Способ количественной оценки нарушения реполяризации миокарда при новой коронавирусной инфекции Российский патент 2023 года по МПК A61B5/349 

Изобретение относится к медицине, а именно к терапии, кардиологии, функциональной диагностике и может быть использовано для количественной диагностики изменений реполяризации миокарда у пациентов с новой коронавирусной инфекцией.

Электрокардиография с момента внедрения методики в клиническую практику превратилась в рутину. Аспекты данного исследования считаются изученными, для большинства показателей есть нормальные и патологические признаки. Отдельно стоящим и наименее изученным является зубец Т. Трактовка его изменений сегодня не имеет единой концепции.

Появление новой коронавирусной инфекции привело к тому, что характер обследования пациентов и возможность использования высокотехнологичных методик резко ограничились. Однако, оценка функционального состояния внутренних систем и органов была крайне необходима для пациентов с COVID-19. Поэтому ЭКГ стало основным методом оценки состояния сердечнососудистой системы на период пандемии.

Сегодня для оценки изменения реполяризации используются ряд количественных и полуколичественных параметров электрокардиограммы. В клинической практике используются только такая мера реполяризации, как продолжительность интервала QT, коррегированный QT и амплитуда зубца Т. Однако, реполяризация - это сложный процесс, обусловленный трансмуральной дисперсией продолжительности потенциала действия. Изолированная оценка амплитуды зубца Т не учитывает тонкие изменения данного процесса, а интервал QT включает в себя часть процессов деполяризации, что делает метод суррогатным. Таким образом, продолжается поиск ЭКГ-показателей реполяризации путем оценки Т-волны.

Самым популярным полуколичественным параметром является Миннесотский код - способ стандартизации ЭКГ-анализа с помощью обозначения изменений электрокардиограммы зашифрованными данными. Кодировка состоит в оценке электрокардиограммы по ряду признаков, разделенных на следующие группы: наличие зубца Q или QS, отклонение оси комплекса QRS, высокоамплитудные зубцы R, депрессия точки J и сегмента ST, форма зубца Т, нарушение АВ проводимости, нарушение желудочковой проводимости, наличие аритмии, подъем сегмента ST, наличие прочих изменений.

Однако, из-за вариабельности морфологии зубца Т, его двухфазности, сглаженности или наличия зазубрин полуколичественному методу не хватает дискриминационной способности для использования в клинических условиях применительно к COVID-19.

В литературе можно найти множество вариантов оценки анализа морфологии зубца Т, которые основаны на сложных математических моделях.

Одни методы основаны на расчете реполяризационного интеграла:

где t=0 по определению является точкой J, a T_amp (t) амплитуда волны в момент времени t.

RI строится от точки J до начала следующего зубца Р, а затем приводится к сигмоидальному распределению с помощью уравнение Хилла:

где V_max эквивалентен общей площади Т-волны, K_m - время, когда достигается 50% площади Т-волны, a n - мера наклона сигмовидной RI.

Другие методы основаны на разложении по сингулярным значениям ЭКГ-сигнала с последующим построением двухмерной петли Т-волны. Однако построение данных моделей, несмотря на свою точность является трудоемким, что делает их интеграцию в клиническую практику затруднительной.

Количественными параметрами, наиболее изученными на данный момент, являются такие методы, как оценка продолжительности зубца Т (интервал Т начало - Т конец), интервала Т пик - Т конец, наклона нисходящей и восходящей части Т-волны, асимметрии (сравнения правой и левой части зубца относительно пика), эксцесса (сравнение Т-волны с гауссовой кривой), ручной расчет площади зубца Т (фиг. 1).

Известен способ оценки функционального состояния сердца, включающий оцифровку и регистрацию ЭКГ, выделение кардиоциклов, определение амплитуд и длительностей основных зубцов, сегментов и интервалов сигнала. Задача решается с помощью вычисления коэффициентов непрерывного вейвлет-преобразования. Однако, данная методика строится на основе интегрального анализа данных, что усложняет его внедрение в повседневную практику, (патент РФ №RU 2632756 С2, А61В 5/0402, опубл. 09.10.2017).

Основным отличием предлагаемого решения является цифровая обработка с помощью геометрической динамической программы, что позволяет сделать более простым расчет площадей зубцов и сегментов и минимизирует субъективизм и ошибки в математических подсчетах.

