CZ2014351A3

CZ2014351A3 - Způsob vyhodnocení signálu EKG a zařízení pro provádění tohoto způsobu

Info

Publication number: CZ2014351A3
Application number: CZ2014-351A
Authority: CZ
Inventors: Pavel Jurák; Josef Halámek; Vlastimil Vondra; Ivo Viščor; Petr Klimeš; Filip Plešinger; Pavel Leinveber; Petr Veselý; Tereza Reichlová; umbera Josef Ĺ; Jaroslav MeluzĂn; Karel Zeman; Miroslav Novák; Michal Kuna
Original assignee: Ústav přístrojové techniky Akademie věd ČR, v.v.i.; Fakultní nemocnice u sv. Anny v Brně; M & I, Spol. S R.O.
Priority date: 2014-05-22
Filing date: 2014-05-22
Publication date: 2015-12-02

Abstract

Způsobe měření a analýzy ultra vysokofrekvenčního EKG se provádí měřením EKG ve frekvenčním pásmu nejméně 500 Hz a dynamickým rozsahem 100 dB. V signálu UHF EKG se na časové ose detekují polohy R.sub.m.n.vlny R v QRS komplexu EKG a signál EKG se převede na amplitudové nebo výkonové obálky, frekvenční rozsah amplitudových nebo výkonových obálek je kdekoliv v rozsahu od 0,2 Hz do nejméně 500 Hz.

Description

Způsob vyhodnocení signálu EKG a zařízení pro provádění tohoto způsobu 1 M

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu vyhodnocení signálu EKG a zařízeni pro provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Zařízení pro záznam elektrické aktivity srdce, elektrokardiogramu či EKG, jsou běžně používaná v kardiologii pro diagnostiku srdecmch onemocnění. Standardní EKG monitory poskytují signál ve frekvenčním rozsahu do cca 100 Hz. V omezené míře se vyskytují na tíhu citlivé EKG monitory, označované jako HD EKG nebo HF EKG monitory, s vyšší vzorkovací frekvencí až do 4 kHz. U těchto zařízení se využívá frekvenční pásmo do 250 Hz. Řada publikací ukázala, že v tomto frekvenčním pásmu se výhradně v oblasti QRS komplexu objevují nárůsty amplitudy vysokofrekvenčního signálu. Stav techniky a analýzy vysokofrekvenčního EKG je přehledně popsán v článku Guy Amit, et al. 2014. Různý tvar QRS komplexu v pásmu 150 až 250 Hz, t.j. centralizace popřípadě rozšíření a rozdvojeni frekvenčních hrotů, slouží k diagnostice patologických jevů v myokardu, především srdeční ischemie.

Limitací současných HF EKG monitorů je omezený frekvenční rozsah a omezená dynamika měřeného signálu EKG, které neumožňují následnou analýzu a interpretaci vysokofrekvenčních elektrických aktivit v pásmech vysoko nad 250 Hz. Současná limitace není pouze v technice měření EKG ale také způsobu zpracování a interpretace ultra vysokofrekvenčních signálů EKG.

Účelem tohoto vynálezu je definovat zařízení pro měření ultia vysokofrekvenčních oscilací generovaných myokardem UHF EKG, frekvenční pásmo nad nebo vysoko nad 250 Hz, a stanovit způsob analýzy ultra vysokofrekvenční elektrické aktivity srdečního svalu. Pomoci UHF EKG

2.2 5 7011

22-05-14 08:01

Str: 13

Fax od:

420 543 211 366 zařízení a způsobem vyhodnocení měřeného UHF EKG signálu je mozne jednoduchým a neinvazivním postupem diagnostikovat různé srdeční abnormality, patologie a stanovovat rizika náhlé srdeční smrti. Tento vynález také umožňuje doposud neznámou interpretaci měřené elektrické aktivity srdečního svalu. Ultra vysokofrekvenční oscilace, měřitelné pomoci tohoto vynálezu, podávají informaci o času a místě aktivace depolarizační fáze akčního potenciálu kontraktibilních buněk převážně levé a pravé komory myokardu.

Podstata vynálezu

Výše uvedeného účelu je dosaženo způsobem vyhodnocení signálu EKG, jehož podstata spočívá v tom, že se na signálu EKG v měřicích kanálech zvolí frekvenční pásmo nad kmitočtem 250 Hz, z této složky signálu EKG se ve zvoleném frekvenčním pásmu vypočítají amplitudové nebo výkonové obálky signálu EKG, které se pro zvýšení poměru signál šum v příslušném kanále zprůměrují podle polohy R_m R vlny, načež se zprůměrované amplitudové nebo výkonové obálky signálu EKG z jednotlivých kanálů porovnají na časové ose.

Ve výhodném provedení vynálezu se amplitudové nebo výkonové obálky signálu EKG vypočítají pomocí Hilbertovy transformace nebo filtiací, umocněním signálu EKG na druhou a vyhlazením.

