.И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2012. - 816 с.

23. Рекомендации по реваскуляризации миокарда. Рабочая группа Европейского общества кардиологов (ESC) и Европейской ассоциации кардиоторакальных хирургов (EACTS) Разработаны при участии Европейской ассоциации по чрескожным сердечно-сосудистым вмешательствам / Рационал. Фармакотерапия в Кардиологии. 2011. Прилож. к №3., 60 с.

24. Рекомендации ESC/EACTS по реваскуляризации миокарда 2014 / Российский кардиологический журнал. - 2015. - №2(118). - С. 5-81.

25. Показания к реваскуляризации миокарда (Российский согласительный документ). - М: НЦССХ им. А.Н. Бакулёва РАМН, 2011. - 162 с.

26. Hochman J.S., Sleeper L.A., Webb J.G. et al. Early revascularization and long-term survival in cardiogenic shock complicating acute myocardial infarction // JAMA. - 2006. - Vol. 295. - P. 2511-2515.

27. Вентцель E.C. Теория вероятности. M.: Высш. шк., 1998. - 576 с.

28. Табак В.Я., Черныш A.M., Немирко А.П, Манило Л.А. Динамика спектральных характеристик ЭКГ при развитии фибрилляции желудочков сердца // Анест. реаниматол., №1, 1980, С. 71-74.

Группа изобретений относится к медицине, а именно к способу поддержки принятия решения при оказании экстренной кардиологической помощи и устройству для его осуществления. При этом формируют энтропийно-параметрические признаки выборки электрокардиосигнала (ЭКС) с выделением выборки данных кардиоциклов. Определяют центральные моменты и информационные признаки ЭКС, а также такие энтропийно-параметрические признаки, как коэффициент энтропии, асимметрии и контрэксцесса для распределения отсчетов временного интервала ЭКС и разбросы признаков. Определяют критерии гемодинамически значимой аритмии (ГЗА) с возможностью оценки истинности неравенства разницы модуля признака асимметрии распределения отсчетов временного интервала ЭКС и его минимального критического значения с переключением последовательности обработки информации при возникновении ГЗА. Определяют надежность установления ритма ЭКС состояния с тяжелыми желудочковыми нарушениями (ТЖН) с формированием границ области состояния ТЖН. Вычисляют вероятность появления ошибки в результате принятия неверного утверждения об установлении ритма патологического состояния с ТЖН. Определяют критерий надежности утверждения о патологическом состоянии ТЖН путем сравнения с его критическим значением с подключением средств информирования о необходимости проведения дефибрилляции или реваскуляризации. Прогнозируют патологическое состояние с определением энтропийно-параметрического критерия для ритма ЭКС оптимального состояния. Сравнивают критерий и его критическое значение при заданном уровне значимости а. Информируют о ритме сердца, если критерий меньше критического значения. Прогнозируют патологическое состояние, если критерий равен или больше критического значения путем определения параметров границы области принятия решения и координат ритма оптимального состояния в пространстве признаков распределения отсчетов ЭКС. Формируют границы области принятия решения ритма ЭКС. Определяют вероятность ошибки и сравнивают ее с критическим значением для установления наличия независимого симптома патологического состояния сердца. Информируют о необходимости проведения дефибрилляции с представлением звуковой и визуальной информации и возможностью подключения средств управления дефибриллятором. Достигается расширение функциональных возможностей оценки состояния сердца на основе энтропийно-параметрического анализа ЭКС для принятия решения о проведении мероприятий по дефибрилляции сердца или подготовки пациента к немедленной реваскуляризации миокарда при выявления шоковых ритмов. При отсутствии гемодинамически значимой аритмии способ поддержки принятия решений на основе анализа энтропийно-параметрического критерия, сформированного в пространстве энтропийного коэффициента, контрэксцесса и асимметрии, позволяет установить наличие независимого симптома патологического состояния сердца. 2 н.п. ф-лы, 14 ил.

