WO2021256960A1 - Method and device for assisting in decision-making when providing cardiological aid - Google Patents
Method and device for assisting in decision-making when providing cardiological aid Download PDFInfo
- Publication number
- WO2021256960A1 WO2021256960A1 PCT/RU2021/000104 RU2021000104W WO2021256960A1 WO 2021256960 A1 WO2021256960 A1 WO 2021256960A1 RU 2021000104 W RU2021000104 W RU 2021000104W WO 2021256960 A1 WO2021256960 A1 WO 2021256960A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- state
- rhythm
- pacemaker
- electrocardiosignal
- distribution
- Prior art date
Links
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]
- A61B5/346—Analysis of electrocardiograms
- A61B5/349—Detecting specific parameters of the electrocardiograph cycle
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
- G06F17/11—Complex mathematical operations for solving equations, e.g. nonlinear equations, general mathematical optimization problems
- G06F17/13—Differential equations
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
- G06F17/14—Fourier, Walsh or analogous domain transformations, e.g. Laplace, Hilbert, Karhunen-Loeve, transforms
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
- G06F17/16—Matrix or vector computation, e.g. matrix-matrix or matrix-vector multiplication, matrix factorization
Definitions
- the alleged invention relates to medicine, in particular to cardiology, and can be used to make decisions when choosing a method for providing emergency cardiac care, determining the presence of diseases from the category of sudden cardiac death (SCD) and obtaining an independent symptom of the presence of pathology.
- SCD sudden cardiac death
- Sudden cardiac arrest is one of the leading causes of death worldwide. Registration of an electrocardiogram during the first 4 minutes of sudden death in 95% of cases indicates the presence of arrhythmia of ventricular fibrillation [1]. With sudden cardiac arrest, a life-threatening cessation of normal heart rhythm and the development of arrhythmias - ventricular fibrillation or ventricular tachycardia - characteristic of severe ventricular disorders, in which there is no spontaneous circulation, occurs. In case of severe ventricular disturbances, detected by frequent, asynchronous contractions of the heart muscle, emergency defibrillation of the heart is performed.
- a method for diagnosing the stages of ventricular fibrillation which consists in registering an electrocardiogram and determining in segments of an electrocardiogram 1 with spectral power by the fast Fourier transform method, which allows to determine the spectral power of the theta rhythm with a frequency of 4-7 Hz, alpha rhythm - 8 -12 Hz, beta rhythm - 13-17 Hz and gamma rhythm - 18-40 Hz, if the gamma rhythm follows the 2nd ... 4th place in terms of power in 5 consecutive segments of the electrocardiogram, then determine stages of ventricular fibrillation by the specific gravity of theta, alpha, beta and gamma rhythms as a percentage of the sum of the power of these rhythms.
- the disadvantages of the known methods for diagnosing severe ventricular disorders - a method for diagnosing the stages of ventricular fibrillation and a method for assessing the reliability of recommendations regarding a discharge in cardiopulmonary resuscitation - are:
- the closest in terms of the achieved result is the method of providing emergency cardiac care [4], which consists in the fact that the pacemaker is recorded, the pacemaker is analyzed, the standard deviation of the mean values of the cardiac cycle (SDANN), the ratio of low and high frequency waves (LF / HF ) variability of QT intervals, ejection fraction (EF) during the day and the distance between adjacent R waves on the ECG to assess hemodynamically significant arrhythmia, to determine the presence of ventricular tachycardia and to calculate the prognosis of the severity of arrhythmic syndrome.
- SDANN standard deviation of the mean values of the cardiac cycle
- LF / HF the ratio of low and high frequency waves
- EF ejection fraction
- K -4.518 + 0.02- ⁇ 5 + 0.03T-SDANN + 0.049- LF / HF -Q, 0 ⁇ 9varQT If the K coefficient is> 0.25, a severe arrhythmic syndrome is predicted and a recommendation for revascularization is made.
- Figure 1 shows a diagram of a process that implements a known method of providing emergency cardiac care.
- Figure 2 shows examples of electrocardiographic recordings of signals for heart rhythms in severe ventricular disturbances
- Figure 3 shows diagrams of the entropy-parametric space, illustrating the detection of the presence of a disease in the space of the coefficient of entropy, asymmetry and counter-excess.
- Figure 4 shows a diagram of the process that implements the proposed method of decision support in the provision of emergency cardiac care.
- Figure 5 shows a diagram of the formation of the coordinate space of the entropy-parametric signs of the distribution of ECS counts for a real state.
- Figure 6 shows a scheme for determining the reliability of establishing the pacemaker for the state with "TZHN".
- Figure 7 shows a diagram of a process for predicting a pathological condition.
- Figure 8 shows a diagram for determining the reliability of an independent symptom of a pathological condition.
- Figure 9 shows the graphs of the pacemaker with ventricular flutter, where it is indicated
- Figure 10 shows the graphs of the pacemaker with ventricular tachycardia
- Figure 11 shows a feature table for base-constrained distributions.
- the figure 12 shows the graphs of the pacemaker with ventricular fibrillation.
- Figure 13 shows the display of the area of states of the cardiovascular system and the area of the state with "TZHN" in the space of the coefficient of entropy and counterexcess to establish the parameter of the reliability of the pacemaker.
- Figure 14 shows a block diagram of a mobile decision support device in the provision of emergency cardiac care
- Cardiopulmonary resuscitation is used as a treatment protocol for VOS, according to which blood circulation in the cardiovascular system and ventilation of the lungs are ensured by compensating for the chest.
- VF treatment is provided by defibrillation with an electrical impulse. The likelihood of restoring spontaneous circulation during defibrillation increases with a decrease in the time between the last cardiopulmonary compensation and the delivery of a defibrillating shock.
- FIG. 1 is an illustration of a flow diagram of an implementation process for a prior art method of providing emergency cardiac care.
- information processing begins with a step 105 of registering an electrocardiosignal (ECS), including pre-amplification, digitization and recording of the ECS into a database.
- ECS electrocardiosignal
- step 110 there is a preliminary analysis of the electrocardiosignal at step 110, including filtering from interference and determining the distance between adjacent R waves to determine the duration of the ECS cycle, determining the standard deviation of the mean values of the cardiac cycle.
- VTA hemodynamically significant arrhythmia
- VT ventricular tachycardia
- a recommendation for defibrillation is given at step 125.
- Defibrillation to restore the normal rhythm and contractile function of the heart is carried out in case of circulatory disorders as a result of the establishment of a rhythm, such as ventricular fibrillation (VF), ventricular flutter (VF) or ventricular tachycardia (VT), which are established in severe ventricular disturbances [ 7].
- VF ventricular fibrillation
- VF ventricular flutter
- VT ventricular tachycardia
- Defibrillation is not performed in the presence of sinus rhythm or in cases of a number of arrhythmias, such as supraventricular tachycardia, premature ventricular contraction, atrial fibrillation, etc., in which spontaneous circulation is possible [8].
- rhythms of the heart in severe ventricular disturbances include the rhythms illustrated in figure 2.
- VF Ventricular fibrillation
- VT Ventricular tachycardia
- the violation can provoke an attack of a rapid heartbeat, which is most likely to develop into ventricular fibrillation.
- An example of the development of a paroxysm of polymorphic ventricular tachycardia of the Torsade de Pointes type is given in figure 2, b.
- VF Ventricular flutter
- Cardiac arrest can be canceled if cardiopulmonary resuscitation (CPR) is performed or a defibrillator is used to shock the heart and restore a normal heart rate within a few minutes.
- CPR cardiopulmonary resuscitation
- a defibrillator is used to shock the heart and restore a normal heart rate within a few minutes.
- algorithms are used to detect such severe cardiac arrhythmias as VF and VT, for the construction of which the most widespread methods of detecting ventricular fibrillation in the time domain.
- the VF detection method in the time domain provides real-time VF detection based on a complex QRS search by the slope, amplitude and width of the electrocardiosignal (ECS). Such methods are based on the Tompkins algorithm, the autocorrelation function algorithm, and the threshold intervals algorithm [9]. Lack of way The way to assess the reliability of the recommendation regarding the discharge during cardiopulmonary animation in the time domain is that the recommendation is given on the basis of the analysis of the properties of a separate temporal area of the pacemaker. To apply the methods for detecting ventricular fibrillation in the time domain, it is necessary to reliably detect, isolate and analyze individual teeth and pacemaker complexes.
- VF ventricular fibrillation
- the sensitivity does not exceed 79% with a specificity of 95%.
- the disadvantages of the known algorithms for detecting VF and VT in the frequency and time domain are that the ECS has chaotic properties and a continuous spectrum, which does not allow filtering the signal without losing information due to signal distortion in the frequency and time domain. ...
- the disadvantages of the known methods for detecting severe ventricular disorders it should also be noted that there is no assessment of the reliability of decision-making, obtained directly from the readings of the studied pacemaker.
- the filtering technique may mistakenly filter out some of the ventricular fibrillation information and make the rhythm for the shock recommendation algorithm as a rhythm at which shock stimulation will not induce a recovery effect, or as a rhythm in which shock stimulation is not recommended.
- the existing methods for analyzing the pacemaker do not allow to obtain an acceptable pacemaker, on the basis of which it is possible to make a fairly reliable decision on the conduction of cardiac stimulation with an electric discharge.
- the aim of the proposed invention is to expand the functional capabilities of assessing the state of the heart based on the entropy-parametric analysis of the pacemaker for making a decision on taking measures for defibrillation of the heart or preparing the patient for immediate myocardial revascularization when shock rhythms are detected.
- the method of decision support based on the analysis of the entropy-parametric criterion formed in the space of the entropy coefficient, counterexcess and asymmetry, makes it possible to establish the presence of an independent symptom of a pathological heart condition.
- ECS electrocardiosignal
- determination of the standard deviation parameter of mean values of cardiac cycles determination of ventricular tachycardia and extrasystole for at least three consecutive cardiac cycles, defibrillation in the case of hemodynamically significant arrhythmias, predicting severe arrhythmic syndrome and performing revascularization in the absence of ventricular tachycardia; making a preliminary diagnosis and generating a report on the patient's heart condition; characterized in that the space of coordinates of entropy-parametric signs of the distribution of ECS readings for a real state is additionally formed by
- VVD severe ventricular disorders
- K e0 Aso, co-coefficient of entropy, asymmetry and counter-excess for the rhythm of the electrocardiosignal of the optimal state of the heart
- a, b and c parameters of the border of the zone of optimal heart conditions
- Arnax3 A03 + ⁇ 3 r a 'Amt3 ⁇ LOZ _ A 3 r ⁇ x>
- the unit for registration and preliminary analysis of the ECS (block 1405), made with the possibility of amplifying the signals of the ECS leads, monitoring the separation of wires, analog digital transformation of signals, filtering of interference, independent recording of digitized information into the database, preliminary analysis of ex, determination of the standard deviation of the mean value of the cardiocycle;
- a block for the formation of entropy-parametric signs of a sampling of an electrocardiosignal of a real state (block 1410), made with the possibility of selecting ⁇ a sample of data from cardiocycles, determining the central moments of the pacemaker, determining the informational sign of the pacemaker, determining the entropy-parametric signs - the coefficient entropy, asymmetry and counter-excess - for the distribution of counts of the time interval of the pacemaker, determination of the scatter of signs of distribution of counts of the pacemaker for the real state;
- block 1415 a block for determining the criterion of hemodynamically significant arrhythmia (block 1415), configured to assess the truth of the inequality of the difference in the modulus of the asymmetry feature of the distribution of the ECS time interval counts and its minimum critical value, and the ability to switch the sequence of information processing in the event of hemodynamically significant arrhythmia;
- VVD ventricular ventricular disturbances
- block 1420 a unit for determining the reliability of establishing the rhythm of the pacemaker of a state with severe ventricular disturbances (VVD) (block 1420), made with the possibility of forming the boundaries of the region of the state of VVD, calculating the probability of an error as a result of making an incorrect statement about establishing the rhythm of a pathological state with severe ventricular disturbances; determining the reliability criterion of the statement about the pathological state of “TZHN” by comparing it with its critical value, and the possibility of connecting the means of informing about the need for defibrillation or revascularization (during revascularization, information is limited to the formation of a preliminary diagnosis and report);
- a unit for informing about the need for defibrillation (block 1425), with the possibility of presenting audio and visual information about the need for defibrillation and the ability to connect defibrillator controls;
- a block for predicting a pathological state (block 1430), configured to determine the entropy-parametric criterion for the pacemaker optimal state; comparison of the entropy-parametric criterion and its critical value at a given level of significance a; informing about the optimal heart rhythm if the entropy-parametric criterion is less than its critical value, and predicting the possibility of a pathological state if the entropy-parametric criterion is equal to or greater than its critical values by determining the parameters of the boundary of the decision-making area “pacemaker of the optimal state” and the coordinates of the rhythm of the optimal state in the space of signs of distribution of the pacemaker counts of the real state, forming the boundaries of the decision-making area of the rhythm of the electrocardiosignal of the real state; determining the probability of error as a result of making an incorrect statement “ECG rhythm of the optimal state”; comparing the probability of an error as a result of accepting an incorrect statement “pacemaker optimal state” and
- HAA hemodynamically significant arrhythmia
- the essence of the invention is to make judgments about the state of the cardiovascular system based on the assessment of the shape of the distribution of the pacemaker counts of the time interval characteristic of three consecutive cycles of heart contraction.
- Figure 3 shows a diagram of the distribution of the entropy-parametric space for detecting the presence of a disease in the space of the coefficient of entropy, asymmetry and counterexcess, where 305 is the point of optimal state with a normal sinus rhythm; 310 - the area of the optimal state of the heart (and the cardiovascular system as a whole); 315 - area of possible pathological state of the heart; 320 - area of conditions with severe ventricular disorders; 325 - position of arcsine distributions; 330 - position of signs of distribution of ECG readings for a real state; 335 - surface of critical values of asymmetry.
- 340, 345, and 350 are also designated curves for families of statistical distributions: families of Weibull-Gnedenko distributions; families of bounded gamma distributions (with a shape factor of 0.6) and families of exponential distributions, respectively, from which one can see that the distributions are poorly distinguishable in the space of parametric features of distributions - asymmetry and counter-excess.
- Histogram 355 illustrates the typical distribution of counts from one cardiocycle. The use of the entropy coefficient makes it possible to unambiguously distinguish between these distributions.
- the three-dimensional space given by the parametric distribution characteristics - counterexcess, asymmetry, and entropy coefficient - can be advantageously used to analyze heart conditions by the form of distribution of ECS counts.
- the area of the optimal state 310 and the area of states with rhythms of the pacemaker 320 corresponding to severe ventricular disturbances are spatially separated, which makes it possible to unambiguously identify the rhythms in which defibrillation is required to restore the normal heart rate.
- the author of the present invention is convinced that the mapping of distributions in the entropy-parametric space of the signs of the ECS distributions allows one to obtain the most important diagnostic indicators of the state of the heart and the cardiovascular system as a whole, which allow making a decision during emergency cardiac care.
- the characteristic pacemaker rhythms for conditions with severe ventricular disturbances let us consider the characteristic pacemaker rhythms for conditions with severe ventricular disturbances.
- VF ventricular flutter
- VF ventricular flutter
- FIG 2 An example of an ECG with ventricular flutter is given in figure 2, c, which shows the spontaneous development of ventricular flutter with evolution into a sinusoidal curve and subsequent transition to ventricular fibrillation on the pacemaker recording during Holter monitoring, which recorded the moment of sudden arrhythmic death.
- Typical examples of pacemakers with ventricular flutter are shown in figure 9. With ventricular flutter, pacemakers have a shape close to harmonic signals. The distribution of counts during ventricular flutter tends to a symmetric shape.
- the counts for sinusoidal (harmonic) oscillations are distributed arcsinusoidally with known values of the features: the coefficient of entropy and counter-excess are equal to 1.11 and 0.816, respectively [14]. Since the readings are distributed symmetrically with correct harmonic oscillations, the asymmetry coefficient is zero.
- the position of states with violation of the pacemaker due to "ventricular flutter" due to the spread of oscillations in amplitude and frequency in the entropy-parametric space of distribution signs corresponds to a certain small area in the vicinity of the point of arcsinusoidal distributions 325 in figure 3, located in the plane specified equal to zero asymmetry.
- the state from the coordinates of point 325 in Figure 3 is diagnosed as a violation of the pacemaker due to severe ventricular disturbances, in which, according to the recommendations [15, 16], defibrillation is required to restore the normal heart rhythm.
- a more general example of violation of the pacemaker rhythm is observed in various types of ventricular tachycardia, which are characterized by an accelerated rhythm with a heart rate of more than 100 beats / min.
- the source of the accelerated rhythm of ventricular tachycardia is located in the legs or branches of the His bundle, in the Purkinje fibers or the working myocardium of the ventricles.
- Tachycardia is considered stable, in which the duration of paraoxism is equal to or exceeds 30 s [15].
- paraxial and polyform ventricular tachycardias are distinguished.
- Paroxysmal ventricular tachycardia is a type of arrhythmia characterized by heart attacks (paroxysms) with a heart rate of 140 to 220 or more beats per minute, arising under the influence of ectopic impulses that lead to the replacement of the normal sinus rhythm.
- the term "ventricular parasystole" refers to a condition in which the heart rate is controlled by two independent drivers. One of them is the main one (most often - the sinus node), the other is parasystolic, located in the ventricles [17, 18, 19]. Examples of pacemaker plots at different rhythms of ventricular tachycardia are given in figure 10.