V dalším výhodném provedení vynálezu se pro porovnání zprůměrovaných amplitudových nebo výkonových obálek signálu EKG z jednotlivých kanálů na časové ose amplitudové nebo výkonové obálky signálu EKG zobrazí na zobrazovači, přičemž zobrazenému signálu z každého jednotlivého kanálu je přiřazena jedna barva nebo jeden stupeň šedi.

V jiném výhodném provedení vynálezu se amplitudové nebo výkonové obálky signálu EKG z jednotlivých kanálů převedou do řady numerických parametrů, definujících amplitudy, výkony a jejich časové rozložení v jednotlivých kanálech nebo v součtech signálů EKG z jednotlivých kanálu.

D3542

ZZ-05-14 08:01

Str: 14

Fax od:

+4Z0 543 Zll 366

- 3- ··.·:: ····,, :

···· ···· ·· ··· ···

V dalším výhodném provedení vynálezu se numerické parametry zahrnující amplitudy nebo výkony v jednotlivých kanálech nebo součtu vybraných kanálů a frekvenčních pásmech počítají jako maxima nebo integrální součty ve vybrané časové oblasti v intervalu 300 ms před a 600 ms za polohou R_m R vlny QRS komplexu.

Ve zvláště výhodném provedení vynálezu se na signálu EKG v měřicích kanálech zvolí druhé frekvenční pásmo nad kmitočtem 0,2 Hz, z této složky signálu EKG se ve druhém frekvenčním pásmu vypočítají amplitudové nebo výkonové obálky signálu EKG, které se pro zvýšení pornem signál šum v příslušném kanále zprůměrují podle polohy R_m R vlny. Amplitudové nebo výkonové obálky v druhém frekvenčním pásmu signálu EKG z jednotlivých kanálů se pak převedou do řady numerických parametrů, definujících amplitudy, výkony a jejich časové rozložení v jednotlivých kanálech nebo v součtech signálu EKG z jednotlivých kanálů, načež se numerické parametry v prvním frekvenčním pásmu normalizují podle parametru ve druhém frekvenčním pásmu podle vzorce P_n = P1/P2, kde P_n je normalizovaný parametr, Pí je parametr v prvním frekvenčním pásmu a P2 j^e parametr ve druhém frekvenčním pásmu.

Je rovněž výhodné, jestliže se numerické parametry zahrnující Časové rozložení amplitud nebo výkonů v jednotlivých kanálech nebo součtu jednotlivých kanálů a frekvenčních pásmech počítají jako časové polohy nebo rozdíly časových poloh maxim nebo těžišť amplitud nebo výkonů v jednotlivých kanálech nebo jejich součtech.

V dalším výhodném provedení způsobu vyhodnocení signálu EKG se numerické parametry zobrazí v grafit, kde na ose x jsou jednotlivé kanály VI, V2, V3, V4, V5 a V 6 a na ose Y amplitudy nebo výkony nebo časové rozložení amplitud nebo výkonů.

Zvláště výhodné pak je, jestliže se amplitudové nebo výkonové obálky jednotlivých kanálů nebo součtu vybraných kanálu převedou na slyšitelný zvukový signál tak, že nosný kmitočet ve slyšitelném frekvenčním pásmu

0)542

22-05-14 08:02

Str: 15

Fax od :

+420 543 211 366 ⁴ . : : ···.. i v rozsahu 300 až 15000 Hz je modulován amplitudovou nebo výkonovou obálkou jednotlivých kanálů nebo součtu vybraných kanálů, stím, ze tyto obálky jsou roztaženy v časové oblasti jedenkrát až desetkrát. Variantně se rovněž může součet amplitudových nebo výkonových obálek kanalu V1,V2 a V3 a součet amplitudových nebo výkonových obálek kanálů V4, V5 a V6 signálu EKG převést na dva slyšitelné zvukové signály s odlišným nosným kmitočtem pro stereofonní reprodukci ultra vysokofrekvenční srdeční aktivity.

Výše uvedeného účelu je rovněž dosaženo zařízením pro prováděni popsaného způsobu, kde podstata tohoto zařízení bude níže popsána. Zařízení obsahuje blok analogových zesilovačů, k jehož výstupu je připojen vstup bloku převodníků analogového signálu na digitální signál. Jednotlivé analogové zesilovače bloku analogových zesilovačů jsou svými vstupy připojeny na výstupy jednotlivých kanálů signálu EKG a jejich výstupy jsou připojeny ke vstupům jednotlivých převodníků analogového signálu na digitální signál bloku převodníků analogového signálu na digitální signál. Celé přenosové pásmo řetězce bloku analogových zesilovačů a bloku převodníků analogového signálu na digitální signál má dynamický rozsah nad 100 dB v každém zaznamenávaném kanále. K výstupům jednotlivých převodníků analogového signálu na digitální signál bloku převodníků analogového signálu na digitální signál je připojena paměťová jednotka. K výstupu pamětové jednotky je připojen detektor R_m R vlny QRS komplexu, k jehož výstupu je přes pásmový filtr připojena jednotka výpočtu obálek a zprůměrování. K výstupu jednotky výpočtu obálek a zprůměrování je pak připojena alespoň jedna indikační jednotka.

