RU2728869C1 - Computerized method for non-invasive detection of carbohydrate metabolism disorders by electrocardiogram - Google Patents

Computerized method for non-invasive detection of carbohydrate metabolism disorders by electrocardiogram Download PDF

Info

Publication number
RU2728869C1
RU2728869C1 RU2019127394A RU2019127394A RU2728869C1 RU 2728869 C1 RU2728869 C1 RU 2728869C1 RU 2019127394 A RU2019127394 A RU 2019127394A RU 2019127394 A RU2019127394 A RU 2019127394A RU 2728869 C1 RU2728869 C1 RU 2728869C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ecg
decg
carbohydrate metabolism
patient
patients
Prior art date
Application number
RU2019127394A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Викторович Шмид
Андрей Александрович Березин
Максим Александрович НОВОПАШИН
Роман Сергеевич Новиков
Борис Аронович ПОЗИН
Ашот Мусаелович Мкртумян
Татьяна Николаевна Маркова
Original Assignee
Закрытое Акционерное Общество "Ес-Лизинг"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое Акционерное Общество "Ес-Лизинг" filed Critical Закрытое Акционерное Общество "Ес-Лизинг"
Priority to RU2019127394A priority Critical patent/RU2728869C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2728869C1 publication Critical patent/RU2728869C1/en
Priority to JP2020144453A priority patent/JP2021037286A/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/318Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10Complex mathematical operations
    • G06F17/14Fourier, Walsh or analogous domain transformations, e.g. Laplace, Hilbert, Karhunen-Loeve, transforms
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/20ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for computer-aided diagnosis, e.g. based on medical expert systems
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/70ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for mining of medical data, e.g. analysing previous cases of other patients

Abstract

FIELD: medicine.SUBSTANCE: group of inventions relates to medicine, specifically to computerized methods for non-invasive detection of carbohydrate metabolism disorders (CMD) by cardiac electrocardiogram (ECG), population screening for detecting individuals with CMD signs by their ECG, as well as monitoring the level of the patient's CMD by ECG. Heart is considered as an open non-linear self-oscillation system characterized by Fermi-Pasta-Ulam (FPU) self-return, and the ECG is a representation of a FPU automatic return. ECG is removed. Fourier transform of the recorded ECG is performed to obtain an amplitude Fourier spectrum. Fourier amplitude spectrum is discretised to obtain discrete form of initial form of Fourier amplitude spectrum (DECG). DECG is analysed by computer processing to detect the presence/absence of the cardiac CMD by establishing the similarity/difference with the DECG of the patients with the CMD from an annotated sample of ECG and DECG of the healthy patients from the annotated ECG sample. Presence of similarity of analysed DECG with DECG of patients with CMD and absence of similarity with DECG of healthy patients is a sign of CMD. Screening method further includes setting sensitivity targets and specificity for determining the minimum required number of ECG of one person being tested and a threshold value of the number of ECG with signs of an CMD for each age group of observation, exceeding which the presence of an CMD is recognized in the patients of the group. Population is screened by ECG data extraction and processing. Results are statistically analysed by determining from the minimum required ECG number of one analysed ECG count with the CMD feature and comparing it with the preset threshold value. Monitoring method additionally involves accumulation in the database of the sequence of ECG recorded marked with patient identifiers. Degree of difference of the analysed DECG from the DECG of healthy people is calculated and used as an integral parameter of the CMD. Time variation of the level of the patient's CMD of the observed patient is evaluated by measuring the time-varying integral index. Level of the CMD is predicted on the basis of the "observation history", which is the recorded changes in time of previous values of the integral index.EFFECT: higher accuracy of assessing the patient's cardiac state for more qualitative detection of CMD by ECG, as well as reducing the time for diagnosing, screening the population and monitoring the level of the CMD.7 cl, 2 tbl, 4 ex, 7 dwg

Description

Область техникиTechnology area

Настоящее изобретение относится к области медицины, а более точно – к компьютеризированному способу выявления нарушения углеводного обмена по электрокардиограмме (ЭКГ) сердца, которое рассматривается в качестве открытой нелинейной автоколебательной системы, характеризующейся автовозвратом Ферми–Паста–Улама (ФПУ), при этом ЭКГ является представлением автовозврата ФПУ. The present invention relates to the field of medicine, and more precisely to a computerized method for detecting disorders of carbohydrate metabolism by an electrocardiogram (ECG) of the heart, which is considered as an open nonlinear self-oscillatory system characterized by Fermi-Pasta-Ulam (FPU) auto-return, while the ECG is a representation auto return FPU.

Способ может быть использован для диагностики нарушений углеводного обмена и дальнейшего наблюдения за пациентом для постановки диагноза на наличие/отсутствие сахарного диабета. Способ может быть использован в различных условиях, включая клинические больницы, фельдшерские пункты, а также для наблюдения за состоянием пациентов вне пределов ЛПУ на амбулаторном лечении.The method can be used to diagnose disorders of carbohydrate metabolism and further monitor the patient to diagnose the presence / absence of diabetes mellitus. The method can be used in various settings, including clinical hospitals, paramedic centers, as well as to monitor the condition of patients outside the hospital on outpatient treatment.

Предшествующий уровень техникиPrior art

Сахарный диабет второго типа (СД2) – это хроническое эндокринное заболевание, которое развивается вследствие инсулинорезистентности и нарушения функций бета–клеток поджелудочной железы.Type 2 diabetes mellitus (T2DM) is a chronic endocrine disease that develops as a result of insulin resistance and dysfunction of the beta cells of the pancreas.

В основе сахарного диабета второго типа лежит нарушение метаболизма углеводов вследствие повышения резистентности клеток к инсулину (инсулинорезистентности). Снижается способность тканей принимать и утилизировать глюкозу, развивается состояние гипергликемии – повышенного уровня сахара плазмы.Type II diabetes mellitus is based on a violation of carbohydrate metabolism due to an increase in cell resistance to insulin (insulin resistance). The ability of tissues to accept and utilize glucose decreases, a state of hyperglycemia develops - an increased level of plasma sugar.

Сложность выявления инсулиннезависимого сахарного диабета объясняется отсутствием выраженной симптоматики на начальных стадиях заболевания. В связи с этим людям из группы риска и всем лицам после 40 лет рекомендуются скрининговые исследования плазмы на уровень сахара. Лабораторная диагностика является наиболее информативной, позволяет обнаружить не только раннюю стадию диабета, но и состояние предиабета. The difficulty of detecting non-insulin dependent diabetes mellitus is explained by the absence of pronounced symptoms at the initial stages of the disease. In this regard, people at risk and all people over 40 years of age are recommended to screen for plasma sugar levels. Laboratory diagnostics is the most informative, it allows detecting not only the early stage of diabetes, but also the state of pre-diabetes.

Повышение качества медицинского обслуживания пациентов с различными заболеваниями при приемлемой стоимости развития системы медицинского обслуживания является чрезвычайно актуальной задачей. Важнейшим направлением этой работы является разработка различных методов телемедицины для диагностики, скрининга, мониторинга и сопровождения больных вне зависимости от их территориального расположения. Одним из таких заболеваний является сахарный диабет.Improving the quality of medical care for patients with various diseases at an acceptable cost of developing the health care system is an extremely urgent task. The most important direction of this work is the development of various methods of telemedicine for diagnostics, screening, monitoring and accompanying patients, regardless of their territorial location. One of these diseases is diabetes mellitus.

Известны способ и устройство неинвазивной диагностики пациентов (см., например, RU 2487655 C2, опубликован 20.07.2013). Способ заключается в измерении в пункте диагностики биофизических параметров пациента, передаче их в единую систему обработки и накоплений информации, регистрации в ней результатов измерений пациента с учетом его идентификационных данных, анализе и установке диагноза, преобразовании его в сигнал обратной связи, поступающий в пункт диагностики. При этом в пункте диагностики для каждого пациента измеряют фиксированный перечень биофизических параметров и формируют информативный вектор параметров пациента, полученный в результате текущего диагностического обследования. The known method and device for non-invasive diagnosis of patients (see, for example, RU 2487655 C2, published on July 20, 2013). The method consists in measuring the patient's biophysical parameters at the diagnostic point, transferring them to a unified system for processing and accumulating information, registering the patient's measurement results in it, taking into account his identification data, analyzing and establishing a diagnosis, converting it into a feedback signal arriving at the diagnostic point. In this case, at the diagnostic point for each patient, a fixed list of biophysical parameters is measured and an informative vector of the patient's parameters obtained as a result of the current diagnostic examination is formed.

Диагностические обследования проводят периодически, и по разности информативных векторов параметров пациента в результате текущего и предыдущего диагностических обследований определяют информативный вектор отклонения параметров для определения степени изменения состояния пациента, в соответствии с которым, идентификационными данными пациента и информативным вектором, отражающим историю болезни и наследственные факторы, устанавливают диагноз. В случае недостаточности информации для однозначного определения диагноза в пункте диагностики проводят дополнительные измерения биофизических параметров, не включенных в фиксированный перечень, формируют дополнительный информативный вектор параметров пациента и устанавливают диагноз с его учетом. Регистрацию результатов измерений биофизических параметров проводят в едином регистре для всех пациентов, включенных в систему медицинского обеспечения. Diagnostic examinations are carried out periodically, and according to the difference in the informative vectors of the patient's parameters as a result of the current and previous diagnostic examinations, an informative vector of deviation of parameters is determined to determine the degree of change in the patient's condition, in accordance with which, by the patient's identification data and an informative vector reflecting the history of the disease and hereditary factors, make a diagnosis. In case of insufficient information for unambiguous determination of the diagnosis at the diagnostic point, additional measurements of biophysical parameters that are not included in the fixed list are carried out, an additional informative vector of the patient's parameters is formed and a diagnosis is made taking it into account. Registration of the results of measurements of biophysical parameters is carried out in a single register for all patients included in the medical support system.

Система содержит m пунктов диагностики, в которых размещено диагностическое оборудование для неинвазивного измерения, канал связи с блоком обработки и накопления информации, блок диагностической оценки, блок контроля, управления и отображения информации, блок автоматического определения методов и средств лечения. К соответствующим входам выходного адаптера в каждом пункте диагностики подключено все диагностическое оборудование, а его выход связан дуплексным каналом связи с входным адаптером системы, который первым выходом подключен к первому входу блока диагностической оценки и к первому входу блока обработки и накопления информации, вторым выходом – к первому входу блока дополнительного контроля состояния пациентов. Диагностическое оборудование для дополнительного измерения биофизических параметров через канал связи подключено к соответствующему входу блока дополнительного контроля состояния пациентов. Использование изобретения позволяет повысить объективность диагностики пациентов за счет автоматизации процессов принятия решения.The system contains m diagnostic points, which accommodate diagnostic equipment for non-invasive measurements, a communication channel with the information processing and accumulation unit, a diagnostic evaluation unit, a monitoring, control and information display unit, a unit for automatic determination of methods and means of treatment. All diagnostic equipment is connected to the corresponding inputs of the output adapter at each diagnostic point, and its output is connected by a duplex communication channel to the input adapter of the system, which is connected by the first output to the first input of the diagnostic evaluation unit and to the first input of the information processing and accumulation unit, the second output to the first input of the block for additional monitoring of the patient's condition. Diagnostic equipment for additional measurement of biophysical parameters is connected via a communication channel to the corresponding input of the additional monitoring unit for patients. The use of the invention makes it possible to increase the objectivity of diagnosing patients by automating the decision-making processes.

К недостаткам указанного устройства следует отнести необходимость посещения диагностического центра, многократное проведение диагностических обследований на предмет выявления отклонения параметров для определения степени изменения состояния пациента, в соответствии с которым, с учетом наследственных факторов, устанавливают диагноз.The disadvantages of this device include the need to visit a diagnostic center, repeated diagnostic examinations to detect deviations in parameters to determine the degree of change in the patient's condition, according to which, taking into account hereditary factors, a diagnosis is made.

В качестве ближайшего технического решения рассматривается устройство для кардиографического контроля состояния пациентов (см., например, RU 2615721 С2, опубликован 07.04.2017). Устройство содержит монитор, интерфейс, ЭКГ–электроды для снятия с тела пациента электрокардиографических сигналов, соединенные выходом с входом блока первичной обработки сигналов, другой вход этого блока соединен с выходом блока временной дискретизации, а выход блока первичной обработки сигналов соединен с блоком коммутации каналов. Выходы блока коммутации каналов соединены с блоком дискретного преобразования Фурье, на выходе которого присутствуют значения амплитуды, частоты и фазы гармоник исследуемого сигнала, и с блоком ввода данных о пациенте. Гармоники обрабатываются в фиксаторе кардиограмм, который запоминает и выдает на выходе амплитуды гармоник исследуемого сигнала необходимое количество времени. Амплитуды гармоник поступают в определитель образа кардиограммы, который сравнивает полученный образ от ЭКГ–электрода с учетом доверительных интервалов и определенной степенью надежности с образами из базы образов кардиограмм. A device for cardiographic monitoring of patients' condition is considered as the closest technical solution (see, for example, RU 2615721 C2, published on 04/07/2017). The device contains a monitor, interface, ECG electrodes for removing electrocardiographic signals from the patient's body, connected to the input of the primary signal processing unit, the other input of this unit is connected to the output of the time sampling unit, and the output of the primary signal processing unit is connected to the channel switching unit. The outputs of the channel switching unit are connected to the discrete Fourier transform unit, the output of which contains the values of the amplitude, frequency and phase of the harmonics of the signal under study, and to the patient data input unit. Harmonics are processed in the cardiogram fixer, which stores and outputs the required amount of time at the output of the harmonic amplitude of the signal under study. The amplitudes of the harmonics are fed to the cardiogram image determinant, which compares the resulting image from the ECG electrode, taking into account the confidence intervals and a certain degree of reliability, with the images from the base of the cardiogram images.

