RU2664607C2

RU2664607C2 - Method for determining ecg pulse duration

Info

Publication number: RU2664607C2
Application number: RU2016135589A
Authority: RU
Inventors: Людмила Николаевна Громыко
Original assignee: Людмила Николаевна Громыко
Priority date: 2016-09-01
Filing date: 2016-09-01
Publication date: 2018-08-21
Also published as: RU2016135589A3; RU2016135589A

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention relates to medicine, specifically to diagnostics. Patient's ECG is monitored. Spectral analysis of the ECG is further performed. And the patient's ECG is monitored from one lead. And an electrocardiogram signal (ECS) is separated between points of the change in the sign of a derivative of two pulses R located to the left and to the right of the ECS sequence. Electrocardiogram signal (ECS) is separated between points of the change in the sign of a derivative of two pulses R located to the left and to the right of the ECS sequence, and a deflection, segment, interval and/or complex is selected as an ECS pulse. Whole ECS pulse sequence is sampled by N-samples with time interval Δt. Reference points are marked at the beginning and end of each of the ECS pulses and the duration of each of the selected ECS pulses between the reference points is determined taking into account number of samples N_i of this pulse by formula τ_I= N_iΔt.

EFFECT: method provides increased accuracy of the diagnosis due to the most accurate determination of the ECG pulse duration.

1 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое техническое решение относится к медицине, более конкретно к техническим средствам диагностики, используемым в кардиологии.The proposed technical solution relates to medicine, more specifically to the technical diagnostic tools used in cardiology.

Известно техническое решение «Способ идентификации сердечных заболеваний» (Пат. №2212184, опубл. 20.09.2003, аналог), по которому осуществляют мониторирование ЭКГ пациента с одного из заранее заданного отведения. Далее проводят анализ ЭКГ, строят усредненный график зависимости между частотой сердечных сокращений и депрессией сегмента ST. Идентификацию заболеваний осуществляют путем сопоставления вида построенного графика с заранее составленными аналогичными графиками пациентов с недостаточностью коронарного кровообращения разной степени тяжести.Known technical solution "Method for the identification of heart disease" (Pat. No. 2212184, publ. 09/20/2003, analogue), which monitor the patient's ECG from one of a predetermined lead. Next, an ECG analysis is carried out, an average graph of the relationship between heart rate and ST segment depression is built. Disease identification is carried out by comparing the type of the constructed schedule with pre-compiled similar schedules of patients with coronary circulation insufficiency of varying severity.

Недостатком данного технического решения является низкая точность выявления аномалий зубцов ЭКГ и как следствие погрешности в идентификации заболевания, поскольку применяется ручной метод построения и сопоставления графиков. Точность диагноза зависит не только от квалификации кардиолога, но и от его психологического состояния.The disadvantage of this technical solution is the low accuracy of detecting anomalies of the ECG teeth and, as a result, errors in the identification of the disease, since the manual method of constructing and comparing graphs is used. The accuracy of the diagnosis depends not only on the qualifications of the cardiologist, but also on his psychological state.

Известно также техническое решение «Способ диагностики гормонально-активных гиперпластических процессов надпочечных желез при артериальной гипертонии» (Пат. РФ №2257842, опубл. 10.08.2005, прототип), по которому у больных артериальной гипертонией проводят суточное мониторирование ЭКГ. Проводят спектральный анализ вариабельности ритма сердца. Выделяют очень низкочастотную и высокочастотную волновые составляющие. Определяют мощность волновых составляющих ритма сердца: общие, дневные, ночные. Каждый показатель оценивают в баллах по таблице. Рассчитывают обобщенный показатель W по оригинальной математической формуле. По значению W диагностируют наличие или отсутствие гормонально-активного гиперпластического процесса надпочечных желез.There is also known a technical solution "A method for the diagnosis of hormone-active hyperplastic processes of the adrenal glands in arterial hypertension" (Pat. RF No. 2257842, publ. 10.08.2005, prototype), according to which daily monitoring of ECG is performed in patients with arterial hypertension. A spectral analysis of heart rate variability is performed. Very low-frequency and high-frequency wave components are distinguished. The power of the wave components of the heart rhythm is determined: general, daytime, nightly. Each indicator is scored on the table. The generalized indicator W is calculated according to the original mathematical formula. By the value of W, the presence or absence of a hormone-active hyperplastic process of the adrenal glands is diagnosed.