Ve výhodném provedení zařízení podle vynálezu je indikační jednotkou zobrazovač pro zobrazení obálek a/nebo vypočtených numerických parametrů.

V dalším výhodném provedení zařízení podle vynálezu je indikační jednotkou je generátor zvukového signálu.

D3542

ZZ-05-14 08:0Z Str: 16 _Fax od: +420 543 Zll 366

- 5 Přehled obrázků na výkresech

Vynález je dále podrobněji objasněn pomocí obrázků uvedených na přiložených výkresech, kde na obr. 1 jsou znázorněny výkonové obálky změřeného signálu EKG v různých frekvenčních pásmech, na obr. 2 je znázorněna poloha R_m R vlny ve dvanácti svodovém signálu EKG, na obr. 3 je ukázka amplitudových obálek v milivoltech dvanáctisvodového signálu EKG z obr. 1 a obr. 2 v pásmu 500 až 1000 Hz, na obr. 4 je znázorněna detekce maxim a jejich časových poloh zprůměměných amplitudových obálek u dvou různých kanálů EKG, na obr. 5 je znázorněna detekce poloh a hodnot integrálních součtů amplitudových obálek z obr 4, na obr. 6 jsou vedle sebe znázorněny časové polohy maxim pro jednotlivé kanály u zdravého dobrovolníka H148 a u pacienta s diagnostikovanou blokádou levého ramenka D64, na obr. 7 jsou vedle sebe znázorněny hodnoty maxim amplitudových obálek pro jednotlivé kanály z obr. 6, na obr. 8 jsou znázorněny amplitudové obálky pro jednotlivé kanály VI, V2, V3, V4, V5 a V6, na obr. 9 jsou znázorněny kanály z obr. 8 a to sloučené kanály V1,V2 a V3 na leve časti obrázku a sloučené kanály V4, V5 a V6 na pravé Části obrázku, na obr. 10 je součet amplitudových obálek z obr. 9 po šestinásobném roztažení časové osy, na obr. 11 jsou amplitudové obálky z obr. 10 jak modulují nosnou frekvenci 1 kHz v pravé části a 2 kHz v levé části, na obr. 12 je znázorněno zařízeni pro provádění způsobu podle vynálezu, na obr. 13 je znázorněna cesta EKG signálu z jednoho čidla k zobrazovací pro zobrazení obálek a/nebo vypočtených numerických parametrů a ke generátoru zvukového signálu, na obr. 14 je ukázka detekce pozdní depolarizace v končící fázi rcpolarizace v průběhu T vlny u pacienta, který je potenciálním kandidátem na implementaci defibrilátoru v pásmu 0,2 až 1000 Hz, dva kanály EKG, na obr. 15 je ukázka detekce pozdní depolarizace v končící fázi repolarizace v průběhu T vlny u téhož pacienta, ale v pásmu 1500 až 2000 Hz, na obr. 16 je ukázka detekce pozdní depolarizace v končící fázi rcpolarizace v průběhu T vlny u téhož pacienta v pásmu 0,2 až

22.5 2014

1)3542

22-05-14 08:03

Str: 17

Fax od:

+420 543 211 366 ⁶ ' ·.* : · :*··’.. : • · · · · · *

1000 Hz po zaléčení pacienta po čtyřech měsících a na obr. 17 je totéž, ale měřeno v pásmu 1500 až 2000 Hz.

Příklady provedení vynálezu

Vynález se týká způsobu měření vysokofrekvenční aktivity elektrokardiogramu ve zvolených frekvenčních pásmech nad hodnotou 2b0 Hz a způsobem analýzy vysokofrekvenčních oscilací elektrokardiogtamu, jehož nej důležitější složkou je, že se měří vysokofrekvenční oscilace generované srdečním svalem. Signál EKG se snímá několika čidly a z těchto čidel přichází různými kanály k analýze. Na signálu EKG se v měřicích kanálech zvolí frekvenční pásmo nad kmitočtem 250 Hz a z této složky signálu EKG se ve zvoleném frekvenčním pásmu vypočítají amplitudové nebo výkonové obálky signálu EKG. Na obr. 1 jsou znázorněny výkonové obálky změřeného signálu EKG v pásmech 150 až 250 Hz, 500 až 1000 Hz a 1500 až 2000 Hz tep po tepu, které byly pro zvýšení poměru signál šum zprůměrovány podle polohy R_m R vlny a zobrazeny na časové ose. Na obr. 2 je znázorněna poloha R_m R vlny ve dvanáctisvodovém signálu EKG. Amplitudové nebo výkonové obálky signálu EKG se vypočítají pomocí Hilbertovy transformace nebo filtraci, umocněním signálu EKG na druhou a vyhlazením. Na obr. 3 je ukázka amplitudových obálek v milivoltech dvanáctisvodového signálu EKG z obr. 1 a obr. 2. V tomto případě se jedná o průměr ze 796 tepů.