Выход определителя соединен с входом блока фиксации состояний и анализа их динамики, где по данным образов кардиограмм от всех ЭКГ–электродов формируется диагноз болезни пациента путем сравнения набора образов кардиограмм от ЭКГ–электродов с набором, характеризующим диагноз болезни из базы кардиологических диагнозов с учетом доверительных интервалов и определенной степенью надежности. В этом же блоке определяется степень надежности диагноза, динамика диагноза в зависимости от предыдущего исследования пациента, время определения диагноза. Данные выводятся на монитор, передаются в интерфейс для хранения и исследования на других технических средствах и в блок ввода данных о пациенте, где они хранятся в соответствующих архивах пациента.The output of the determinant is connected to the input of the block for fixing states and analyzing their dynamics, where, according to the data of the images of the cardiograms from all ECG electrodes, a diagnosis of the patient's disease is formed by comparing the set of images of the cardiograms from the ECG electrodes with the set characterizing the diagnosis of the disease from the base of cardiological diagnoses, taking into account the confidence intervals and a certain degree of reliability. In the same block, the degree of reliability of the diagnosis, the dynamics of the diagnosis depending on the previous study of the patient, and the time of determining the diagnosis are determined. The data are displayed on the monitor, transferred to the interface for storage and research on other technical means and to the patient data input unit, where they are stored in the corresponding patient archives.

Указанное устройство имеет сложную конструкцию и не раскрыты критерии, используемые для оценки нарушений углеводного обмена по кардиологическому состоянию пациента. The specified device has a complex design and the criteria used to assess the disorders of carbohydrate metabolism by the cardiac state of the patient are not disclosed.

Изложение существа изобретенияStatement of the essence of the invention

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания компьютеризированного способа для неинвазивного выявления нарушения углеводного обмена по электрокардиограмме (ЭКГ) сердца, которое рассматривается в качестве открытой нелинейной автоколебательной системы, характеризующейся автовозвратом Ферми–Паста–Улама (ФПУ), при этом ЭКГ является представлением автовозврата ФПУ. В основу настоящего изобретения также поставлена задача создания компьютеризированного способа скрининга населения для выявления лиц с признаками нарушения углеводного обмена, и компьютеризированного способа мониторинга уровня нарушения углеводного обмена пациента.IN The basis of the present invention is the task of creating a computerized method for non-invasive detection of disorders of carbohydrate metabolism on the electrocardiogram (ECG) of the heart, which is considered as an open nonlinear self-oscillatory system characterized by Fermi-Pasta-Ulam (FPU) auto-return, while the ECG is a representation of the auto-return of the FPU. The present invention is also based on the task of creating a computerized method for screening the population to identify individuals with signs of carbohydrate metabolism disorders, and a computerized method for monitoring the level of carbohydrate metabolism disorders in a patient.

Техническим результатом, на который направлено данное изобретение, является повышение точности оценки кардиологического состояния пациента для более качественного выявления нарушений углеводного обмена по электрокардиограмме, а также снижение стоимости и сокращение времени проведения диагностики, скрининга населения и мониторинга уровня нарушения углеводного обмена пациента.The technical result to which the present invention is directed is to improve the accuracy of assessing the patient's cardiological state for better detection of carbohydrate metabolism disorders by electrocardiogram, as well as to reduce the cost and shorten the time for diagnostics, screening of the population and monitoring the level of carbohydrate metabolism disorders in the patient.

Указанный технический результат достигается путем создания компьютеризированного способа неинвазивного выявления нарушения углеводного обмена по электрокардиограмме (ЭКГ) сердца, которое рассматривается в качестве открытой нелинейной автоколебательной системы, характеризующейся автовозвратом Ферми–Паста–Улама (ФПУ), при этом ЭКГ является представлением автовозврата ФПУ, указанный способ содержит этапы, на которых:The specified technical result is achieved by creating a computerized method for non-invasive detection of disorders of carbohydrate metabolism on the electrocardiogram (ECG) of the heart, which is considered as an open nonlinear self-oscillatory system, characterized by Fermi-Pasta-Ulam (FPU) auto-return, while the ECG is a representation of the auto-return of the FPU, this method contains stages at which:

– осуществляют съем по меньшей мере одной электрокардиограммы по меньшей мере первого отведения;- carry out the removal of at least one electrocardiogram of at least the first lead;

– осуществляют преобразование Фурье указанной по меньшей мере одной ЭКГ для получения амплитудного спектра Фурье для указанной по меньшей мере одной ЭКГ;- carry out the Fourier transform of the specified at least one ECG to obtain the amplitude Fourier spectrum for the specified at least one ECG;

– производят дискретизацию амплитудного спектра Фурье указанной по меньшей мере одной ЭКГ для получения дискретного вида исходной формы амплитудного спектра Фурье (ДЭКГ) указанной по меньшей мере одной ЭКГ;- produce discretization of the Fourier amplitude spectrum of the specified at least one ECG to obtain a discrete form of the original form of the Fourier amplitude spectrum (DECG) of the specified at least one ECG;

– используют полученную ДЭКГ для компьютерной обработки, при которой- use the obtained DECG for computer processing, in which

– анализируют ДЭКГ для выявления наличия/отсутствия кардиопризнака нарушения углеводного обмена (НУО) путем установления сходства/отличия с ДЭКГ пациентов с НУО из аннотированной выборки ЭКГ и ДЭКГ здоровых пациентов из аннотированной выборки ЭКГ, при этом наличие сходства анализируемой ДЭКГ с ДЭКГ пациентов с НУО и отсутствие сходства с ДЭКГ здоровых пациентов является признаком нарушения углеводного обмена. - analyze DECG to detect the presence / absence of a cardiac sign of carbohydrate metabolism disorder (MCI) by establishing similarity / difference with DECG of patients with MCI from an annotated sample of ECG and DECG of healthy patients from an annotated sample of ECG, while the presence of similarity of the analyzed DECG with DECG of patients with MCI and the lack of similarity with DECG in healthy patients is a sign of impaired carbohydrate metabolism.

Предпочтительно, чтобы этап дискретизации осуществляли путем построения огибающей для Фурье преобразованной по меньшей мере одной ЭКГ в натуральном/усредненном виде.Preferably, the sampling step is performed by constructing a Fourier envelope of the transformed at least one ECG in natural / averaged form.

Предпочтительно, чтобы этап дискретизации осуществляли путем построения огибающей пиков гармоник для Фурье преобразованной по меньшей мере одной ЭКГ.Preferably, the sampling step is performed by constructing a harmonic peak envelope for the Fourier transformed at least one ECG.

Указанный технический результат достигается также путем создания компьютеризированного способа скрининга населения для выявления лиц с признаками нарушения углеводного обмена по их электрокардиограмме (ЭКГ) сердца, которое рассматривается в качестве открытой нелинейной автоколебательной системы, характеризующейся автовозвратом Ферми–Паста–Улама (ФПУ), при этом ЭКГ является представлением автовозврата ФПУ, указанный способ содержит этапы, на которых:The specified technical result is also achieved by creating a computerized screening method for the population to identify persons with signs of carbohydrate metabolism disorders by their electrocardiogram (ECG) of the heart, which is considered as an open nonlinear self-oscillating system, characterized by Fermi-Pasta-Ulam (FPU) auto-return, while the ECG is a representation of the automatic return of the FPU, the specified method contains the stages at which:

– задают целевые показатели чувствительности и специфичности скрининга;- set targets for the sensitivity and specificity of screening;

– осуществляют подготовку к проведению скрининга, для чего определяют по таблице, с учетом заданных целевых показателей чувствительности и специфичности, минимально необходимое количество электрокардиограмм (ЭКГ) одного обследуемого и пороговое значение количества ЭКГ с признаками НУО для каждой возрастной группы наблюдения, при превышении которого признается наличие НУО у пациентов группы, и- carry out preparation for screening, for which it is determined according to the table, taking into account the set target indicators of sensitivity and specificity, the minimum required number of electrocardiograms (ECG) of one subject and the threshold value of the number of ECGs with signs of SME for each age group of observation, upon exceeding which the presence of ICR in patients of the group, and

–проводят скрининг населения для выявления лиц с признаками нарушения углеводного обмена, для чего- conduct screening of the population to identify persons with signs of impaired carbohydrate metabolism, for which

– осуществляют съем определенного по таблице минимально необходимого количества электрокардиограмм (ЭКГ) по меньшей мере первого отведения для одного обследуемого;- the minimum required number of electrocardiograms (ECG) of at least the first derivation for one subject is removed, determined according to the table;

– осуществляют преобразование Фурье каждой снятой ЭКГ из определенного количества ЭКГ для получения амплитудного спектра Фурье для каждой снятой ЭКГ,- carry out the Fourier transform of each captured ECG from a certain number of ECGs to obtain an amplitude Fourier spectrum for each captured ECG,

–производят дискретизацию амплитудного спектра Фурье указанной каждой снятой ЭКГ для получения дискретного вида исходной формы амплитудного спектра Фурье (ДЭКГ) указанной каждой снятой ЭКГ,- discretization of the Fourier amplitude spectrum of the specified each captured ECG is performed to obtain a discrete view of the initial form of the Fourier amplitude spectrum (DECG) of the specified each captured ECG,

– используют ДЭКГ для компьютерной обработки, при которой- use DECG for computer processing, in which

– анализируют ДЭКГ для выявления наличия/отсутствия кардиопризнака нарушения углеводного обмена (НУО) путем установления сходства/отличия с ДЭКГ пациентов с НУО из аннотированной выборки ЭКГ и ДЭКГ здоровых пациентов из аннотированной выборки ЭКГ, при этом наличие сходства анализируемой ДЭКГ с ДЭКГ пациентов с НУО и отсутствие сходства с ДЭКГ здоровых пациентов является признаком нарушения углеводного обмена, - analyze DECG to detect the presence / absence of a cardiac sign of carbohydrate metabolism disorder (MCI) by establishing similarity / difference with DECG of patients with MCI from an annotated sample of ECG and DECG of healthy patients from an annotated sample of ECG, while the presence of similarity of the analyzed DECG with DECG of patients with MCI and lack of similarity with the DECG of healthy patients is a sign of a violation of carbohydrate metabolism,

– осуществляют статистический анализ результатов скрининга, для чего из минимального необходимого количества ЭКГ одного обследуемого определяют количество ЭКГ с признаком НУО и сопоставляют его с заданным пороговым значением, по которому судят о наличии нарушения углеводного обмена у обследуемого.- a statistical analysis of the screening results is carried out, for which, from the minimum required number of ECGs of one subject, the number of ECGs with an ICG sign is determined and compared with a predetermined threshold value, by which the presence of a carbohydrate metabolism disorder in the subject is judged.

Предпочтительно, чтобы в указанном способе дополнительно оценивали степень тяжести нарушения углеводного обмена по тому, на сколько количество ЭКГ с признаком НУО одного обследуемого превышает пороговое значение, по результату которой ставят предварительный диагноз о наличии заболевания сахарным диабетом.It is preferable that in the specified method the severity of the carbohydrate metabolism disorder is additionally assessed by how many ECGs with the ICG sign of one subject exceeds the threshold value, which results in a preliminary diagnosis of diabetes mellitus.

Указанный технический результат достигается также путем создания компьютеризированного способа мониторинга уровня нарушения углеводного обмена пациента по электрокардиограмме (ЭКГ) сердца, которое рассматривается в качестве открытой нелинейной автоколебательной системы, характеризующейся автовозвратом Ферми–Паста–Улама (ФПУ), при этом ЭКГ является представлением автовозврата ФПУ, указанный способ содержит этапы, на которых:The specified technical result is also achieved by creating a computerized method for monitoring the level of carbohydrate metabolism disorders in a patient according to the electrocardiogram (ECG) of the heart, which is considered as an open nonlinear self-oscillatory system characterized by Fermi-Pasta-Ulam (FPU) auto-return, while the ECG is a representation of the auto-return of the FPU, the specified method contains stages at which:

– для каждого пациента из наблюдаемого множества пациентов осуществляют накопление в базе данных последовательности снятого множества его электрокардиограмм (ЭКГ) по меньшей мере первого отведения, маркированных идентификаторами пациента, указанную последовательность получают путем добавления каждой новой регистрируемой ЭКГ пациента, маркированной указанными идентификаторами, к его ранее накопленной последовательности множества ЭКГ на протяжении всего времени наблюдения;- for each patient from the observed set of patients, the sequence of the collected set of his electrocardiograms (ECG) of at least the first lead marked with the patient identifiers is accumulated in the database, the specified sequence is obtained by adding each new recorded ECG of the patient marked with the indicated identifiers to its previously accumulated sequences of multiple ECGs throughout the observation period;

– осуществляют преобразование Фурье каждой из снятого множества ЭКГ для получения амплитудного спектра Фурье для каждой из снятого множества ЭКГ,- carry out the Fourier transform of each of the captured set of ECGs to obtain the amplitude Fourier spectrum for each of the captured set of ECGs,

–производят дискретизацию амплитудного спектра Фурье каждой из снятого множества ЭКГ для получения дискретного вида исходной формы амплитудного спектра Фурье (ДЭКГ) каждой из снятого множества ЭКГ,- discretization of the amplitude Fourier spectrum of each of the captured set of ECGs is performed to obtain a discrete form of the initial form of the amplitude Fourier spectrum (DECG) of each of the captured set of ECGs,

– используют полученные ДЭКГ для компьютерной обработки, при которой- use the obtained DECG for computer processing, in which

– анализируют ДЭКГ для выявления наличия/отсутствия кардиопризнака нарушения углеводного обмена (НУО) путем установления сходства/отличия с ДЭКГ пациентов с НУО из аннотированной выборки ЭКГ и ДЭКГ здоровых пациентов из аннотированной выборки ЭКГ, при этом наличие сходства анализируемой ДЭКГ с ДЭКГ пациентов с НУО и отсутствие сходства с ДЭКГ здоровых пациентов является признаком нарушения углеводного обмена, - analyze DECG to detect the presence / absence of a cardiac sign of carbohydrate metabolism disorder (MCI) by establishing similarity / difference with DECG of patients with MCI from an annotated sample of ECG and DECG of healthy patients from an annotated sample of ECG, while the presence of similarity of the analyzed DECG with DECG of patients with MCI and lack of similarity with the DECG of healthy patients is a sign of a violation of carbohydrate metabolism,

– рассчитывают степень отличия анализируемой ДЭКГ от ДЭКГ здоровых людей и используют ее в качестве интегрального показателя нарушения углеводного обмена, - calculate the degree of difference between the analyzed DECG and the DECG of healthy people and use it as an integral indicator of disorders of carbohydrate metabolism,

– оценивают изменение во времени уровня нарушения углеводного обмена наблюдаемого пациента по изменению во времени интегрального показателя нарушения углеводного обмена,- the time change in the level of carbohydrate metabolism disturbance in the observed patient is estimated by the time change in the integral indicator of the carbohydrate metabolism disturbance

– осуществляют прогнозирование уровня нарушения углеводного обмена наблюдаемого пациента на основе "истории наблюдений", представляющей собой зарегистрированные изменения во времени предыдущих значений интегрального показателя нарушения углеводного обмена.- prediction of the level of carbohydrate metabolism disorder of the observed patient is carried out on the basis of the "observation history", which is the registered changes in time of the previous values of the integral indicator of the carbohydrate metabolism disorder.