Недостатком данного технического решения является, во-первых, то, что способ направлен на решение процесса диагностики одного вида заболевания, во-вторых, то, что спектральный анализ вариабельности ритма сердца по суточной выборке ЭКГ дает искаженную картину мощности волновых составляющих, поскольку все высокочастотные составляющие кратные низкой и инфранизкой частоте будут суммироваться с этими частотами и вносить погрешность в определение мощности волновых составляющих.The disadvantage of this technical solution is, firstly, that the method is aimed at solving the process of diagnosing one type of disease, and secondly, that a spectral analysis of heart rate variability in a daily ECG sample gives a distorted picture of the power of wave components, since all high-frequency components multiples of the low and infralow frequencies will be summed with these frequencies and introduce an error in determining the power of the wave components.

Известно также техническое решение «Способ идентификации сердечных заболеваний» (Заявка №2013127708/14, опубл. 27.12.2014, прототип), по которому раздельно выделяют каждый из четырех положительных и двух отрицательных импульсов электрокардиосигнала (ЭКС), далее, с учетом ритма сердечных сокращений (частоты пульса), вычисляют энергетический спектр каждого положительного импульса P, R, Т, U и отрицательных импульсов Q и S, по отклонению параметров энергетического спектра анализируемого импульса (частоты и амплитуды гармоник спектра) от эталона (энергетического спектра импульса здорового сердца) диагностируют наличие и вид заболевания сердца.Also known is the technical solution "Method for the identification of heart diseases" (Application No. 2013127708/14, published on December 27, 2014, prototype), according to which each of the four positive and two negative pulses of the cardiac signal (EX) is separately isolated, then, taking into account the heart rate (pulse frequency), calculate the energy spectrum of each positive pulse P, R, T, U and negative pulses Q and S, by the deviation of the energy spectrum parameters of the analyzed pulse (frequency and amplitude of the spectrum harmonics) from the standard (energy physical pulse spectrum of a healthy heart) diagnose the presence and type of heart disease.

Недостатком данного технического решения является то, что определение длительности импульсов P, R, Т, U, Q, S, с учетом ритма сердечных сокращений, обуславливает большие погрешности диагностики из-за низкой точности определения длительности импульсов P, R, Т, U, Q, S и как следствие выявления аномалий зубцов ЭКГ и погрешности в идентификации заболеванияThe disadvantage of this technical solution is that the determination of the duration of the pulses P, R, T, U, Q, S, taking into account the rhythm of the heart rate, causes large diagnostic errors due to the low accuracy of determining the duration of the pulses P, R, T, U, Q , S, and as a result of identifying ECG wave abnormalities and errors in identifying the disease