- the pacemaker is well approximated by superimposing a harmonic signal in figure 10, or by superimposing triangular signals in figure 10.6.
- the distribution of samples of such a signal has a bimodal symmetric distribution. If the signal is approximated using triangular signals, then the samples of the approximation correspond to a uniform distribution with the known entropy coefficient and counterexcess equal to 1.73 and 0.745, respectively. Since with a uniform distribution the samples are distributed symmetrically with respect to the mathematical expectation, the asymmetry coefficient for the distribution of approximation samples is equal to zero.
- the deviation from the triangular approximation is approximately 5 ... 10 times less than the amplitude, which causes the deviation of the asymmetry coefficient from zero.
- c is characterized by a bimodular distribution with an asymmetry of less than 0.5, which is determined on the basis of the distribution of counts of the triangular impulse model.
- Polymorphic ventricular tachycardia is characterized by progressive (from shock to shock) changes in QRS complexes in configuration, amplitude and direction of the prevailing electrical deviations.
- the most common polymorphic ventricular tachycardia of the pirouette type - Torsade de Pointes (TdP) - is another name for "bi-directional fusiform" VT, which is one of the most dangerous forms of VT due to severe clinical manifestations (hemodynamic instability) and a high risk of transformation into VF.
- Figure 2 b gives an example of the development of a paroxysm of polymorphic ventricular tachycardia of the Torsade de Pointes type against the background of physical activity in a patient with Romano-Ward syndrome (a fragment of continuous recording of daily ECG monitoring according to Holter) [16].
- FIG 10, d shows typical examples of the pacemaker for the rhythm of polymorphic ventricular tachycardia of the Torsade de Pointes type.
- the frequency of the rhythm of polymorphic ventricular tachycardia is 150 - 250 oscillations per second with fluctuations in RR intervals within 0.2 ... 0.3 s.
- a characteristic feature of VT of the Torsade de Pointes type is a change in the amplitude and polarity of wide irregular QRS complexes during a short period of time. short time intervals 1 ... 3 s. Outside an attack of VT of the Torsade de Pointes type, a significant lengthening of the QT interval is recorded on the ECG.
- composition of arcsine distributions with different ranges allows one to obtain a family of two-module peaked distributions bounded at the base.
- the composition of the distributions of arcsinusoidal distributions is characterized by the limitation in the range and the absence of peakedness.
- Figure 11 shows a table with the main features of base-limited distributions, such as arcsine, peaked two-module, uniform and triangular distributions, a distribution in the form of an “Old Russian helmet”, Shapo distribution, etc. [14].
- a characteristic property of distributions limited at the base consists in a low kurtosis value - a sign of a peaked distribution.
- the distribution of the ECS sample tends to a symmetric shape and is on a plane with a zero asymmetry value.
- Ventricular fibrillation is the third example of a pacemaker rhythm seen in severe ventricular disturbances.
- continuous uncoordinated excitation occurs, which is supported by random intermittent excitations of individual elements and irregular activation of the myocardium with the appearance of multiple small waves [7].
- the heart ceases to perform its pumping functions, and the blood supply to the entire body is cut off.
- ventricular fibrillation is recognized by continuous chaotic sharply deformed oscillations of various heights, widths and shapes, following with a frequency of 400
- Figure 12 shows examples of typical pacemakers corresponding to large-wave, medium-wave and small-wave fibrillations.
- a For large-wave fibrillations, illustrated in figure 12, a, a superposition of the distributions of samples from a plurality of chaotic waves, commensurate in amplitude, is characteristic.
- the sample distribution is well approximated by arcsinusoidal, bimodal and uniform distributions.
- the composition of such distributions with close distribution centers has a peakedness limitation [14]: the kurtosis of the distributions does not exceed 2.5, the counter-kurtosis is limited in the range from 0.63 to 1.
- a feature of medium-wave fibrillations is that its values fall into a limited number of grouping intervals.
- the width of the grouping interval equal to 0, 1 mV
- all values are grouped in 4 ... 7 intervals with a close to uniform distribution.
- the counterexcess is in the range of 0.7 ... 0.8.
- a decrease in the amplitude during the period of small-wave fibrillation to values less than 0.3 mV determines the distribution of the signal in 1 ... 2 intervals.
- Such signals are characterized by a low value of the entropy coefficient, at which there are no signs of the object's vital activity.
- the distribution concurrency is in the range from 0.6 to 1, the value of the entropy coefficient is more than 1 and the asymmetry does not exceed 0.5, at this level of analysis signal has low reliability due to the presence of noise.
- the condition of a lethal outcome with a signal amplitude of less than 0.1 mV is established by a medical specialist. Examples of periods of small-wave fibrillation are illustrated in figure 12, c.
- 350 is the curve of the positions of the family of distributions of the exponential class with exponents a from 0 to oo; 1305 - area of scatter of positions of signs of distribution of ECG readings for a real state; 1310 - curve of positions of the family of bimodal distributions; 1315 — area of possible projections onto the mapping plane of symmetric distributions; 1320, 1325 - curves of the position of compositions of exponential and discrete two-valued distributions; 1330, 1335 and 1340 - points of the position of the Laplace distribution, normal and uniform distributions, respectively; 1345 - curve position of the family of compositions of discrete and exponential distributions with parameters of the form 1/3; 1350, 1355 - points of limitation for the position of the class of arc cosine distributions; 1360 - point of the position of the discrete two-digit distribution; 1365 - dashed curve, limiting part of the space of signs of the coefficient of entropy and counter-process for the
- the area of optimal state and the area of states with severe ventricular disorders are separated in space and, therefore, can be unambiguously established.
- the collapse corresponds to 0.26.
- the area of severe ventricular disorders is characterized by a flattened distribution and counterexcess values of more than 0.6.
- the author of the alleged invention believes that in order to ensure the reliability of decision-making in the provision of emergency cardiac care, it is advisable to use the display of the real state of the patient's cardiovascular system in the form of a representative point of the distribution of ECS readings in the space of signs of the entropy coefficient, counterexcess and asymmetry.
- the position of the representative point in the state area 305 corresponds to the normal sinus rhythm of the heart.
- the imaging point 330 goes beyond the region of the optimal state 310, it can be stated about the change in the distributions of readings in individual ECS cycles, which is possible with changes in the shapes, amplitudes, durations of the teeth and time intervals of the ECS. Such changes occur with the development of pathologies of the cardiovascular system.
- the position of the representative point outside the area of the optimal state should be considered as an independent symptom of the manifestation of the pathological state of the cardiovascular system. To reliably establish a pathological state, it is necessary to assess the probability of making an error as a result of making an incorrect statement about the optimal state of the system.
- the state of the heart with severe ventricular disturbances corresponds to the pacemaker, the distribution of readings of which is characterized by the symmetry of the signal and a low value of peakedness. Distributions of ECS counts at heart rhythms with severe ventricular disturbances are limited to a relatively small area in the entropy-parametric space of distribution signs. With the position of the depicting point of the distribution of the pacemaker counts of the real state in the space of the signs of the distributions of the pacemaker counts of the heart rhythms with TZhN, in accordance with the clinical recommendations of the Ministry of Health of the Russian Federation from 2017, emergency electrical defibrillation is unambiguously recommended in order to restore the normal heart rhythm [15, 16].
- the main purpose of this action is to obtain the coordinates of the representative sample distribution point ECS for a real state in the entropy-parametric space of distribution signs and an assessment of the state uncertainty in the form of a scatter of the coordinates of the representing point to determine the boundaries of the regions of the optimal state 310 and the boundaries of the state region with TZhN 320 in the real state space with the given coordinates h ,.
- the spreads of the distribution signs allow to form the boundaries of the area of the optimal state and the state with TOL in the space of samples of the current sample of ECS counts.
- Step 115 of the decision support scheme illustrated in figure 4 corresponds to the action of determining the entropy-parametric criterion for the occurrence of HCA.
- the optimal state corresponds to the value signs of asymmetry in the distribution of counts of an individual cardiocycle of the order of 2.4.
- the heart rhythm corresponds to a symmetrical sample of distributions with a sign of asymmetry close to zero.
- the ST section rises, which corresponds to a shift in the displacement of values from the interval of the position of the readings of the TP section to the intervals where the values of only the R wave are located, which leads to an increase in the symmetry of the distribution of the samples.
- the area of possible pathological condition of the heart 315 includes, with a high probability, conditions in the presence of pathology.
- a symptom of a pathological state develops, the signal shifts outside the region 315, where the probability of a normal state is less than 1 ... 5%.
- the surface of the critical values of the asymmetry 335 divides the space into two parts.
- the displacement of the imaging currents in the area with a sign of asymmetry less than its critical value UP CRIT is taken as a condition for the development of hemodynamically significant arrhythmias (HAA), which requires the provision of emergency cardiac care.
- HAA hemodynamically significant arrhythmias
- the entropy-parametric criterion for the occurrence of GZA is the true value of inequality (6): ⁇ As ⁇ ⁇ As Kpm .
- step 415 in figure 4 of the decision support diagram consists in the need to assess the reliability of decision making for carrying out measures for cardiac defibrillation. If the circulation is impaired as a result of arrhythmias, such as ventricular fibrillation (VF) or ventricular tachycardia (VT), defibrillation is performed to restore normal heart rhythm and contractile function. With the development of HZA and the absence of heart rhythms corresponding to "TZHN", medical measures are taken to provide emergency emergency cardiac care associated with cardiac revascularization. The decrease in the ejection fraction is compensated by the implementation of a set of measures for cardiopulmonary resuscitation (CPR). To make a decision on defibrillation, it is necessary to assess the reliability of the statement about the establishment of the pacemaker for a condition with “severe ventricular disturbances”.
- CPR cardiopulmonary resuscitation
- step 605 The scheme of action "Determination of the reliability of establishing the pacemaker for the state with TZHN" is shown in figure 6 and contains steps 605, 610 and 615. From the flowchart of figure 6 it follows that the third distinctive action of the proposed method of support decision making in the provision of emergency cardiac care, illustrated by step 605, consists in the formation of the border of the area of the state of TOL.
- the boundaries of the TOL state depend on the signs of the entropy coefficient & e , asymmetry As and counter-excess to the distribution of ECS counts and spreads Si, S 2 S 3 signs distribution of ECS counts.
- the boundaries of the "TZhN" state in the real state space can be determined using the matrix of expressions (7):
- the area of the TZhN state in the space of signs of the coefficient of entropy, asymmetry and counterexcess, is limited by six planes: three planes of limitation of the
- X are given by the minimal criteria for the distributions [£ 3 mjn E.? t ; n to t u], and three other flat faces are given by the maximum features [ etax As max k max ] t.
- Step 610 of the decision support circuit of FIG. 6 is to determine the likelihood bc ⁇ of an error occurring as a result of an incorrect statement of the severe ventricular disorder pathological condition.
- the position of the representing point of the real state is specified using the entropy coefficient, asymmetry and counter-excess.
- the scatter of signs characterizes the uncertainty of the position of the representing point of the real state.
- Possible positions of the image point for the real state are distributed according to the normal law [21, 22]. Since linear transformations of displacement and scaling are performed during the transition to the real state space, then during the transition to the real state space, the position of the representing point of the real state is also distributed according to the normal laws.
- the probability bhiai of the appearance of an error as a result of accepting an incorrect statement about the absence of a pathological state of TOL is obtained by summing the probabilities over the entire area of acceptance of the statement about a pathological state of TOL. Then, for the probability Rtzhn of the appearance of an error as a result of the adoption of an incorrect statement about the pathological state of the TZhN, an integral expression of the form where r
- the table determines the values of the Laplace function for six estimates of the maximum and minimum boundaries of features. After substituting the values of the Laplace function, determined from the table for six estimates of the maximum and minimum boundaries of features, into expression (8), the probability of occurrence of an error bt> k is calculated: H ⁇
- Step 615 of the decision support scheme in figure 6 consists in determining the reliability criterion of the statement “the pacemaker rhythm corresponds to a pathological state with severe ventricular disturbances (VVD)”
- Cardiogenic shock is an acute pathological condition in which the cardiovascular system is unable to provide adequate blood flow. Cardiogenic shock is the leading cause of death in acute myocardial infarction. In the absence of highly qualified medical care, the probability of a fatal outcome among patients with cardiogenic shock is 70-90%. Death can be prevented through rapid diagnosis, surgical use of revascularization methods and the use of modern medical treatment methods in conjunction with supportive therapy. Rapid revascularization of the affected coronary arteries in patients with ischemic heart disease or infarction reduces the risk of death during emergency cardiac care. Since revascularization in cardiogenic shock is the main method of treatment, emergency coronary angiography is necessary.
- Myocardial revascularization is a broad concept that includes both coronary artery bypass grafting (CABG) and various types of percutaneous coronary intervention (PCI) on the coronary arteries.
- CABG coronary artery bypass grafting
- PCI percutaneous coronary intervention
- revascularization is performed - ad hoc percutaneous coronary intervention (PCI ad hoc), which is considered as a medical interventional procedure performed immediately after diagnostic coronary angiography, without removing the patient from the operating table. Immediate revascularization is indicated in patients with cardiac shock and ST-elevation myocardial infarction.
- PCI ad hoc percutaneous coronary intervention
- the next fourth distinguishing feature of the proposed invention consists in predicting a symptom of a pathological condition at step 425 of Figure 4.
- the action to be introduced is necessary to identify the possible development of a pathological condition or to establish a symptom of the presence of a pathology.
- FIG. 7 A diagram of a detailed algorithm for predicting a symptom of a pathological condition is shown in figure 7.
- the fourth distinctive effect of the proposed decision-making method in the provision of emergency cardiac care contains steps 705, 710, 715, 720 and 725.
- Step 705 consists in determining an entropy-parametric criterion for the region of optimal state.
- the heart provides the blood circulation necessary for life. In this state, it is important to find out about the state of the ser- the vascular system and the presence of pathology. For this reason, the first action that the algorithm performs is to assess the optimal state of the heart. For these purposes, we used the estimate of the position of the sample of readings of the real state relative to the position of the sample of samples of the optimal state in the coordinate space of the distribution signs, where for the optimal state the entropy coefficient K e , the asymmetry Aso and the counterexcess ko are set equal to 1.3, 0.26 and 2.4, respectively.
- the values of the signs were obtained on the basis of the average assessment of the analysis of the pacemaker records of 75 patients in the absence of pathological abnormalities.
- the range of assessments regarding the optimal state depends on the functional state of the body's systems and the variety of external factors such as conditions of existence, stimuli, goals, exposure to physical fields, and others.
- the normal distribution law was used to describe the spread of the signs of the distribution of ECS counts of the completed cycle of the coefficient of entropy, asymmetry and counter-excess near the optimal state 305.
- the scatter is set using the parameters a, b, c from the condition of the normal distribution of ECS counts according to the corresponding features.
- the confidence intervals for each characteristic intercepts boundaries e of (1 ⁇ a), 4 ⁇ o ( ⁇ 1 s), to (1 ⁇ k) falls 68.2% [27]
- izob- reflects points for optimal state ...
- the parallelepiped limited by the boundaries of the features, contains 32% of the representing points of the optimal state.
- 95% falls into the confidence intervals for each feature cut off by the boundaries 2K, o (1 ⁇ a), 2ASQ (1 ⁇ c), 2ko (1 ⁇ b) , the area of the parallelepiped contains 73% of the representing points of the optimal state.
- the entropy-parametric criterion r was used, specified in the space of features of the coefficient of entropy, asymmetry and counter-excess [12, 13].
- the formula for calculating the criterion is:
- Criterion r in the space of centered features x is considered as a sphere of radius r.
- Step 710 of the diagram in figure 7 consists in comparing the entropy-parametric criterion for the region of the optimal state and its critical value at the level of significance o.
- the elementary probability of the event "criterion r in the interval of its elementary increment [r, r + dr]" is equal to the product of the volume of the sphere, radius r and its thickness dr by the product of the probability density of the centered feature x,:
- Expression (24) is the Maxwell distribution density for a random criterion value specified as a radius vector in the space of centered features x, with scale parameters equal to 1.
- Maxwell distribution for a random criterion value has the form: where ⁇ 0 ( ⁇ ) is the Laplace function; ⁇ p (z) is the probability density of the normal distribution.
- Maxwell's distribution (25) is written for the probability F r (r) of an event for which the representative point of the features of the ECS count distribution at the optimal state is in the region bounded by the criterion r.
- the level of significance o (z) of making a decision about deviation from the optimal state is uniquely related to the criterion r.
- the statement "the state is optimal" should be considered as erroneous.
- the indicated limits should be used in cases where the disease has not been previously detected.
- Step 715 of the decision support circuit in Figure 7 illustrates the output of information about the optimal state of the heart rhythm, which does not require the provision of cardiac care.
- the reliability of pathology detection is estimated based on the probability bo of making an error as a result of making an incorrect statement about the optimality of the state.
- the following four actions are carried out, illustrated by steps 805, 810, 815, 820, 825, 830 and 835.
- the first action (step 805): determination of the parameters of the boundary of the decision-making area “the rhythm of the electrocardiosignal of the optimal state” in the space of signs of the distribution of samples of the real state.
- the boundaries of the optimal state region take the form of an ellipsoid with the dimensions of the semiaxes equal to the ratio of the spread of the signs of the optimal state to the spread of the signs of the real state. states.
- the second action (step 810): determining the coordinates of the optimal state in the space of signs of the distribution of samples for the pacemaker rhythm of the real state of the patient.
- the density of the probability distribution have a symmetric form in the space of signs hhancentered relative to the position of the real state and normalized to the spread of signs S, then in order to determine the reliability of an independent symptom of a pathological state, it is necessary to determine the coordinates of the position of the hypothesis of the optimal state in the space of the real state.