Так в настоящее время не существует доступного количественного метода оценки изменений электрофизиологических свойств сердца и оценки корреляции данных параметров с рядом патофизиологических звеньев течения новой коронавирусной инфекции. Ранее описанные качественный и полуколичественные параметры применимы лишь для субъективной оценки наличия или отсутствия изменений. С научной точки зрения этого недостаточно, так как данные параметры не раскрывают патофизиологическую основу изменений зубца Т.

Способы, позволяющие достоверно диагностировать нарушения реполяризации, а также оценить вариабельность этих изменений в рутинной клинической практике не используются.

В основу изобретения положена задача создания простого способа количественной диагностики нарушений реполяризации миокарда при новой коронавирусной инфекции. Задача изобретения: улучшение диагностики, упрощение оценки и интерпретации данных, повышение точности определения изменения электрических свойств сердца у пациентов с COVID-19.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что у пациентов с новой коронавирусной инфекцией после снятия стандартной 12 канальной электрокардиограммы с помощью электрокардиографа со скоростью 25 mm/s, вольтажам 10 mm/Mv производится цифровая постобработка с помощью математической программы методом соотнесения миллиметровых сеток. После чего производится построение изолинии, обозначение точек J, Т-начало и Т-конец и проведение через них перпендикуляров. Затем осуществляется выборка трех представительских комплексов в каждом отведении с последующим построением неправильной фигуры и автоматическим расчетом ее площади. Полярность учитывается при измерении площади для зубцов Р и Т, сегмента ST-T, не учитывается - для комплекса QRS. Отдельно производится расчет среднего из трех полученных значений с целью снижения влияния на ошибку альтернации зубца Т от цикла к циклу в одном отведении. Специфика данного метода состоит в необходимости исследования динамики изменений электрофизиологических процессов внутри миокарда. Для констатации факта изменения реполяризации необходимо сравнение площадей зубцов и сегментов в пери- и постковидный периоды.

Технический результат - возможность диагностики изменений электрофизиологических свойств у пациентов с новой коронавирусной инфекцией.

Положительный эффект: способ неинвазивный, более точный и объективный - позволяет проанализировать динамические изменения параметров электрокардиограммы в различные периоды заболевания.

Технический результат достигается тем, что в способе количественной диагностики нарушений реполяризации миокарда при новой коронавирусной инфекции у пациентов с новой коронавирусной инфекцией после снятия стандартной 12 канальной электрокардиограммы с помощью электрокардиографа со скоростью 25 mm/s, вольтажам 10 mm/Mv производят цифровую постобработку с помощью математической программы методом соотнесения миллиметровых сеток, после чего производят построение изолинии, обозначение точек J, Т-начало и Т-конец и проведение через них перпендикуляров, затем осуществляют выборку трех представительских комплексов в каждом отведении с последующим построением неправильной фигуры и автоматическим расчетом ее площади, при этом учитывают полярность при измерении площади для зубцов Р и Т, сегмента ST-T, но не учитывают для комплекса QRS; отдельно производят расчет среднего из трех полученных значений; для констатации факта изменения реполяризации сравнивают площади зубцов и сегментов в пери- и постковидный периоды и, если они различаются более чем на 30% от исходного значения, то делают вывод о вовлечении в патологический процесс кардиомиоцитов.

Данный вывод сделан на основании сравнительного анализа материалов С. Haarmark и данных собственного исследования, включающего анализ электрокардиограммы в начале заболевания новой коронавирусной инфекцией (группа 1), а также через 6 месяцев после выздоровления (группа 2). Так медиана площади зубца Т в отведении V5 была меньше в периковидный период на 15,44 ms × Mv (31,9%).

Внедрение данного способа в диагностику пациентов с новой коронавирусной инфекцией позволит своевременно выявить поражение сердца на фоне тяжелого течения основного заболевания, дополнить медикаментозную терапию и предотвратить неблагоприятные исходы в виду нарушений ритма и проводимости.

