RU2417051C2 - Способ неинвазивного электрофизиологического исследования сердца - Google Patents

Способ неинвазивного электрофизиологического исследования сердца Download PDF

Info

Publication number
RU2417051C2
RU2417051C2 RU2008146992/15A RU2008146992A RU2417051C2 RU 2417051 C2 RU2417051 C2 RU 2417051C2 RU 2008146992/15 A RU2008146992/15 A RU 2008146992/15A RU 2008146992 A RU2008146992 A RU 2008146992A RU 2417051 C2 RU2417051 C2 RU 2417051C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heart
iterative procedure
chest
depending
equation
Prior art date
Application number
RU2008146992/15A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008146992A (ru
Inventor
Амиран Шотаевич Ревишвили (RU)
Амиран Шотаевич РЕВИШВИЛИ
Виталий Викторович Калинин (RU)
Виталий Викторович КАЛИНИН
Александр Викторович Калинин (RU)
Александр Викторович КАЛИНИН
Original Assignee
Амиран Шотаевич РЕВИШВИЛИ
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 Амиран Шотаевич РЕВИШВИЛИ filed Critical Амиран Шотаевич РЕВИШВИЛИ
Priority to RU2008146992/15A priority Critical patent/RU2417051C2/ru
Priority to US12/623,618 priority patent/US8660639B2/en
Priority to DE102009055671.0A priority patent/DE102009055671B4/de
Priority to PCT/RU2009/000650 priority patent/WO2010062219A1/ru
Publication of RU2008146992A publication Critical patent/RU2008146992A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2417051C2 publication Critical patent/RU2417051C2/ru

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/318—Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
    • A61B5/321—Accessories or supplementary instruments therefor, e.g. cord hangers
    • A61B5/322—Physical templates or devices for measuring ECG waveforms, e.g. electrocardiograph rulers or calipers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235—Details of waveform analysis
    • A61B5/7239—Details of waveform analysis using differentiation including higher order derivatives
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2210/00—Indexing scheme for image generation or computer graphics
    • G06T2210/41—Medical

Abstract

Изобретение относится к кардиологии, сердечно-сосудистой хирургии, функциональной диагностике и клинической электрофизиологии сердца. Способ неинвазивного электрофизиологического исследования сердца включает следующие стадии: закрепление регистрирующих электродов на поверхности грудной клетки; регистрация ЭКГ; обработка ЭКГ-сигналов в режиме реального времени; ретроспективная обработка полученных ЭКГ; компьютерная или магнитно-резонансная томография грудной клетки; построение и редактирование компьютерных воксельных моделей органов грудной клетки и сердца; построение полигональных моделей торса и сердца; автоматическое определение координат регистрирующих электродов на поверхности грудной клетки; интерполяция значений ЭКГ-сигналов в узлы полигональной сетки; реконструкция потенциала электрического поля в заданных точках; визуализация результатов реконструкции электрического поля сердца; клиническая оценка результатов. При этом для построения воксельной модели используют алгоритм факторизации сдвига - деформации для преобразования просмотра. Стадия построения полигональных моделей включает: фильтрацию исходных воксельных моделей, построение триангуляционной поверхности, разреживание и улучшение качества сетки с использованием метода пуассоновской реконструкции. Изобретение позволяет повысить точность неинвазивной диагностики нарушений сердечного ритма и других сердечно-сосудистых заболеваний.7 з.п. ф-лы, 19 ил.

Description

Текст описания приведен в факсимильном виде.
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000012
Figure 00000013
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000017
Figure 00000018
Figure 00000019
Figure 00000020
Figure 00000021
Figure 00000023
Figure 00000024
Figure 00000025
Figure 00000026
Figure 00000027
Figure 00000028
Figure 00000029
Figure 00000030
Figure 00000031
Figure 00000032

Claims (8)