Pro porovnání zprůměrovaných amplitudových nebo výkonových obálek signálu EKG z jednotlivých kanálů na časové ose se amplitudové nebo výkonové obálky signálu EKG zobrazí na zobrazovací, přičemž zobiazenému signálu 7. každého jednotlivého kanálu je přiřazena jedna barva nebo jeden stupeň šedi. Alternativně se mohou amplitudové nebo výkonové obálky signálu EKG z jednotlivých kanálu převést do řady numerických parametrů, definujících amplitudy, výkony a jejich časové rozložení v jednotlivých kanálech nebo v součtech signálů EKG z jednotlivých kanálů. Numerické parametry zahrnující

5 2014

Fax od :

.420 543 211 366 22 05-14 00:04 Str: 18 ·· ·· ·· ···· * i ···· ··· : í : · · : <

• · · · · * amplitudy nebo výkony v jednotlivých kanálech nebo v součtu vybraných kanálů a vjednotlivých frekvenčních pásmech se přitom počítají jako maxima nebo integrální součty ve vybrané časové oblasti v intervalu 300 ms před a 600 ms za polohou R„ R vlny QRS komplexu. Na obr. 4 je znázomína detekce maxim a jejich časových poloh zprůměměných amplitudových obálek v milivoltech v pásmu 500 až 1000 Hz u dvou různých kanálů EKG. Na obr. 5 je znázorněna detekce poloh a hodnot integrálních součtů amplitudových obálek v pásmu 500 až 1000 Hz u dvou různých kanálů EKG z obr 4.

Proces probíhá tak, že se na signálu EKG v měřicích kanálech zvolí druhé frekvenční pásmo nad kmitočtem 0,2 Hz a z této složky signálu EKG se ve druhém frekvenčním pásmu vypočítají amplitudové nebo výkonové obálky signálu EKG. Tyto amplitudové nebo výkonové obálky signálu EKG se pro zvýšení poměru signál šum v příslušném kanále zprůměrují podle polohy R„, R vlny. Amplitudové nebo výkonové obálky v druhém frekvenčním pásmu signálu EKG z jednotlivých kanálů se pak převedou do řady numerických parametru, definujících amplitudy, výkony a jejich časové rozloženi vjednotlivých kanálech nebo v součtech signálů EKG z jednotlivých kanálů. Poté se numerické parametry v prvním frekvenčním pásmu normalizují podle parametrů ve druhem frekvenčním pásmu podle vzorce P„ = P,/P₃. kde P„ je normalizovaný parametr, P, je parametr v prvním frekvenčním pásmu a P₂ je parametr ve druhem frekvenčním pásmu.

Numerické parametry lze zobrazit v grafu, kde na ose x jsou jednotlivé kanály VI, V2, V3, V4, V5 a V6 a na ose Y amplitudy nebo výkony nebo časové rozložení amplitud nebo výkonů. Příkladná měření signálu EKG dala následující výsledky: Na obr. 6 jsou vedle sebe znázorněny časové polohy maxim v milisekundách pro jednotlivé kanály u zdravého dobrovolníka H148 a u pacienta s diagnostikovanou blokádou levého raménka D64. Na obr. 7 jsou vedle sebe znázorněny hodnoty maxim amplitudových obálek v milivoltech pro

03512 jednotlivé kanály u téhož zdravého dobrovolníka HM8 a u téhož pacienta s diagnostikovanou blokádou levého ramenka D64.

Pro praktické využití způsobu vyhodnoceni signálu EKG se ukázalo byl výhodné, když se amplitudové nebo výkonové obálky jednotlivých kanálů nebo součtu vybraných kanálů převedly na slyšitelný zvukový signál tak, že nosný kmitočet ve slyšitelném frekvenčním pásmu v rozsahu 300 až 15000 Hz se moduluje amplitudovou nebo výkonovou obálkou jednotlivých kanálů nebo součtu vybraných kanálů, s tím, že tyto obálky jsou roztaženy v časové oblast, jedenkrát až desetkrát.