- the transfer and normalization of coordinates, the real state area is specified using the matrix expression (14).
- the center of coordinates is aligned with the position of the real state.
- the coordinates of the position of the optimal state and the parameters of the boundaries of the decision-making area "the state of the optimal” are necessary to determine the reliability of an independent symptom of a pathological state.
- the position of the representing point of the real state is specified using the scatter of features, which characterizes the uncertainty of the position of the representing point of the real state.
- the possible position of the real state realization are distributed in the real state coordinate space with the probability density / i (hi) 72 ⁇ 2) UC zX equal to the product of the distribution densities of the normalized features.
- Fourth action (step 820): determining the probability bo of committing an error as a result of making an incorrect statement "the rhythm of the electrocardiosignal of the optimal state"
- step 835 the decision-making algorithm for the provision of emergency cardiological care provides for informing about the possible development of a pathological condition with insufficient reliability of establishing the symptom of pathology, illustrated by step 835 in figure 8.
- the results of the prediction of the pathological condition obtained in step 425 of the decision support circuit in FIG. 4 are transmitted in step 140 of FIG. 4 for a preliminary diagnosis.
- a patient condition report is generated.
- the actions carried out make it possible to formalize the decision-making in the provision of emergency cardiac care and to obtain an independent symptom of the development of pathology.
- Block diagram of a decision support device in the provision of emergency cardiac care is shown.
- the considered method of decision support in the provision of emergency cardiac care can be implemented with the software of mobile andradites, or hardware in the form of separate decision blocks, or by combining software and hardware using the universal capabilities of modern computing technology.
- FIG 14. A block diagram of information conversion of a mobile decision support device in the provision of emergency cardiac care is shown in figure 14.
- the technological conveyor of information conversion of a decision support device includes: block 1405 for registration and preliminary analysis of the pacemaker, made with the possibility of amplifying the pacemaker lead signals , wire breakage control, analog-to-digital conversion of signals, filtering of interference, independent recording of digitized information into the database, preliminary analysis of ex, estimation of the distance RR, determining the standard deviation of the mean value of the cardiac cycle, implements steps 105, 110, 115 of the decision support scheme in figure 4; block 1410 for the formation of entropy-parametric features of a sampling of an electrocardiosignal of a real state, which implements the scheme of the algorithm of Fig.
- block 1415 for determining the criterion of hemodynamically significant arrhythmia, which implements steps 410 and 120 of the decision support circuit of Figure 4, made with the possibility of assessing the validity of the inequality difference in the modulus of the asymmetry feature of the distribution of the ECS time interval counts and its minimum criterion value, and the ability to switch the sequence of information processing in the event of hemodynamically significant arrhythmias; block 1420 for determining the reliability of establishing the rhythm of the pacemaker of a state with severe ventricular disturbances (VVD), which implements the scheme of the algorithm of Figure 6 and is made with the possibility of forming the boundaries
- VVD severe ventricular disturbances
- Patent 2454171 RF Method for predicting and stratifying the degree of risk of ventricular heart rhythm disturbances in patients with arterial hypertension / Ruzov V.I., Gimaev R.Kh., Krestyaninov M.V., Khalaf Kh., Ryabova L., Mashin E.V., D.Yu. Skvortsov // App. 03.12.2010; publ. 27.06.2012. Bul. N ° 17.
- Polosin VG System for stochastic monitoring of the state and electrophysiological characteristics of the heart based on entropy-parametric analysis. Abstract of thesis for the degree of Doctor of Technical Sciences, Penza, 2018 - 39 p.
- Epstein A.E. Bigger J.T., Wyse D.S. et al. Events in the Cardiac Arrhythmia Suppression Trial (CAST): mortality in the entire population enrolled. - J Am Coll Cardiol - 1991 - 18 - p. 14 - 19.
- Gallavardin L Extrasistolic ventriqular a paroxysmes tachycardiques prolonges. - Arch Mai Coeur Vaiss - 1922 - v. 15 - p. 298-306.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Algebra (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Electrotherapy Devices (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Abstract
The invention relates to medicine, specifically to a method and a device for assisting in decision-making when selecting a method for providing emergency cardiological aid. On the basis of readings of an electrical cardiac signal (ECS), with a duration of at least three successive cardiac cycles, the following distribution features are determined: the standard deviation, the entropy rate K
э , the asymmetry coefficient As and the antikurtosis coefficient k for establishing the presence of a hemodynamically significant arrhythmia and issuing a recommendation for selecting a strategy for providing emergency cardiological aid when performing cardiovascular resuscitation: preparation of a patient for immediate revascularization – medical and surgical intervention aimed at eliminating a deficit in blood supply – or performance of defibrillation so as to shock the heart and restore normal cardiac rhythm for several minutes. In the absence of a hemodynamically significant arrhythmia, the method makes it possible to establish the presence of an independent symptom of a pathological cardiac state.
Description
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ ПРИ ОКАЗАНИИ КАРДИОПОМОЩИ METHOD AND DEVICE FOR SUPPORTING DECISION MAKING WHEN PROVIDING CARDIAC AID
Предполагаемое изобретение относится к медицине, в частности к кардиологии, и может быть использовано для принятия решения при выборе метода оказании экстренной кардиологической помощи, определения наличия заболеваний из категории внезапной сердечной смерти (ВСС) и получения независимого симптома о наличии патологии. The alleged invention relates to medicine, in particular to cardiology, and can be used to make decisions when choosing a method for providing emergency cardiac care, determining the presence of diseases from the category of sudden cardiac death (SCD) and obtaining an independent symptom of the presence of pathology.
Внезапная остановка сердца является одной из ведущих причин смертности во всем мире. Регистрация электрокардиограммы в течение первых 4 минуты внезапной смерти в 95 % случаев свидетельствует о наличии аритмии фибрилляции желудочков [1]. При внезапной остановке сердца происходит опасное для жизни прекращение нормально- го сердечного ритма и развития аритмий - фибрилляции желудочков или желудочковой тахикардии - характерных для тяжелых желудочковых нарушений, при которых отсут- ствует самостоятельное кровообращение. При тяжелых желудочковых нарушениях, обна- руживаемых по частым, асинхронным сокращениям сердечной мышцы, проводится экс- тренная дефибрилляция сердца. Sudden cardiac arrest is one of the leading causes of death worldwide. Registration of an electrocardiogram during the first 4 minutes of sudden death in 95% of cases indicates the presence of arrhythmia of ventricular fibrillation [1]. With sudden cardiac arrest, a life-threatening cessation of normal heart rhythm and the development of arrhythmias - ventricular fibrillation or ventricular tachycardia - characteristic of severe ventricular disorders, in which there is no spontaneous circulation, occurs. In case of severe ventricular disturbances, detected by frequent, asynchronous contractions of the heart muscle, emergency defibrillation of the heart is performed.
Известен способ диагностики стадий фибрилляции желудочков сердца [2] заклю- чающийся в регистрации электрокардиограммы и определения в отрезках электрокардио- граммы 1 с спектральной мощности методом быстрого преобразования Фурье, позволяю- щий определить спектральную мощность тета-ритма частотой 4-7 Гц, альфаритма - 8-12 Гц, бета-ритма - 13-17 Гц и гамма-ритма - 18-40 Гц, если гамма-ритм следует на 2-м ...4-м месте по мощности в 5-ти подряд отрезках электрокардиограммы, то определяют стадии фибрилляции желудочков по удельному весу тета-, альфа-, бета- и гамма-ритмов в про- центах к сумме мощности этих ритмов. Несмотря на то, что способ позволяет выявить стадии альфа-, бета-, тета- фибрилляций или диагностировать отсутствие фибрилляции желудочков, результат применения алгоритма зависит от зашумлённости сигнала. В рас- сматриваемом способе так же отсутствует оценка надёжности принятия утверждения «фибрилляция желудочков», необходимого для проведения дефибрилляции, и отсутствует возможность установления состояния «тяжёлое желудочковое нарушение», включающего различные ритмы желудочковой тахикардии. There is a method for diagnosing the stages of ventricular fibrillation [2], which consists in registering an electrocardiogram and determining in segments of an electrocardiogram 1 with spectral power by the fast Fourier transform method, which allows to determine the spectral power of the theta rhythm with a frequency of 4-7 Hz, alpha rhythm - 8 -12 Hz, beta rhythm - 13-17 Hz and gamma rhythm - 18-40 Hz, if the gamma rhythm follows the 2nd ... 4th place in terms of power in 5 consecutive segments of the electrocardiogram, then determine stages of ventricular fibrillation by the specific gravity of theta, alpha, beta and gamma rhythms as a percentage of the sum of the power of these rhythms. Despite the fact that the method allows you to identify the stages of alpha, beta, theta fibrillations or diagnose the absence of ventricular fibrillation, the result of using the algorithm depends on the noise level of the signal. In the considered method, there is also no assessment of the reliability of the adoption of the statement "ventricular fibrillation" required for defibrillation, and there is no possibility of establishing the state of "severe ventricular disturbance", including various rhythms of ventricular tachycardia.
Известен способ и устройство для оценки надёжности рекомендации относительно разряда при сердечно-лёгочной реанимации [3], включающего в себя дефибриллятор с возможностью подачи высоковольтного импульса к сердцу для восстановления нормаль- ного ритма, схема главного узла которого выполнена с возможностью анализа сегмента
ЭКГ и схему анализа надёжности, сконструированную с возможностью анализа сегмента ЭКС и предыдущего сегмента для определения надёжности решения о разряде. There is a known method and device for assessing the reliability of the recommendation regarding the discharge during cardiopulmonary resuscitation [3], which includes a defibrillator with the ability to supply a high-voltage pulse to the heart to restore a normal rhythm, the circuit of the main unit of which is made with the possibility of segment analysis ECG and reliability analysis scheme, designed with the ability to analyze the pacemaker segment and the previous segment to determine the reliability of the discharge decision.
По мнению автора предлагаемого изобретения, недостатки известных способов ди- агностики тяжёлых желудочковых нарушений - способа диагностики стадий фибрилля- ции желудочков сердца и способа для оценки надёжности рекомендации относительно разряда при сердечно-лёгочной реанимации - состоят: According to the author of the present invention, the disadvantages of the known methods for diagnosing severe ventricular disorders - a method for diagnosing the stages of ventricular fibrillation and a method for assessing the reliability of recommendations regarding a discharge in cardiopulmonary resuscitation - are:
- в отсутствии оценки вероятности принятия утверждения о состоянии тяжёлых желудочковых нарушений, определяющей надёжность рекомендаций для проведения дефибрилляции ; - in the absence of an assessment of the likelihood of accepting a statement about the state of severe ventricular disorders, which determines the reliability of recommendations for defibrillation;
- в отсутствии рекомендаций для проведения реваскуляризации миокарда; - in the absence of recommendations for myocardial revascularization;
- в отсутствии возможности установления независимого симптома о наличии пата- логического состояния сердца; - in the absence of the possibility of establishing an independent symptom about the presence of a pathological condition of the heart;
- в отсутствии анализа хаотических свойств ЭКС при определении шоковых состо- яний сердечно-сосудистой системы; - in the absence of an analysis of the chaotic properties of the pacemaker when determining the shock states of the cardiovascular system;
- в снижении надёжности принимаемого решения (в частности рекомендации для проведения дефибрилляции) при оказании экстренной кардиологической помощи, обу- словленного искажением ЭКС при проведении предварительной обработки из-за пере- крытия сплошного спектра хаотических составляющих ЭКС и частотного диапазона устройств фильтрации помех и артефактов. - in reducing the reliability of the decision taken (in particular, recommendations for defibrillation) in the provision of emergency cardiac care, caused by distortion of the pacemaker during preliminary processing due to the overlap of the continuous spectrum of chaotic components of the pacemaker and the frequency range of noise and artifact filtering devices.
Наиболее близким по достигнутому результату является способ оказания экстрен- ной кардиологической помощи [4], заключающееся в том, что регистрируется ЭКС, ана- лизируется ЭКС, определяется стандартное отклонение средних значений кардиоцикла (SDANN), отношение волн низкой и высокой частоты (LF/HF) вариабельности интервалов QT, фракции выброса (ФВ) в течение суток и расстояние между соседними зубцами R на ЭКГ для оценки гемодинамически значимой аритмии, для определения наличия желудоч- ковой тахикардии и для расчёта прогноза степени тяжести аритмического синдрома. При наличии удлинения интервала QT, определяемому по истинному результату оценки нера- венства
-QT > 0, где коэффициент к принимается равным 0,37, 0,39 и 0,38 для мужчин, женщин и детей, соответственно, и значения оценки ФВ даются рекомендации для проведения дефибрилляции или реваскуляризации сердца. При отсутствии удлинён- ного интервала QT определяют коэффициент прогноза степени тяжести аритмического синдрома по выражению: The closest in terms of the achieved result is the method of providing emergency cardiac care [4], which consists in the fact that the pacemaker is recorded, the pacemaker is analyzed, the standard deviation of the mean values of the cardiac cycle (SDANN), the ratio of low and high frequency waves (LF / HF ) variability of QT intervals, ejection fraction (EF) during the day and the distance between adjacent R waves on the ECG to assess hemodynamically significant arrhythmia, to determine the presence of ventricular tachycardia and to calculate the prognosis of the severity of arrhythmic syndrome. In the presence of prolongation of the QT interval, determined by the true result of the inequality assessment -QT> 0, where the coefficient k is taken equal to 0.37, 0.39 and 0.38 for men, women and children, respectively, and the values of the EF assessment are given recommendations for defibrillation or cardiac revascularization. In the absence of an extended QT interval, the coefficient for predicting the severity of arrhythmic syndrome is determined by the expression:
К = -4,518 + 0,02-Ф5 + 0, 03T-SDANN + 0, 049- LF/ HF -Q,0\9varQT
Если коэффициент К>0,25 прогнозируется тяжёлый аритмический синдром и делается ре- комендация для проведения реваскуляризации. K = -4.518 + 0.02-Ф5 + 0.03T-SDANN + 0.049- LF / HF -Q, 0 \ 9varQT If the K coefficient is> 0.25, a severe arrhythmic syndrome is predicted and a recommendation for revascularization is made.
В качестве недостатков данного способа следует отметить: The disadvantages of this method should be noted:
- отсутствие возможности определения гемодинамически значимой аритмии без предварительной обработки ЭКС с целью оценки фракции выброса путём обнаружения, выделения и анализа зубцов ЭКС, проводимой для определения временных интервалов ЭКС, от точности определения которых зависит диагностический результат; - the inability to determine hemodynamically significant arrhythmias without preliminary processing of the pacemaker in order to assess the ejection fraction by detecting, isolating and analyzing the pacemaker teeth, carried out to determine the time intervals of the pacemaker, on the accuracy of which the diagnostic result depends;
- отсутствие возможности определения состояния тяжёлых желудочковых наруше- ний, при которых наблюдаются аритмии фибрилляции желудочков, трепетание желудоч- ков и, в частности, желудочковые тахикардии; - inability to determine the state of severe ventricular disorders, in which arrhythmias of ventricular fibrillation, ventricular flutter and, in particular, ventricular tachycardia are observed;
- отсутствие возможности получения рекомендаций по оказанию экстренной кар- диологической помощи путём его оценки по разности временных интервалов, определяе- мых на основе отдельных взятых параметров QRS комплекса; - the lack of the possibility of obtaining recommendations for the provision of emergency cardiac care by assessing the difference in time intervals determined on the basis of individual taken parameters of the QRS complex;
- отсутствии алгоритма для определения вероятности неправомерного установле- ния симптома патологии сердца и неправомерного установления наличия тяжёлых желу- дочковых нарушений непосредственно по характеристикам распределений отсчётов ЭКС. - the absence of an algorithm for determining the likelihood of an unlawful determination of a symptom of heart pathology and an unlawful determination of the presence of severe ventricular disorders directly from the characteristics of the distributions of the pacemaker counts.
Краткое описание чертежей Brief Description of Drawings
На фигуре 1 приведена схема процесса, реализующего известный способ оказания экстренной кардиологической помощи. Figure 1 shows a diagram of a process that implements a known method of providing emergency cardiac care.
На фигуре 2 приведены примеры электрокардиографических записей сигналов для ритмов сердца при тяжёлых желудочковых нарушениях, Figure 2 shows examples of electrocardiographic recordings of signals for heart rhythms in severe ventricular disturbances,
На фигуре 3 приведены эпюры энтропийно-параметрического пространства, иллюстрирующие выявление наличия заболевания в пространстве коэффициента энтропии, асимметрии и контрэксцесса. Figure 3 shows diagrams of the entropy-parametric space, illustrating the detection of the presence of a disease in the space of the coefficient of entropy, asymmetry and counter-excess.
На фигуре 4 приведена схема процесса, реализующего предлагаемый способ поддержки принятия решения при оказании экстренной кардиологической помощи. На фигуре 5 приведена схема формирования пространства координат энтропийно- параметрических признаков распределения отсчётов ЭКС для реального состояния. На фигуре 6 приведена схема определения надёжности установления ритма ЭКС для состояния с «ТЖН». Figure 4 shows a diagram of the process that implements the proposed method of decision support in the provision of emergency cardiac care. Figure 5 shows a diagram of the formation of the coordinate space of the entropy-parametric signs of the distribution of ECS counts for a real state. Figure 6 shows a scheme for determining the reliability of establishing the pacemaker for the state with "TZHN".