Указанный технический результат достигается также путем создания компьютеризированного способа мониторинга уровня нарушения углеводного обмена пациента по электрокардиограмме (ЭКГ) сердца, которое рассматривается в качестве открытой нелинейной автоколебательной системы, характеризующейся автовозвратом Ферми–Паста–Улама (ФПУ), при этом ЭКГ является представлением автовозврата ФПУ, указанный способ содержит этапы, на которых:The specified technical result is also achieved by creating a computerized method for monitoring the level of carbohydrate metabolism disorders in a patient according to the electrocardiogram (ECG) of the heart, which is considered as an open nonlinear self-oscillatory system characterized by Fermi-Pasta-Ulam (FPU) auto-return, while the ECG is a representation of the auto-return of the FPU, the specified method contains stages at which:

– для каждого пациента из наблюдаемого множества пациентов осуществляют накопление в базе данных последовательности снятого множества его электрокардиограмм (ЭКГ) по меньшей мере первого отведения, маркированных идентификаторами пациента, указанную последовательность получают путем добавления каждой новой регистрируемой ЭКГ пациента, маркированной указанными идентификаторами, к его ранее накопленной последовательности множества ЭКГ на протяжении всего времени наблюдения;- for each patient from the observed set of patients, the sequence of the collected set of his electrocardiograms (ECG) of at least the first lead marked with the patient identifiers is accumulated in the database, the specified sequence is obtained by adding each new recorded ECG of the patient marked with the indicated identifiers to its previously accumulated sequences of multiple ECGs throughout the observation period;

– осуществляют преобразование Фурье каждой из снятого множества ЭКГ для получения амплитудного спектра Фурье для каждой из снятого множества ЭКГ,- carry out the Fourier transform of each of the captured set of ECGs to obtain the amplitude Fourier spectrum for each of the captured set of ECGs,

–производят дискретизацию амплитудного спектра Фурье каждой из снятого множества ЭКГ для получения дискретного вида исходной формы амплитудного спектра Фурье (ДЭКГ) каждой из снятого множества ЭКГ,- discretization of the amplitude Fourier spectrum of each of the captured set of ECGs is performed to obtain a discrete form of the initial form of the amplitude Fourier spectrum (DECG) of each of the captured set of ECGs,

– используют полученные ДЭКГ для компьютерной обработки, при которой- use the obtained DECG for computer processing, in which

– анализируют ДЭКГ для выявления наличия/отсутствия кардиопризнака нарушения углеводного обмена (НУО) путем установления сходства/отличия с ДЭКГ пациентов с НУО из аннотированной выборки ЭКГ и ДЭКГ здоровых пациентов из аннотированной выборки ЭКГ, при этом наличие сходства анализируемой ДЭКГ с ДЭКГ пациентов с НУО и отсутствие сходства с ДЭКГ здоровых пациентов является признаком нарушения углеводного обмена - analyze DECG to detect the presence / absence of a cardiac sign of carbohydrate metabolism disorder (MCI) by establishing similarity / difference with DECG of patients with MCI from an annotated sample of ECG and DECG of healthy patients from an annotated sample of ECG, while the presence of similarity of the analyzed DECG with DECG of patients with MCI and lack of similarity with DECG in healthy patients is a sign of impaired carbohydrate metabolism

– оценивают изменение во времени уровня нарушения углеводного обмена наблюдаемого пациента по частоте появления кардиограмм с признаком НУО,- the time change in the level of carbohydrate metabolism disturbance in the observed patient is assessed by the frequency of occurrence of cardiograms with a sign of CHD

– осуществляют прогнозирование уровня нарушения углеводного обмена наблюдаемого пациента на основе "истории наблюдений", представляющей собой зарегистрированные изменения во времени предыдущих значений частоты появления кардиограмм с признаком НУО.- prediction of the level of carbohydrate metabolism disturbance of the observed patient is carried out on the basis of the "observation history", which is the recorded changes in time of the previous values of the frequency of occurrence of cardiograms with a sign of ICR.

Предложенное техническое решение обеспечивает надежный способ неинвазивного выявления нарушений углеводного обмена по электрокардиограмме. The proposed technical solution provides a reliable method for non-invasive detection of disorders of carbohydrate metabolism by electrocardiogram.

Предложенное изобретение позволяет пациенту самостоятельно проводить предварительную диагностику состояния и быстро и однозначно регистрировать нарушения углеводного обмена по электрокардиограмме. The proposed invention allows the patient to independently carry out preliminary diagnostics of the condition and quickly and unambiguously register violations of carbohydrate metabolism by electrocardiogram.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов его воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:The invention is further illustrated by the description of preferred embodiments thereof with reference to the accompanying drawings, in which:

Фиг. 1 изображает Фурье спектр электрокардиограммы (ЭКГ) здорового пациента, где по оси Х представлена частота, по оси У представлена амплитуда гармоник;FIG. 1 depicts the Fourier spectrum of an electrocardiogram (ECG) of a healthy patient, where the X-axis represents the frequency, the Y-axis represents the amplitude of the harmonics;

Фиг. 2 изображает Фурье спектр электрокардиограммы (ЭКГ) с признаком нарушения углеводного обмена;FIG. 2 depicts the Fourier spectrum of an electrocardiogram (ECG) with a sign of impaired carbohydrate metabolism;

Фиг. 3а изображает ДЭКГ здоровых пациентов с достоверно известным отсутствием признаков нарушения углеводного обмена;FIG. 3a depicts DECG of healthy patients with a reliably known absence of signs of impaired carbohydrate metabolism;

Фиг. 3в изображает ДЭКГ пациентов стационара с признаком нарушения углеводного обмена;FIG. 3c depicts DECG of inpatients with signs of impaired carbohydrate metabolism;

Фиг. 4а изображает динамику соотношения ЭКГ c обнаруженным признаком НУО и без (пациент СД2, 73 года, стаж СД2–25 лет),FIG. 4a depicts the dynamics of the ratio of ECG with and without a detected sign of CMD (patient with type 2 diabetes, 73 years, experience with type 2 diabetes),

Фиг. 4в изображает суммарную долю ЭКГ с признаком НУО и без за весь период наблюдений (пациент СД2, 73 года, стаж СД2–25 лет);FIG. 4c depicts the total proportion of ECGs with and without a symptom of CMD for the entire observation period (patient type 2, 73 years, experience type 2–25 years);

Фиг. 5а изображает динамику соотношения ЭКГ c обнаруженным признаком НУО и без (пациент 73 года, нет СД2);FIG. 5a depicts the dynamics of the ratio of ECG with and without a detected symptom of CMD (patient 73 years old, no T2DM);

Фиг. 5в изображает суммарную долю ЭКГ с признаком НУО и без за весь период наблюдений (пациент 73 года, нет СД2);FIG. 5c depicts the total ECG fraction with and without signs of CMD for the entire observation period (patient 73 years old, no T2DM);

Фиг. 6а изображает динамику соотношения ЭКГ c обнаруженным признаком НУО и без (пациент 44 года, нет СД2);FIG. 6a depicts the dynamics of the ratio of ECG with and without a detected sign of CMD (patient, 44 years old, no T2DM);

Фиг. 6в изображает суммарную долю ЭКГ с признаком НУО и без за весь период наблюдений (пациент 44 года, нет СД2);FIG. 6c depicts the total proportion of ECG with and without signs of CMD for the entire observation period (patient, 44 years old, no T2DM);

Фиг. 7а изображает динамику соотношения ЭКГ c обнаруженным признаком НУО и без (пациент 34 года, нет СД2);FIG. 7a depicts the dynamics of the ratio of ECG with and without a detected sign of CMD (patient 34 years old, no T2DM);

Фиг. 7в изображает суммарную долю ЭКГ с признаком НУО и без за весь период наблюдений (пациент 34 года, нет СД2).FIG. 7c depicts the total proportion of ECG with and without signs of CMD for the entire observation period (patient 34 years old, no T2DM).

Теоретическое обоснование предложенного способаTheoretical justification of the proposed method

В 1954 году учеными Ферми, Паста и Уламом была сделана попытка численно показать неизбежность перехода нелинейной системы в состояние с равнораспределенной энергией из состояния мономодового возбуждения.In 1954, scientists Fermi, Pasta and Ulam made an attempt to numerically show the inevitability of the transition of a nonlinear system to a state with equal energy distribution from a state of monomode excitation.

Авторами настоящего изобретения был предложен и математически описан вариант модели возврата Ферми–Паста–Улама (автовозврата ФПУ) и выдвинута гипотеза об адекватном описании электрической динамики сердца в рамках обнаруженного явления автовозврата ФПУ. Автовозврат – это повторяющаяся во времени картина состояния нелинейной системы. В результате компьютерного исследования модели была получена динамика решений автовозврата ФПУ, соответствующая электрической динамике нормально функционирующего сердца в виде электрокардиограммы (ЭКГ) (см. А.В. Шмид, А.А. Березин, М.А Новопашин «Автовозврат Ферми–Паста–Улама в описании электрической активности сердца» (Fermi–Pasta–Ulam auto recurrence in the description of the electrical activity of the heart), Journal Medical Hypothesis, 101 (2017) pp. 17–22). The authors of the present invention proposed and mathematically described a version of the Fermi – Pasta – Ulam return model (FPU auto return) and put forward a hypothesis about an adequate description of the electrical dynamics of the heart within the discovered phenomenon of FPU auto return. Autoreturn is a pattern of the state of a nonlinear system repeating in time. As a result of computer study of the model, the dynamics of decisions of automatic return of the FPU was obtained, corresponding to the electrical dynamics of a normally functioning heart in the form of an electrocardiogram (ECG) (see A.V.Schmid, A.A. Berezin, M.A. Novopashin "Fermi-Pasta-Ulam auto-return in the description of the electrical activity of the heart ”(Fermi-Pasta-Ulam auto recurrence in the description of the electrical activity of the heart), Journal Medical Hypothesis, 101 (2017) pp. 17-22).

Известно, что сердце является открытой нелинейной автоколебательной системой, моделью которой при наличии ряда ограничений может служить система двух связанных уравнений Ван дер Поля.It is known that the heart is an open nonlinear self-oscillating system, the model of which, subject to a number of restrictions, can be a system of two coupled van der Pol equations.

Массовое исследование по технологиям BIG DATA ЭКГ первого отведения от интернет кардиографа CardioQwark, собираемых при постоянном многомесячном наблюдении за группой пациентов, позволило выявить ряд закономерностей, не укладывающихся в указанную модель и характерных как для здоровых людей, так и для пациентов, имеющих некоторые кардиопатологии.A mass study using BIG DATA technologies of the first lead ECG from the Internet cardiograph CardioQwark, collected with constant monitoring of a group of patients for many months, revealed a number of patterns that do not fit into the specified model and are typical for both healthy people and patients with certain cardiopathologies.

В целях проверки гипотезы было исследовано более 20000 ЭКГ как здоровых людей, так и людей с нарушениями углеводного обмена. In order to test the hypothesis, more than 20,000 ECGs of both healthy people and people with disorders of carbohydrate metabolism were examined.

В результате обработки массивов ЭКГ здоровых пациентов был определен характерный вид Фурье спектров ЭКГ у здоровых людей. As a result of processing ECG arrays of healthy patients, the characteristic type of Fourier ECG spectra in healthy people was determined.

Для моделирования ЭКГ было учтено, что функционирование сердца происходит в автоколебательном режиме, подразумевающем наличие аналогичного принципа динамики в структуре возврата ФПУ, используемого для моделирования сердечной активности.To simulate the ECG, it was taken into account that the functioning of the heart occurs in a self-oscillating mode, which implies the presence of a similar principle of dynamics in the structure of the FPU return used to simulate cardiac activity.

В результате указанных исследований было установлено, что динамика электрической активности нормально функционирующего сердца может быть интерпретирована феноменом автовозврата ФПУ, а нарушение углеводного обмена характеризуется появлением шума при перетекании энергии между низкочастотными и высокочастотными гармониками автовозврата ФПУ.As a result of these studies, it was found that the dynamics of the electrical activity of a normally functioning heart can be interpreted by the phenomenon of FPU auto-return, and disturbance of carbohydrate metabolism is characterized by the appearance of noise when energy flows between low-frequency and high-frequency harmonics of FPU auto return.

Как показывает математическое моделирование, электрическая активность сердца представляет собой впервые сформулированный авторами автовозврат ФПУ, носящий индивидуальный характер и содержащий в своей структуре картину физиологического состояния сердца и патологические процессы в организме, паттерны которых периодически появляются в Фурье–спектрах автовозвратов.As shown by mathematical modeling, the electrical activity of the heart is the first formulated by the authors of the automatic return of the FPU, which is of an individual nature and contains in its structure a picture of the physiological state of the heart and pathological processes in the body, the patterns of which periodically appear in the Fourier spectra of automatic returns.

Автовозвраты Фурье спектров ЭКГ здоровых людей содержат как низкочастотную часть в диапазоне 1–5 Гц, соответствующую каноническому возврату ФПУ, так и высокочастотную часть в диапазоне 20–35 Гц, соответствующую высокочастотному возврату ФПУ. Таким образом, ЭКГ является биологическим примером полного автовозврата ФПУ. Auto returns of Fourier spectra of ECG of healthy people contain both a low-frequency part in the range of 1–5 Hz, corresponding to the canonical return of the FPU, and a high-frequency part in the range of 20–35 Hz, corresponding to a high-frequency return of the FPU. Thus, the ECG is a biological example of the complete auto return of FPU.

На основании результатов моделирования было выдвинуто предположение, что в множестве частотных картин, полученных из различных кардиограмм одного пациента или нескольких пациентов, отсутствует хаотическое распределение, и поэтому возможно выделить несколько групп частотных картин по некоторой мере близости. Based on the simulation results, it was suggested that in the set of frequency patterns obtained from different cardiograms of one patient or several patients, there is no chaotic distribution, and therefore it is possible to distinguish several groups of frequency patterns at some degree of proximity.

Это означает, что к множеству частотных картин ЭКГ могут быть применены алгоритмы кластеризации и получены устойчивые частотные картины состояний как конкретного пациента, так и группы пациентов, выделенных по общему признаку. This means that clustering algorithms can be applied to a variety of ECG frequency patterns and stable frequency patterns of the states of both a specific patient and a group of patients identified by a common feature can be obtained.