Изобретение поясняется фиг. 1, на которой приведены варианты измерения зубца Т (адаптировано С. Haarmark [et al.] Reference values of electrocardiogram repolarization variables in a healthy population. J Electrocardiol. 2010; 43(1): 31-39). На фиг. 2 показана методика обработки электрокардиограммы при помощи математической программы. На фиг. 3 показана методика измерения площади зубца Т. На фиг. 4 показано значимое уплощение зубца Т в стандартных отведениях. На фиг. 5 приведено сравнение площадей с ранее записанной ЭКГ. На фиг. 6 показано изменение электрокардиограммы в пери- и постковидный периоды в сравнении с исходной.

На фиг. 1 и 2 приведена методика обработки электрокардиограммы при помощи динамической математической программы, что позволяет объективно оценить показатель, характеризующий изменение электрических свойств сердца.

Также на фиг. 2 наглядно видно, что при записи 25 mm/s, с вольтажом 10 mm/Mv площадь равная 100 mm², при пересчете в стандартные единицы равна 400 ms*mV. Так как 1 ms соответствует 0,025 mm по оси абсцисс, a lmV=10 mm по оси ординат.

На фиг. 6 а, б, в показана динамика изменения площади зубца Т. На первом рисунке обработанная ЭКГ до заболевания COVID-19, на втором рисунке - электрокардиограмма, снятая при поступлении в стационар, третья -на 14 день лечения. Стоит отметить, что ЧСС отличалась не значимо, динамики QT и корригированного QT отмечено не было.

Для диагностики изменений электрических свойств сердца в условиях пандемии новой коронавирусной инфекции наиболее доступным и информативным является метод, заключающийся в снятии электрокардиограммы с последующей обработкой ее с помощью математической программы. После сопоставления данных методом соотнесения миллиметровых сеток осуществляется выборка трех представительских комплексов в каждом отведении с обозначением начальных и конечных точек основных зубцов и сегментов, расчетом площади с последующей оценкой результатов. Использование данного метода позволяет зафиксировать косвенные признаки тонких преходящих изменений сердечной деятельности у пациентов с COVID-19. Цифровая обработка данных позволяет с высокой точностью оценивать параметры нарушения реполяризации и проводить визуальный анализ динамики изменений.

Сущность предложенного способа заключается в следующем: пациенту снимается 12-канальная электрокардиограмма, осуществляется цифровая обработка данных с помощью математического программного комплекса и сохранение данных. Далее осуществляется расшифровка электрокардиограммы, фиксируются основные параметры, производится расчет площадей построенных фигур. Данный метод прост в использовании, доступен в любом лечебном учреждении, не требует дорогостоящего оборудования и участия высококвалифицированного персонала. После обработки электрокардиограммы, идеальным решением является сравнение площадей с ранее записанной ЭКГ или оценка изменений реполяризации в динамике (фиг. ). Так цифровая постобработка электрокардиограммы при отсутствие высокотехнологичных инструментальных методов (ЭхоКГ или МРТ) или дефиците маркеров повреждения миокарда (КФК, КФК-МВ, Тропонин Т и I, ACT) позволяет объективно оценить вовлеченность в воспалительный процесс сердечной мышцы. А площадь зубца Т в отведениях II, III, aVF и V2-V5 может использоваться как самостоятельный показатель поражения сердца на фоне тяжелого течения новой коронавирусной инфекции.

Сущность заявленного способа поясняется следующими клиническими примерами:

Пример 1. Пациент К., 40 лет. Жалобы на учащенное сердцебиение при умеренной физической нагрузке, одышку смешанного характера при минимальной физической нагрузке, сухой кашель, общую слабость, сниженную толерантность к физической нагрузке. Болен в течении месяца. Обратился за медицинской помощью в связи с ухудшением общего состояния и появления сухого кашля. По данным проведенной компьютерной томографии - признаки интерстициального отека легких, КТ-3 (70%), умеренная инфильтрация смешанного генеза, медиастинальная лимфоаденопатия, легочная гипертензия. На фоне проведенного лечения, состояние пациента улучшилось. Спустя неделю после выписки пациент отметил нарастание одышки и снижение толерантности к физической нагрузке. Повторно госпитализирован, по данным ЭхоКГ - дилатация левых камер сердца, диффузная гипокинезия миокарда, ФВ ЛЖ - 29,9%. Высокочувствительный тропонин Т 21, 02 нг/л, КФК 275,2 МЕ/л, КФК МБ 13,2 МЕ/л. По данным МРТ картина симметричной гипертрофии миокарда левого желудочка, выраженное снижение глобальной функции сердца. MP-признаки увеличения Т1 релаксации миокарда ЛЖ. Выставлен диагноз: состояние после перенесенной новой коронавирусной инфекции тяжелого течения с развитием двусторонней полисегментарой пневмонии (КТ-3,70%), острого инфекционно-токсического миокардита. При цифровой постобработке электрокардиограммы отмечено значимое уплощение зубца Т в стандартных отведениях (фиг. 4). S (TI)=-5,68 ms*mV, S (ТII)=5,3 ms*mV, S (ТII)=9,24 ms*mV. Это говорит о возможности использования площади зубца Т, как дополнительного критерия поражения миокарда на фоне тяжелого течения COVID-19 при условии отсутствия высокотехничных методов. На фоне проводимой патогенетической и симптоматической терапии, отмечено субъективное улучшение самочувствия. Пациент выписан через 21 день по выздоровлению.