На фигуре 7 приведена схема процесса прогнозирования патологического состояния. Figure 7 shows a diagram of a process for predicting a pathological condition.
На фигуре 8 приведена схема определения надёжности независимого симптома па- талогического состояния. Figure 8 shows a diagram for determining the reliability of an independent symptom of a pathological condition.
На фигуре 9 приведены графики ЭКС при трепетании желудочков, где обозначено
На фигуре 10 приведены графики ЭКС при желудочковой тахикардии, Figure 9 shows the graphs of the pacemaker with ventricular flutter, where it is indicated Figure 10 shows the graphs of the pacemaker with ventricular tachycardia,
На фигуре 11 приведена таблица признаков для ограниченных в основании распределений. Figure 11 shows a feature table for base-constrained distributions.
На фигуре 12 приведены графики ЭКС при фибрилляции желудочков. The figure 12 shows the graphs of the pacemaker with ventricular fibrillation.
На фигуре 13 приведено отображение области состояний сердечно-сосудистой системы и области состояния с «ТЖН» в пространстве коэффициента энтропии и контрэксцесса для установления параметра надёжности ритма ЭКС. Figure 13 shows the display of the area of states of the cardiovascular system and the area of the state with "TZHN" in the space of the coefficient of entropy and counterexcess to establish the parameter of the reliability of the pacemaker.
На фигуре 14 приведена структурная схема мобильного устройства поддержки принятия решения при оказании экстренной кардиологической помощиFigure 14 shows a block diagram of a mobile decision support device in the provision of emergency cardiac care
Подробное описание изобретения Detailed description of the invention
Материал подробного описания содержит пояснения вариантов осуществления изобретения со ссылками на чертежи, где аналогичные ссылочные позиции представляют одинаковые или подобные элементы. The material of the detailed description explains the embodiments of the invention with reference to the drawings, where like reference numbers represent the same or similar elements.
Сердечно-лёгочная реанимация используется в качестве протокола лечения ВОС, согласно которого обеспечивается кровообращение в сердечно-сосудистой системе и вен- тиляция лёгких за счёт компенсации грудной клетки. Лечение ФЖ обеспечивается за счёт дефибрилляции электрическим импульсом. Вероятность восстановления самостоятельно- го кровообращения при дефибрилляции увеличивается при уменьшении времени между последней сердечно-лёгочной компенсацией и подачей дефибрирующего разряда. Cardiopulmonary resuscitation is used as a treatment protocol for VOS, according to which blood circulation in the cardiovascular system and ventilation of the lungs are ensured by compensating for the chest. VF treatment is provided by defibrillation with an electrical impulse. The likelihood of restoring spontaneous circulation during defibrillation increases with a decrease in the time between the last cardiopulmonary compensation and the delivery of a defibrillating shock.
Фигура 1 представляет собой иллюстрацию схемы этапов процесса реализации для известного способа оказания экстренной кардиологической помощи. Как проиллюстриро- вано на фигуре 1 обработка информации начинается с этапа 105 регистрации электрокар- диосигнала (ЭКС), включающего предварительное усиление, оцифровку и запись ЭКС в базу данных. Далее происходит предварительный анализ электрокардиосигнала на этапе 110, включающий фильтрацию от помех и определение расстояния между соседними зуб- цами R для определения длительности цикла ЭКС, определение стандартного отклонения средних значений кардиоцикла. При обнаружении на этапе 115 гемодинамически значи- мой аритмии (ГЗА) и проводится определение желудочковой тахикардии (ЖТ) на этапе 120. При обнаружении ЖТ, на этапе 125 даётся рекомендация для проведения дефибрил- ляции. Если ЖТ или ГЗА не были обнаружены, то происходит прогнозирование тяжёлого аритмического синдрома на этапе 130, после чего на этап 135 даётся рекомендация для проведения реваскуляризации сердца. Далее выполняются стандартные этапы процесса оказания экстренной кардиологической помощи: этапе 140 постановки предварительного диагноза и этап 145 формирования отчёта о состоянии пациента.
Дефибрилляции для восстановления нормального ритма и сократительной функ- ции сердца проводится в случае нарушения кровообращения в результате установления ритма, такого как фибрилляции желудочков (ФЖ), трепетание желудочков (ТЖ) или же- лудочковой тахикардии (ЖТ), которые устанавливаются при тяжелых желудочковых нарушениях [7]. Дефибрилляции не проводится при наличии синусового ритма или в слу- чаях развития ряда аритмий, таких как суправентрикулярная тахикардия, преждевремен- ное сокращение желудочков, фибрилляция предсердий и др., при которых возможно са- мостоятельное кровообращение [8]. Figure 1 is an illustration of a flow diagram of an implementation process for a prior art method of providing emergency cardiac care. As illustrated in Figure 1, information processing begins with a step 105 of registering an electrocardiosignal (ECS), including pre-amplification, digitization and recording of the ECS into a database. Next, there is a preliminary analysis of the electrocardiosignal at step 110, including filtering from interference and determining the distance between adjacent R waves to determine the duration of the ECS cycle, determining the standard deviation of the mean values of the cardiac cycle. If a hemodynamically significant arrhythmia (VTA) is detected at step 115, ventricular tachycardia (VT) is determined at step 120. If VT is detected, a recommendation for defibrillation is given at step 125. If VT or HCA is not found, then severe arrhythmia is predicted at step 130, followed by a recommendation for cardiac revascularization at step 135. Next, the standard stages of the emergency cardiac care process are performed: stage 140 of making a preliminary diagnosis and stage 145 of generating a report on the patient's condition. Defibrillation to restore the normal rhythm and contractile function of the heart is carried out in case of circulatory disorders as a result of the establishment of a rhythm, such as ventricular fibrillation (VF), ventricular flutter (VF) or ventricular tachycardia (VT), which are established in severe ventricular disturbances [ 7]. Defibrillation is not performed in the presence of sinus rhythm or in cases of a number of arrhythmias, such as supraventricular tachycardia, premature ventricular contraction, atrial fibrillation, etc., in which spontaneous circulation is possible [8].
К ритмам сердца при тяжелых желудочковых нарушениях относятся ритмы, иллю- стрируемые на фигуре 2. The rhythms of the heart in severe ventricular disturbances include the rhythms illustrated in figure 2.
1) Фибрилляция желудочков (ФЖ) (мерцание) - ритм сердца при наличии патологии, в результате которой желудочки сердца начинают сокращаться с огромной частотой 200-300 сокращений в минуту в хаотичном порядке. Ускоренный ритм сокращений не дает им возможности наполниться кровью, из-за чего происходит критичное нарушение кровообращения соответствующее кардиогенному шоку. Пример ритма при фибрилляции желудочков дан на фигуре 2. а. 1) Ventricular fibrillation (VF) (flickering) - the rhythm of the heart in the presence of pathology, as a result of which the ventricles of the heart begin to contract with a huge frequency of 200-300 beats per minute in a chaotic manner. The accelerated rhythm of contractions does not allow them to fill with blood, which is why a critical circulatory disturbance occurs corresponding to cardiogenic shock. An example of a rhythm in ventricular fibrillation is given in figure 2. a.
2) Желудочковая тахикардия (ЖТ) - ритм сердца при желудочковых нарушениях в результате серьезного поражения сердечной мышцы. Нарушение может спровоци- ровать приступ учащенного сердцебиения, которое, вероятнее всего, перейдет в фибрилляцию желудочков. Пример развитие пароксизма полиморфной желудочко- вой тахикардии типа Torsade de Pointes дан на фигуре 2, б. 2) Ventricular tachycardia (VT) - the rhythm of the heart in ventricular disorders as a result of serious damage to the heart muscle. The violation can provoke an attack of a rapid heartbeat, which is most likely to develop into ventricular fibrillation. An example of the development of a paroxysm of polymorphic ventricular tachycardia of the Torsade de Pointes type is given in figure 2, b.
3) Трепетания желудочков (ТЖ) - нарушение ритма, схожее с фибрилляцией, при ко- тором сокращения происходят ритмично и упорядоченно без фракции выброса. Пример ритма при трепетании желудочков дан на фигуре 2, в. 3) Ventricular flutter (VF) is a rhythm disturbance similar to fibrillation, in which contractions occur rhythmically and in an orderly manner without an ejection fraction. An example of the rhythm during ventricular flutter is given in figure 2, c.
Остановка сердца может быть отменена, если выполняется сердечно-легочная ре- анимация (СЛР) или используется дефибриллятор, чтобы шокировать сердце и восстано- вить нормальный сердечный ритм в течение нескольких минут. Для быстрого и правиль- ного определения ударных ритмов в автоматических дефибрилляторах применяются алго- ритмы обнаружения таких тяжелых нарушений сердечного ритма, как ФЖ и ЖТ, для по- строения которых наибольшее распространение получили методы обнаружения фибрил- ляций желудочков во временной области. Cardiac arrest can be canceled if cardiopulmonary resuscitation (CPR) is performed or a defibrillator is used to shock the heart and restore a normal heart rate within a few minutes. To quickly and correctly determine shock rhythms in automatic defibrillators, algorithms are used to detect such severe cardiac arrhythmias as VF and VT, for the construction of which the most widespread methods of detecting ventricular fibrillation in the time domain.
Метод обнаружения ФЖ во временной области обеспечивает обнаружение ФЖ в реальном времени на основе комплексного поиска QRS по наклону, амплитуде и ширине электрокардиосигнала (ЭКС). Такие методы основаны на алгоритме Томпкинса, алгорит- ме автокорреляционной функции, и алгоритме пороговых интервалов [9]. Недостаток спо-
соба оценки надёжности рекомендации относительно разряда при сердечно лёгочной ре- анимации во временной области состоит в том, что рекомендация даётся на основе анали- за свойств отдельного временного участка ЭКС. Для применения способов обнаружения фибрилляций желудочков во временной области необходимо надёжное обнаружение, вы- деление и анализ отдельных зубцов и комплексов ЭКС. The VF detection method in the time domain provides real-time VF detection based on a complex QRS search by the slope, amplitude and width of the electrocardiosignal (ECS). Such methods are based on the Tompkins algorithm, the autocorrelation function algorithm, and the threshold intervals algorithm [9]. Lack of way The way to assess the reliability of the recommendation regarding the discharge during cardiopulmonary animation in the time domain is that the recommendation is given on the basis of the analysis of the properties of a separate temporal area of the pacemaker. To apply the methods for detecting ventricular fibrillation in the time domain, it is necessary to reliably detect, isolate and analyze individual teeth and pacemaker complexes.
Известные методы обнаружения фибрилляций желудочков (ФЖ) в частотной обла- сти обнаруживают сигналы с ритмом ФЖ по их близкой к синусоидальной форме. Нор- мальный ЭКС - это широкополосный сигнал с основными гармониками до 25 Гц. При развитии ритма фибрилляций желудочков ЭКС сконцентрирован в узкой полосе частот от 3 до 10 Гц. Основной принцип алгоритмов обнаружения фибрилляций желудочков (ФЖ) в частотной области состоит в анализе Фурье спектра, нормированного по первой спек- тральной составляющей. Для обнаружения ФЖ методы анализа Фурье спектра использу- ют сумму амплитуд в разных полосах частот [10]. Несмотря на то, что методы анализа спектра позволяют выявить стадии фибрилляций [2], надёжность результата зависит от зашумлённости ЭКС и методов предварительной фильтрации. По данным [11] для извест- ных способов обнаружения и диагностики ФЖ, такие как режекторная фильтрация, спек- тральный анализ, линейный анализ автокорреляционной функции, алгоритм надпорого- вых интегралов, чувствительность не превышает 79 % при специфичности 95%. Known methods for detecting ventricular fibrillation (VF) in the frequency domain detect signals with a VF rhythm in their close to sinusoidal form. Normal ECS is a broadband signal with fundamental harmonics up to 25 Hz. With the development of the rhythm of ventricular fibrillation, the pacemaker is concentrated in a narrow frequency band from 3 to 10 Hz. The basic principle of algorithms for detecting ventricular fibrillation (VF) in the frequency domain is to analyze the Fourier spectrum normalized to the first spectral component. To detect VF, Fourier spectrum analysis methods use the sum of amplitudes in different frequency bands [10]. Despite the fact that spectrum analysis methods can reveal the stages of fibrillation [2], the reliability of the result depends on the noise level of the pacemaker and the methods of preliminary filtration. According to [11], for known methods of detecting and diagnosing VF, such as notch filtration, spectral analysis, linear analysis of the autocorrelation function, algorithm of suprathreshold integrals, the sensitivity does not exceed 79% with a specificity of 95%.
По мнению автора предполагаемого изобретения, недостатками известных алго- ритмов обнаружения ФЖ и ЖТ в частотной и временной области состоит в том, что ЭКС имеет хаотические свойства и сплошной спектр, что не позволяет выполнить фильтрацию сигнала без потери информации вследствие искажения сигнала в частотной и временной области. Среди недостатков известных способов выявления тяжёлых желудочковых нарушений так же следует отметить отсутствие оценки надёжности принятия решения, получаемые непосредственно по отсчётам исследуемого ЭКС. According to the author of the alleged invention, the disadvantages of the known algorithms for detecting VF and VT in the frequency and time domain are that the ECS has chaotic properties and a continuous spectrum, which does not allow filtering the signal without losing information due to signal distortion in the frequency and time domain. ... Among the disadvantages of the known methods for detecting severe ventricular disorders, it should also be noted that there is no assessment of the reliability of decision-making, obtained directly from the readings of the studied pacemaker.
Большинство современных устройств автоматической внешней дефибрилляции ограничиваются только записью сигнала с поверхностной электрокардиографии и диагно- стикой базового сердечного ритма [3]. Наличие хаотической составляющей сокращения сердца накладывает ограничение на фильтрацию и последующую диагностику базового ритма ЭКС. Так как ни один известный метод фильтрации электрокардиосигнала не явля- ется совершенным, то в анализируемом сигнале присутствуют остатки артефактов, кото- рые могут потенциально привести к неправильному определению базового ритма алго- ритмом, используемых для рекомендации относительно разряда для автоматического внешнего дефибриллятора. При неустойчивом сердечном ритме во время асистолии, несовершенная фильтрация может заставить алгоритм ошибочно рекомендовать стимуля-
цию разрядом, так как остатки фильтрации будут анализироваться как фибрилляции же- лудочков [3]. С другой стороны, техника фильтрации может ошибочно отфильтровать часть информации о фибрилляции желудочков и сделать ритм для алгоритма рекоменда- ции относительно разряда как ритм, при котором стимуляция разрядом не вызовет эффек- та восстановления, или как ритм, при котором не рекомендована стимуляция разрядом. Таким образом, существующие методы анализа ЭКС не позволяют получить приемлемый ЭКС, на основе которого можно принять достаточно надёжное решения о проведении стимуляции сердца электрическим разрядом. [9] Most modern devices for automatic external defibrillation are limited only to recording the signal from surface electrocardiography and diagnostics of the baseline heart rate [3]. The presence of a chaotic component of heart contraction imposes a limitation on filtration and subsequent diagnosis of the basic pacemaker rhythm. Since no known method of filtering the electrocardiogram is perfect, the analyzed signal contains residual artifacts that can potentially lead to incorrect determination of the baseline rhythm by the algorithm used to recommend a shock for an automatic external defibrillator. If the heart rate is unstable during asystole, imperfect filtering may cause the algorithm to erroneously recommend pacing. discharge, since the residual filtration will be analyzed as ventricular fibrillation [3]. On the other hand, the filtering technique may mistakenly filter out some of the ventricular fibrillation information and make the rhythm for the shock recommendation algorithm as a rhythm at which shock stimulation will not induce a recovery effect, or as a rhythm in which shock stimulation is not recommended. Thus, the existing methods for analyzing the pacemaker do not allow to obtain an acceptable pacemaker, on the basis of which it is possible to make a fairly reliable decision on the conduction of cardiac stimulation with an electric discharge. [9]
Несмотря на то, что в последнее время развиваются новые методы, основанные на анализе сложности динамики сигнала, к примеру, алгоритм измерения сложности (сош- plexity measure algorithm) [9], актуальна разработка новых способов выявления тяжёлых желудочковых нарушений, основанных на анализе хаотических свойств ЭКС при опреде- лении шоковых состояний сердечно-сосудистой системы. Качественно новые возможно- сти для определения состояния сердца и выявление патологий непосредственно по отсчё- там ЭКС содержит энтропийно-параметрический подход, основанный на объединении методов вероятностного и информационного анализа за счёт синергетического объедине- ния меры Эвклида и меры Шеннона [12]. Despite the fact that recently new methods have been developed based on the analysis of the complexity of the signal dynamics, for example, the plexity measure algorithm [9], it is urgent to develop new methods for detecting severe ventricular disorders based on the analysis of chaotic properties. ECS in determining shock conditions of the cardiovascular system. Qualitatively new opportunities for determining the state of the heart and identifying pathologies directly from the ECS readings contains an entropy-parametric approach based on combining the methods of probabilistic and informational analysis due to the synergetic combination of Euclid's measure and Shannon's measure [12].