В качестве объекта исследования использовались данные 1997 электрокардиограмм от 128–ми пациентов эндокринологического стационара ГБУЗ «Городская Клиническая Больница №52» ДЗМ и ГБУЗ «Московский Клинический Научный Центр имени А.С. Логинова» ДЗМ с периодом пребывания более 5 дней, а также 741 электрокардиограммы от 59–ти пациентов из разных возрастных групп без нарушения углеводного обмена (НУО), которая была принята в качестве контрольной группы.As the object of the study, we used the data of 1997 electrocardiograms from 128 patients of the endocrinological hospital of the State Budgetary Healthcare Institution "City Clinical Hospital No. 52" DZM and the State Budgetary Healthcare Institution "Moscow Clinical Scientific Center named after A.S. Loginov »DZM with a stay of more than 5 days, as well as 741 electrocardiograms from 59 patients from different age groups without carbohydrate metabolism disorders (CFR), which was accepted as a control group.

Изучались отклонения в формах электрокардиограмм ЭКГ на фоне проводимой терапии в период стационарного наблюдения у пациентов с нарушения углеводного обмена НУО при помощи системы CardioQVARK (кардиомонитор и программное обеспечение), а также отличий в формах ЭКГ у пациентов без НУО (контрольной группы) от форм ЭКГ пациентов с НУО. We studied deviations in the forms of ECG electrocardiograms against the background of therapy during the period of inpatient follow-up in patients with carbohydrate metabolism disorders of the ICR using the CardioQVARK system (cardiomonitor and software), as well as differences in the forms of ECG in patients without ECG (control group) from the ECG forms of patients with NUO.

Был получен Фурье спектр электрокардиограммы (ЭКГ) здорового пациента (фиг. 1) и Фурье спектр электрокардиограммы (ЭКГ) с признаком нарушения углеводного обмена (НУО) (фиг. 2).Was obtained the Fourier spectrum of the electrocardiogram (ECG) of a healthy patient (Fig. 1) and the Fourier spectrum of the electrocardiogram (ECG) with a sign of carbohydrate metabolism disorder (HCM) (Fig. 2).

Фурье спектр ЭКГ с признаком НУО характеризуется яркой выраженностью частотных гармоник, а Фурье спектр ЭКГ здорового пациента характеризуется отсутствием яркой выраженности частотных гармоник.The Fourier spectrum of an ECG with a sign of CHD is characterized by a pronounced expression of frequency harmonics, and the Fourier spectrum of an ECG of a healthy patient is characterized by the absence of a pronounced expression of frequency harmonics.

Кардиограмма – это повторяющийся сигнал, который характеризуется гармониками в Фурье–спектре. Перекачка энергии между низкочастотным (НЧ) и высокочастотным (ВЧ) диапазонами характеризуется величиной шума между ними. Если уровень этого шума большой – это значит, что идет процесс перетекания энергии, либо туда, либо обратно. Если видно нарушение синхронизации процесса перетекания энергии снижен, это авторы считают признаком нарушения углеводного обмена. A cardiogram is a repetitive signal that is characterized by harmonics in the Fourier spectrum. The transfer of energy between the low frequency (LF) and high frequency (HF) ranges is characterized by the amount of noise between them. If the level of this noise is large, it means that there is a process of energy flow, either there or back. If the violation of synchronization of the process of energy flow is reduced, the authors consider this a sign of a violation of carbohydrate metabolism.

Автовозврат – это перетекание энергии между высокочастотными и низкочастотными спектрами туда и обратно.Auto return is the flow of energy between high and low frequency spectra back and forth.

Не нужно несколько кардиограмм, чтобы сравнить, что на одной энергия текла туда, а на другой – несколько иначе. Если один раз сняли кардиограмму, то по уровню шума можно заключить, перетекает или не перетекает энергия.You don't need several ECGs to compare that on one the energy flowed there, and on the other - in a slightly different way. If a cardiogram was taken once, then by the noise level one can conclude whether energy flows or does not flow.

Невозможно определить, откуда и куда происходит перетекание. Можно наблюдать только статическую картинку всегда, даже если сравнивается несколько ЭКГ. It is impossible to determine where and where the overflow is coming from. Only a static picture can be observed at all times, even if several ECGs are compared.

Последовательно на нескольких ЭКГ можно посмотреть: НЧ часть в одной ЭКГ снижается, ВЧ часть поднимается. Но на деле они поднимаются разнобоко, т.е. часть гармоник НЧ могут расти, а часть снижаться. Consecutively, on several ECGs, you can see: the LF part in one ECG decreases, the HF part rises. But in reality, they rise in different directions, i.e. some of the LF harmonics can increase, and some decrease.

Для каждого спектра можно посчитать величину хаотизации по гармоникам. Если человек здоров, у него будет по гармоникам выпуклая кривая (по оси Y величина хаотизации, по оси Х – частота), а для пациента с диабетом получается провал кривой (вогнутость), если преддиабет – провал небольшой. For each spectrum, you can calculate the amount of chaos by harmonics. If a person is healthy, he will have a convex curve along the harmonics (on the Y-axis the amount of chaos, on the X-axis - the frequency), and for a patient with diabetes, a dip in the curve (concavity) is obtained, if prediabetes, the dip is small.

Не все состояния фиксируются, чаще фиксируется процесс изменения этого состояния (переходное состояние). Чтобы зафиксировать множество состояний, надо снять множество кардиограмм.Not all states are fixed, more often the process of changing this state (transition state) is recorded. To record many conditions, you need to take a lot of cardiograms.

Одна ЭКГ может говорить о том, что пациент находится в этом состоянии и это состояние преобладает. Другая ЭКГ может сказать, что пациент переходит из одного состояния в другое. Возрастают или снижаются высокие частоты, это только отдельный кадр всего процесса, развивающегося во времени. One ECG may indicate that the patient is in this state and this state is prevalent. Another ECG can tell that the patient is moving from one state to another. High frequencies rise or fall, this is only a separate frame of the entire process developing in time.

Функциональная активность головного мозга тесно связана с использованием глюкозы, поэтому падение концентрации глюкозы в кровотоке сосудов мозга приводит к необходимости увеличения амплитуды импульса, запускающего со стороны мозга сердце для увеличения интенсивности кровотока. Это происходит за счет значительного возрастания амплитуды генерируемого мозгом импульса, поступающего в синусовый узел, что приводит к образованию более жесткой формы Фурье гармоник спектра ЭКГ с узким пьедесталом, наблюдаемой у больных с нарушением углеводного обмена. Это, в свою очередь приводит к уменьшению степени хаотизации спектра, что может служить диагностическим признаком нарушения углеводного обмена. Данный режим сердечной деятельности соответствует определенному решению цепочки Гинзбурга–Ландау типа порядок–беспорядок. Следует отметить, что величина запаздывания обратной связи при уменьшении концентрации глюкозы в кровотоке мозга может быть сравнима со временем реакции мозга при наступлении гипогликемической комы.The functional activity of the brain is closely related to the use of glucose; therefore, a drop in the concentration of glucose in the bloodstream of the cerebral vessels necessitates an increase in the amplitude of the impulse that triggers the heart from the brain to increase the intensity of blood flow. This is due to a significant increase in the amplitude of the brain-generated pulse entering the sinus node, which leads to the formation of a more rigid Fourier shape of the harmonics of the ECG spectrum with a narrow pedestal, which is observed in patients with impaired carbohydrate metabolism. This, in turn, leads to a decrease in the degree of spectrum chaos, which can serve as a diagnostic sign of a violation of carbohydrate metabolism. This mode of cardiac activity corresponds to a certain solution of the Ginzburg – Landau chain of the order – disorder type. It should be noted that the magnitude of the feedback lag with a decrease in the glucose concentration in the cerebral bloodstream can be comparable with the reaction time of the brain upon the onset of hypoglycemic coma.

Помимо суточного ритма функционирования поджелудочной железы, она, обладает и ритмом функционирования, синхронным с основной частотой сокращений сердца, равной 1–2 Гц. Нарушение этой ритмики поджелудочной железы, как показывает компьютерное исследование динамики спектра автовозврата ФПУ, приводит к уменьшению энергии самых низкочастотных гармоник спектра, что и наблюдается в спектрах пациентов с нарушением углеводного обмена. In addition to the circadian rhythm of the functioning of the pancreas, it also has a rhythm of functioning that is synchronous with the main frequency of heart contractions, equal to 1–2 Hz. Violation of this rhythm of the pancreas, as shown by a computer study of the dynamics of the spectrum of auto-return of FPU, leads to a decrease in the energy of the lowest frequency harmonics of the spectrum, which is observed in the spectra of patients with impaired carbohydrate metabolism.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретенияDescription of preferred embodiments of the invention

Согласно изобретению, предложен компьютеризированный способ неинвазивного выявления нарушения углеводного обмена по электрокардиограмме (ЭКГ) сердца. Как указано выше, сердце рассматривается в качестве открытой нелинейной автоколебательной системы, характеризующейся автовозвратом Ферми–Паста–Улама (ФПУ), при этом ЭКГ является представлением автовозврата ФПУ. Указанный способ содержит следующие этапы.According to the invention, there is proposed a computerized method for non-invasive detection of disorders of carbohydrate metabolism by an electrocardiogram (ECG) of the heart. As indicated above, the heart is considered as an open nonlinear self-oscillating system, characterized by the Fermi-Pasta-Ulam (FPU) auto-return, while the ECG is a representation of the FPU auto-return. This method contains the following steps.

Осуществляют съем по меньшей мере одной электрокардиограммы по меньшей мере первого отведения. Для выявления наличия нарушения НУО достаточно одной кардиограммы.At least one electrocardiogram of at least the first lead is removed. One cardiogram is sufficient to detect the presence of an ICR violation.

Осуществляют преобразование Фурье указанной по меньшей мере одной ЭКГ для получения амплитудного спектра Фурье для указанной по меньшей мере одной ЭКГ (фиг. 1 и 2).Fourier transform of the specified at least one ECG is performed to obtain an amplitude Fourier spectrum for the specified at least one ECG (Fig. 1 and 2).

Производят дискретизацию амплитудного спектра Фурье указанной по меньшей мере одной ЭКГ для получения дискретного вида исходной формы амплитудного спектра Фурье (ДЭКГ) указанной по меньшей мере одной ЭКГ (сплошная жирная линия на фиг. 1 или 2). Полученную ДЭКГ используют для компьютерной обработки, при которой анализируют ДЭКГ для выявления наличия/отсутствия кардиопризнака нарушения углеводного обмена (НУО) путем установления сходства/отличия с ДЭКГ пациентов с НУО из аннотированной выборки ЭКГ (фиг. 3в) и ДЭКГ здоровых пациентов из аннотированной выборки ЭКГ (фиг. 3а)The Fourier amplitude spectrum of the specified at least one ECG is discretized to obtain a discrete view of the original form of the Fourier amplitude spectrum (DECG) of the specified at least one ECG (solid thick line in Fig. 1 or 2). The resulting DECG is used for computer processing, in which the DECG is analyzed to detect the presence / absence of a cardiac sign of a carbohydrate metabolism disorder (CVD) by establishing similarities / differences with the DECG of patients with CMD from the annotated ECG sample (Fig.3c) and the DECG of healthy patients from the annotated ECG sample (fig.3a)

Наличие сходства анализируемой ДЭКГ с ДЭКГ пациентов с НУО и отсутствие сходства с ДЭКГ здоровых пациентов является признаком нарушения углеводного обмена. The presence of similarity between the analyzed DECG and the DECG of patients with CMD and the absence of similarity with the DECG of healthy patients is a sign of a violation of carbohydrate metabolism.

В указанном способе этап дискретизации осуществляют, например, путем построения огибающей для Фурье преобразованной по меньшей мере одной ЭКГ в натуральном/усредненном виде (сплошная жирная линия на фиг.1 и фиг.2).In the specified method, the sampling step is carried out, for example, by constructing an envelope for the Fourier transformed at least one ECG in natural / averaged form (solid bold line in Fig. 1 and Fig. 2).

Этап дискретизации может быть осуществлен путем построения огибающей пиков гармоник для Фурье преобразованной по меньшей мере одной ЭКГ (жирные точки на фиг.1 и фиг.2).The sampling step can be performed by constructing the harmonic peak envelope for the Fourier transformed at least one ECG (bold dots in FIG. 1 and FIG. 2).

Согласно изобретению, предложен также компьютеризированный способ скрининга населения для выявления лиц с признаками нарушения углеводного обмена по их электрокардиограмме (ЭКГ) сердца, которое рассматривается в качестве открытой нелинейной автоколебательной системы, характеризующейся автовозвратом Ферми–Паста–Улама (ФПУ), при этом ЭКГ является представлением автовозврата ФПУ. Способ скрининга выполняют следующим образом.According to the invention, there is also proposed a computerized method for screening the population for the detection of persons with signs of carbohydrate metabolism disorders by their electrocardiogram (ECG) of the heart, which is considered as an open nonlinear self-oscillating system characterized by Fermi-Pasta-Ulam (FPU) auto-return, while the ECG is a representation auto return FPU. The screening method is performed as follows.

Задают целевые показатели чувствительности и специфичности скрининга, которые необходимы для оценки эффективности способа.Specify targets for the sensitivity and specificity of screening, which are necessary to assess the effectiveness of the method.

Чувствительность исследования представляет собой способность выявлять различие между двумя состояниями анализируемого пациента: здорового и с патологией. Количественно чувствительность отражает соотношение правильных положительных заключений способа к общему числу окончательных диагнозов в группе больных.The sensitivity of the study is the ability to distinguish between the two states of the analyzed patient: healthy and with pathology. Quantitatively, the sensitivity reflects the ratio of correct positive conclusions of the method to the total number of final diagnoses in a group of patients.

Специфичность – это способность отвергать заболевание, т.е. констатировать его отсутствие там, где его действительно нет. Количественно специфичность отражает долю отрицательных заключений в группе людей, не имеющих болезни.Specificity is the ability to reject disease, i.e. to state his absence where he really is not. Quantitatively, specificity reflects the proportion of negative conclusions in a group of people without a disease.

Для определения чувствительности и специфичности обследуют группу людей, для которой по каждому пациенту известно, здоров он или болен.To determine the sensitivity and specificity, a group of people is examined for which it is known for each patient whether he is healthy or sick.