Пример 2. Пациентка 3., 72 лет. Жалобы на общую слабость, повышение температуры тела до 37,8°С, сухой кашель. Больна в течение 7-и дней, лечилась самостоятельно. Обратился за медицинской помощью в связи с усилением кашля и сохранением интоксикационного синдрома. При проведении КТ ОГК картина двусторонней полисегментарной вирусной пневмонии, (КТ - 2, 36%). По данным лабораторных исследований ACT 64 U/1, Д-димер 761 нг/мл. Диагностирована коронавирусная инфекция (подтвержденная РНК SARS-CoV-2 методом ПЦР). По результатам цифровой постобработки ЭКГ выявлено значимое уплощение зубца Т в стандартных отведениях фиг. 5а. S (II)=7,64 ms*mV, S (III)=-10,84 ms*mV. Площади зубца Р были равны I=4,56 ms*mV, II=3,96 ms*mV, III=-1,24 ms*mV. Пациентка взята в группу риска вовлечения миокарда в воспалительный процесс. В последующем, через 7 дней проведена повторная электрокардиография с последующей цифровой постобработкой. Было выявлено незначительное улучшение процессов реполяризации в отведении II площадь Т=11,64 ms*mV, в отведении III площадь Т=4,48 ms*mV. В тоже время, отмечено увеличение площади зубцов Р. S(PI)=6,8 ms*mV, S (РII)=9 ms*mV, S (РIII)=4,36 ms*mV. Что свидетельствует о том, что площадь зубца Т более чувствительный и ранний показатель изменений электрических свойств сердца. Выписана через 10 дней по выздоровлению.

Пример 3. Пациентка К., 50 лет. Жалобы на общую слабость, озноб на фоне повышения температуры тела до 39,0°С, сухой кашель, аносмию, повышенную потливость. Больна в течение 5-и дней, лечилась самостоятельно. Обратился за медицинской помощью в связи с появлением одышки. При проведении КТ ОГК картина двусторонней полисегментарной вирусной пневмонии, (КТ - 3, 51%). Диагностирована новая коронавирусная инфекция, тяжелого течения с развитием двусторонней полисегментарой пневмонии. При осмотре общее состояние удовлетворительное, кожные покровы бледные, пульс ритмичный с ЧСС 80 в минуту, дыхание ослабленное, хрипы не аускультируются, SpO₂ при дыхании атмосферным воздухом в покое 95%, по остальным органам и системам без патологии. По данным ЭКГ: ритм синусовый с ЧСС 81 уд/мин, электрическая ось сердца горизонтальная. При цифровой постобработке электрокардиограммы отмечено значимое уменьшение площади зубца Т в стандартных отведениях фиг. 6б. S (TI)=7,8 ms*mV, S (ТII)=2,08 ms*mV, S (TIII)=-3,4 ms*mV. Тогда, как данные показатели до госпитализации были равны 18,88 ms*mV, 12,16 ms*mV и -2,36 ms*mV соответственно фиг. 6а. На фоне проводимой терапии НКИ, отмечено субъективное улучшение самочувствия. По результатам ЭКГ через 14 дней с момента госпитализации отмечается незначительное улучшение процессов реполяризации в виде увеличения площади зубцов фиг. 6в. S (TI)=12,88 ms*mV, S (ТII)=6,72 ms*mV, S (TIII)=-3,16 ms*mV. Так видно, что именно изменение площади зубцов и сегментов более чувствительно, чем общепринятые интервал и амплитуда. Данный параметр позволяет получить дополнительную информацию, на основе которой можно диагностировать тонкие изменения электрических свойств сердца. Количество дней госпитализации составило 17 дней, выписана по выздоровлению.