Jako zvlášť praktické se ukázalo převedení součtu amplitudových nebo výkonových obálek kanálů V1.V2 a V3 a součtu amplitudových nebo výkonových obálek kanálů V4, V5 a V6 signálu EKG na dva slyšitelné zvukové signály s odlišným nosným kmitočtem, čímž vznikla stereofonní reprodukce uhra vysokofrekvenční srdeční aktivity. Na obr. 8 jsou znázorněny amplitudové obálky pro jednotlivé kanály VI až V6. Vertikální vzdálenost mezi jednotlivým, kanály je jeden milivolt a frekvenční pásmo 500-1000 Hz Na obr. 9 sloučené kanály V1.V2 a V3 vytvářejí signál dominující levé část, obrázku, zatímco pravé části obrázku dominuje signál sloučených kanálů V4, Ví a V6 signálu EKG. Na obr. 10 je součet amplitudových obálek po šestinásobnem roztaženi časové osy - zpomalení. Na obr. 11 jsou amplitudové obálky z obr. 10 modulující nosnou frekvenci 1 kHz v levé části - tmavší odstín a nosnou frekvenci 2 kHz v pravé části - světlejší odstín.

Zařízení pro provádění výše popsaného je znázorněno na obr. 12. Zde je blok 1 analogových zesilovačů, k jehož výstupu je připojen vstup bloku 3 převodníků analogového signálu na digitální signál. Blok 1 analogových zesilovačů je svým vstupem připojen na výstupy jednotlivých čidel 5 signálu EKG. Řetězec čidel 5 bloku 1 analogových zesilovačů a bloku 3 převodníku analogového signálu na digitální signál má dynamický rozsah nad 100 dB v celém přenosovém pásmu. K výstupu bloku 3 převodníků analogového signálu

03542

22-05-14 08:05

Str: 20

Fax od:

+420 543 211 366 ········ *· ··· ··· na digitální signál je připojena paměťová jednotka 6, k jejimuž výstupu jo připojen detektor 7 R„ R vlny QRS komplexu. K výstupu detektoru 7 R„ R vlny QRS komplexu je přes pásmový filtr 8 připojena jednotka 9 výpočtu obálek a zprůměrováni, k jejímž výstupům jsou připojeny indikační jednotky. Temno indikačními jednotkami jsou zobrazován 10 pro zobrazení obálek a/nebo vypočtených numerických parametrů a generátor 11 zvukového signálu.

Na obr. 13 je znázorněna cesta EKG signálu z jednoho čidla 5 k zobrazovací 10 pro zobrazení obálek a/nebo vypočtených numerických parametrů a ke generátoru H zvukového signálu. Z každého použitého čidla 5 jde signál EKG samostatným kanálem až k jednotce 9 výpočtu obálek a zprůměrováni, kde může dojit k superponováni signálů z jednotlivých čidel 5 podle požadavků obsluhy zařízení. Čidlo 5 signálu EKG je připojeno k analogovému zesilovači 2, k jehož výstupu je připojen vstup převodníku 4 analogového signálu na digitální signál. K výstupu převodníku 4 analogového signálu na digitální signál je připojena paměťová jednotka 6, k jejimuž výstupu je připojen detektor 7 R, R vlny QRS komplexu. K výstupu detektoru 7 R„, R vlny QRS komplexu je přes pásmový filtr 8 připojena jednotka 9 výpočtu obálek a zprůměrováni, k jejímž výstupům jsou připojeny zobrazovuč 10 pro zobrazení obálek a/nebo vypočtených numerických parametrů a generátor 11 zvukového signálu.

v digitalizovaném signálu EKG se analyzují vlastnosti velmi slabých vysokofrekvenčních oscilací signálu EKG. Napěťové úrovně těchto signálů jsou tak nízké a na tak vysokých frekvencích, že běžné přístroje EKG ani vysokofrekvenční EKG nebo EKG s vysokým rozlišením nejsou schopné je zaznamenávat ani detekovat v dostatečné kvalitě. Pro vyhodnocení jednotlivých srdečních aktivit je detekována poloha R„ R vlny v QRS komplexu EKG. Na obr. 2 je ukázka polohy R„ ve dvanáctisvodovém signálu EKG. Na levé straně obrázku je na časové ose znázorněn průběh signálu EKG z jednotlivých čidel 5, přičemž na svislé ose je snímané napětí a na vodorovné ose je snímán čas.

D3542

ZZ-05-14 08:05

Str: Z1

Fax od :

+4Ζ0 543 Zll 366

-io- ’ .; .. :

········ · · · · · ♦·

Vzdálenost jednotlivých poloh R_m je tu přibližně 0,8 s. Na pravé straně obrázku je pak jedna poloha R_m zvětšena, přičemž signály z jednotlivých čidel 5 jsou na sebe superponovány. Časový interval je tu asi ± 80 ms. Signál EKG je dále zpracováván tak, že se signál z jednotlivých čidel 5 převede ne amplitudové nebo výkonové obálky. Frekvenční rozsah amplitudových nebo výkonových obálek je volen kdekoliv v rozsahu od 0,2 Hz do přenosového rozsahy UHF EKG zařízení, to znamená například v rozsahu 0,2-80 Hz, 250-500 1 Iz, 500 1000 Hz, 500-1500 Hz, 1500-2000 Hz a dalších.