Чувствительность, специфичность и прогностическая ценность положительного результата (ППР) рассчитываются по формулам:Sensitivity, specificity and predictive value of a positive result (PPV) are calculated using the formulas:

Figure 00000001
Figure 00000001

где А – число правильных положительных заключений, B – число ложных положительных заключений, C – число ложных отрицательных заключений, D – число правильных отрицательных заключений.where A is the number of correct positive conclusions, B is the number of false positive conclusions, C is the number of false negative conclusions, D is the number of correct negative conclusions.

Для расчета чувствительности и специфичности для выявления электрокардиографических отклонений у больных с нарушением углеводного обмена были сформированы две группы:To calculate the sensitivity and specificity for detecting electrocardiographic abnormalities in patients with impaired carbohydrate metabolism, two groups were formed:

больные – пациенты стационара (ГКБ №52 и МКНЦ) с сахарным диабетом второго типа, снявшие не менее 2 ЭКГ (127 человек);patients - inpatients (City Clinical Hospital No. 52 and MKSC) with type 2 diabetes mellitus, who had at least 2 ECGs (127 people);

здоровые – персонал ГКБ №52, МКНЦ без диабета и здоровые от диабета, снявшие не менее 2 ЭКГ (59 человека).healthy - staff of City Clinical Hospital No. 52, MKSC without diabetes and healthy from diabetes, who took at least 2 ECGs (59 people).

Результаты применения способа по одной ЭКГ представлены в Таблице 1. The results of applying the method by one ECG are presented in Table 1.

Таблица 1Table 1

ИсследованиеStudy БольныеSick ЗдоровыеHealthy Признаны больнымиRecognized as sick 8989 88 Признаны здоровымиRecognized as healthy 3838 5151

Показатели чувствительности и специфичности можно существенно увеличить, принимая решение по нескольким кардиограммам пациента вместо одной. По результатам исследования составляют таблицу в которой задают количество кардиограмм, пороговое значение минимального количества кардиограмм, содержащих признак НУО, и соответствующие им показатели чувствительности и специфичности (Таблица 2).Sensitivity and specificity can be significantly increased by deciding on multiple patient ECGs instead of just one. According to the results of the study, a table is compiled in which the number of cardiograms, the threshold value of the minimum number of cardiograms containing the ICO sign, and the corresponding indicators of sensitivity and specificity are set (Table 2).

Таблица 2 – Чувствительность и специфичность метода определения НУО на основе серии ЭКГTable 2 - Sensitivity and specificity of the method for determining CHD based on an ECG series

Число ЭКГECG number ПорогThreshold ЧувствительностьSensitivity СпецифичностьSpecificity 11 11 70,08%70.08% 86,44%86.44% 22 11 83,46%83.46% 84,75%84.75% 22 22 58,28%58.28% 89,83%89.83% 33 11 88,18%88.18% 74,57%74.57% 33 22 76,38%76.38% 86,44%86.44% 33 33 48,03%48.03% 91,52%91.52%

Затем осуществляют подготовку к проведению скрининга, для чего определяют по таблице 2, с учетом заданных целевых показателей чувствительности и специфичности, минимально необходимое количество электрокардиограмм (ЭКГ) одного обследуемого и пороговое значение количества ЭКГ с признаками НУО для каждой возрастной группы наблюдения. Then, preparation for screening is carried out, for which the minimum required number of electrocardiograms (ECG) of one subject and the threshold value of the number of ECGs with signs of SMO for each age group of observation are determined according to table 2, taking into account the set target sensitivity and specificity.

И проводят скрининг населения для выявления лиц с признаками нарушения углеводного обмена. Для этого выполняют следующие этапы: And they screen the population to identify individuals with signs of a violation of carbohydrate metabolism. To do this, perform the following steps:

– осуществляют съем определенного по таблице минимально необходимого количества электрокардиограмм (ЭКГ) по меньшей мере первого отведения для одного обследуемого;- the minimum required number of electrocardiograms (ECG) of at least the first derivation for one subject is removed, determined according to the table;

– осуществляют преобразование Фурье каждой снятой ЭКГ для получения амплитудного спектра Фурье для каждой снятой ЭКГ, - carry out the Fourier transform of each captured ECG to obtain the amplitude Fourier spectrum for each captured ECG,

– производят дискретизацию амплитудного спектра Фурье каждой снятой ЭКГ для получения дискретного вида исходной формы амплитудного спектра Фурье (ДЭКГ) каждой снятой ЭКГ, - discretization of the Fourier amplitude spectrum of each captured ECG is performed to obtain a discrete view of the initial form of the Fourier amplitude spectrum (DECG) of each captured ECG,

– используют ДЭКГ для компьютерной обработки, при которой анализируют ДЭКГ для выявления наличия/отсутствия кардиопризнака нарушения углеводного обмена (НУО) путем установления сходства/отличия с ДЭКГ пациентов с НУО из аннотированной выборки ЭКГ и ДЭКГ здоровых пациентов из аннотированной выборки ЭКГ при этом наличие сходства анализируемой ДЭКГ с ДЭКГ пациентов с НУО и отсутствие сходства с ДЭКГ здоровых пациентов является признаком нарушения углеводного обмена.- use DECG for computer processing, in which DECG is analyzed to detect the presence / absence of a cardiac sign of a carbohydrate metabolism disorder (MCI) by establishing the similarity / difference with DECG of patients with MCI from an annotated sample of ECG and DECG of healthy patients from an annotated sample of ECG, while the presence of similarity in the analyzed DECG with DECG in patients with LUO and the lack of similarity with DECG in healthy patients is a sign of impaired carbohydrate metabolism.

И затем осуществляют статистический анализ результатов скрининга, для чего из минимального необходимого количества ЭКГ одного обследуемого определяют количество ЭКГ с признаком НУО и сопоставляют его с пороговым значением, заданным во время подготовки к скринингу (по Таблице 2), по которому судят о наличии нарушения углеводного обмена у обследуемого.And then a statistical analysis of the screening results is carried out, for which, from the minimum required number of ECGs of one subject, the number of ECGs with the OCD sign is determined and compared with the threshold value set during preparation for screening (according to Table 2), by which the presence of a carbohydrate metabolism disorder is judged the subject.

В указанном способе можно дополнительно определить степень тяжести нарушения углеводного обмена по тому, на сколько количество ЭКГ с признаком НУО одного обследуемого превышает пороговое значение, по результату которой ставят предварительный диагноз о наличии заболевания сахарным диабетом.In this method, it is possible to additionally determine the severity of carbohydrate metabolism disorders by how much the number of ECGs with an ICG sign of one subject exceeds the threshold value, which results in a preliminary diagnosis of diabetes mellitus.

Согласно изобретению, предложен также компьютеризированный способ мониторинга уровня нарушения углеводного обмена пациента по электрокардиограмме (ЭКГ) сердца, которое рассматривается в качестве открытой нелинейной автоколебательной системы, характеризующейся автовозвратом Ферми–Паста–Улама (ФПУ), при этом ЭКГ является представлением автовозврата ФПУ. Способ мониторинга выполняют следующим образом.According to the invention, there is also proposed a computerized method for monitoring the level of carbohydrate metabolism disorders in a patient according to an electrocardiogram (ECG) of the heart, which is considered as an open nonlinear self-oscillating system characterized by Fermi-Pasta-Ulam (FPU) auto-return, wherein the ECG is a representation of the FPU auto-return. The monitoring method is performed as follows.

Для каждого пациента из наблюдаемого множества пациентов осуществляют накопление в базе данных последовательности снятого множества его электрокардиограмм (ЭКГ) по меньшей мере первого отведения, маркированных идентификаторами пациента. Указанную последовательность получают путем добавления каждой новой регистрируемой ЭКГ пациента, маркированной указанными идентификаторами, к его ранее накопленной последовательности множества ЭКГ на протяжении всего времени наблюдения.For each patient from the observed plurality of patients, the sequence of the captured plurality of his electrocardiograms (ECG) of at least the first lead marked with the patient identifiers is accumulated in the database. The specified sequence is obtained by adding each new recorded ECG of the patient, marked with the indicated identifiers, to his previously accumulated sequence of multiple ECGs throughout the observation period.

Осуществляют преобразование Фурье для каждой ЭКГ накопленного множества ЭКГ пациента для получения амплитудного спектра Фурье для каждой ЭКГ накопленного множества ЭКГ.Fourier transform is performed for each ECG of the accumulated set of ECGs of the patient to obtain the amplitude Fourier spectrum for each ECG of the accumulated set of ECGs.

Производят дискретизацию амплитудного спектра Фурье каждой накопленной ЭКГ для получения дискретного вида амплитудного спектра Фурье (ДЭКГ) каждой ЭКГ накопленного множества ЭКГ (жирная линия на фиг.1 и фиг.2).The Fourier amplitude spectrum of each accumulated ECG is discretized to obtain a discrete form of the Fourier amplitude spectrum (DECG) of each ECG of the accumulated set of ECGs (bold line in Fig. 1 and Fig. 2).

Полученную ДЭКГ используют для компьютерной обработки, при которой анализируют ДЭКГ для выявления наличия/отсутствия кардиопризнака нарушения углеводного обмена (НУО) путем установления сходства/отличия с ДЭКГ пациентов с НУО из аннотированной выборки ЭКГ и ДЭКГ здоровых пациентов из аннотированной выборки ЭКГ, при этом наличие сходства анализируемой ДЭКГ с ДЭКГ пациентов с НУО и отсутствие сходства с ДЭКГ здоровых пациентов является признаком нарушения углеводного обмена.The resulting DECG is used for computer processing, in which the DECG is analyzed to detect the presence / absence of a cardiac sign of a carbohydrate metabolism disorder (CVD) by establishing the similarity / difference with the DECG of patients with CMD from an annotated sample of ECG and DECG of healthy patients from an annotated ECG sample, while the presence of similarity analyzed DECG with DECG of patients with MCI and the lack of similarity with DECG of healthy patients is a sign of impaired carbohydrate metabolism.

Далее мониторинг состояния пациента во времени можно осуществлять, согласно одному варианту воплощения, по изменению во времени интегрального показателя нарушения углеводного обмена НУО, или, согласно другому варианту воплощения, и по изменению частоты появления признаков НУО в кардиограммах пациента.Further, the monitoring of the patient's condition over time can be carried out, according to one embodiment, by the change in time of the integral indicator of the carbohydrate metabolism disorder ICR, or, according to another embodiment, and by the change in the frequency of occurrence of signs of ICR in the patient's cardiograms.

При мониторинге состояния пациента по изменению во времени интегрального показателя НУО рассчитывают степень отличия анализируемой ДЭКГ от ДЭКГ здоровых людей и используют ее в качестве интегрального показателя нарушения углеводного обмена. When monitoring the patient's condition, the degree of difference between the analyzed DECG and the DECG of healthy people is calculated based on the change in time of the integral indicator of the DECG and is used as an integral indicator of disorders of carbohydrate metabolism.

Оценивают изменение во времени уровня нарушения углеводного обмена наблюдаемого пациента по изменению во времени интегрального показателя нарушения углеводного обмена. The time change in the level of carbohydrate metabolism disturbance in the observed patient is estimated by the time change in the integral indicator of the carbohydrate metabolism disturbance.

И осуществляют прогнозирование уровня нарушения углеводного обмена наблюдаемого пациента на основе "истории наблюдений", представляющей собой зарегистрированные изменения во времени предыдущих значений интегрального показателя нарушения углеводного обмена. And the prediction of the level of carbohydrate metabolism disturbance of the observed patient is carried out on the basis of the "observation history", which is the registered changes in time of the previous values of the integral indicator of the carbohydrate metabolism disturbance.

При мониторинге по изменению частоты появления признаков НУО в кардиограммах пациента все ЭКГ серии подразделяют на два класса: содержащие признак НУО и не содержащие признак НУО (фиг. 4а, 5а, 6а, 7а).When monitoring for a change in the frequency of occurrence of signs of ICR in the patient's cardiograms, all ECG series are subdivided into two classes: containing the sign of CSD and those not containing the sign of CSD (Figs. 4a, 5a, 6a, 7a).

Подводят статистический итог результатов анализа наличия признака НУО в серии из N ЭКГ пациента. В зависимости от частоты проявления признака НУО в серии делают вывод о степени тяжести уже имеющихся нарушений углеводного обмена у пациента, вплоть до постановки предварительного диагноза на наличие сахарного диабета.Summarize the statistical results of the analysis of the presence of a sign of CVD in a series of N ECGs of the patient. Depending on the frequency of manifestation of the ICD sign in the series, a conclusion is made about the severity of the already existing disorders of carbohydrate metabolism in the patient, up to a preliminary diagnosis of diabetes mellitus.

Осуществляют наблюдение за динамикой нарастания – спада частоты появления у пациента ЭКГ с признаком НУО на основе наблюдений за всем массивом ранее собранных ЭКГ пациента путем сопоставления частоты возникновения ЭКГ с признаком НУО за предыдущие и последующие периоды наблюдений: дни, недели, месяцы, годы.The dynamics of the increase - decrease in the frequency of occurrence of an ECG with an ICR sign is monitored on the basis of observations of the entire array of previously collected ECGs of the patient by comparing the frequency of occurrence of an ECG with an ICG sign for the previous and subsequent observation periods: days, weeks, months, years.

При диабете ишемическая болезнь сердца быстро прогрессирует и часто является причиной инфаркта, поэтому актуально неинвазивное выявление нарушений углеводного обмена пациентами самостоятельно по электрокардиограмме в различных условиях.In diabetes, coronary heart disease progresses rapidly and is often the cause of a heart attack, therefore, non-invasive detection of carbohydrate metabolism disorders by patients on their own using an electrocardiogram in various conditions is important.

ЭКГ–диагностика помогает в экстренной ситуации за считаные минуты выяснить причину сердечного приступа и своевременно оказать целенаправленную помощь.ECG diagnostics helps in an emergency to find out the cause of a heart attack in a matter of minutes and provide targeted assistance in a timely manner.

Ниже приведены примеры мониторинга уровня нарушения углеводного обмена пациентов по электрокардиограмме (ЭКГ) сердца, которое рассматривается в качестве открытой нелинейной автоколебательной системы, характеризующейся автовозвратом Ферми–Паста–Улама (ФПУ), при этом ЭКГ является представлением автовозврата ФПУ. Below are examples of monitoring the level of impaired carbohydrate metabolism in patients according to the electrocardiogram (ECG) of the heart, which is considered as an open nonlinear self-oscillating system, characterized by Fermi-Pasta-Ulam (FPU) auto-return, while the ECG is a representation of the FPU auto-return.