Таким образом, способ позволяет достоверно определить признаки изменения электрических свойств сердца, что позволяет использовать его в клинической практике для определения поражения миокарда на фоне тяжелого течения новой коронавирусной инфекции. Данный способ непродолжителен, легко воспроизводим, высокочувствителен.

Список литературы

1. Калинина A.M., Шальнова С.А., Гамбарян М.Г., Еганян Р.А., Муромцева Г.А., Бочкарева Е.В., Ким И.В. Эпидемиологические методы выявления основных хронических неинфекционных заболеваний и факторов риска при массовых обследованиях населения. Методическое пособие. Под редакцией проф. Бойцова С.А. М. 2015 - 96 с. Интернет ресурс: http://www.gnicpm.ru

2. Reference values of electrocardiogram repolarization variables in a healthy population / C. Haarmark [et al.] // J Electrocardiol. - 2010. - T. 43, №1. - C. 31-39.

3. T wave morphology analysis distinguishes between KvLQTl and HERG mutations in long QT syndrome / J.K. Kanters [et al.] // Heart Rhythm. - 2004. - Т. 1, №3. - C. 285-292.

4. Classification of the long-QT syndrome based on discriminant analysis of T-wave morphology / J.J. Struijk [et al.] // Med Biol Eng Comput. - 2006. - T. 44, №7. - C. 543-549.

5. Analysis of 12-lead T-wave morphology for risk stratification after myocardial infarction / M. Zabel [et al.] // Circulation. - 2000. - T. 102, №11. - C. 1252-1257.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для количественной оценки нарушения реполяризации миокарда при новой коронавирусной инфекции. При этом у пациентов с новой коронавирусной инфекцией после снятия стандартной 12-канальной электрокардиограммы с помощью электрокардиографа со скоростью 25 mm/s и вольтажом 10 mm/Mv производят цифровую постобработку с помощью математической программы методом соотнесения миллиметровых сеток. После этого производят построение изолинии, обозначение точек J, Т-начало и Т-конец и проведение через них перпендикуляров. Затем осуществляют выборку трех представительских комплексов в каждом отведении с последующим построением неправильной фигуры и автоматическим расчетом ее площади. При этом учитывают полярность при измерении площади для зубцов Р и Т, сегмента ST-T, но не учитывают полярность для комплекса QRS. Производят расчет среднего из трех полученных значений. Для констатации факта изменения реполяризации сравнивают площади зубцов и сегментов в периковидный период и через 6 месяцев после выздоровления, и если они различаются более чем на 30% от исходного значения, то делают вывод о вовлечении в патологический процесс кардиомиоцитов. Достигается повышение точности определения изменения электрических свойств сердца у пациентов с COVID-19 неинвазивным способом. 6 ил., 1 табл., 3 пр.

Способ количественной оценки нарушения реполяризации миокарда при новой коронавирусной инфекции, отличающийся тем, что у пациентов с новой коронавирусной инфекцией после снятия стандартной 12-канальной электрокардиограммы с помощью электрокардиографа со скоростью 25 mm/s, вольтажам 10 mm/Mv производят цифровую постобработку с помощью математической программы методом соотнесения миллиметровых сеток, после чего производят построение изолинии, обозначение точек J, Т-начало и Т-конец и проведение через них перпендикуляров, затем осуществляют выборку трех представительских комплексов в каждом отведении с последующим построением неправильной фигуры и автоматическим расчетом ее площади, при этом учитывают полярность при измерении площади для зубцов Р и Т, сегмента ST-T, но не учитывают полярность для комплекса QRS; производят расчет среднего из трех полученных значений; для констатации факта изменения реполяризации сравнивают площади зубцов и сегментов в периковидный период и через 6 месяцев после выздоровления, и если они различаются более чем на 30% от исходного значения, то делают вывод о вовлечении в патологический процесс кардиомиоцитов.