Pro výpočet amplitudových nebo výkonových obálek ve vymezeném frekvenčním pásmu lze využít postup pomocí Hilbertovy transformace nebo postup využívající filtraci s následným umocněním signálu EKG na druhou a vyhlazením. Na obr. 1 je ukázka signálu UHF EKG pro kanál V3 a výkonové obálky v pásmu 150-250 Hz, 500-1000 Hz a 1500-2000 Hz.

Pro zvýšení poměru signál šum velmi slabých ultra vysokofrekvenčních oscilací jsou jednotlivé amplitudové nebo výkonové obálky v phslusnem frekvenčním pásmu a příslušném kanále zprůměrovány podle detekované polohy R_rtl R viny. Průměrování může být přitom alternativně s vyloučením nebo naopak s výběrem nepravidelných, patologických a artilicialmch tepu. Tímto postupem lze lépe sledovat ultra vysokofrekvenční oscilace. Dále podle tohoto vynálezu jsou amplitudové nebo výkonové obálky pro ruzne signály EKG z jednotlivých Čidel 5 pro grafické zobrazení rozlišeny různými barevnými odstíny nebo stupni šedi. Grafické zobrazení je tvořeno jednotlivými průběhy amplitudových nebo výkonových obálek z kanálů EKG nebo z jejich součtů. Na obr. 3 je ukázka zprůměměných amplitudových obálek signálu z obr. 2, jednotlivé EKG kanály jsou odlišeny stupněm šedi.

Pro amplitudové nebo výkonové obálky se dále stanoví numerické parametry, které popisují amplitudy, výkony a jejich časové rozložení v jednotlivých signálech EKG nebo v jejich součtech.

03542

ZZ-05-14 08:06

Str: ZZ

Fax od:

+420 543 Zll 366 ¹¹ ’ ,· ’ .· . : : ···. .

········ ·· ···

Numerické parametry zahrnující amplitudy nebo výkony v jednotlivých signálech nebo součtu vybraných signálů a v jednotlivých frekvenčních pásmech se počítají jako maxima nebo integrální součty ve vybrané časové oblasti v intervalu 300 ms před a 600 ms za polohou R_lT1 R vlny QRS komplexu. Na obr. 4 je ukázka detekce maxima ze dvou signálů ve vymezeném intervalu 100 ms před polohou R_m a 100 ms za polohou R_m. Na obr. 5 je pak ukázka integrálního součtu amplitudové obálky z těchže dvou signálů ve vymezeném intervalu 100 ms před polohou R_m a 100 ms za polohou R_m.

Numerické parametry v jednom frekvenčním pásmu mohou být dále normalizovány podle parametrů ve druhém frekvenčním pásmu podle vzorce P_n= PŘP^ , kde P„ je normalizovaný parametr, Pi je parametr v prvním frekvenčním pásmu a P₂ je parametr ve druhém frekvenčním pásmu. Normalizace umožňuje eliminovat různou úroveň zesílení a různé vlastnosti čidel 5 snímajících signál EKG.

Dále podle tohoto vynálezu mohou být amplitudové nebo výkonové obálky jednotlivých kanálů nebo součtu vybraných kanálů převedeny na slyšitelný zvukový signál tak, že nosný kmitočet ve slyšitelném frekvenčním pásmu v rozsahu 300 až 15000 Hz je modulován amplitudovou nebo výkonovou obálkou jednotlivých kanálů nebo součtem vybraných kanálů, s tím, že tyto obálky' jsou roztaženy v Časové oblasti jedenkrát až desetkrát. Signál se přivede na generátor 11 zvukového signálu, což umožňuje analýzu EKG sluchem.

Pro stereofonní reprodukci ultra vysokofrekvenčních oscilací EKG je použit součet amplitudových nebo výkonových obálek kanálů VI,V2 a V3 a součet amplitudových nebo výkonových obálek kanálů V4,V5 a V6 signálu EKG. Tyto součty se pře\'edou na dva slyšitelné zvukové signály s odlišným nosným kmitočtem pro stereofonní reprodukci ultra vysokofrekvenční srdeční aktivity na generátoru 11 zvukového signálu. Tvorbu signálu pro stereofonní reprodukci popisují obr. 8 až 11.

22. 3. 2Ubl

D33.12

22-05-14 08:06

Str: 23

Fax od :

+420 543 211 366

Měření a zpracování ultra vysokofrekvenčních oscilací EKG podle tohoto vynálezu poskytuje zcela novou informaci o elektrické aktivitě srdečního svalu. Tato informace je úzce spojená s krátkou depolarizační táží v počátku akčního potenciálu. Akční potenciál se postupně šíří v kontraktibilních buňkách. Tento postup šíření zaznamenává zařízení podle tohoto vynálezu. Depolarizace iniciuje mechanickou kontrakci buněk. Měření depolarizační fáze akčních potenciálů je tedy úzce spojeno s Časováním a prostorovými vlastnostmi mechanické činnosti srdce.