1. Способ неинвазивного электрофизиологического исследования сердца, включающий следующие стадии:
закрепление одноразовых регистрирующих электродов на поверхности грудной клетки;
регистрация ЭКГ во множестве однополюсных отведений с поверхности грудной клетки;
обработка ЭКГ-сигналов в режиме реального времени;
ретроспективная обработка полученных ЭКГ;
компьютерная томография (КТ) или магнитно-резонансная томография (МРТ) грудной клетки пациента закрепленными электродами;
построение по томографическим данным и редактирование компьютерных воксельных моделей органов грудной клетки и сердца, при этом для построения воксельной модели используют алгоритм факторизации сдвига - деформации для преобразования просмотра (Shear-Warp Factorization of the Viewing Transformation);
построение при помощи компьютерной программы полигональных моделей торса и сердца, причем стадия построения полигональных моделей включает следующие этапы:
фильтрация исходных вексельных моделей для уменьшения уровня случайного шума;
построение триангуляционной поверхности методом «марширующих кубов» или «методом исчерпывания» («advancing front method»);
разреживание и улучшение качества сетки с использованием метода пуассоновской реконструкции (Poisson Surface Reconstruction);
определение координат регистрирующих электродов на поверхности грудной клетки проводят в автоматическом режиме по данным КТ и МРТ;
интерполяция значений ЭКГ-сигналов в узлы полигональной сетки, которую осуществляют с использованием радиальных базисных функций;
реконструкция потенциала электрического поля в заданных точках грудной клетки, эпикардиальной поверхности сердца, поверхности межжелудочковой и межпредсердной перегородок;
визуализация результатов реконструкции электрического поля сердца в виде эпикардиальных электрограмм, изохронных и изопотенциальных карт, а также динамических карт (propagation maps) на полигональных моделях сердца и его структур;
клиническая оценка результатов.
2. Способ по п.1, в котором для КТ используют наклеиваемые металлические хлор-серебряные электроды, а для МРТ - наклеиваемые графитовые электроды.
3. Способ по п.1, в котором одноразовые электроды закрепляют в виде горизонтальных пяти - восьми поясов, расположенных на одинаковых расстояниях по вертикали, причем первый пояс располагают на уровне грудинно-ключичного сочленения, а последний пояс - на уровне нижнего края реберной поверхности и каждый пояс включает от 16 до 30 электродов, расположенных на одинаковых расстояниях по окружности грудной клетки.
4. Способ по п.1, в котором реконструкцию потенциала электрического поля сердца проводят путем численного решения задачи Коши для уравнения Лапласа методом граничных элементов, включающим решение возникающей в результате применения метода граничных элементов итоговой системы матрично-векторных уравнений
Figure 00000033

при помощи итерационной процедуры
Figure 00000034

Figure 00000035

Figure 00000036

при этом на каждом шаге итерационного процесса для решения уравнения (13)
Figure 00000037
используют регуляризирующий метод решения, выбранный из группы: метод регуляризации Тихонова, в котором параметр регуляризации определяют по формуле
Figure 00000038

где α - параметр регуляризации, α0 - малый действительный параметр, зависящий от погрешности задания граничных условий обратной задачи электрокардиографии, р - положительный действительный параметр, зависящий от скорости сходимости итерационной процедуры (11)-(13), β - положительный действительный параметр, зависящий от точности начального приближения (11)
Figure 00000039
в итерационной процедуре (11)-(13),
k - номер итерации в итерационной процедуре (11)-(13),
или
регуляризирующий алгоритм на основе SVD-разложения матрицы уравнения (13) с заменой нулями сингулярных чисел, меньших заданного положительного числа ε, причем параметр ε определяют согласно формуле:
ε=ε0+β·p-(k/2), где ε0 - малый действительный параметр, зависящий от погрешности задания граничных условий обратной задачи электрокардиографии, р - положительный действительный параметр, зависящий от скорости сходимости итерационной процедуры (11)-(13), β - положительный действительный параметр, зависящий от точности начального приближения (11) в итерационной процедуре (11)-(13), k - номер итерации в итерационной процедуре (11)-(13); или
регуляризирующий алгоритм решения уравнения (13) на основе итерационного метода обобщенных минимальных невязок (Generalized minimal residual method) с ограничением числа итераций, причем требуемое число итераций, требуемых для решения уравнения (13), определяют по формуле: n=n0+λ·k,
где n - число итераций алгоритма обобщенных минимальных невязок, k - номер итерации в итерационной процедуре (11)-(13), n0 и λ - положительные целые числа, зависящие от точности начального приближения (11) и скорости сходимости итерационной процедуры (11)-(13),
общее число итераций алгоритма (11)-(13) определяют по принципу невязки (принцип Морозова).
5. Способ по п.4, в котором для решения уравнения
Figure 00000037

системы матрично-векторных уравнений используется метод регуляризации Тихонова, причем параметр регуляризации определяют по формуле
Figure 00000040

где α - параметр регуляризации, α0 - малый действительный параметр, зависящий от погрешности задания граничных условий обратной задачи электрокардиографии, р - положительный действительный параметр, зависящий от скорости сходимости итерационной процедуры, β - положительный действительный параметр, зависящий от точности начального приближения в итерационной процедуре, k - номер итерации.
6. Способ по п.4, в котором для решения уравнения
Figure 00000037