1. Способ поддержки принятия решения при оказания экстренной кардиологической помощи, включающий регистрацию, анализ электрокардиосигнала (ЭКС), определение параметра стандартного отклонения средних значений кардиоциклов, определение желудочковой тахикардии и экстрасистолии по крайней мере для трех последовательных кардиоциклов, проведение дефибрилляции в случае гемодинамически значимой аритмии, прогнозирование тяжелого аритмического синдрома и проведение реваскуляризации в случае отсутствия желудочковой тахикардии; постановка предварительного диагноза и формирование отчета о состоянии сердца пациента,

отличающийся тем, что дополнительно осуществляется

формирование пространства координат энтропийно-параметрических признаков распределения отсчетов ЭКС для реального состояния путем

- определения центральных моментов распределения отсчетов временного интервала ЭКС, рассчитываемые по формуле:

где N - число отсчетов временного интервала ЭКС; m - число интервалов группирования; n_j - число отсчетов в j-м интервале группирования; y_j - среднее значение отсчетов ЭКС в j-м интервале группирования; s - порядок момента распределения, s=2, 3, 4, …; М - математическое ожидание ЭКС для исследуемого временного интервала

- определения информационного признака распределения отсчетов временного интервала ЭКС

где Δу - ширина интервалов группирования отсчетов ЭКС;

- определения коэффициента энтропии K_э, асимметрии As и контрэксцесса κ для распределения отсчетов временного интервала электрокардиосигнала (ЭКС) длительностью, равной, по крайней мере, трем последовательным кардиоциклам, по формулам:

где σ - среднее квадратическое отклонение отсчетов временного интервала ЭКС (параметрический признак неопределенности отсчетов ЭКС);

- определения разбросов признаков распределения отсчетов ЭКС для реального состояния пациента Н₁,

где S₁, S₂, S₃ - разбросы коэффициента энтропии, контрэксцесса и асимметрии, соответственно;

определения параметрического критерия возникновения гемодинамически значимой аритмии (ГЗА) путем оценки истинности неравенства разницы модуля асимметрии As распределения отсчетов временного интервала электрокардиосигнала и его минимального критического значения As_крит

и в случае, если выражение (6) истина, определение надежности утверждения об установлении ритма электрокардиосигнала для состояния с тяжелыми желудочковыми нарушениями путем

- формирования границ области состояния «тяжелые желудочковые нарушения (ТЖН)», заданных с помощью матрицы выражений:

где kэ_mах, As_max, κ_max, k_эmin, As_min κ_min, - максимальные и минимальные значения коэффициента энтропии, асимметрии и контрэксцесса для отсчетов ритма ЭКС с тяжелыми желудочковыми нарушениями;

- определения вероятности β_ТЖН появления ошибки в результате принятия неверного утверждения об установлении ритма электрокардилосигнала патологического состояния с тяжелыми желудочковыми нарушениями по формуле:

где Ф₀(х) - функция Лапласа;

- определения критерия надежности утверждения «ритм электрокардиосигнала соответствует патологическому состоянию с тяжелыми желудочковыми нарушениями на основе сравнения вероятности β_ТЖН появления ошибки в результате принятия неверного утверждения «ритм ЭКС соответствует патологическому состоянию с тяжелыми желудочковыми нарушениями и критической вероятности β_крит

β_ТЖН<β_крит;

и проведение мероприятий по оказанию экстренной кардиологической помощи в случае, если вероятность β_ТЖН появления ошибки в результате принятия неверного утверждения об установлении ритма электрокардиосигнала патологического состояния с тяжелыми желудочковыми нарушениями менее критического значения, равного 20%, что соответствует надежному определению ритма ЭКС при наличии тяжелых желудочковых нарушений, проводится дефибрилляция сердца; в случае если вероятность β_ТЖН появления ошибки в результате принятия неверного утверждения об установлении ритма электрокардиосигнала патологического состояния с тяжелыми желудочковыми нарушениями более критического значения, равного 20%, что соответствует ненадежному определению ритма ЭКС с тяжелыми желудочковыми нарушениями, проводится прогнозирование аритмического синдрома сердца и реваскуляризация;

в случае если выражение (6) ложно, проводится прогнозирование возможности патологического состояния путем

- определения энтропийно-параметрического критерия для ритма электрокардиосигнала оптимального состояния сердца пациента по выражению:

где K_э0, As₀, κ₀ - коэффициент энтропии, асимметрия и контрэксцесс для ритма электрокардиосигнала оптимального состояния сердца; а, b и с - параметры границы зоны оптимального состояния сердца;

- сравнение критерия r и его критического значения при уровне значимости α с помощью выражения:

где α - уровень значимости принятия решения об отклонении утверждения "ритм электрокардиосигнала оптимального состояния"