Целью предполагаемого изобретения является расширение функциональных воз- можностей оценки состояния сердца на основе энтропийно-параметрического анализа ЭКС для принятия решения о проведении мероприятий по дефибрилляции сердца или под- готовки пациента к немедленной ревоскуляризации миокарда при выявления шоковых ритмов. При отсутствии гемодинамически значимой аритмии способ поддержки принятия решений на основе анализа энтропийно-параметрического критерия, сформированного в пространстве энтропийного коэффициента, контрэксцесса и ассиметрии, позволяет уста- новить наличие независимого симптома паталогического состояния сердца. The aim of the proposed invention is to expand the functional capabilities of assessing the state of the heart based on the entropy-parametric analysis of the pacemaker for making a decision on taking measures for defibrillation of the heart or preparing the patient for immediate myocardial revascularization when shock rhythms are detected. In the absence of hemodynamically significant arrhythmias, the method of decision support based on the analysis of the entropy-parametric criterion formed in the space of the entropy coefficient, counterexcess and asymmetry, makes it possible to establish the presence of an independent symptom of a pathological heart condition.
Для этого в способ поддержки принятия решения при оказания экстренной кардио- логической помощи, включающий регистрацию, анализ электрокардиосигнала (ЭКС), определение параметра стандартного отклонения средних значений кардиоциклов, опре- деление желудочковой тахикардии и экстрасистолии по крайней мере для трёх последо- вательных кардиоциклов, проведение дефибрилляции в случае гемодинамически значи- мой аритмии, прогнозирование тяжёлого аритмического синдрома и проведение ревас- куляризации в случае отсутствия желудочковой тахикардии; постановка предварительно- го диагноза и формирования отчёта о состоянии сердца пациента;
отличающийся тем, что дополнительно осуществляется формирование пространства координат энтропийно-параметрических признаков распре- деления отсчётов ЭКС для реального состояния путём To do this, in a way to support decision-making in the provision of emergency cardiological care, including registration, analysis of the electrocardiosignal (ECS), determination of the standard deviation parameter of mean values of cardiac cycles, determination of ventricular tachycardia and extrasystole for at least three consecutive cardiac cycles, defibrillation in the case of hemodynamically significant arrhythmias, predicting severe arrhythmic syndrome and performing revascularization in the absence of ventricular tachycardia; making a preliminary diagnosis and generating a report on the patient's heart condition; characterized in that the space of coordinates of entropy-parametric signs of the distribution of ECS readings for a real state is additionally formed by
- определения центральных моментов распределения отсчётов временного интер- вала ЭКС, рассчитываемые по формуле:
где /V- число отсчётов временного интервала ЭКС; т - число интервалов группирования; rij - число отсчётов в ;-м интервале группирования; у, - среднее значение отсчётов ЭКС в j- м интервале группирования; s - порядок момента распределения, s=2, 3, 4, ... ; М - ма- тематическое ожидание ЭКС для исследуемого временного интервала
- determination of the central moments of the distribution of samples of the ECS time interval, calculated by the formula: where / V is the number of counts of the ECS time interval; t is the number of grouping intervals; ri j is the number of samples in the; -th grouping interval; y, is the average value of the ECS counts in the j-th grouping interval; s - order of distribution moment, s = 2, 3, 4, ...; M is the mathematical expectation of the pacemaker for the investigated time interval
- определения информационного признака распределения отсчётов временного интервала ЭКС
где Ау - ширина интервалов группирования отсчётов ЭКС; - determination of the informational sign of the distribution of samples of the ECS time interval where Ау is the width of the intervals for grouping ECS samples;
- определения коэффициента энтропии К асимметрии As и контрэксцесса к для распределения отсчётов временного интервала электрокардиосигнала (ЭКС) длительно- стью, равной, по крайней мере, трём последовательным кардиоциклам, по формулам:
где s - среднее квадратическое отклонение отсчётов временного интервала ЭКС (пара- метрический признак неопределённости отсчётов ЭКС); - determination of the coefficient of entropy K asymmetry As and counter-excess k for the distribution of the time interval of the electrocardiosignal (ECS) with a duration equal to at least three consecutive cardiocycles, according to the formulas: where s is the standard deviation of the ECS time interval counts (a parametric sign of the ECS counting uncertainty);
- определения разбросов признаков распределения отсчётов ЭКС для реального состояния пациента Н\,
где S\, Si, Si - разбросы коэффициента энтропии, контерэксцесса и асимметрии, соответ- ственно;
определение параметрического критерия возникновения гемодинамически значимой аритмии (ГЗА) путём оценки истинности неравенства разницы модуля асимметрии As распределения отсчётов временного интервала электрокардиосигнала и его минимального критического значения -укРит - determination of the scatter of the signs of the distribution of the pacemaker counts for the real state of the patient H \ , where S \ , Si, Si - spreads of the coefficient of entropy, counter-acceleration and asymmetry, respectively; determination of a parametric criterion for the occurrence of hemodynamically significant arrhythmia (HAA) by assessing the truth of the inequality of the difference in the asymmetry modulus As of the distribution of readings of the time interval of the electrocardiosignal and its minimum critical value -y kRit
|Л$| - Л£КрИТ<0, (6) и в случае, если выражение (6) истина, определение надёжности утверждения об уста- новлении ритма электрокардиосигнала для состояния с тяжёлыми желудочковыми нару- шениями путём | L $ | - L £ CRIT <0, (6) and if expression (6) is true, determining the reliability of the statement about the establishment of the rhythm of the electrocardiosignal for a state with severe ventricular disorders by
- формирования границ области состояния «тяжёлые желудочковые нарушения (ТЖН)», заданных с помощью матрицы выражений:
где кэтах, Asmax, ктах, ^ min, ^тт Kmin, - максимальные и минимальные значения коэффици- ента энтропии, асимметрии и контрэксцесса для отсчётов ритма ЭКС с тяжёлыми желу- дочковыми нарушениями; - the formation of the boundaries of the area of the state "severe ventricular disorders (VVD)", specified using the matrix of expressions: where k etax , As max , k max , ^ min , ^ тт Kmin , are the maximum and minimum values of the coefficient of entropy, asymmetry and counterexcess for the pacemaker counts with severe ventricular disorders;
- определения вероятности Ртжн появления ошибки в результате принятия невер- ного утверждения об установлении ритма электрокардилосигнала паталогического состо- яния с тяжёлыми желудочковыми нарушениями по формуле:
где Фо(х) - функция Лапласа; определения критерия надёжности утверждения «ритм электрокардиосигнала со- ответствует паталогическому состоянию с тяжёлый желудочковыми нарушениями» на ос- нове сравнения вероятности Ртжн появления ошибки в результате принятия неверного утверждения «ритм ЭКС соответствует паталогическогому состоянию с тяжелыми желу- дочковыми нарушениями и критической вероятности bkrHT - determination of the probability Rtzhn of the appearance of an error as a result of the adoption of an incorrect statement about the establishment of the rhythm of the electrocardiac signal of a pathological state with severe ventricular disturbances according to the formula: where Фо (х) is the Laplace function; determining the reliability criterion of the statement “the rhythm of the electrocardiosignal corresponds to a pathological state with severe ventricular disturbances” on the basis of comparing the probability of Rtzh of the appearance of an error as a result of the adoption of an incorrect statement “the rhythm of the pacemaker corresponds to a pathological state with severe ventricular disturbances and critical probability b krHT
Ртжн < b MT; (9) и проведение мероприятий по оказанию экстренной кардиологической помощи в случае если вероятность Ртжн появления ошибки в результате принятия неверного утверждения об установлении ритма электрокардиосигнала паталогического состояния с тяжёлыми же- лудочковыми нарушениями менее критического значения, равного 20 %, что соответству- ет надёжному определению ритма ЭКС при наличии тяжёлых желудочковых нарушений, проводится дефибрилляция сердца; в случае если вероятность bt>kH появления ошибки в
результате принятия неверного утверждения об установлении ритма электрокардиосиг- нала паталогического состояния с тяжёлыми желудочковыми нарушениями более крити- ческого значения, равного 20 %, что соответствует не надёжному определению ритма ЭКС с тяжёлыми желудочковыми нарушениями, проводится прогнозирование аритмиче- ского синдрома сердца и реваскуляризация·, в случае если выражение (6) ложно, проводится прогнозирование возможности паталоги- ческого состояния путём Rtzhn <b MT ; (9) and the implementation of measures for the provision of emergency cardiac care in the event that the probability of Rtzh of the appearance of an error as a result of the adoption of an incorrect statement about the establishment of the rhythm of the electrocardiosignal of a pathological state with severe ventricular disorders is less than a critical value equal to 20%, which corresponds to a reliable determination of the rhythm EKS in the presence of severe ventricular disorders, heart defibrillation is performed; if the probability bt> k H of the appearance of an error in as a result of the adoption of an incorrect statement about the establishment of the rhythm of the electrocardiosignal of a pathological condition with severe ventricular disturbances of a more critical value equal to 20%, which corresponds to an unreliable determination of the pacemaker rhythm with severe ventricular disturbances, arrhythmic heart syndrome and revascularization are predicted if expression (6) is false, the possibility of a pathological condition is predicted by
- определения энтропийно-параметрического критерия для ритма электрокардио- сигнала оптимального состояния сердца пациента по выражению:
где Кэ0, Aso, ко -коэффициент энтропии, асимметрия и контрэксцесс для ритма электро- кардиосигнала оптимального состояния сердца; а, b и с - параметры границы зоны опти- мального состояний сердца; - determination of the entropy-parametric criterion for the rhythm of the electrocardiogram signal of the optimal state of the patient's heart according to the expression: where K e0 , Aso, co-coefficient of entropy, asymmetry and counter-excess for the rhythm of the electrocardiosignal of the optimal state of the heart; a, b and c - parameters of the border of the zone of optimal heart conditions;
- сравнения критерия г и его критического значения при уровне значимости а с помощью выражения: г < га, (11) где а - уровень значимости принятия решения об отклонении утверждения “ритм элек- трокардиосигнала оптимального состояния” а(г) = 1 + 2[г-ср(г)-Ф0 (г)]; (12)- comparison of the criterion r and its critical value at the level of significance a using the expression: r <r a , (11) where a is the level of significance of the decision to reject the statement “the rhythm of the electrocardiosignal of the optimal state” a (r) = 1 + 2 [g-cf (g) -F 0 (g)]; (12)
- в случае если выражения (11) (г < га) истина, информирование «ритм сердца оп- тимального состояния», и в случае если выражение (11) (г < га) ложно, прогнозирование паталогического состояния для чего дополнительно проводится определение надёжности независимого симптома паталогического состояния путём - if expressions (11) (r <r a ) are true, informing the “heart rhythm of the optimal state”, and if expression (11) (r <r a ) is false, the prediction of the pathological state for this purpose is additionally determined the reliability of an independent symptom of a pathological condition by
- определения параметров границы области принятия решения «ритм электрокар- диосигнала оптимального состояния» в пространстве признаков распределения отсчётов для ритма электрокардиосигнала реального состояния:
- determination of the parameters of the boundary of the decision-making area “rhythm of the electrocardiosignal of the optimal state” in the space of signs of the distribution of readings for the rhythm of the electrocardiosignal of the real state:
- определения координат ритма электрокардиосигнала оптимального состояния в пространстве признаков распределений отсчётов для ритма электрокардиосигнала реаль- ного состояния пациента:
hoi 02
- determination of the coordinates of the rhythm of the electrocardiosignal of the optimal state in the space of indications of the distributions of readings for the rhythm of the electrocardiosignal of the patient's real state: hoi 02
- формирования границ области принятия решения «ритма электрокардиосигнала оптимального состояния» в пространстве признаков распределений отсчётов для ритма электрокардиосигнала реального состояния
- the formation of the boundaries of the decision-making area "the rhythm of the electrocardiosignal of the optimal state" in the space of signs of the distributions of readings for the rhythm of the electrocardiosignal of the real state
ЛгпахЗ = Л03 + ^3га’ ЛттЗ ~ ЛОЗ _ АЗг<х> Arnax3 = A03 + ^ 3 r a 'Amt3 ~ LOZ _ A 3 r <x>
- определения вероятности bo совершения ошибки в результате принятия неверно- го утверждения «ритм электрокардиосигнала оптимального состояния» путём вычисления выражения:
- determination of the probability bo of committing an error as a result of accepting an incorrect statement “the rhythm of the electrocardiosignal of the optimal state” by calculating the expression:
- сравнения вероятности bo появления ошибки в результате принятия неверного утверждения «состояние оптимально» и его критического значения bkrHT (равного 20 %), bq>b крит? (17)- comparison of the probability bo of the appearance of an error as a result of the adoption of an incorrect statement "the state is optimal" and its critical value b krHT (equal to 20%), bq> b crit ? (17)
- в случае если выражение (17) истинно, что характеризует ЭКС при наличии па- талогических отклонений, установление наличия симптома патологии сердца, - if expression (17) is true, which characterizes the pacemaker in the presence of pathological deviations, establishing the presence of a symptom of cardiac pathology,
- в случае если выражение (17) ложно, что характеризует ЭКС при отсутствии па- талогических отклонений, информирование о возможном развитии паталогического со- стояния. - if expression (17) is false, which characterizes the pacemaker in the absence of pathological deviations, informing about the possible development of a pathological state.
2. Устройство поддержки принятия решения при оказании экстренной кардиологиче- ской помощи, содержащее: 2. Decision support device in the provision of emergency cardiac care, containing:
- блок регистрации и предварительного анализа ЭКС (блок 1405), выполненный с возможностью усиления сигналов отведений ЭКС, контроля отрыва проводов, аналого-
цифрового преобразования сигналов, фильтрации помех, независимой записи оцифрован- ной информации в базу данных, предварительного анализа экс, определение стандартного отклонения среднего значения кардиоцикла; - the unit for registration and preliminary analysis of the ECS (block 1405), made with the possibility of amplifying the signals of the ECS leads, monitoring the separation of wires, analog digital transformation of signals, filtering of interference, independent recording of digitized information into the database, preliminary analysis of ex, determination of the standard deviation of the mean value of the cardiocycle;
- блок формирования энтропийно-параметрический признаков выборки электро- кардиосигнала реального состояния (блок 1410), выполненный с возможностью выделе- ние ^выборки данных кардиоциклов, определение центральных моментов ЭКС, опреде- ление информационного признака ЭКС, определение энтропийно-параметрических при- знаков - коэффициента энтропии, ассиметрии и контрэксцесса - для распределения отсчё- тов временного интервала ЭКС, определение разбросов признаков распределения отсчё- тов ЭКС для реального состояния; - a block for the formation of entropy-parametric signs of a sampling of an electrocardiosignal of a real state (block 1410), made with the possibility of selecting ^ a sample of data from cardiocycles, determining the central moments of the pacemaker, determining the informational sign of the pacemaker, determining the entropy-parametric signs - the coefficient entropy, asymmetry and counter-excess - for the distribution of counts of the time interval of the pacemaker, determination of the scatter of signs of distribution of counts of the pacemaker for the real state;
- блок определения критерия гемодинамически значимой аритмии (блок 1415), выполненый с возможностью оценки истенности неравенства разницы модуля признака ассиметрии распределения отсчётов временного интервала ЭКС и его минимального кри- теического значения, и возможностью переключения последовательности обработки ин- формации при возникновении гемодинамически значимой аритмии; - a block for determining the criterion of hemodynamically significant arrhythmia (block 1415), configured to assess the truth of the inequality of the difference in the modulus of the asymmetry feature of the distribution of the ECS time interval counts and its minimum critical value, and the ability to switch the sequence of information processing in the event of hemodynamically significant arrhythmia;
- блок определения надёжности установления ритма ЭКС состояния с тяжёлыми желудочковыми нарушениями (ТЖН) (блок 1420), выполненный с возможностью форми- рования границ области состояния «ТЖН», вычисления вероятности появления ошибки в результате принятия неверного утверждения об установлении ритма паталогического со- стояния с тяжёлыми желудочковыми нарушениями; определения критерия надёжности утверждения о паталогическом состоянии «ТЖН» путём сравнения с его критическим значением, и возможностью подключения средств информирования о необходимости проведения дефибрилляции или реваскуляризации (при реваскуляризации информирова- ние ограничивается формированием предватрительного диагноза и отчёта); - a unit for determining the reliability of establishing the rhythm of the pacemaker of a state with severe ventricular disturbances (VVD) (block 1420), made with the possibility of forming the boundaries of the region of the state of VVD, calculating the probability of an error as a result of making an incorrect statement about establishing the rhythm of a pathological state with severe ventricular disturbances; determining the reliability criterion of the statement about the pathological state of “TZHN” by comparing it with its critical value, and the possibility of connecting the means of informing about the need for defibrillation or revascularization (during revascularization, information is limited to the formation of a preliminary diagnosis and report);
- блок информирования о необходимости проведения дефибрилляции (блок 1425), с возможностью представления звуковой и визуальной информации о необходимости проведения дефибрилляции и возможностью подключения средств управления дефибрил- лятором; - a unit for informing about the need for defibrillation (block 1425), with the possibility of presenting audio and visual information about the need for defibrillation and the ability to connect defibrillator controls;
- блок прогнозирования паталогического состояния (блок 1430), выполненный с возможностью определения энтропийно-параметрического критерия для ритма ЭКС оп- тимального состояния; сравнение энтропийно-параметрического критерия и его критиче- ского значения при заданном уровне значимости а; информировании о ритме сердца оп- тимальном состоянии в случае, если энтропийно-параметрический критерий меньше его критического значения, и прогнозировании возможности паталогического состояния в случае, если энтропийно-параметрический критерий равен или больше его критического
значения путём определения параметров границы области принятия решения «ритм ЭКС оптимального состояния» и координат ритма оптимального состояния в пространстве признаков распределения отсчётов ЭКС реального состояния, формирования границ обла- сти принятия решения ритма электрокардиосигнала реального состояния; определения вероятности ошибки в результате принятия неверного утверждения «ритм ЭКГ оптималь- ного состояния»; сравнения вероятности появления ошибки в результате принятия невер- ного утверждения «ритм ЭКС оптимального состояния» и его критического значения для установления наличия независимого симптома патологического состояния сердца; - a block for predicting a pathological state (block 1430), configured to determine the entropy-parametric criterion for the pacemaker optimal state; comparison of the entropy-parametric criterion and its critical value at a given level of significance a; informing about the optimal heart rhythm if the entropy-parametric criterion is less than its critical value, and predicting the possibility of a pathological state if the entropy-parametric criterion is equal to or greater than its critical values by determining the parameters of the boundary of the decision-making area “pacemaker of the optimal state” and the coordinates of the rhythm of the optimal state in the space of signs of distribution of the pacemaker counts of the real state, forming the boundaries of the decision-making area of the rhythm of the electrocardiosignal of the real state; determining the probability of error as a result of making an incorrect statement “ECG rhythm of the optimal state”; comparing the probability of an error as a result of accepting an incorrect statement “pacemaker optimal state” and its critical value for establishing the presence of an independent symptom of a pathological condition of the heart;
- блок формирования предварительного диагноза (блок 1435); - block for the formation of a preliminary diagnosis (block 1435);
- блок формирования отчёта (блок 1440). - block for generating a report (block 1440).