В частности, рассматривались пациент с установленным диагнозом сахарный диабет 2–го типа и пациенты без установленного диагноза сахарный диабет, т.е. здоровых пациентов. In particular, we considered a patient with an established diagnosis of type 2 diabetes mellitus and patients without an established diagnosis of diabetes mellitus, ie. healthy patients.

ПРИМЕР 1EXAMPLE 1

Пациент А, возраст 73 года. Диагноз: сахарный диабет 2–го типа в течении 25 лет. Сопутствующих хронических заболеваний нет. Общее состояние по результатам обследования удовлетворительное. Patient A, age 73. Diagnosis: type 2 diabetes mellitus for 25 years. There are no associated chronic diseases. The general condition according to the results of the examination is satisfactory.

Осуществляли мониторинг электрокардиограммы (ЭКГ) сердца. Съем ЭКГ производили от 5 до 20 раз в неделю с сентября 2017 года по август 2019 года (фиг. 4а). The electrocardiogram (ECG) of the heart was monitored. The ECG was taken from 5 to 20 times a week from September 2017 to August 2019 (Fig.4a).

Осуществляли накопление в базе данных последовательности снятого множества его электрокардиограмм (ЭКГ) по меньшей мере первого отведения, маркированных идентификаторами пациента. Указанную последовательность получали путем добавления каждой новой регистрируемой ЭКГ пациента к его ранее накопленной последовательности множества ЭКГ на протяжении всего времени наблюдения.The accumulation in the database of the sequence of the captured plurality of his electrocardiograms (ECG) of at least the first derivation, marked with patient identifiers, was carried out. This sequence was obtained by adding each new recorded ECG of the patient to his previously accumulated sequence of multiple ECGs throughout the observation period.

Осуществляли преобразование Фурье каждой из снятого множества ЭКГ для получения амплитудного спектра Фурье для каждой из снятого множества ЭКГ.Fourier transform was performed for each of the captured multiple ECGs to obtain the amplitude Fourier spectrum for each of the captured multiple ECGs.

Производили дискретизацию амплитудного спектра Фурье каждой из снятого множества ЭКГ для получения дискретного вида исходной формы амплитудного спектра Фурье (ДЭКГ) каждой из снятого множества ЭКГ (примеры фиг.1 и фиг.2).Produced discretization of the amplitude Fourier spectrum of each of the captured set of ECGs to obtain a discrete view of the original form of the amplitude Fourier spectrum (DECG) of each of the captured set of ECGs (examples of figure 1 and figure 2).

В итоге все ЭКГ серии подразделяются на два класса: содержащие признак НУО и не содержащие признак НУО (фиг. 4а).As a result, all ECG series are subdivided into two classes: those containing the ICD sign and those not containing the ICG sign (Fig. 4a).

Осуществляли компьютерную обработку, при которой анализировали ДЭКГ для выявления наличия/отсутствия кардиопризнака нарушения углеводного обмена (НУО) путем установления сходства/отличия с ДЭКГ пациентов с НУО из аннотированной выборки ЭКГ и ДЭКГ здоровых пациентов из аннотированной выборки ЭКГ. Computer processing was carried out, in which DECG was analyzed to detect the presence / absence of cardiac sign of carbohydrate metabolism disorder (CVD) by establishing the similarity / difference with DECG of patients with CMD from an annotated sample of ECG and DECG of healthy patients from an annotated sample of ECG.

Рассчитывали степень отличия анализируемой ДЭКГ от ДЭКГ здоровых людей и использовали ее в качестве интегрального показателя нарушения углеводного обмена.The degree of difference between the analyzed DECG and the DECG of healthy people was calculated and used as an integral indicator of impaired carbohydrate metabolism.

Оценивали изменение во времени уровня нарушения углеводного обмена пациента по изменению во времени интегрального показателя нарушения углеводного обмена.The change over time in the level of impaired carbohydrate metabolism of the patient was assessed by the change in time of the integral indicator of impaired carbohydrate metabolism.

Осуществляли прогнозирование уровня нарушения углеводного обмена пациента А на основе "истории наблюдений", представляющей собой зарегистрированные изменения во времени предыдущих значений интегрального показателя нарушения углеводного обмена.The prediction of the level of carbohydrate metabolism disorder of patient A was carried out on the basis of the "observation history", which is the registered changes in time of the previous values of the integral indicator of the carbohydrate metabolism disorder.

Суммарная доля ЭКГ с кардиопризнаком НУО 99% и без НУО – 1% за весь период наблюдений (фиг. 4в).The total share of ECGs with cardiac signs of ICR is 99% and without ICG - 1% for the entire observation period (Fig. 4c).

Осуществляли наблюдение за динамикой нарастания – спада частоты появления у пациента ЭКГ с признаком НУО на основе наблюдений за всем массивом ранее собранных ЭКГ пациента путем сопоставления частоты возникновения ЭКГ с признаком НУО за предыдущие и последующие периоды наблюдений: дни, недели, месяцы, годы.The dynamics of the increase - decrease in the frequency of occurrence of an ECG with a symptom of ICR was monitored on the basis of observations of the entire array of previously collected ECGs of the patient by comparing the frequency of occurrence of an ECG with a sign of ICG for the previous and subsequent periods of observation: days, weeks, months, years.

Наблюдается тренд (пунктирная линия), что для пациента А с установленным сахарным диабетом 2–го типа, отсутствует динамика частоты проявления признака НУО (фиг. 4а), что может говорить о положительной динамике в отношении нормализации углеводного обмена.There is a trend (dashed line) that for patient A with established type 2 diabetes mellitus, there is no dynamics of the frequency of manifestation of the ICD sign (Fig. 4a), which may indicate a positive trend in relation to the normalization of carbohydrate metabolism.

Из указанного следует, что для пациента с установленным сахарным диабетом 2–го типа, отсутствует динамика частоты проявления признака НУО (фиг. 4а).It follows from the above that for a patient with established type 2 diabetes mellitus, there is no dynamics in the frequency of manifestation of the symptom of SMD (Fig. 4a).

ПРИМЕР 2. EXAMPLE 2.

Пациент Б, возраст 73 года. Диагноз: сахарный диабет не диагностируется. Сопутствующих хронических заболеваний нет. Общее состояние по результатам обследования удовлетворительное. Patient B, age 73. Diagnosis: diabetes is not diagnosed. There are no associated chronic diseases. The general condition according to the results of the examination is satisfactory.

Осуществляли мониторинг электрокардиограммы (ЭКГ) сердца. Съем ЭКГ производили от 5 до 20 раз в неделю с февраля 2016 года по август 2019 года (фиг. 5а). The electrocardiogram (ECG) of the heart was monitored. The ECG was taken from 5 to 20 times a week from February 2016 to August 2019 (Fig.5a).

Осуществляли накопление в базе данных последовательности снятого множества его электрокардиограмм (ЭКГ) по меньшей мере первого отведения, маркированных идентификаторами пациента. Указанную последовательность получали путем добавления каждой новой регистрируемой ЭКГ пациента к его ранее накопленной последовательности множества ЭКГ на протяжении всего времени наблюдения.The accumulation in the database of the sequence of the captured plurality of his electrocardiograms (ECG) of at least the first derivation, marked with patient identifiers, was carried out. This sequence was obtained by adding each new recorded ECG of the patient to his previously accumulated sequence of multiple ECGs throughout the observation period.

Осуществляли преобразование Фурье каждой из снятого множества ЭКГ для получения амплитудного спектра Фурье для каждой из снятого множества ЭКГ.Fourier transform was performed on each of the captured multiple ECGs to obtain the amplitude Fourier spectrum for each of the captured multiple ECGs.

Производили дискретизацию амплитудного спектра Фурье каждой из снятого множества ЭКГ для получения дискретного вида исходной формы амплитудного спектра Фурье (ДЭКГ) каждой из снятого множества ЭКГ (примеры фиг.1 и фиг.2).Produced discretization of the amplitude Fourier spectrum of each of the captured set of ECGs to obtain a discrete view of the original form of the amplitude Fourier spectrum (DECG) of each of the captured set of ECGs (examples of figure 1 and figure 2).

В итоге все ЭКГ серии подразделяются на два класса: содержащие признак НУО и не содержащие признак НУО (фиг. 5а).As a result, all ECG series are subdivided into two classes: those containing the ICD sign and those not containing the ICG sign (Fig. 5a).

Осуществляли компьютерную обработку, при которой анализировали ДЭКГ для выявления наличия/отсутствия кардиопризнака нарушения углеводного обмена (НУО) путем установления сходства/отличия с ДЭКГ пациентов с НУО из аннотированной выборки ЭКГ и ДЭКГ здоровых пациентов из аннотированной выборки ЭКГ. Computer processing was carried out, in which DECG was analyzed to detect the presence / absence of cardiac sign of carbohydrate metabolism disorder (CVD) by establishing the similarity / difference with DECG of patients with CMD from an annotated sample of ECG and DECG of healthy patients from an annotated sample of ECG.

Рассчитывали степень отличия анализируемой ДЭКГ от ДЭКГ здоровых людей и использовали ее в качестве интегрального показателя нарушения углеводного обмена.The degree of difference between the analyzed DECG and the DECG of healthy people was calculated and used as an integral indicator of impaired carbohydrate metabolism.

Оценивали изменение во времени уровня нарушения углеводного обмена пациента по изменению во времени интегрального показателя нарушения углеводного обмена.The change over time in the level of impaired carbohydrate metabolism of the patient was assessed by the change in time of the integral indicator of impaired carbohydrate metabolism.

Осуществляли прогнозирование уровня нарушения углеводного обмена пациента Б на основе "истории наблюдений", представляющей собой зарегистрированные изменения во времени предыдущих значений интегрального показателя нарушения углеводного обмена.The prediction of the level of carbohydrate metabolism disorder in patient B was carried out on the basis of the "observation history", which is the recorded changes in time of the previous values of the integral indicator of the carbohydrate metabolism disorder.

Суммарная доля ЭКГ с кардиопризнаком НУО 47% и без НУО – 53% за весь период наблюдений (фиг. 5в).The total share of ECGs with cardiac signs of ICR is 47% and without ICG - 53% for the entire observation period (Fig. 5c).

Осуществляли наблюдение за динамикой нарастания – спада частоты появления у пациента ЭКГ с признаком НУО на основе наблюдений за всем массивом ранее собранных ЭКГ пациента путем сопоставления частоты возникновения ЭКГ с признаком НУО за предыдущие и последующие периоды наблюдений: дни, недели, месяцы, годы.The dynamics of the increase - decrease in the frequency of occurrence of an ECG with a symptom of ICR was monitored on the basis of observations of the entire array of previously collected ECGs of the patient by comparing the frequency of occurrence of an ECG with a sign of ICG for the previous and subsequent periods of observation: days, weeks, months, years.

Для пациента Б, у которого сахарный диабет не диагностируется, наблюдается тренд (пунктирная линия) на уменьшение показателя частоты проявления признака НУО, что может говорить о положительной динамике в отношении нормализации углеводного обмена.For patient B, in whom diabetes mellitus is not diagnosed, there is a trend (dashed line) for a decrease in the frequency of manifestation of the symptom of ICD, which may indicate a positive trend in relation to the normalization of carbohydrate metabolism.

Таким образом, это пример наблюдений для пациента с увеличением частоты возникновения признаков НУО.Thus, this is an example of observation for a patient with an increase in the incidence of signs of CMD.

ПРИМЕР 3.EXAMPLE 3.

Пациент В, возраст 44 года. Диагноз: сахарный диабет не диагностируется. Сопутствующих хронических заболеваний нет. Общее состояние по результатам обследования удовлетворительное. Patient B, 44 years old. Diagnosis: diabetes is not diagnosed. There are no associated chronic diseases. The general condition according to the results of the examination is satisfactory.

Осуществляли мониторинг электрокардиограммы (ЭКГ) сердца. Съем ЭКГ производили от 5 до 20 раз в неделю с апреля 2017 года по август 2019 года (фиг. 6а). The electrocardiogram (ECG) of the heart was monitored. The ECG was taken from 5 to 20 times a week from April 2017 to August 2019 (Fig.6a).

Осуществляли накопление в базе данных последовательности снятого множества его электрокардиограмм (ЭКГ) по меньшей мере первого отведения, маркированных идентификаторами пациента. Указанную последовательность получали путем добавления каждой новой регистрируемой ЭКГ пациента к его ранее накопленной последовательности множества ЭКГ на протяжении всего времени наблюдения.The accumulation in the database of the sequence of the captured plurality of his electrocardiograms (ECG) of at least the first derivation, marked with patient identifiers, was carried out. The specified sequence was obtained by adding each new recorded ECG of the patient to his previously accumulated sequence of multiple ECGs throughout the observation period.

Осуществляли преобразование Фурье каждой из снятого множества ЭКГ для получения амплитудного спектра Фурье для каждой из снятого множества ЭКГ.Fourier transform was performed for each of the captured multiple ECGs to obtain the amplitude Fourier spectrum for each of the captured multiple ECGs.

Производили дискретизацию амплитудного спектра Фурье каждой из снятого множества ЭКГ для получения дискретного вида исходной формы амплитудного спектра Фурье (ДЭКГ) каждой из снятого множества ЭКГ (примеры фиг.1 и фиг.2).Produced discretization of the amplitude Fourier spectrum of each of the captured set of ECGs to obtain a discrete view of the original form of the amplitude Fourier spectrum (DECG) of each of the captured set of ECGs (examples of figure 1 and figure 2).

В итоге все ЭКГ серии подразделяются на два класса: содержащие признак НУО и не содержащие признак НУО (фиг. 6а).As a result, all ECG series are subdivided into two classes: containing the ICD sign and those not containing the ICG sign (Fig. 6a).

Осуществляли компьютерную обработку, при которой анализировали ДЭКГ для выявления наличия/отсутствия кардиопризнака нарушения углеводного обмена (НУО) путем установления сходства/отличия с ДЭКГ пациентов с НУО из аннотированной выборки ЭКГ и ДЭКГ здоровых пациентов из аннотированной выборки ЭКГ. Computer processing was carried out, in which DECG was analyzed to detect the presence / absence of cardiac sign of carbohydrate metabolism disorder (CVD) by establishing the similarity / difference with DECG of patients with CMD from an annotated sample of ECG and DECG of healthy patients from an annotated sample of ECG.