- в случае если выражение (10) (r<r_α) истина, информирование «ритм сердца оптимального состояния», и в случае если выражение (10) (r<r_α) ложно, прогнозирование патологического состояния, для чего дополнительно проводится определение надежности независимого симптома патологического состояния путем

- определения параметров границы области принятия решения «ритм электрокардиосигнала оптимального состояния» в пространстве признаков распределения отсчетов для ритма электрокардиосигнала реального состояния:

- определения координат ритма электрокардиосигнала оптимального состояния в пространстве признаков распределений отсчетов для ритма электрокардиосигнала реального состояния пациента:

- формирования границ области принятия решения «ритма электрокардиосигнала оптимального состояния» в пространстве признаков распределений отсчетов для ритма электрокардиосигнала реального состояния

- определения вероятности β₀ совершения ошибки в результате принятия неверного утверждения «ритм электрокардиосигнала оптимального состояния» путем вычисления выражения:

- сравнения вероятности β₀ появления ошибки в результате принятия неверного утверждения «ритм электрокардиосигнала оптимального состояния» и его критического значения β_крит (равного 20%),

- в случае если выражение (16) истинно, что характеризует ЭКС при наличии патологических отклонений, установление наличия симптома патологии сердца,

- в случае если выражение (16) ложно, что характеризует ЭКС при отсутствии патологических отклонений, информирование о возможном развитии патологического состояния.

2. Устройство поддержки принятия решения при оказании экстренной кардиологической помощи, содержащее:

- блок регистрации и предварительного анализа ЭКС, выполненный с возможностью усиления сигналов отведений ЭКС, контроля отрыва проводов, аналого-цифрового преобразования сигналов, фильтрации помех, независимой записи оцифрованной информации в базу данных, предварительного анализа ЭКС, определение стандартного отклонения среднего значения кардиоцикла;

- блок формирования энтропийно-параметрических признаков выборки электрокардиосигнала реального состояния, выполненный с возможностью выделения выборки данных кардиоциклов, определение центральных моментов ЭКС, определение информационного признака ЭКС, определение энтропийно-параметрических признаков - коэффициента энтропии, ассиметрии и контрэксцесса - для распределения отсчетов временного интервала ЭКС, определение разбросов признаков распределения отсчетов ЭКС для реального состояния;

- блок определения критерия гемодинамически значимой аритмии, выполненный с возможностью оценки истинности неравенства разницы модуля признака асимметрии распределения отсчетов временного интервала ЭКС и его минимального критического значения и возможностью переключения последовательности обработки информации при возникновении гемодинамически значимой аритмии;

- блок определения надежности установления ритма ЭКС состояния с тяжелыми желудочковыми нарушениями (ТЖН), выполненный с возможностью формирования границ области состояния «ТЖН», вычисления вероятности появления ошибки в результате принятия неверного утверждения об установлении ритма патологического состояния с тяжелыми желудочковыми нарушениями; определения критерия надежности утверждения о патологическом состоянии «ТЖН» путем сравнения с его критическим значением, и возможностью подключения средств информирования о необходимости проведения дефибрилляции или реваскуляризации (при реваскуляризации информирование ограничивается формированием предварительного диагноза и отчета);

- блок информирования о необходимости проведения дефибрилляции, с возможностью представления звуковой и визуальной информации о необходимости проведения дефибрилляции и возможностью подключения средств управления дефибриллятором;

- блок прогнозирования патологического состояния, выполненный с возможностью определения энтропийно-параметрического критерия для ритма ЭКС оптимального состояния; сравнение энтропийно-параметрического критерия и его критического значения при заданном уровне значимости а; информирования о ритме сердца в оптимальном состоянии в случае, если энтропийно-параметрический критерий меньше его критического значения, и прогнозирования возможности патологического состояния в случае, если энтропийно-параметрический критерий равен или больше его критического значения путем определения параметров границы области принятия решения «ритм ЭКС оптимального состояния» и координат ритма оптимального состояния в пространстве признаков распределения отсчетов ЭКС реального состояния, формирования границ области принятия решения ритма электрокардиосигнала реального состояния; определения вероятности ошибки в результате принятия неверного утверждения «ритм ЭКГ оптимального состояния»; сравнения вероятности появления ошибки в результате принятия неверного утверждения «ритм ЭКС оптимального состояния» и его критического значения для установления наличия независимого симптома патологического состояния сердца;

- блок формирования предварительного диагноза;

- блок формирования отчета.