системы матрично-векторных уравнений используется регуляризирующий алгоритм на основе SVD-разложения матрицы уравнения с заменой нулями сингулярных чисел, меньших заданного положительного числа ε, причем параметр ε определяют согласно формуле
ε=ε0+β·p-(k/2),
где ε0 - малый действительный параметр, зависящий от погрешности задания граничных условий обратной задачи электрокардиографии;
р - положительный действительный параметр;
зависящий от скорости сходимости итерационной процедуры;
β - положительный действительный параметр, зависящий от точности начального приближения в итерационной процедуре;
k - номер итерации.
7. Способ по п.4, в котором для решения уравнения
Figure 00000037

системы матрично-векторных уравнений используется регуляризирующий алгоритм на основе итерационного метода обобщенных минимальных невязок (Generalized minimal residual method) с ограничением числа итераций, причем требуемое число итераций определяют по формуле
n=n0+λ·k,
где n - число итераций алгоритма;
k - номер итерации в общей итерационной процедуре;
n0 и λ - положительные целые числа, зависящие от точности начального приближения и скорости сходимости процедуры (11)-(13)
Figure 00000034

Figure 00000041

Figure 00000042
8. Способ по п.4, в котором уравнения системы матрично-векторных уравнений решаются на основе «быстрого мультипольного метода» (Fast Multipole Method).
RU2008146992/15A 2008-11-27 2008-11-27 Способ неинвазивного электрофизиологического исследования сердца RU2417051C2 (ru)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008146992/15A RU2417051C2 (ru) 2008-11-27 2008-11-27 Способ неинвазивного электрофизиологического исследования сердца
US12/623,618 US8660639B2 (en) 2008-11-27 2009-11-23 Method of noninvasive electrophysiological study of the heart
DE102009055671.0A DE102009055671B4 (de) 2008-11-27 2009-11-25 Verfahren zu einer nichtinvasiven elektrophysiologischen Herzuntersuchung
PCT/RU2009/000650 WO2010062219A1 (ru) 2008-11-27 2009-11-26 Способ неинвазивного электрофизиологического исследования сердца

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008146992/15A RU2417051C2 (ru) 2008-11-27 2008-11-27 Способ неинвазивного электрофизиологического исследования сердца

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008146992A RU2008146992A (ru) 2010-06-10
RU2417051C2 true RU2417051C2 (ru) 2011-04-27

Family

ID=42134231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008146992/15A RU2417051C2 (ru) 2008-11-27 2008-11-27 Способ неинвазивного электрофизиологического исследования сердца

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8660639B2 (ru)
DE (1) DE102009055671B4 (ru)
RU (1) RU2417051C2 (ru)
WO (1) WO2010062219A1 (ru)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NZ609949A (en) * 2010-11-23 2015-01-30 Resmed Ltd Method and apparatus for detecting cardiac signals
US9615790B2 (en) * 2011-07-14 2017-04-11 Verathon Inc. Sensor device with flexible joints
CN103258119A (zh) * 2013-04-19 2013-08-21 东北电力大学 一种高压变电站工频电场的评估方法
US9554718B2 (en) * 2014-01-29 2017-01-31 Biosense Webster (Israel) Ltd. Double bipolar configuration for atrial fibrillation annotation
CN103876732B (zh) * 2014-04-02 2015-09-16 太原理工大学 一种基于稀疏成分分析的j波提取方法
ES2572142B1 (es) * 2014-10-30 2017-06-21 Fundación Para La Investigación Biomédica Del Hospital Gregorio Marañón Dispositivo de localización de arritmias cardiacas
US20160331263A1 (en) 2015-05-13 2016-11-17 Ep Solutions Sa Customizable Electrophysiological Mapping Electrode Patch Systems, Devices, Components and Methods
US20160331262A1 (en) 2015-05-13 2016-11-17 Ep Solutions Sa Combined Electrophysiological Mapping and Cardiac Ablation Methods, Systems, Components and Devices
US10474927B2 (en) * 2015-09-03 2019-11-12 Stc. Unm Accelerated precomputation of reduced deformable models
RU2724191C1 (ru) * 2019-12-13 2020-06-22 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр хирургии имени А.В. Вишневского" Министерства здравоохранения Российской Федерации Способ трехмерного картирования камер сердца с использованием навигационной системы "астрокард" для лечения пациентов с нарушением ритма сердца
EP4349261A1 (en) * 2022-10-07 2024-04-10 EP Solutions SA A method for automated detection of sites of latest electrical activation of the human heart and a corresponding system