Задачей предлагаемого технического решения является устранение отмеченных недостатков, а именно повышение точности выявления аномалий зубцов ЭКГ, сокращение времени анализа ЭКГ, снижение нагрузки на зрение врачей, функциональной диагностики и повышение точности некоторых видов диагноза.The objective of the proposed technical solution is to eliminate the noted drawbacks, namely, increasing the accuracy of detecting anomalies of ECG teeth, reducing the time of ECG analysis, reducing the load on the eyesight of doctors, functional diagnostics and increasing the accuracy of certain types of diagnosis.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения длительности импульсов ЭКГ, включающем мониторирование ЭКГ пациента и последующий спектральный анализ ЭКГ, причем мониторирование ЭКГ пациента производят с одного отведения, выделяют электрокардиосигнал (ЭКС) между точками изменения знака производной двух импульсов R, расположенных слева и справа последовательности ЭКС, и в качестве импульса ЭКС выбирают зубец, сегмент, интервал и/или комплекс, выполняют дискретизацию всей последовательности импульсов ЭКС N-отсчетами с временным интервалом Δt, наносят реперные точки в начале и конце каждого из импульсов ЭКС и с требуемой точностью определяют длительность каждого из выбранных импульсов ЭКС между реперными точками с учетом числа отсчетов N_i этого импульса по формуле τ_i=N_iΔt.The problem is solved in that in a method for determining the duration of ECG pulses, including monitoring the patient’s ECG and subsequent spectral analysis of the ECG, the patient’s ECG being monitored from one lead, an electrocardiogram (EKS) is distinguished between the sign points of the derivative of the two R pulses located to the left and right the sequence of EX-pulses, and as a pulse of EX-select a tooth, segment, interval and / or complex, perform the sampling of the entire sequence of pulses of EX-N samples with time nym interval Δt, is applied to fixed points at the beginning and end of each pacing pulse and with the required accuracy of determining the length of each pacing pulses between selected reference points based on the number of samples N _i of the pulse according to the formula τ _{_i} = N _i Δt.

Существенное отличие заявляемого технического решения от прототипа состоит в том, что мониторирование ЭКГ пациента производят с одного отведения, выделяют электрокардиосигнал (ЭКС) между точками изменения знака производной двух импульсов R, расположенных слева и справа последовательности ЭКС, и в качестве импульса ЭКС выбирают зубец, сегмент, интервал и/или комплекс, выполняют дискретизацию всей последовательности импульсов ЭКС N-отсчетами с временным интервалом Δt, наносят реперные точки в начале и конце каждого из импульсов ЭКС.A significant difference between the proposed technical solution and the prototype is that the patient’s ECG is monitored from one lead, an electrocardiogram (EKS) is distinguished between the points of sign change of the derivative of two R pulses located to the left and to the right of the EKS sequence, and a tooth, a segment is selected as an EKS pulse , interval and / or complex, perform the sampling of the entire sequence of ECS pulses by N-samples with a time interval Δt, set reference points at the beginning and end of each of the ECS pulses.

Данное техническое решение позволяет с высокой точностью выполнить процесс дискретизации сигналов ЭКС и упрощает процесс фиксирования начала и окончания импульсной последовательности.This technical solution makes it possible to perform the discretization of EX signals with high accuracy and simplifies the process of fixing the beginning and end of the pulse sequence.

Вторым существенным отличием является определение с требуемой точностью длительность каждого из выбранных импульсов ЭКС между реперными точками с учетом числа отсчетов N_i этого импульса по формуле τ_i=N_iΔt.The second significant difference is the determination with the required accuracy of the duration of each of the selected ECS pulses between the reference points, taking into account the number of samples N _{i of} this pulse according to the formula τ _i = N _i Δt.

Данное техническое решение позволяет с высокой точностью фиксировать отклонения длительности каждого импульса, упрощает процесс анализа ЭКГ и снижает нагрузку на зрение функционалиста.This technical solution allows you to accurately record deviations in the duration of each pulse, simplifies the process of ECG analysis and reduces the load on the eyes of a functionalist.

Анализ известных изобретений в данной области техники позволяет сделать заключение о существенной новизне предлагаемого технического решения.Analysis of the known inventions in the art allows us to conclude that the proposed technical solution is significant.

Способ может быть осуществлен с помощью устройства, структурная схема которого приведена на фиг. 1, где введены следующие обозначения: 1 - датчики ЭКС, 2 - фильтр нижних частот, усилитель потенциалов ЭКС, 3 - аналого-цифровой преобразователь, 4 - электронная вычислительная машина (микроконтроллер).The method can be implemented using a device whose structural diagram is shown in FIG. 1, where the following designations are introduced: 1 - EX sensors, 2 - low-pass filter, potential amplifier EX, 3 - analog-to-digital converter, 4 - electronic computer (microcontroller).