Рассчитывали степень отличия анализируемой ДЭКГ от ДЭКГ здоровых людей и использовали ее в качестве интегрального показателя нарушения углеводного обмена.The degree of difference between the analyzed DECG and the DECG of healthy people was calculated and used as an integral indicator of impaired carbohydrate metabolism.

Оценивали изменение во времени уровня нарушения углеводного обмена пациента по изменению во времени интегрального показателя нарушения углеводного обмена.The change over time in the level of impaired carbohydrate metabolism of the patient was assessed by the change in time of the integral indicator of impaired carbohydrate metabolism.

Осуществляли прогнозирование уровня нарушения углеводного обмена пациента В на основе "истории наблюдений", представляющей собой зарегистрированные изменения во времени предыдущих значений интегрального показателя нарушения углеводного обмена.The prediction of the level of carbohydrate metabolism disorder in patient B was carried out on the basis of the "observation history", which is the recorded changes in time of the previous values of the integral indicator of the carbohydrate metabolism disorder.

Суммарная доля ЭКГ с кардиопризнаком НУО 29% и без НУО – 71% за весь период наблюдений (фиг. 6в).The total share of ECGs with cardiac signs of ICR is 29% and without ICG - 71% for the entire observation period (Fig. 6c).

Осуществляли наблюдение за динамикой нарастания – спада частоты появления у пациента ЭКГ с признаком НУО на основе наблюдений за всем массивом ранее собранных ЭКГ пациента путем сопоставления частоты возникновения ЭКГ с признаком НУО за предыдущие и последующие периоды наблюдений: дни, недели, месяцы, годы.The dynamics of the increase - decrease in the frequency of occurrence of an ECG with a symptom of ICR was monitored on the basis of observations of the entire array of previously collected ECGs of the patient by comparing the frequency of occurrence of an ECG with a sign of ICG for the previous and subsequent periods of observation: days, weeks, months, years.

Для пациента В, у которого сахарный диабет не диагностируется, наблюдается тренд (пунктирная линия) на уменьшение показателя частоты проявления признака НУО, что может говорить о положительной динамике в отношении нормализации углеводного обмена.For patient B, in whom diabetes mellitus is not diagnosed, there is a trend (dashed line) for a decrease in the frequency of manifestation of the ICD sign, which may indicate a positive trend in relation to the normalization of carbohydrate metabolism.

Таким образом, это пример наблюдений для пациента со снижением частоты возникновения признаков НУО.Thus, this is an example of observation for a patient with a decrease in the incidence of symptoms of CMD.

ПРИМЕР 4EXAMPLE 4

Пациент Г, возраст 34 года. Диагноз: сахарный диабет не диагностируется. Сопутствующих хронических заболеваний нет. Общее состояние по результатам обследования удовлетворительное. Patient D, age 34. Diagnosis: diabetes is not diagnosed. There are no associated chronic diseases. The general condition according to the examination results is satisfactory.

Осуществляли мониторинг электрокардиограммы (ЭКГ) сердца. Съем ЭКГ производили от 5 до 20 раз в неделю с апреля 2017 года по август 2019 года (фиг. 7а). The electrocardiogram (ECG) of the heart was monitored. The ECG was taken from 5 to 20 times a week from April 2017 to August 2019 (Fig.7a).

Осуществляли накопление в базе данных последовательности снятого множества его электрокардиограмм (ЭКГ) по меньшей мере первого отведения, маркированных идентификаторами пациента. Указанную последовательность получали путем добавления каждой новой регистрируемой ЭКГ пациента к его ранее накопленной последовательности множества ЭКГ на протяжении всего времени наблюдения.The accumulation in the database of the sequence of the captured plurality of his electrocardiograms (ECG) of at least the first derivation, marked with patient identifiers, was carried out. This sequence was obtained by adding each new recorded ECG of the patient to his previously accumulated sequence of multiple ECGs throughout the observation period.

Осуществляли преобразование Фурье каждой из снятого множества ЭКГ для получения амплитудного спектра Фурье для каждой из снятого множества ЭКГ.Fourier transform was performed on each of the captured multiple ECGs to obtain the amplitude Fourier spectrum for each of the captured multiple ECGs.

Производили дискретизацию амплитудного спектра Фурье каждой из снятого множества ЭКГ для получения дискретного вида исходной формы амплитудного спектра Фурье (ДЭКГ) каждой из снятого множества ЭКГ (примеры фиг.1 и фиг.2).Produced discretization of the amplitude Fourier spectrum of each of the captured set of ECGs to obtain a discrete view of the original form of the amplitude Fourier spectrum (DECG) of each of the captured set of ECGs (examples of figure 1 and figure 2).

В итоге все ЭКГ серии подразделяются на два класса: содержащие признак НУО и не содержащие признак НУО (фиг. 7а).As a result, all ECG series are subdivided into two classes: those containing the ICD sign and those not containing the ICG sign (Fig. 7a).

Осуществляли компьютерную обработку, при которой анализировали ДЭКГ для выявления наличия/отсутствия кардиопризнака нарушения углеводного обмена (НУО) путем установления сходства/отличия с ДЭКГ пациентов с НУО из аннотированной выборки ЭКГ и ДЭКГ здоровых пациентов из аннотированной выборки ЭКГ. Computer processing was carried out, in which DECG was analyzed to detect the presence / absence of cardiac sign of carbohydrate metabolism disorder (CVD) by establishing the similarity / difference with DECG of patients with CMD from an annotated sample of ECG and DECG of healthy patients from an annotated sample of ECG.

Рассчитывали степень отличия анализируемой ДЭКГ от ДЭКГ здоровых людей и использовали ее в качестве интегрального показателя нарушения углеводного обмена.The degree of difference between the analyzed DECG and the DECG of healthy people was calculated and used as an integral indicator of impaired carbohydrate metabolism.

Оценивали изменение во времени уровня нарушения углеводного обмена пациента по изменению во времени интегрального показателя нарушения углеводного обмена.The change over time in the level of impaired carbohydrate metabolism of the patient was assessed by the change in time of the integral indicator of impaired carbohydrate metabolism.

Осуществляли прогнозирование уровня нарушения углеводного обмена пациента В на основе "истории наблюдений", представляющей собой зарегистрированные изменения во времени предыдущих значений интегрального показателя нарушения углеводного обмена.The prediction of the level of carbohydrate metabolism disorder in patient B was carried out on the basis of the "observation history", which is the recorded changes in time of the previous values of the integral indicator of the carbohydrate metabolism disorder.

Суммарная доля ЭКГ с кардиопризнаком НУО 9% и без НУО – 91% за весь период наблюдений (фиг. 7в).The total proportion of ECGs with cardiac signs of ICR is 9% and without ICG - 91% for the entire observation period (Fig. 7c).

Осуществляли наблюдение за динамикой нарастания – спада частоты появления у пациента ЭКГ с признаком НУО на основе наблюдений за всем массивом ранее собранных ЭКГ пациента путем сопоставления частоты возникновения ЭКГ с признаком НУО за предыдущие и последующие периоды наблюдений: дни, недели, месяцы, годы.The dynamics of the increase - decrease in the frequency of occurrence of an ECG with a symptom of ICR was monitored on the basis of observations of the entire array of previously collected ECGs of the patient by comparing the frequency of occurrence of an ECG with a sign of ICG for the previous and subsequent periods of observation: days, weeks, months, years.

Для пациента Г, у которого сахарный диабет не диагностируется, наблюдается тренд (пунктирная линия) на уменьшение показателя частоты проявления признака НУО, что может говорить о положительной динамике в отношении нормализации углеводного обмена.For patient D, in whom diabetes mellitus is not diagnosed, there is a trend (dashed line) for a decrease in the frequency of manifestation of a symptom of ICD, which may indicate a positive trend in relation to the normalization of carbohydrate metabolism.

Таким образом, это пример наблюдений для пациента со снижением частоты возникновения признаков НУО.Thus, this is an example of observation for a patient with a decrease in the incidence of symptoms of CMD.

Claims (37)