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6975900B2 (en) * 1997-07-31 2005-12-13 Case Western Reserve University Systems and methods for determining a surface geometry
US6856830B2 (en) * 2001-07-19 2005-02-15 Bin He Method and apparatus of three dimension electrocardiographic imaging
WO2003028801A2 (en) 2001-10-04 2003-04-10 Case Western Reserve University Systems and methods for noninvasive electrocardiographic imaging (ecgi) using generalized minimum residual (gmres)
RS49856B (sr) * 2004-01-16 2008-08-07 Boško Bojović Uređaj i postupak za vizuelnu trodimenzionalnu prezentaciju ecg podataka
RU2264786C1 (ru) * 2004-03-19 2005-11-27 Пензенский государственный университет Способ определения основных функциональных показателей миогемодинамики сердца
WO2006055813A2 (en) * 2004-11-16 2006-05-26 Medrad, Inc. Modeling of pharmaceutical propagation
DE102007007563B4 (de) * 2007-02-15 2010-07-22 Siemens Ag Verfahren und medizinische Einrichtung zur Ermittlung der kardialen Reizleitung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
РЕВИШВИЛИ А.Ш. и др. Верификация новой методики неинвазивного электрофизиологического исследования сердца, основанной на решении обратной задачи электрокардиографии. Вестник аритмологии, 2008, №51, с.7-13 [он-лайн] [Найдено 2009.02.11] найдено из Интернет: http://www.sc-labs.m/doku.php/ru/articles/index. ДЕНИСОВ A.M. и др. Применение метода регуляризации Тихонова для численного решения обратной задачи электрокардиографии. Вестник Московского университета. Серия 15 "Вычислительная математика и кибернетика". 2008, N2, с.5-10, [он-лайн] [Найдено 2009.02.11] найдено из Интернет: http://www. sc-labs.ru/doku.php/ru/articles/index. *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010062219A1 (ru) 2010-06-03
US20110275921A1 (en) 2011-11-10
RU2008146992A (ru) 2010-06-10
DE102009055671A1 (de) 2010-06-02
US8660639B2 (en) 2014-02-25
DE102009055671B4 (de) 2015-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2417051C2 (ru) Способ неинвазивного электрофизиологического исследования сердца
RU2008146996A (ru) Способ неинвазивного электрофизиологического исследования сердца
RU2409313C2 (ru) Способ неинвазивного электрофизиологического исследования сердца
EP3092943B1 (en) Systems, components, devices and methods for cardiac mapping using numerical reconstruction of cardiac action potentials
JP7366623B2 (ja) ニューラルネットワークを使用したスパース位置測定による左心房形状再構成
EP1906821B1 (en) System for noninvasive electrocardiographic imaging (ecgi)
CN108324263B (zh) 一种基于低秩稀疏约束的无创心脏电生理反演方法
US9585579B2 (en) Systems and methods for noninvasive spectral-spatiotemporal imaging of cardiac electrical activity
Duchateau et al. Spatially coherent activation maps for electrocardiographic imaging
WO2012037471A2 (en) System and methods for computing activation maps
CA3124751A1 (en) Method and system for automated quantification of signal quality
CN110811596B (zh) 基于低秩与稀疏约束和非局部全变分的无创心脏电位重建方法
Talbot et al. Personalization of cardiac electrophysiology model using the unscented Kalman filtering
Bokeriya et al. Hardware-software system for noninvasive electrocardiographic heart examination based on inverse problem of electrocardiography
JP5081224B2 (ja) 動的分子イメージング手順のため、運動パラメータ推定を区別する方法
Modre et al. Ventricular surface activation time imaging from electrocardiogram mapping data
US11779310B2 (en) Systems and methods for magnetic resonance elastography with unconstrained optimization inversion
Moss et al. A computational model of rabbit geometry and ECG: Optimizing ventricular activation sequence and APD distribution
Bergquist et al. Heart position uncertainty quantification in the inverse problem of ecgi
Gassa et al. Effect of segmentation uncertainty on the ECGI inverse problem solution and source localization
Aldemir Geometric model error reduction in inverse problem of electrocardiography
CN106880353B (zh) 心电逆处理方法及装置
Seger et al. Non-invasive imaging of atrial flutter
SA Narimane Gassa1, 3, 4 (), Vitaly Kalinin², and Nejib Zemzemi¹, 3, 4 ID 1 Institut de Mathématiques de Bordeaux, UMR 5251, Talence, France 2
Cheng et al. Construction of patient specific geometries suitable for the inverse problem of electrocardiography

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20111108

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20161212