Введённые действия с их связями проявляют новые свойства, расширяют функци- ональные возможности известного способа и позволяют получить независимый симптом наличия патологии сердца. Расширение функциональных возможностей в способе приня- тия решения при оказании экстренной кардиологической помощи обеспечивается путём: The introduced actions with their connections show new properties, expand the functional capabilities of the known method and make it possible to obtain an independent symptom of the presence of cardiac pathology. Expansion of functionality in the way of decision-making in the provision of emergency cardiac care is provided by:
- отображения состояния сердца в энтропийно-параметрическом пространстве признаков распределения электрокардиосигнала: коэффициента энтропии, контрэксцесса и асимметрии; - displaying the state of the heart in the entropy-parametric space of the signs of the distribution of the electrocardiosignal: the coefficient of entropy, counterexcess and asymmetry;
- установления гемодинамически значимой аритмии (ГЗА) на основе сравнения асимметрии As распределения отсчётов временного интервала ЭКС с минимальным кри- тическим значением асимметрии AsKpm; - establishment of hemodynamically significant arrhythmia (HAA) based on the comparison of asymmetry As of the distribution of readings of the ECS time interval with the minimum critical value of asymmetry As Kpm ;
- принятие решения о проведении дефибрилляции на основе оценки надёжности анализа формы распределения в энтропийно-параметрическом пространстве путём срав- нения вероятности ртжн появления ошибки в результате принятия неверного утверждения о паталогическом состоянии «тяжёлые желудочковые нарушения» с его критическим зна- чением; - making a decision on defibrillation on the basis of assessing the reliability of the analysis of the distribution shape in the entropy-parametric space by comparing the probability of RTP of the appearance of an error as a result of making an incorrect statement about the pathological state “severe ventricular disturbances” with its critical value;
- установления независимого симптома паталогического состояния на основе оценки надёжности симптома в энтропийно-параметрическом пространстве путём срав- нения вероятности bo совершения ошибки в результате принятия неверного утверждения «состояние оптимально» и его критического значения. - establishing an independent symptom of a pathological state based on an assessment of the reliability of a symptom in the entropy-parametric space by comparing the probability bo of making an error as a result of accepting an incorrect statement “the state is optimal” and its critical value.
Суть предлагаемого изобретения заключается в вынесении суждения о состоянии сердечнососудистой системы на основе оценки формы распределения отсчётов ЭКС вре- менного интервала, характерного для трёх последовательных циклов сокращения сердца. The essence of the invention is to make judgments about the state of the cardiovascular system based on the assessment of the shape of the distribution of the pacemaker counts of the time interval characteristic of three consecutive cycles of heart contraction.
Известно, что отображение электрокардиосигнала в энтропийно-параметрическом пространстве признаков распределений: коэффициента энтропии, контрэксцесса и асим- метрии - является эффективным инструментом анализа состояния системы сердца по
форме распределения отсчетов [12, 13]. На фигуре 3 дана эпюра распределения энтропий- но-параметрического пространства для выявления наличия заболевания в пространстве коэффициента энтропии, асимметрии и контрэксцесса, где 305 - точка оптимального со- стояния с нормальным синусовым ритмом; 310 - область оптимального состояния сердца (и сердечно-сосудистой системы в целом); 315 - область возможного паталогического со- стояния сердца; 320 - область состояний с тяжёлыми желудочковыми нарушениями; 325 - положение арксинусоидальных распределений; 330 - положение признаков распределе- ния отсчётов ЭКГ для реального состояния; 335 - поверхность критических значений асимметрии. Там же обозначены цифрами 340, 345 и 350 кривые для семейств статистиче- ских распределений: семейства распределений Вейбулла-Гнеденко; семейства обобгцён- ного гамма распределения (при коэффициенте формы 0.6) и семейства экспоненциальных распределений, соответственно, из которых можно видеть, что распределения плохо раз- личимы в пространстве параметрических признаков распределений - асимметрии и контрэксцесса. Гистограмма 355 иллюстрирует характерное распределение отсчётов одно- го кардиоцикла. Применение коэффициента энтропии позволяет однозначно различать эти распределения. Очевидно, что трёхмерное пространство заданное параметрическими при- знаками распределения - контрэксцессом, асимметрией и коэффициентом энтропии - можно выгодно использовать для анализа состояний сердца по форме распределения от- счётов ЭКС. В трёхмерном пространстве признаков распределений область оптимального состояния 310 и область состояний с ритмами ЭКС 320, соответствующих тяжёлым желу- дочковым нарушениям, пространственно разнесены, что позволяет однозначно выявить ритмы, при которых необходимо проведение дефибрилляции для восстановления нор- мального сердечного ритма. It is known that the display of the electrocardiosignal in the entropy-parametric space of distribution signs: the entropy coefficient, counterexcess and asymmetry is an effective tool for analyzing the state of the heart system by the form of the distribution of counts [12, 13]. Figure 3 shows a diagram of the distribution of the entropy-parametric space for detecting the presence of a disease in the space of the coefficient of entropy, asymmetry and counterexcess, where 305 is the point of optimal state with a normal sinus rhythm; 310 - the area of the optimal state of the heart (and the cardiovascular system as a whole); 315 - area of possible pathological state of the heart; 320 - area of conditions with severe ventricular disorders; 325 - position of arcsine distributions; 330 - position of signs of distribution of ECG readings for a real state; 335 - surface of critical values of asymmetry. There, 340, 345, and 350 are also designated curves for families of statistical distributions: families of Weibull-Gnedenko distributions; families of bounded gamma distributions (with a shape factor of 0.6) and families of exponential distributions, respectively, from which one can see that the distributions are poorly distinguishable in the space of parametric features of distributions - asymmetry and counter-excess. Histogram 355 illustrates the typical distribution of counts from one cardiocycle. The use of the entropy coefficient makes it possible to unambiguously distinguish between these distributions. Obviously, the three-dimensional space given by the parametric distribution characteristics - counterexcess, asymmetry, and entropy coefficient - can be advantageously used to analyze heart conditions by the form of distribution of ECS counts. In the three-dimensional space of distribution signs, the area of the optimal state 310 and the area of states with rhythms of the pacemaker 320 corresponding to severe ventricular disturbances are spatially separated, which makes it possible to unambiguously identify the rhythms in which defibrillation is required to restore the normal heart rate.
Автор предлагаемого изобретения убеждён в том, что отображение распределений в энтропийно-параметрическом пространстве признаков распределений ЭКС позволяет получить важнейшие диагностические показатели состояния сердца и сердечнососудистой системы в целом, которые позволяют принять решение при проведении экстренной кар- диологической помощи. Для иллюстрации особенностей и новых возможностей способа принятия решения при оказании экстренной кардиологической помощи рассмотрим ха- рактерные ритмы ЭКС для состояний с тяжёлыми желудочковыми нарушениями. The author of the present invention is convinced that the mapping of distributions in the entropy-parametric space of the signs of the ECS distributions allows one to obtain the most important diagnostic indicators of the state of the heart and the cardiovascular system as a whole, which allow making a decision during emergency cardiac care. To illustrate the features and new possibilities of the decision-making method in the provision of emergency cardiac care, let us consider the characteristic pacemaker rhythms for conditions with severe ventricular disturbances.
Трепетание желудочков. В качестве примера разберём нарушение ритма ЭКС вследствие трепетания желудочков (ТЖ), которое представляет собой частый случай желудочковой тахикардии с частотой 200-300 сокращений сердца в минуту. Трепетание желудочков происходит из-за устойчивого кругового движения автоволн по периметру зоны миокарда с частотой от 180 до 250 импульсов в минуту. При трепетании желудочков
комплексы QRS и зубцы Т сливаются в единую волну большой амплитуды. Поскольку эти волны приходят регулярно, возникает картина правильных синусоидальных колебаний, в которых, в отличие от ЖТ, не удаётся выделить отдельные элементы. В 75 % случаев тре- петание желудочков переходит в ФЖ. [7]. Пример ЭКГ при трепетании желудочков дан на фигуре 2, в, где показано спонтанное развитие трепетания желудочков с эволюцией в синусоидальную кривую и последующим переходом в фибрилляцию желудочков на запи- си ЭКС при проведении Холтеровского мониторирования, зафиксировавшей момент вне- запной аритмической смерти. Характерные примеры ЭКС при трепетании желудочков по- казаны на фигуре 9. При трепетания желудочков ЭКС имеют близкую к гармоническим сигналам форму. Распределение отсчётов при трепетании желудочков стремится к сим- метричной форме. Flutter of the ventricles. As an example, let us analyze the violation of the pacemaker rhythm due to ventricular flutter (VF), which is a common case of ventricular tachycardia with a frequency of 200-300 heart beats per minute. Ventricular flutter occurs due to the steady circular motion of autowaves along the perimeter of the myocardial zone with a frequency of 180 to 250 pulses per minute. With ventricular flutter QRS complexes and T waves merge into a single wave of large amplitude. Since these waves arrive regularly, a picture of regular sinusoidal oscillations arises, in which, unlike VT, it is not possible to single out individual elements. In 75% of cases, ventricular demand passes into VF. [7]. An example of an ECG with ventricular flutter is given in figure 2, c, which shows the spontaneous development of ventricular flutter with evolution into a sinusoidal curve and subsequent transition to ventricular fibrillation on the pacemaker recording during Holter monitoring, which recorded the moment of sudden arrhythmic death. Typical examples of pacemakers with ventricular flutter are shown in figure 9. With ventricular flutter, pacemakers have a shape close to harmonic signals. The distribution of counts during ventricular flutter tends to a symmetric shape.
Отсчёты при синусоидальном (гармоническом) колебании распределены арксину- соидально с известными значениями признаков: коэффициент энтропии и контрэксцесса равны 1,11 и 0,816, соответственно [14]. Так как при правильных гармонических колеба- ниях отсчёты распределены симметрично, то коэффициент асимметрии равен нулю. По- ложению состояний с нарушением ритма ЭКС вследствие «трепетаний желудочков» из-за разброса колебаний по амплитуде и частоте в энтропийно-параметрическом пространстве признаков распределений соответствует некоторая малая область в близи точки арксину- соидальных распределений 325 на фигуре 3, расположенной в плоскости заданной равной нулю асимметрией. Очевидно, что состояние с координаты точки 325 на фигуре 3 диагно- стируется как нарушение ритма ЭКС вследствие тяжёлых желудочковых нарушений, при котором согласно рекомендациям [15, 16] необходимо проведение дефибрилляции для восстановления нормального ритма сердца. The counts for sinusoidal (harmonic) oscillations are distributed arcsinusoidally with known values of the features: the coefficient of entropy and counter-excess are equal to 1.11 and 0.816, respectively [14]. Since the readings are distributed symmetrically with correct harmonic oscillations, the asymmetry coefficient is zero. The position of states with violation of the pacemaker due to "ventricular flutter" due to the spread of oscillations in amplitude and frequency in the entropy-parametric space of distribution signs corresponds to a certain small area in the vicinity of the point of arcsinusoidal distributions 325 in figure 3, located in the plane specified equal to zero asymmetry. Obviously, the state from the coordinates of point 325 in Figure 3 is diagnosed as a violation of the pacemaker due to severe ventricular disturbances, in which, according to the recommendations [15, 16], defibrillation is required to restore the normal heart rhythm.
Более общий пример нарушение ритма ЭКС наблюдается при различных видах же- лудочковых тахикардий, для которых характерен ускоренный ритм с частотой сердечных сокращений более 100 уд./мин. Источник ускоренного ритма желудочковой тахикардии находится в ножках или разветвлениях пучка Гиса, в волокнах Пуркинье или рабочем миокарде желудочков. Устойчивой считается тахикардия, при которой длительность па- роксизма равна или превышает 30 с [15]. В зависимости от количества и расположения источников ускоренного ритма различают параксиальные и полиформные желудочковые тахикардии. A more general example of violation of the pacemaker rhythm is observed in various types of ventricular tachycardia, which are characterized by an accelerated rhythm with a heart rate of more than 100 beats / min. The source of the accelerated rhythm of ventricular tachycardia is located in the legs or branches of the His bundle, in the Purkinje fibers or the working myocardium of the ventricles. Tachycardia is considered stable, in which the duration of paraoxism is equal to or exceeds 30 s [15]. Depending on the number and location of sources of accelerated rhythm, paraxial and polyform ventricular tachycardias are distinguished.
Пароксизмальная желудочковая тахикардия - вид аритмии, характеризующий- ся приступами сердцебиения (пароксизмами) с частотой сердечных сокращений от 140 до 220 и более сокращений в минуту, возникающих под влиянием эктопических импульсов, которые приводят к замещению нормального синусового ритма. Термином «желудочковая
парасистолия» обозначают такое состояние, при котором сердечным ритмом управляют два независимых водителя. Один из них основной (наиболее часто - синусовый узел), другой - парасистолический, расположен в желудочках [17, 18, 19]. Примеры графиков ЭКС при различных ритмах желудочковых тахикардий даны на фигуре 10. При развитии параксиальной тахикардии ЭКС хорошо аппроксимируется наложением гармонического сигнала на фигуре 10, а или наложением треугольных сигналов на фигуре 10,6. Распреде- ление отсчётов такого сигнала имеют двухмодальное симметричное распределение. Если сигнал аппроксимировать с помощью треугольных сигналов, то отсчётам аппроксимации соответствует равномерное распределение с известными коэффициентом энтропии и контрэксцессом, равными 1,73 и 0,745, соответственно. Так как при равномерном распре- делении отсчёты распределены симметрично относительно математического ожидания, то коэффициент асимметрии для распределения отсчётов аппроксимации равен нулю. От- клонение от треугольной аппроксимации приблизительно в 5...10 раз меньше амплитуды, что обуславливает отклонение коэффициента асимметрии от нулевого значения. Коэф- фициент асимметрии распределения отсчётов таких сигналов не превышает 0,3 ... 0,5, что можно использовать для ограничения области возможных форм асимметрии сигнала при желудочковых тахикардиях. Для распределения отсчётов ЭКС параксиальной тахикардии на фигуре 10, в характерно двухмодульное распределение с асимметрией менее 0,5, кото- рая определяется на основе распределения отсчётов модели треугольных импульсов. Paroxysmal ventricular tachycardia is a type of arrhythmia characterized by heart attacks (paroxysms) with a heart rate of 140 to 220 or more beats per minute, arising under the influence of ectopic impulses that lead to the replacement of the normal sinus rhythm. The term "ventricular parasystole "refers to a condition in which the heart rate is controlled by two independent drivers. One of them is the main one (most often - the sinus node), the other is parasystolic, located in the ventricles [17, 18, 19]. Examples of pacemaker plots at different rhythms of ventricular tachycardia are given in figure 10. With the development of paraxial tachycardia, the pacemaker is well approximated by superimposing a harmonic signal in figure 10, or by superimposing triangular signals in figure 10.6. The distribution of samples of such a signal has a bimodal symmetric distribution. If the signal is approximated using triangular signals, then the samples of the approximation correspond to a uniform distribution with the known entropy coefficient and counterexcess equal to 1.73 and 0.745, respectively. Since with a uniform distribution the samples are distributed symmetrically with respect to the mathematical expectation, the asymmetry coefficient for the distribution of approximation samples is equal to zero. The deviation from the triangular approximation is approximately 5 ... 10 times less than the amplitude, which causes the deviation of the asymmetry coefficient from zero. The coefficient of asymmetry of the distribution of samples of such signals does not exceed 0.3 ... 0.5, which can be used to limit the area of possible forms of signal asymmetry in ventricular tachycardia. For the distribution of ECS counts of paraxial tachycardia in Figure 10, c is characterized by a bimodular distribution with an asymmetry of less than 0.5, which is determined on the basis of the distribution of counts of the triangular impulse model.