На фиг. 2 изображен типовой ЭКС в интервале между импульсами R с общепринятыми обозначения отдельных импульсов сигнала (P, Q, R, S, T, U): Р - зубец, длительностью τ_p; 2 - сегмент P-Q(R); 3 - интервал P-Q(R); 4 - комплекс QRS; 5 - сегмент RS-T; 6 - электрическая систола сердца; диастолический интервал Т-Р.In FIG. 2 shows a typical EX in the interval between pulses R with the generally accepted designation of individual signal pulses (P, Q, R, S, T, U): P - tooth, duration τ _p ; 2 - segment PQ (R); 3 - interval PQ (R); 4 - QRS complex; 5 - segment RS-T; 6 - electric systole of the heart; diastolic interval TR.

Поясним работу устройства. Потенциалы ЭКС с выхода датчиков (1) поступают на вход фильтра нижних частот (2) с частотой среза 4,5 Гц. С выхода ФНЧ (2) сигналы поступают на вход усилителя нижних частот (3), где усиливаются до значения, не превышающего 1 В. Усиленный сигнал в интервале R-R⁺ подают на АЦП (4), выход которого подключен к входу ЭВМ (5).Let us explain the operation of the device. The potentials of the EX from the output of the sensors (1) go to the input of the low-pass filter (2) with a cutoff frequency of 4.5 Hz. From the output of the low-pass filter (2), the signals are fed to the input of the low-frequency amplifier (3), where they are amplified to a value not exceeding 1 V. The amplified signal in the RR ⁺ interval is fed to the ADC (4), the output of which is connected to the input of the computer (5).

Дискретный ЭКС отображают на мониторе ЭВМ (5), на экране которого функционалист устанавливает реперные точки начала и окончания импульсов ЭКС: зубца, сегмента, интервала и комплекса. В интервалах между реперными точками определяют длительность каждого из импульсов (τ_P, τ_Q, τ_R, τ_S, τ_T, τ_U) ЭКС τ_i=N_iΔt или длительности сегментов P-Q(R) и RS-T; комплекса QRS; интервала Р-Q(R); электрической систолы сердца; диастолического интервала Т-Р.The discrete EX is displayed on a computer monitor (5), on the screen of which the functionalist sets reference points for the beginning and end of the impulses of the EX: tooth, segment, interval and complex. In the intervals between the reference points, the duration of each of the pulses (τ _P , τ _Q , τ _R , τ _S , τ _T , τ _U ) is determined for the ECS τ _i = N _i Δt or the duration of the segments PQ (R) and RS-T; QRS complex; the interval P-Q (R); electrical systole of the heart; diastolic interval TR.

Автоматизация измерения этих параметров повышает точность диагностики и снижает нагрузку на зрение врача функционалиста.Automation of the measurement of these parameters increases the accuracy of diagnosis and reduces the load on the eyesight of a functionalist doctor.

При современном состоянии радиоэлектроники и вычислительной техники промышленное изготовление устройства, реализующего заявляемый способ, не вызовет затруднений.With the current state of radio electronics and computer technology, the industrial manufacture of a device that implements the inventive method will not cause difficulties.

Claims

A method for determining the duration of ECG pulses, including monitoring the patient’s ECG and subsequent spectral analysis of the ECG, characterized in that the patient’s ECG is monitored from one lead, an electrocardiogram (EKS) is distinguished between the sign points of the derivative of the two R pulses located to the left and right of the EKS sequence, an electrocardiogram (EX) between the points of changing the sign of the derivative of two pulses R located on the left and right of the EX sequence, and select a tooth, a segment, an interval and / or a complex, perform the sampling of the entire sequence of EX pulses by N-readings with a time interval Δt, apply the reference points at the beginning and end of each of the EX pulses and determine the duration of each of the selected EX pulses between the reference points with the required accuracy taking into account the number of samples N _{i of} this pulse by the formula τ _i = N _i Δt.