Zařízení pro měření ultra vysokofrekvenčního signálu elektrokardiografu a způsob jeho vyhodnocení podle vynálezu umožní včasnou, neinvazivní a finančně nenáročnou diagnostiku závažných srdečních onemocnění. Analýza ultra vysokofrekvenčních složek signálu EKG také umožní včasné lozpoznání různých typů patologií depolarizace srdečních komor například při sídeční ischemii, při poruchách vodivosti srdečních tkání, při rozpoznání poinfarktových stavů a stratifikaci rizik náhlé srdeční smrti či nutnosti implementace ICD. Na obr. 14 je ukázka detekce pozdní depolarizace v končící fázi repolarizace v průběhu T vlny u pacienta, který je potenciálním kandidátem na implementaci defibrilátoru, a to v pásmu 0,2 až 1000 Hz, tmavý signál kanál V3, světlý signál kanál V6. Na obr. 15 je ukázka detekce pozdní depolarizace v končící fázi repolarizace v průběhu T vlny u téhož pacienta, ale v pásmu 1500 až 2000 Hz. Na obr. 16 je ukázka detekce pozdní depolarizace v končící fázi repolarizace v průběhu T vlny u téhož pacienta v pásmu 0,2 až 1000 Hz po zaléčení pacienta po čtyřech měsících a na obr. 17 je totéž, ale měřeno v pásmu 1500 až 2000 Hz. Jedná se o velmi rizikový jev, který může vyvolat život ohrožující komorové tachykardie. Z obr. 14 až 17 je zřejmé, že detekce pozdních potenciálů ve fázi repolarizace v signálu EKG je výlučnou vlastností ultra vysokofrekvenčního EKG podle tohoto vy nálezu.

22. 5. 2014

22-05-14 08:07

Str: 24

Fax od :

+4Ζ0 543 211 366 * :* . · ····..

• · « · · · · ········ · * ··*

Průmyslová využitelnost

Využitelnost v klinické medicíně je neobyčejně vysoká především pro jednoduchost analýzy signálu EKG, které se nijak neliší od standardních analýz signálu EKG, a pro vysokou přidanou informační hodnotu o časovém rozložení depolarizační fáze kontraktibilních buněk srdečních komor, která není k dispozici v běžném záznamu EKG.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY ?ů6 ~

1. Způsob vyhodnocení signálu EKG, vyznačující se tím, že se na signálu EKG v měřicích kanálech zvolí frekvenční pásmo nad kmitočtem 250 Hz, z teto složky signálu EKG se ve zvoleném frekvenčním pásmu vypočítají amplitudové nebo výkonové obálky signálu EKG, které se pro zvýšení poměru signál šum v příslušném kanále zprůměrují podle polohy R_m R vlny, načež se zprůiněiovane amplitudové nebo výkonové obálky signálu EKG z jednotlivých kanalů porovnají na časové ose.
2. Způsob vyhodnocení signálu EKG podle nároku 1, vyznačující se tím, že amplitudové nebo výkonové obálky signálu EKG se vypočítají pomocí Hilbertovy transformace.
3. Způsob vyhodnocení signálu EKG podle nároku 1, vyznačující se tím, že amplitudové nebo výkonové obálky signálu EKG se vypočítají filtrací, umocněním signálu EKG na druhou a vyhlazením.
4. Způsob vyhodnocení signálu EKG podle nároku 1, vyznačující se tím, že pio porovnání zprůměrovaných amplitudových nebo výkonových obálek signálu EKG z jednotlivých kanálů na časové ose se amplitudové nebo výkonové obálky signálu EKG zobrazí na zobrazovací, přičemž zobrazenému signálu z každého jednotlivého kanálu je přiřazena jedna barva nebo jeden stupeň šedi.
5. Způsob vyhodnocení signálu EKG podle nároku 1, vyznačující se tím, že se amplitudové nebo výkonové obálky signálu EKG z jednotlivých kanálů převedou do řady numerických parametrů, definujících amplitudy, výkony a jejich časové rozložení v jednotlivých kanálech nebo v součtech signálů EKG z jednotlivých kanálů.