Полиморфная желудочковая тахикардия характеризуется прогрессирующими (от удара к удару) изменениями комплексов QRS по конфигурации, амплитуде и направле- нию преобладающих электрических отклонений. Чаще всего встречается полиморфная желудочковая тахикардия типа пируэт - Torsade de Pointes (TdP) - другое название «дву- направленная-веретенообразная» ЖТ, которая является одной из самых опасных форм ЖТ из-за тяжёлых клинических проявлений (гемодинамической нестабильностью) и высокого риска трансформации в ФЖ. На фигуре 2, б дан пример развитие пароксизма полиморф- ной желудочковой тахикардии типа Torsade de Pointes на фоне физической нагрузки у больного синдрома Романо-Уорда (фрагмент непрерывнойзаписи суточного мониториро- вания ЭКГ по Холтеру) [16]. Polymorphic ventricular tachycardia is characterized by progressive (from shock to shock) changes in QRS complexes in configuration, amplitude and direction of the prevailing electrical deviations. The most common polymorphic ventricular tachycardia of the pirouette type - Torsade de Pointes (TdP) - is another name for "bi-directional fusiform" VT, which is one of the most dangerous forms of VT due to severe clinical manifestations (hemodynamic instability) and a high risk of transformation into VF. Figure 2, b gives an example of the development of a paroxysm of polymorphic ventricular tachycardia of the Torsade de Pointes type against the background of physical activity in a patient with Romano-Ward syndrome (a fragment of continuous recording of daily ECG monitoring according to Holter) [16].
На фигуре 10, г даны характерные примеры ЭКС для ритма полиморфной желу- дочковой тахикардии типа Torsade de Pointes. Частота ритма полиморфной желудочковой тахикардии составляет 150 - 250 колебаний в секунду с колебаниями R-R интервалов в пределах 0,2 ... 0,3 с. Характерная особенность ЖТ типа Torsade de Pointes состоит в из- менении амплитуды и полярности широких неправильных QRS комплексов в течении ко-
ротких промежутков времени 1 ... 3 с. Вне приступа ЖТ типа Torsade de Pointes на ЭКГ регистрируется значительное удлинение интервала QT. Figure 10, d shows typical examples of the pacemaker for the rhythm of polymorphic ventricular tachycardia of the Torsade de Pointes type. The frequency of the rhythm of polymorphic ventricular tachycardia is 150 - 250 oscillations per second with fluctuations in RR intervals within 0.2 ... 0.3 s. A characteristic feature of VT of the Torsade de Pointes type is a change in the amplitude and polarity of wide irregular QRS complexes during a short period of time. short time intervals 1 ... 3 s. Outside an attack of VT of the Torsade de Pointes type, a significant lengthening of the QT interval is recorded on the ECG.
Несмотря на то, что для таких ритмов при перемещении скользящего окна дли- тельностью 2... 3 с выделяются участки ЭКС с разными по амплитуде и направлению QRS комплексами, признаки распределения отсчётов колеблются вблизи признаков двухмо- дульного, равномерного и треугольного распределений с нулевым значением асимметрии. Распределение отсчётов ЭКС между двумя точками изменения полярности QRS комплек- са формируется суммированием отсчётов двухмодальных распределений. Для ритма ЭКС на фигуре 10, г отдельной осцилляции соответствует ограниченное арксинусоидалльное распределение. Как показано в работе [14], композиция арксинусоидальных распределе- ний с различным размахом, ограниченной амплитудой осцилляции ЭКС, позволяет полу- чить семейство ограниченных в основании двухмодульных островершинных распределе- ний. Для композиции распределений арксинусоидальных распределений характерно огра- ничение по размаху и отсутствие островершинность. На фигуре 11 дана таблица с основ- ными признаками ограниченных в основании распределений, таких как арксинусоидаль- ное, островершинное двухмодульное, равномерное и треугольное распределения, распре- деление в форме «древнерусского шлема», распределение Шапо и др [14]. Характерным свойством ограниченных в основании распределений, состоит в низком значении эксцесса - признака островершинности распределения. Эксцесс e распределений ограничен сверху значением 2,5, что соответствует нижней границе контрэксцесса (k=e 0,5), равной 0,63. При прохождении точки переворота QRS распределение выборки ЭКС стремится к симмет- ричной форме и находится на плоскости с нулевым значением асимметрии. Таким обра- зом, несмотря на многообразие форм распределения отсчётов при различных ритмах же- лудочковых тахикардий, точка, отображающая состояние сердца в энтропийно- параметрическом пространстве, будет находиться вблизи поверхности с нулевым значе- нием асимметрии. Despite the fact that for such rhythms, when moving a sliding window with a duration of 2 ... 3 s, sections of the pacemaker with different amplitude and direction of QRS complexes are distinguished, the signs of the distribution of counts fluctuate near the signs of a two-module, uniform and triangular distribution with a zero value asymmetry. The distribution of ECS counts between two points of change in the polarity of the QRS complex is formed by summing the counts of bimodal distributions. For the pacemaker rhythm in Figure 10, a separate oscillation corresponds to a limited arcsinusoidal distribution. As shown in [14], the composition of arcsine distributions with different ranges, limited by the amplitude of the ECS oscillations, allows one to obtain a family of two-module peaked distributions bounded at the base. The composition of the distributions of arcsinusoidal distributions is characterized by the limitation in the range and the absence of peakedness. Figure 11 shows a table with the main features of base-limited distributions, such as arcsine, peaked two-module, uniform and triangular distributions, a distribution in the form of an “Old Russian helmet”, Shapo distribution, etc. [14]. A characteristic property of distributions limited at the base consists in a low kurtosis value - a sign of a peaked distribution. The kurtosis e of distributions is bounded from above by a value of 2.5, which corresponds to the lower bound of the counter-kurtosis (k = e 0.5 ), equal to 0.63. When passing the QRS flip point, the distribution of the ECS sample tends to a symmetric shape and is on a plane with a zero asymmetry value. Thus, in spite of the variety of forms of counting distribution at different rhythms of ventricular tachycardia, the point reflecting the state of the heart in the entropy-parametric space will be located near the surface with zero asymmetry value.
Фибрилляции желудочков - третий пример ритма ЭКС, наблюдаемый при тяжё- лых желудочковых нарушениях. В состоянии фибрилляции желудочков происходит не- прерывное некоординированное возбуждение, которое поддерживается случайными пре- рывистыми возбуждениями отдельных элементов и нерегулярной активацией миокарда с появлением множественных мелких волн [7]. При этом состоянии сердце перестает вы- полнять свои насосные функции, и прекращается кровоснабжение всего организма. На ЭКГ фибрилляция желудочков распознаётся по непрерывным хаотичным резко деформи- рованным осцилляциям различной высоты, ширины и формы, следующих с частотой 400Ventricular fibrillation is the third example of a pacemaker rhythm seen in severe ventricular disturbances. In the state of ventricular fibrillation, continuous uncoordinated excitation occurs, which is supported by random intermittent excitations of individual elements and irregular activation of the myocardium with the appearance of multiple small waves [7]. In this condition, the heart ceases to perform its pumping functions, and the blood supply to the entire body is cut off. On the ECG, ventricular fibrillation is recognized by continuous chaotic sharply deformed oscillations of various heights, widths and shapes, following with a frequency of 400
... 600 колебаний в минуту (6 ... 10 Гц) [7]. Частота основных фибриллярных осцилляций
в первые 30 - 40 с больше 300 осцилляций. По мере увеличения длительности фибрилля- ций желудочков частота осцилляций уменьшается. В зависимости от амплитуды осцилля- ций выделяют: крупноволновую, средневолновую и мелковолновую фибрилляции с ам- плитудами более 0,7-1, 2 мВ, 0,4 ... 0,7 мВ и менее 0,3 мВ, соответственгно. Фибрилляции желудочков, как правило, является необратимым процессом и требует проведения сердеч- но-легочной реанимации и дефибрилляции. [20] ... 600 vibrations per minute (6 ... 10 Hz) [7]. Frequency of basic fibrillar oscillations in the first 30 - 40 s, more than 300 oscillations. As the duration of ventricular fibrillation increases, the frequency of oscillations decreases. Depending on the amplitude of the oscillations, the following are distinguished: large-wave, medium-wave and small-wave fibrillations with amplitudes of more than 0.7-1, 2 mV, 0.4 ... 0.7 mV and less than 0.3 mV, respectively. Ventricular fibrillation is usually irreversible and requires cardiopulmonary resuscitation and defibrillation. [twenty]
Для выявления особенностей распределения отсчётов ЭКС при различных ритмах фибрилляций желудочков на фигуре 12 даны примеры типичных ЭКС, соответствующих крупноволновой, средневолновой и мелковолновой фибрилляциям. To identify the features of the distribution of the pacemaker counts at different rhythms of ventricular fibrillation, Figure 12 shows examples of typical pacemakers corresponding to large-wave, medium-wave and small-wave fibrillations.
Для крупноволновых фибрилляций, иллюстрируемых на фигуре 12, а, характерно наложение распределений отсчётов от множества хаотических волн, соизмеримых по ам- плитуде. Для отдельных волн распределения отсчётов хорошо аппроксимируется аркси- нусоидальным, двухмодальным и равномерным распределениями. Композиция таких рас- пределений при близких центрах распределений имеет ограничение островершинности [14]: эксцесс распределений не превышает 2,5, контрэксцесс ограничен в диапазоне от 0,63 до 1. For large-wave fibrillations, illustrated in figure 12, a, a superposition of the distributions of samples from a plurality of chaotic waves, commensurate in amplitude, is characteristic. For individual waves, the sample distribution is well approximated by arcsinusoidal, bimodal and uniform distributions. The composition of such distributions with close distribution centers has a peakedness limitation [14]: the kurtosis of the distributions does not exceed 2.5, the counter-kurtosis is limited in the range from 0.63 to 1.
Особенность средневолновых фибрилляций, примеры которых приведены на фигу- ре 12, б, состоит в том, что её значения попадают в ограниченное количество интервалов группирования. При выборе ширины интервала группирования равного 0, 1 мВ все значе- ния группируются в 4 ... 7 интервалах с близким к равномерному распределением. Для распределения отсчётов, образованного периодическими гармоническими и треугольными формами сигнала, контерэксцесс находится в диапазоне 0,7 ...0,8. Снижение амплитуды в период мелковолновой фибрилляции до значений менее 0,3 мВ обуславливает распреде- ление сигнала в 1 ... 2 интервалах. Для таких сигналов характерно низкое значение коэф- фициента энтропии, при которых отсутствуют признаки жизнедеятельности объекта. Не- смотря на то, что при уменьшении ширины интервала группирования до 0,01 мм кон- терэксцесс распределения находится в интервале от 0,6 до 1, значение коэффициента эн- тропии более 1 и асимметрия не превышает 0,5, при этом уровне анализ сигнала имеет малую достоверность из-за наличия шумов. Состояние летального исхода при амплитуде сигнала менее 0,1 мВ устанавливает медицинский специалист. Примеры периодов мелко- волновой фибрилляции иллюстрирует фигура 12, в. A feature of medium-wave fibrillations, examples of which are shown in figure 12, b, is that its values fall into a limited number of grouping intervals. When choosing the width of the grouping interval equal to 0, 1 mV, all values are grouped in 4 ... 7 intervals with a close to uniform distribution. For the distribution of samples formed by periodic harmonic and triangular waveforms, the counterexcess is in the range of 0.7 ... 0.8. A decrease in the amplitude during the period of small-wave fibrillation to values less than 0.3 mV determines the distribution of the signal in 1 ... 2 intervals. Such signals are characterized by a low value of the entropy coefficient, at which there are no signs of the object's vital activity. Despite the fact that with a decrease in the width of the grouping interval to 0.01 mm, the distribution concurrency is in the range from 0.6 to 1, the value of the entropy coefficient is more than 1 and the asymmetry does not exceed 0.5, at this level of analysis signal has low reliability due to the presence of noise. The condition of a lethal outcome with a signal amplitude of less than 0.1 mV is established by a medical specialist. Examples of periods of small-wave fibrillation are illustrated in figure 12, c.
Таким образом, из рассмотренного анализа возможно установление в энтропийно- параметрическом пространстве границ для ограничения области состояний с тяжёлыми желудочковыми нарушениями: коэффициент энтропии от 0,8 до 2,2; контрэксцесс от 0,6 до 1; модуль асимметрии от 0 до 0,6. При наличии состояния с ритмом тяжёлых желудоч-
ковых нарушений (ФЖ, ТЖ или ЖТ без пульса) ключевым элементом реанимации (т.е., однозначно рекомендована) является экстренная электрическая дефибрилляция с приме- нением энергии разряда 150-360 Дж [15, 16]. Thus, from the considered analysis, it is possible to establish boundaries in the entropy-parametric space to limit the area of states with severe ventricular disorders: entropy coefficient from 0.8 to 2.2; counterexcess from 0.6 to 1; asymmetry modulus from 0 to 0.6. In the presence of a condition with a severe ventricular rhythm, The key element of resuscitation (ie, it is unambiguously recommended) is emergency electrical defibrillation using a discharge energy of 150–360 J [15, 16].
Для иллюстрации особенностей распределений отсчётов ЭКС при ритме сердца с «ТЖН» на фигуре 13 показано отображение области оптимального состояний сердечно- сосудистой системы и области состояния сердца с ТЖН в виде проекции состояний на плоскость коэффициента энтропии и контрэксцесса. Там же даны кривые расположения известных распределений в пространстве признаков, построенные по известной топогра- фической диаграмме Новицкого П.В. [14], где используются следующие обозначения: 350 - кривая положений семейства распределений экспоненциального класса с показателями степени а от 0 и до оо; 1305 - область разброса положений признаков распределения отсчётов ЭКГ для реального состояния; 1310 - кривая положений семейства двухмодальных распределений; 1315 - область возможных проекций на плоскость оттображения симметричных распределений; 1320, 1325 - кривые положения композиций экспоненциального и дискретного двухзначного распределений; 1330, 1335 и 1340 - точки положения распределения Лапласа, нормального и равномерного распределений, соответственно; 1345 - кривая положение семейства композиций дискретного и экспоненциального распределений с параметрами формы 1/3; 1350, 1355 - точки ограничения для положения класса арккосинусоидальных распределений; 1360 - точка положения дискретного двухзначного распределения; 1365 - пунктирная кривая, ограничивающая часть пространства признаков коэффициента энтропии и контрэсцесса для наиболее вероятного положения изображающей точки для распределений отсчётов ЭКС реального состояния: включающего как область оптимального состояния 310, так и состояния с тяжёлыми желудочковыми нарушениями (граница ТЖН 320). To illustrate the features of the distributions of the pacemaker counts at the heart rate with "TZHN" in figure 13 shows the display of the area of optimal states of the cardiovascular system and the area of the state of the heart with TZHN in the form of a projection of states on the plane of the entropy coefficient and counterexcess. There are also given curves of the location of known distributions in the space of attributes, constructed according to the well-known topographic diagram of Novitsky P.V. [14], where the following notation is used: 350 is the curve of the positions of the family of distributions of the exponential class with exponents a from 0 to oo; 1305 - area of scatter of positions of signs of distribution of ECG readings for a real state; 1310 - curve of positions of the family of bimodal distributions; 1315 — area of possible projections onto the mapping plane of symmetric distributions; 1320, 1325 - curves of the position of compositions of exponential and discrete two-valued distributions; 1330, 1335 and 1340 - points of the position of the Laplace distribution, normal and uniform distributions, respectively; 1345 - curve position of the family of compositions of discrete and exponential distributions with parameters of the form 1/3; 1350, 1355 - points of limitation for the position of the class of arc cosine distributions; 1360 - point of the position of the discrete two-digit distribution; 1365 - dashed curve, limiting part of the space of signs of the coefficient of entropy and counter-process for the most probable position of the representing point for the distributions of the pacemaker counts of the real state: including both the region of the optimal state 310 and the state with severe ventricular disorders (border of TZHN 320).
Из диаграммы можно видеть, что область оптимального состояния и область состояний с тяжёлыми желудочковыми нарушениями разнесены в пространстве и, следовательно, могут быть однозначно установлены. Для оптимального состояния при длительности цикла 0,8 с и высоте R-зубца 1 мВ контерэксцесс соответствует 0,26. Для области тяжёдых желудочковых нарушений характерно уплощенное распределение и значениями контрэксцесса более 0,6. It can be seen from the diagram that the area of optimal state and the area of states with severe ventricular disorders are separated in space and, therefore, can be unambiguously established. For an optimal state with a cycle time of 0.8 s and an R-wave height of 1 mV, the collapse corresponds to 0.26. The area of severe ventricular disorders is characterized by a flattened distribution and counterexcess values of more than 0.6.
Автор предполагаемого изобретения считает, что для обеспечения надёжности принятия решения при оказании экстренной кардиологической помощи целесообразно использовать отображение реального состояния сердечно-сосудистой системы пациента в виде изображающей точки распределения отсчётов ЭКС в пространстве признаков коэффициента энтропии, контрэксцесса и асимметрии.
Положению изображающей точки в области состояния 305 соответствует нормальный синусовый ритм сердца. При выходе изображающей точки 330 за пределы области оптимального состояния 310 можно констатировать об изменении распределений отсчётов в отдельных циклах ЭКС, что возможно при изменениях форм, амплитуд, длительностей зубцов и временных интервалов ЭКС. Такие изменения происходят при развитии паталогий сердечнососудистой системы. Очевидно, что положение изображающей точки вне области оптимального состояния следует рассматривать как независимый симптом проявления паталогического состояния сердечно сосудистой системы. Для надёжного установления паталогического состояния необходимо оценить вероятность совершения ошибки в результате принятия неверного утверждения об оптимальном состоянии системы. The author of the alleged invention believes that in order to ensure the reliability of decision-making in the provision of emergency cardiac care, it is advisable to use the display of the real state of the patient's cardiovascular system in the form of a representative point of the distribution of ECS readings in the space of signs of the entropy coefficient, counterexcess and asymmetry. The position of the representative point in the state area 305 corresponds to the normal sinus rhythm of the heart. When the imaging point 330 goes beyond the region of the optimal state 310, it can be stated about the change in the distributions of readings in individual ECS cycles, which is possible with changes in the shapes, amplitudes, durations of the teeth and time intervals of the ECS. Such changes occur with the development of pathologies of the cardiovascular system. Obviously, the position of the representative point outside the area of the optimal state should be considered as an independent symptom of the manifestation of the pathological state of the cardiovascular system. To reliably establish a pathological state, it is necessary to assess the probability of making an error as a result of making an incorrect statement about the optimal state of the system.