1. Компьютеризированный способ неинвазивного выявления нарушения углеводного обмена по электрокардиограмме (ЭКГ) сердца, которое рассматривается в качестве открытой нелинейной автоколебательной системы, характеризующейся автовозвратом Ферми–Паста–Улама (ФПУ), при этом ЭКГ является представлением автовозврата ФПУ, содержащий этапы, на которых:1. A computerized method for non-invasive detection of carbohydrate metabolism disorders by the electrocardiogram (ECG) of the heart, which is considered as an open nonlinear self-oscillating system characterized by Fermi-Pasta-Ulam (FPU) auto-return, while the ECG is a representation of the auto-return of the FPU, containing the stages at which: – осуществляют съем по меньшей мере одной электрокардиограммы по меньшей мере первого отведения;- carry out the removal of at least one electrocardiogram of at least the first lead; – осуществляют преобразование Фурье указанной по меньшей мере одной ЭКГ для получения амплитудного спектра Фурье для указанной по меньшей мере одной ЭКГ;- carry out the Fourier transform of the specified at least one ECG to obtain the amplitude Fourier spectrum for the specified at least one ECG; – производят дискретизацию амплитудного спектра Фурье указанной по меньшей мере одной ЭКГ для получения дискретного вида исходной формы амплитудного спектра Фурье (ДЭКГ) указанной по меньшей мере одной ЭКГ;- produce discretization of the Fourier amplitude spectrum of the specified at least one ECG to obtain a discrete form of the original form of the Fourier amplitude spectrum (DECG) of the specified at least one ECG; – используют полученную ДЭКГ для компьютерной обработки, при которой- use the obtained DECG for computer processing, in which – анализируют ДЭКГ для выявления наличия/отсутствия кардиопризнака нарушения углеводного обмена (НУО) путем установления сходства/отличия с ДЭКГ пациентов с НУО из аннотированной выборки ЭКГ и ДЭКГ здоровых пациентов из аннотированной выборки ЭКГ, при этом наличие сходства анализируемой ДЭКГ с ДЭКГ пациентов с НУО и отсутствие сходства с ДЭКГ здоровых пациентов является признаком нарушения углеводного обмена. - analyze DECG to detect the presence / absence of a cardiac sign of carbohydrate metabolism disorder (MCI) by establishing similarity / difference with DECG of patients with MCI from an annotated sample of ECG and DECG of healthy patients from an annotated sample of ECG, while the presence of similarity of the analyzed DECG with DECG of patients with MCI and the lack of similarity with DECG in healthy patients is a sign of impaired carbohydrate metabolism. 2. Компьютеризированный способ по п.1, в котором этап дискретизации осуществляют путем построения огибающей для Фурье преобразованной по меньшей мере одной ЭКГ в натуральном/усредненном виде.2. The computerized method of claim 1, wherein the sampling step is performed by constructing a Fourier envelope of the transformed at least one ECG in natural / averaged form. 3. Компьютеризированный способ по п.1, в котором этап дискретизации осуществляют путем построения огибающей пиков гармоник для Фурье преобразованной по меньшей мере одной ЭКГ.3. The computerized method of claim 1, wherein the sampling step is performed by constructing a harmonic peak envelope for the Fourier transformed at least one ECG. 4. Компьютеризированный способ скрининга населения для выявления лиц с признаками нарушения углеводного обмена по их электрокардиограмме (ЭКГ) сердца, которое рассматривается в качестве открытой нелинейной автоколебательной системы, характеризующейся автовозвратом Ферми–Паста–Улама (ФПУ), при этом ЭКГ является представлением автовозврата ФПУ, содержащий этапы, на которых:4. A computerized method of screening the population to identify persons with signs of carbohydrate metabolism disorders by their electrocardiogram (ECG) of the heart, which is considered as an open nonlinear self-oscillating system, characterized by Fermi-Pasta-Ulam (FPU) auto-return, while the ECG is a representation of the auto-return of the FPU, containing the stages at which: – задают целевые показатели чувствительности и специфичности скрининга;- set targets for the sensitivity and specificity of screening; – осуществляют подготовку к проведению скрининга, для чего определяют по таблице, с учетом заданных целевых показателей чувствительности и специфичности, минимально необходимое количество электрокардиограмм (ЭКГ) одного обследуемого и пороговое значение количества ЭКГ с признаками НУО для каждой возрастной группы наблюдения, при превышении которого признается наличие НУО у пациентов группы, и- carry out preparation for screening, for which it is determined according to the table, taking into account the set target indicators of sensitivity and specificity, the minimum required number of electrocardiograms (ECG) of one subject and the threshold value of the number of ECGs with signs of SME for each age group of observation, upon exceeding which the presence of ICR in patients of the group, and – проводят скрининг населения для выявления лиц с признаками нарушения углеводного обмена, для чего- conduct screening of the population to identify persons with signs of carbohydrate metabolism disorders, for which – осуществляют съем определенного по таблице минимально необходимого количества электрокардиограмм (ЭКГ) по меньшей мере первого отведения для одного обследуемого;- the minimum required number of electrocardiograms (ECG) of at least the first derivation for one subject is removed, determined according to the table; – осуществляют преобразование Фурье каждой снятой ЭКГ из определенного количества ЭКГ для получения амплитудного спектра Фурье для каждой снятой ЭКГ;- carry out the Fourier transform of each captured ECG from a certain number of ECGs to obtain an amplitude Fourier spectrum for each captured ECG; – производят дискретизацию амплитудного спектра Фурье указанной каждой снятой ЭКГ для получения дискретного вида исходной формы амплитудного спектра Фурье (ДЭКГ) указанной каждой снятой ЭКГ;- produce discretization of the Fourier amplitude spectrum of the specified each captured ECG to obtain a discrete form of the original form of the Fourier amplitude spectrum (DECG) of the specified each captured ECG; – используют ДЭКГ для компьютерной обработки, при которой- use DECG for computer processing, in which – анализируют ДЭКГ для выявления наличия/отсутствия кардиопризнака нарушения углеводного обмена (НУО) путем установления сходства/отличия с ДЭКГ пациентов с НУО из аннотированной выборки ЭКГ и ДЭКГ здоровых пациентов из аннотированной выборки ЭКГ, при этом наличие сходства анализируемой ДЭКГ с ДЭКГ пациентов с НУО и отсутствие сходства с ДЭКГ здоровых пациентов является признаком нарушения углеводного обмена; - analyze DECG to detect the presence / absence of a cardiac sign of carbohydrate metabolism disorder (MCI) by establishing similarity / difference with DECG of patients with MCD from an annotated sample of ECG and DECG of healthy patients from an annotated sample of ECG, while the presence of similarity of the analyzed DECG with DECG of patients with MCD and lack of similarity with DECG of healthy patients is a sign of a violation of carbohydrate metabolism; – осуществляют статистический анализ результатов скрининга, для чего из минимального необходимого количества ЭКГ одного обследуемого определяют количество ЭКГ с признаком НУО и сопоставляют его с заданным пороговым значением, по которому судят о наличии нарушения углеводного обмена у обследуемого.- a statistical analysis of the screening results is carried out, for which, from the minimum required number of ECGs of one subject, the number of ECGs with an ICG sign is determined and compared with a predetermined threshold value, by which the presence of a carbohydrate metabolism disorder in the subject is judged. 5. Компьютеризированный способ по п.4, в котором дополнительно5. The computerized method according to claim 4, wherein additionally – судят о степени тяжести нарушения углеводного обмена по тому, на сколько количество ЭКГ с признаком НУО одного обследуемого превышает пороговое значение, по результату которой ставят предварительный диагноз о наличии заболевания сахарным диабетом.- the severity of carbohydrate metabolism disorders is judged by how much the number of ECGs with a sign of CSD in one subject exceeds the threshold value, which results in a preliminary diagnosis of diabetes mellitus. 6. Компьютеризированный способ мониторинга уровня нарушения углеводного обмена пациента по электрокардиограмме (ЭКГ) сердца, которое рассматривается в качестве открытой нелинейной автоколебательной системы, характеризующейся автовозвратом Ферми–Паста–Улама (ФПУ), при этом ЭКГ является представлением автовозврата ФПУ, содержащий этапы, на которых:6. A computerized method for monitoring the level of impaired carbohydrate metabolism of a patient according to the electrocardiogram (ECG) of the heart, which is considered as an open nonlinear self-oscillating system characterized by Fermi-Pasta-Ulam (FPU) auto-return, while the ECG is a representation of the FPU auto-return containing : – для каждого пациента из наблюдаемых пациентов осуществляют накопление в базе данных последовательности снятых электрокардиограмм (ЭКГ) по меньшей мере первого отведения, маркированных идентификаторами пациента, указанную последовательность получают путем добавления каждой новой регистрируемой ЭКГ пациента, маркированной указанными идентификаторами, к его ранее накопленной последовательности ЭКГ на протяжении всего времени наблюдения;- for each patient of the observed patients, a sequence of electrocardiograms (ECG) of at least the first lead marked with patient identifiers is accumulated in the database, the specified sequence is obtained by adding each new recorded ECG of the patient, marked with the indicated identifiers, to his previously accumulated ECG sequence on throughout the observation period; – осуществляют преобразование Фурье каждой из снятых ЭКГ для получения амплитудного спектра Фурье для каждой из снятых ЭКГ;- carry out the Fourier transform of each of the captured ECGs to obtain the amplitude Fourier spectrum for each of the captured ECGs; – производят дискретизацию амплитудного спектра Фурье каждой из снятых ЭКГ для получения дискретного вида исходной формы амплитудного спектра Фурье (ДЭКГ) каждой из снятых ЭКГ;- discretization of the Fourier amplitude spectrum of each of the captured ECGs is performed to obtain a discrete view of the original form of the Fourier amplitude spectrum (DECG) of each of the captured ECGs; – используют полученные ДЭКГ для компьютерной обработки, при которой- use the obtained DECG for computer processing, in which – анализируют ДЭКГ для выявления наличия/отсутствия кардиопризнака нарушения углеводного обмена (НУО) путем установления сходства/отличия с ДЭКГ пациентов с НУО из аннотированной выборки ЭКГ и ДЭКГ здоровых пациентов из аннотированной выборки ЭКГ, при этом наличие сходства анализируемой ДЭКГ с ДЭКГ пациентов с НУО и отсутствие сходства с ДЭКГ здоровых пациентов является признаком нарушения углеводного обмена; - analyze DECG to detect the presence / absence of a cardiac sign of carbohydrate metabolism disorder (MCI) by establishing similarity / difference with DECG of patients with MCD from an annotated sample of ECG and DECG of healthy patients from an annotated sample of ECG, while the presence of similarity of the analyzed DECG with DECG of patients with MCD and lack of similarity with DECG of healthy patients is a sign of a violation of carbohydrate metabolism; – рассчитывают степень отличия анализируемой ДЭКГ от ДЭКГ здоровых людей и используют ее в качестве интегрального показателя нарушения углеводного обмена; - the degree of difference between the analyzed DECG and the DECG of healthy people is calculated and used as an integral indicator of the violation of carbohydrate metabolism; – оценивают изменение во времени уровня нарушения углеводного обмена наблюдаемого пациента по изменению во времени интегрального показателя нарушения углеводного обмена;- the change in time of the level of carbohydrate metabolism disturbance in the observed patient is assessed by the change in time of the integral indicator of the carbohydrate metabolism disturbance; – осуществляют прогнозирование уровня нарушения углеводного обмена наблюдаемого пациента на основе "истории наблюдений", представляющей собой зарегистрированные изменения во времени предыдущих значений интегрального показателя нарушения углеводного обмена.- prediction of the level of carbohydrate metabolism disorder of the observed patient is carried out on the basis of the "observation history", which is the registered changes in time of the previous values of the integral indicator of the carbohydrate metabolism disorder. 7. Компьютеризированный способ мониторинга уровня нарушения углеводного обмена пациента по электрокардиограмме (ЭКГ) сердца, которое рассматривается в качестве открытой нелинейной автоколебательной системы, характеризующейся автовозвратом Ферми–Паста–Улама (ФПУ), при этом ЭКГ является представлением автовозврата ФПУ, содержащий этапы, на которых:7. A computerized method for monitoring the level of impaired carbohydrate metabolism of a patient according to the electrocardiogram (ECG) of the heart, which is considered as an open nonlinear self-oscillating system characterized by Fermi-Pasta-Ulam (FPU) auto-return; : – для каждого пациента из наблюдаемых пациентов осуществляют накопление в базе данных последовательности снятых электрокардиограмм (ЭКГ) по меньшей мере первого отведения, маркированных идентификаторами пациента, указанную последовательность получают путем добавления каждой новой регистрируемой ЭКГ пациента, маркированной указанными идентификаторами, к его ранее накопленной последовательности ЭКГ на протяжении всего времени наблюдения;- for each patient of the observed patients, a sequence of electrocardiograms (ECG) of at least the first lead marked with patient identifiers is accumulated in the database, the specified sequence is obtained by adding each new recorded ECG of the patient, marked with the indicated identifiers, to his previously accumulated ECG sequence on throughout the observation period; – осуществляют преобразование Фурье каждой из снятых ЭКГ для получения амплитудного спектра Фурье для каждой из снятых ЭКГ;- carry out the Fourier transform of each of the captured ECGs to obtain the amplitude Fourier spectrum for each of the captured ECGs; – производят дискретизацию амплитудного спектра Фурье каждой из снятых ЭКГ для получения дискретного вида исходной формы амплитудного спектра Фурье (ДЭКГ) каждой из снятых ЭКГ;- discretization of the Fourier amplitude spectrum of each of the captured ECGs is performed to obtain a discrete view of the original form of the Fourier amplitude spectrum (DECG) of each of the captured ECGs; – используют полученные ДЭКГ для компьютерной обработки, при которой- use the obtained DECG for computer processing, in which – анализируют ДЭКГ для выявления наличия/отсутствия кардиопризнака нарушения углеводного обмена (НУО) путем установления сходства/отличия с ДЭКГ пациентов с НУО из аннотированной выборки ЭКГ и ДЭКГ здоровых пациентов из аннотированной выборки ЭКГ, при этом наличие сходства анализируемой ДЭКГ с ДЭКГ пациентов с НУО и отсутствие сходства с ДЭКГ здоровых пациентов является признаком нарушения углеводного обмена; - analyze DECG to detect the presence / absence of a cardiac sign of carbohydrate metabolism disorder (MCI) by establishing similarity / difference with DECG of patients with MCD from an annotated sample of ECG and DECG of healthy patients from an annotated sample of ECG, while the presence of similarity of the analyzed DECG with DECG of patients with MCD and lack of similarity with DECG of healthy patients is a sign of a violation of carbohydrate metabolism; – оценивают изменение во времени уровня нарушения углеводного обмена наблюдаемого пациента по частоте появления кардиограмм с признаком НУО,- the time change in the level of carbohydrate metabolism disturbance in the observed patient is assessed by the frequency of occurrence of cardiograms with a sign of CHD – осуществляют прогнозирование уровня нарушения углеводного обмена наблюдаемого пациента на основе "истории наблюдений", представляющей собой зарегистрированные изменения во времени предыдущих значений частоты появления кардиограмм с признаком НУО.- prediction of the level of carbohydrate metabolism disturbance of the observed patient is carried out on the basis of the "observation history", which is the recorded changes in time of the previous values of the frequency of occurrence of cardiograms with a sign of ICR.
RU2019127394A 2019-08-30 2019-08-30 Computerized method for non-invasive detection of carbohydrate metabolism disorders by electrocardiogram RU2728869C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019127394A RU2728869C1 (en) 2019-08-30 2019-08-30 Computerized method for non-invasive detection of carbohydrate metabolism disorders by electrocardiogram
JP2020144453A JP2021037286A (en) 2019-08-30 2020-08-28 Computer-assisted method for noninvasive detection of carbohydrate metabolism disorders from electrocardiogram

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019127394A RU2728869C1 (en) 2019-08-30 2019-08-30 Computerized method for non-invasive detection of carbohydrate metabolism disorders by electrocardiogram

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2728869C1 true RU2728869C1 (en) 2020-07-31

Family

ID=72085562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019127394A RU2728869C1 (en) 2019-08-30 2019-08-30 Computerized method for non-invasive detection of carbohydrate metabolism disorders by electrocardiogram

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2021037286A (en)
RU (1) RU2728869C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0767843A (en) * 1990-03-19 1995-03-14 Del Mar Avionics Method and equipment for spectrum analysis of electrocardiogram signal
US5601089A (en) * 1993-03-12 1997-02-11 Hewlett-Packard Company Method and apparatus for boosting the amplitude of ECG signals within a predetermined frequency range
US20090221930A1 (en) * 2004-06-14 2009-09-03 Laken Steven J Questions and control paradigms for detecting deception by measuring brain activity
WO2015023692A1 (en) * 2013-08-12 2015-02-19 Intelomed, Inc. Methods for monitoring and analyzing cardiovascular states
US9504415B1 (en) * 2004-12-22 2016-11-29 Neurowave Systems Inc Neuro-behavioral test method for screening and evaluating therapy for ADHD and system
RU2615721C2 (en) * 2015-06-30 2017-04-07 Владимир Николаевич Иванов Device for cardiographic monitoring of patients state
RU2666119C1 (en) * 2017-11-09 2018-09-05 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова" Министерства здравоохранения Российской Федерации Method for diagnosing sarcopenia in elderly and senile patients

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0767843A (en) * 1990-03-19 1995-03-14 Del Mar Avionics Method and equipment for spectrum analysis of electrocardiogram signal
US5601089A (en) * 1993-03-12 1997-02-11 Hewlett-Packard Company Method and apparatus for boosting the amplitude of ECG signals within a predetermined frequency range
US20090221930A1 (en) * 2004-06-14 2009-09-03 Laken Steven J Questions and control paradigms for detecting deception by measuring brain activity
US9504415B1 (en) * 2004-12-22 2016-11-29 Neurowave Systems Inc Neuro-behavioral test method for screening and evaluating therapy for ADHD and system
WO2015023692A1 (en) * 2013-08-12 2015-02-19 Intelomed, Inc. Methods for monitoring and analyzing cardiovascular states
RU2615721C2 (en) * 2015-06-30 2017-04-07 Владимир Николаевич Иванов Device for cardiographic monitoring of patients state
RU2666119C1 (en) * 2017-11-09 2018-09-05 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова" Министерства здравоохранения Российской Федерации Method for diagnosing sarcopenia in elderly and senile patients

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЗИМИНА Е.Ю. "Кластерный анализ кардиологических данных". Статистика и экономика, т. 15, No 2, 2018 *
ЗИМИНА Е.Ю. "Кластерный анализ кардиологических данных". Статистика и экономика, т. 15, No 2, 2018. *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021037286A (en) 2021-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2728855C2 (en) Quantitative indicator of cardiovascular deterioration warning
CN104903897A (en) Assessing susceptibility to epilepsy and epileptic seizures
US20020138012A1 (en) Multiple parameter electrocardiograph system
WO2006102237A2 (en) System and method for evaluating, monitoring, diagnosing, and treating hypertension and other medical disorders
CN109938695A (en) A kind of human body diseases Risk Forecast Method and equipment based on heterogeneous degree index
CN115299887B (en) Detection and quantification method and system for dynamic metabolic function
Nasimov et al. A new approach to classifying myocardial infarction and cardiomyopathy using deep learning
CN112562860A (en) Training method and device of classification model and coronary heart disease auxiliary screening method and device
Nasimov et al. Algorithm of automatic differentiation of myocardial infarction from cardiomyopathy based on electrocardiogram
Pei et al. Heart rate variability based prediction of personalized drug therapeutic response: the present status and the perspectives
Wang et al. Automated J wave detection from digital 12-lead electrocardiogram
RU2728869C1 (en) Computerized method for non-invasive detection of carbohydrate metabolism disorders by electrocardiogram
Arafat et al. Classification of coronary artery disease stress ECGs using uncertainty modeling
Madona et al. Classification of ECG signals using the Naïve Bayes classification method and its implementation in android-based smart health care
Oweis et al. A computer-aided ECG diagnostic tool
Manukova et al. An Approach to Evaluation of Clinically Healthy People by Preventive Cardio Control
Lim et al. ECG signal analysis for patient with metabolic syndrome based on 1D-convolution neural network
Mayorov et al. Application of space technologies for valuation of a stress level
RU2193341C2 (en) Method for determining human cardiovascular system aging rate
Chen et al. Beat-to-beat heart rate detection based on seismocardiogram using BiLSTM network
Mai et al. Non-Laboratory-Based Risk Factors for Automated Heart Disease Detection
RU2083155C1 (en) Method for assessing human organism's condition as integral system as function of degree of strain of its regulatory mechanisms
RU2751817C1 (en) Computerized method for non-invasive detection of carbohydrate metabolism disorders by heart rate variability and wearable autonomous device for its implementation
Yazawa et al. The scaling exponent calculated by the detrended fluctuation analysis, distinguishes the injured sick hearts against normal healthy hearts
Ulka Cardiac Health Assessment using HRV analysis