22 5. 20IJ

D35J2

22-05-14 08:08

Str: 26

Fax od :

+420 543 211 366
6. Způsob vyhodnocení signálu EKG podle nároku 1, vyznačující se tím, že numerické parametry zahrnující amplitudy nebo výkony v jednotlivých kanálech nebo součtu vybraných kanálů a frekvenčních pásmech se počítají jako maxima nebo integrální součty ve vybrané Časové oblasti v intervalu 300 ms před a 600 ms za polohou R_m R vlny QRS komplexu.
7. Způsob vyhodnocení signálu EKG podle nároku 6, vyznačující se tím, že se na signálu EKG v měřicích kanálech zvolí druhé frekvenční pásmo nad kmitočtem 0,2 EIz, z této složky signálu EKG se ve druhém frekvenčním pásmu vypočítají amplitudové nebo výkonové obálky signálu EKG, které se pro zvýšení poměru signál šum v příslušném kanále zprůměrují podle polohy R_m R vlny, amplitudové nebo výkonové obálky v druhém frekvenčním pásmu signálu EKG z jednotlivých kanálů se převedou do řady numerických parametiů, definujících amplitudy, výkony a jejich časové rozložení v jednotlivých kanálech nebo v součtech signálů EKG z jednotlivých kanálů, načež se numerické parametry v prvním frekvenčním pásmu normalizují podle parametrů ve druhém frekvenčním pásmu podle vzorce P_n = P1/P2, kde P_n je normalizovaný parametr, Pije parametr v prvním frekvenčním pásmu 1 a P> je parametr ve druhém frekvenčním pásmu 2.
8. Způsob vyhodnocení signálu EKG podle nároku 5, vyznačující se tím, že numerické parametry zahrnující časové rozložení amplitud nebo výkonů v jednotlivých kanálech nebo součtu jednotlivých kanálů a frekvenčních pásmech se počítají jako časové polohy nebo šířky nebo rozdíly časových poloh nebo šířek maxim nebo těžišť amplitud nebo výkonů v jednotlivých kanálech nebo jejich součtech.

22 1 20H

22-05-14 08:08

Str: 27

Fax od :

+420 543 211 366

-16- : *··. .

«······« · · ·♦· ·
9. Způsob vyhodnocení signálu EKG podle nároku 5, vyznačující se tím, že numerické parametry se zobrazí v grafu, kde na ose x jsou jednotlivé kanály VI, V2 V3, V4, V5 a V6 a na ose Y amplitudy nebo výkony nebo časové rozložení amplitud nebo výkonů.
10. Způsob vyhodnocení signálu EKG podle kteréhokoliv z předcházejících nároků vyznačující se tím, že se amplitudové nebo výkonové obálky jednotlivých kanálů nebo součtu vybraných kanálu převedou na slyšitelný zvukový signál tak, že nosný kmitočet ve slyšitelném frekvenčním pásmu v rozsahu 300 až 15000 Hz je modulován amplitudovou nebo výkonovou obálkou jednotlivých kanálů nebo součtu vybraných kanálů, s tím, že tylo obálky jsou roztaženy v časové oblasti jedenkrát až desetkrát.
11. Způsob vyhodnocení signálu EKG podle nároku 10, vyznačující se tím, že se součet amplitudových nebo výkonových obálek kanálů Vl,V2 a V3 a součet amplitudových nebo výkonových obálek kanálů V4, V5 a V6 signálu EKG převedou na dva slyšitelné zvukové signály s odlišným nosným kmitočtem pro stereofonní reprodukci ultra vysokofrekvenční srdeční aktivity.
12. Zařízení pro provádění způsobu podle nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že obsahuje blok (1) analogových zesilovačů (2), k jehož výstupu je připojen vstup bloku (3) převodníku (4) analogového signálu na digitální signál, kde jednotlivé analogové zesilovače (2) bloku (1) analogových zesilovačů (2) jsou svými vstupy připojeny na výstupy jednotlivých kanálů (5) signálu EKG a jejich výstupy jsou připojeny ke vstupům jednotlivých převodníků (4) analogového signálu na digitální signál bloku (3) převodníků (4) analogového signálu na digitální signál, přičemž řetězec čidel (5), bloku (1) analogových zesilovačů a bloku (3) převodníků analogového signálu na digitální signál má dynamický rozsah nad 100 dB v celém přenosovém pásmu, k výstupům

22. 5. 2ÚI'I

Ο35Ί2

Fax od :

+420 543 211 366

22-05-14 08:09

Str: 28

-17 - · · : : ···. .

• · · · · · · «····♦·« · · · · · ⁴ jednotlivých převodníků (4) analogového signálu na digitální signál bloku (3) převodníků (4) analogového signálu na digitální signál je připojena paměťová jednotka (6), k jejímuž výstupu je připojen detektor (7) R_m R vlny QRS komplexu, k jehož výstupu je přes pásmový filtr (8) připojena jednotka (9) výpočtu obálek a zprůměrování, k jejímuž výstupu je připojena alespoň jedna indikační jednotka.
13. Zařízení podle nároku 12, vyznačující se tím, že indikační jednotka je zobrazovač (10) pro zobrazení obálek a/nebo vypočtených numerických parametrů.
14. Zařízení podle nároku 12, vyznačující se tím, že indikační jednotka je generátor (11) zvukového signálu.