Состоянию сердца с тяжёлыми желудочковыми нарушениями соответствуют ЭКС, для распределения отсчётов которых характерна симметрия сигнала и низкое значение островершинности. Распределения отсчётов ЭКС при ритмах сердца с тяжёлыми желудочковыми нарушениями ограничены сравнительно небольшой областью в энтропийно-параметрического пространства признаков распределений. При положении изображающей точки распределения отсчетов ЭКС реального состояния в пространстве признаков распределений отсчётов ЭКС ритмов сердца с ТЖН в соответствии с клиническими рекомендациями министерства здравоохранения РФ от 2017 года одно- значно рекомендована экстренная электрическая дефибрилляция с целью востановления нормального сердечного ритма [15, 16]. Для принятия решения о проведении дефибриляции необходимо надёжное определение сердечного ритма с тяжёлыми желудочковыми нарушениями. Сопоставление оценки вероятность появления ошибки в результате принятия неверного утверждения «состояние с ТЖН» с его критическим значением увеличивает надёжность принятия решения, направленного на выбор мероприятий по оказанию экстренной кардиологической помощи. The state of the heart with severe ventricular disturbances corresponds to the pacemaker, the distribution of readings of which is characterized by the symmetry of the signal and a low value of peakedness. Distributions of ECS counts at heart rhythms with severe ventricular disturbances are limited to a relatively small area in the entropy-parametric space of distribution signs. With the position of the depicting point of the distribution of the pacemaker counts of the real state in the space of the signs of the distributions of the pacemaker counts of the heart rhythms with TZhN, in accordance with the clinical recommendations of the Ministry of Health of the Russian Federation from 2017, emergency electrical defibrillation is unambiguously recommended in order to restore the normal heart rhythm [15, 16]. To make a decision on defibrillation, it is necessary to reliably determine the heart rate with severe ventricular disturbances. Comparison of the assessment of the likelihood of an error as a result of the adoption of an incorrect statement "state with TZHN" with its critical value increases the reliability of decision-making aimed at choosing measures to provide emergency cardiac care.
Для реалдизации новых возможностей в предполагаемом изобретении проводятся следующие действия, иллюстрируемые в виде этапов 405, 410, 415, 420, 425 на фигуре 4 схемы процесса поддержки принятия решения при оказании экстренной кардиологической помощи. To implement new possibilities in the proposed invention, the following actions are carried out, illustrated in the form of steps 405, 410, 415, 420, 425 in figure 4 of the diagram of the decision support process in the provision of emergency cardiac care.
Формирование пространства координат энтропийно-параметрических признаков распределения отсчётов ЭКС для реального состояния Formation of the coordinate space of entropy-parametric signs of the distribution of ECS counts for a real state
Основная цель этого действия, иллюстрируемого этапом 405 схемы на фигуре 4, состоит в том, чтобы получить координаты изображающей точки распределения отсчётов
ЭКС для реального состояния в энтропийно-параметрическом пространстве признаков распределений и оценку неопределенности состояния в виде разброс координат изображающей точки для определения границ областей оптимального состояния 310 и границ области состояния с ТЖН 320 в пространстве реального состояния с приведёнными координатами h,. The main purpose of this action, illustrated by block 405 of the diagram in FIG. 4, is to obtain the coordinates of the representative sample distribution point ECS for a real state in the entropy-parametric space of distribution signs and an assessment of the state uncertainty in the form of a scatter of the coordinates of the representing point to determine the boundaries of the regions of the optimal state 310 and the boundaries of the state region with TZhN 320 in the real state space with the given coordinates h ,.
Схема формирования пространства координат энтропийно-параметрических признаков распределения отсчётов ЭКС для реального состояния дана на фигуре 5 в виде этапов 505, 510, 515, 520. Из фигуры 5 следует, что первое отличительное действие предполагаемого способа принятия решения при оказании экстренной кардиологической помощи содержит The scheme of the formation of the coordinate space of the entropy-parametric signs of the distribution of ECS counts for the real state is given in figure 5 in the form of steps 505, 510, 515, 520. From figure 5 it follows that the first distinctive effect of the proposed decision-making method in the provision of emergency cardiac care contains
- определение на этапе 505 центральных моментов второго, третьего и четвёртого порядков распределения отсчётов временного интервала ЭКС по формуле (1); - determination at step 505 of the central moments of the second, third and fourth orders of the distribution of samples of the ECS time interval according to the formula (1);
- определение на этапе 510 информационного признака неопределённости отсчё- тов временного интервала ЭКС по формуле (3); - determination at step 510 of the informational sign of the uncertainty of the counts of the ECS time interval according to the formula (3);
- определения на этапе 515 коэффициента энтропии Кэ, асимметрии As и контрэксцесса к по формулам (4) для распределения отсчётов временного интервала элек- трокардиосигнала (ЭКС) реального состояния длительностью, равной трём кардиоциклам, и отображении результата в энтропийно-параметрическом пространстве признаков распределений отсчётов ЭКС; - determining at step 515 the coefficient of entropy K e , asymmetry As and counter-excess k according to formulas (4) for the distribution of counts of the time interval of the electrocardiosignal (ECS) of a real state with a duration equal to three cardiocycles, and displaying the result in the entropy-parametric space of signs of distributions of counts THE EX;
- определение на этапе 520 разбросов признаков распределения отсчётов выборки ЭКС для реального состояния пациента 330. - determination at step 520 of the scatter of the signs of the distribution of the sample counts of the pacemaker for the real state of the patient 330.
Разбросы признаков коэффициента энтропии, контерэксцесса и асимметрии рас- пределения отсчётов ЭКС для реального состояния пациента 330, обозначенные, соответ- ственно, как элементы S\, S2 S3 вектора разбросов. Разбросы признаков находят по форму- лам (5), заданным в виде матричного вектора разбросов. Scatter of signs of the coefficient of entropy, counter-acceleration and asymmetry of the distribution of ECS readings for the real state of the patient 330, designated, respectively, as elements S \ , S2 S3 of the scatter vector. The spreads of features are found by formulas (5), given in the form of a matrix vector of spreads.
Разбросы признаков распределения позволяют сформировать границы области оп- тимального состояния и состояния с ТЖН в пространстве отсчётов текущей выборки от- счётов ЭКС. The spreads of the distribution signs allow to form the boundaries of the area of the optimal state and the state with TOL in the space of samples of the current sample of ECS counts.
Определение энтропийно-параметрического критерия возникновения ГЗА. Determination of the entropy-parametric criterion for the occurrence of GZA.
Действию определения энтропийно-параметрического критерия возникновения ГЗА соответствует этап 115 схемы поддержки принятия решения, иллюстрируемой на фигуре 4. Для установления паталогического состояния с гемодинамически значимыми аритмиями необходимо оценитиь выброс фракции крови при сжатии сердца. Известно, что при нормальной работе сердца оптимальному состоянию соответствует значение
признака асиметрии распределения отсчётов отдельного кардиоцикла порядка 2,4. При развитии тяжёлых желудочковых нарушений ритму сердца соответствуют симметричные выборка отсчётов распределений с близким к нулю признаком ассимметрии. При развитии инфаркта происходит подём участка ST, что соответствует смещению смещению значений из интервала положения зачений участка ТР в интервалы, где расположенны значения только зубца R, что приводит к увеличению симметрии распределения отсчётов. Область возможного паталогического состояния сердца 315 включает с большой вероятностью включает состояния при наличии паталогии. При развиттие симптома паталогического состояния происходит смещении сигнала за пределы области 315, где вероятность вероятность нормального состояния менее 1...5 %. Поверхность критических значений ассимметрии 335 разделяет пространство на две части. Смещение изображающей токи в область с признаком ассимметрии меньшим его критического значения УПКРИТ принимается в качестве условия развития гемодинамически значимых аритмий (ГЗА), при котором необходимо оказание экстренной кардиологической помощи. Энтропийно-параметрическим критерием возникновения ГЗА является истенное значение неравенства (6): \As\<AsKpm. Step 115 of the decision support scheme illustrated in figure 4 corresponds to the action of determining the entropy-parametric criterion for the occurrence of HCA. It is known that with normal heart function, the optimal state corresponds to the value signs of asymmetry in the distribution of counts of an individual cardiocycle of the order of 2.4. With the development of severe ventricular disturbances, the heart rhythm corresponds to a symmetrical sample of distributions with a sign of asymmetry close to zero. With the development of a heart attack, the ST section rises, which corresponds to a shift in the displacement of values from the interval of the position of the readings of the TP section to the intervals where the values of only the R wave are located, which leads to an increase in the symmetry of the distribution of the samples. The area of possible pathological condition of the heart 315 includes, with a high probability, conditions in the presence of pathology. When a symptom of a pathological state develops, the signal shifts outside the region 315, where the probability of a normal state is less than 1 ... 5%. The surface of the critical values of the asymmetry 335 divides the space into two parts. The displacement of the imaging currents in the area with a sign of asymmetry less than its critical value UP CRIT is taken as a condition for the development of hemodynamically significant arrhythmias (HAA), which requires the provision of emergency cardiac care. The entropy-parametric criterion for the occurrence of GZA is the true value of inequality (6): \ As \ <As Kpm .
Определение надёжности установления ритма ЭКС для состояния «тяжёлые желудочковые нарушения». Determination of the reliability of the pacemaker setting for the condition "severe ventricular disturbances".
Введения третьего дополнительного действия, иллюстрируемого этапом 415 на фигура 4 схемы поддержки принятия решения, состоит в необходимости оценке надёжности принятия решения для проведения мероприятий по дефибриляции сердца. При нарушении кровообращения в результате возникновения аритмии, такой как фибрил- ляции желудочков (ФЖ) или желудочковой тахикардии (ЖТ), для восстановления нор- мального ритма и сократительной функции сердца проводится дефибрилляция. При развитии ГЗА и отсутствии ритмов сердца, соответствующих «ТЖН», проводится медицинския мероприятия по оказанию экстренной экстренной кардиологической помощи, связаной с реваскуляризацией сердца. Снижение фракции выброса компенсируется за счёт выполнения комплекса мероприятий по сердечно-легочной ре- анимации (СЛР). Для принятия решения о проведении дефибрилляции необходима оценка надёжности утверждения об установлении ритма ЭКС для состояния с «тяжёлыми желудочковыми нарушениями». The introduction of the third additional action, illustrated by step 415 in figure 4 of the decision support diagram, consists in the need to assess the reliability of decision making for carrying out measures for cardiac defibrillation. If the circulation is impaired as a result of arrhythmias, such as ventricular fibrillation (VF) or ventricular tachycardia (VT), defibrillation is performed to restore normal heart rhythm and contractile function. With the development of HZA and the absence of heart rhythms corresponding to "TZHN", medical measures are taken to provide emergency emergency cardiac care associated with cardiac revascularization. The decrease in the ejection fraction is compensated by the implementation of a set of measures for cardiopulmonary resuscitation (CPR). To make a decision on defibrillation, it is necessary to assess the reliability of the statement about the establishment of the pacemaker for a condition with “severe ventricular disturbances”.
Схема действия «Определение надёжности установления ритма ЭКС для состо- яния с ТЖН» показана на фигуре 6 и содержит этапы 605, 610 и 615. Из схемы алгорит- ма фигуры 6 следует, что третье отличительное действие предполагаемого способа под-
держки принятие решения при оказании экстренной кардиологической помощи, иллю- стрируемое этапом 605, состоит в формировании границы области состояния ТЖН. The scheme of action "Determination of the reliability of establishing the pacemaker for the state with TZHN" is shown in figure 6 and contains steps 605, 610 and 615. From the flowchart of figure 6 it follows that the third distinctive action of the proposed method of support decision making in the provision of emergency cardiac care, illustrated by step 605, consists in the formation of the border of the area of the state of TOL.
В пространстве признаков распределений h,, центрированные относительно реаль- ного положения состояния пациента и приведённые к из разбросам S„ границы состояния ТЖН зависят от признаков коэффициента энтропии &э, асимметрии As и контрэксцесса к распределения отсчётов ЭКС и разбросов Si, S2 S3 признаков распределения отсчётов ЭКС. Границы состояния «ТЖН» в пространстве реального состояния можно определить с помощью матрицы выражений (7): In the feature space, the distributions h ,, centered relative to the real position of the patient's state and reduced to from the scatter S „, the boundaries of the TOL state depend on the signs of the entropy coefficient & e , asymmetry As and counter-excess to the distribution of ECS counts and spreads Si, S 2 S 3 signs distribution of ECS counts. The boundaries of the "TZhN" state in the real state space can be determined using the matrix of expressions (7):
Области состояния ТЖН в пространстве признаков коэффициента энтропии, асим- метрии и контрэксцесса, ограничена шестью плоскостями: три плоскости ограничения за-The area of the TZhN state in the space of signs of the coefficient of entropy, asymmetry and counterexcess, is limited by six planes: three planes of limitation of the
X даны минимальными признаками распределений [£3 mjn Э.?т;п ктщ ] , и три другие плоские грани заданы максимальными признаками [ этах Asmax ктах] т . X are given by the minimal criteria for the distributions [£ 3 mjn E.? t ; n to t u], and three other flat faces are given by the maximum features [ etax As max k max ] t.
Для задания границ рекомендуются следующие оценки, записанные в виде векто- ров минимальных и максимальных границ признаков:
To set the boundaries, the following estimates are recommended, written in the form of vectors of minimum and maximum feature boundaries:
Этап 610 схемы поддержки принятия решения на фигуре 6, состоит в определении веро- ятности bc\ появления ошибки в результате принятия неверного утверждения о патологическом состоянии «тяжёлые желудочковые нарушения». Step 610 of the decision support circuit of FIG. 6 is to determine the likelihood bc \ of an error occurring as a result of an incorrect statement of the severe ventricular disorder pathological condition.
В координатном пространства признаков распределений отсчётов ЭКС положения изображающей точки реального состояния задано с помощью коэффициента энтропии, ассиметрии и контрэксцесса. Разбросы признаков характеризуют неопределенность положения изображающей точки реального состояния. Возможные положения изображабщей точки для реального состояния распределены по нормальному закону [21 , 22]. Так как при переходе в пространство реального состояния выполняются линейные преобразования смещения и масштабирования, то при переходе в пространство реального состояния положение изображающей точки реального состояния распределено также по нормальному законы. Вероятность dP (h попадания гипотетической реализации из-за разброса реального состояния Н\ в элементарный объём άn=(άt[ \άt\2άn\ ,) с координатами hi определена выражением вида:
In the coordinate space of the features of the distributions of ECS counts, the position of the representing point of the real state is specified using the entropy coefficient, asymmetry and counter-excess. The scatter of signs characterizes the uncertainty of the position of the representing point of the real state. Possible positions of the image point for the real state are distributed according to the normal law [21, 22]. Since linear transformations of displacement and scaling are performed during the transition to the real state space, then during the transition to the real state space, the position of the representing point of the real state is also distributed according to the normal laws. The probability dP (h of the hypothetical realization due to the scatter of the real state H \ into the elementary volume άn = (άt [\ άt \ 2άn \,) with coordinates hi is determined by an expression of the form:
Вероятность bhiai появления ошибки в результате принятия неверного утвержде- ния об отсутствии паталогического состояния ТЖН получим суммированием вероятно- стей по всей области принятия утверждения о паталогическом состоянии ТЖН. Тогда для вероятности Ртжн появления ошибки в результате принятия неверного утверждения о па- талогическом состоянии ТЖН справедливо интегральное выражение вида
где r| - признаки распределений, центрированные относительно реального положения со- стояния пациента и приведённые к их разбросам S,. The probability bhiai of the appearance of an error as a result of accepting an incorrect statement about the absence of a pathological state of TOL is obtained by summing the probabilities over the entire area of acceptance of the statement about a pathological state of TOL. Then, for the probability Rtzhn of the appearance of an error as a result of the adoption of an incorrect statement about the pathological state of the TZhN, an integral expression of the form where r | - signs of distributions centered relative to the real position of the patient's state and reduced to their scatter S ,.
Так как в пространстве признаков коэффициента энтропии, асимметрии и контрэксцесса положение области состояния с ТЖН ограничено плоскими границами, проведёнными через минимальных и максимальных значений признаков распределения, то для определения вероятности b-гжн появления ошибки в результате принятия неверного утверждения о паталогическом состоянии ТЖН получено выражение (8). Since in the space of signs of the coefficient of entropy, asymmetry and counter-excess, the position of the state region with TOL is limited by flat boundaries drawn through the minimum and maximum values of the distribution signs, the expression ( eight).
По таблице определяют значения функция Лапласа для шести оценок максималь- ных и минимальных границ признаков. После подстановки значений значения функция Лапласа, определяемых по таблице для шести оценок максимальных и минимальных гра- ниц признаков, в выражение (8), проводится расчёт вероятности появления ошибки bt>k:H·The table determines the values of the Laplace function for six estimates of the maximum and minimum boundaries of features. After substituting the values of the Laplace function, determined from the table for six estimates of the maximum and minimum boundaries of features, into expression (8), the probability of occurrence of an error bt> k is calculated: H ·
Этап 615 схемы поддержки принятия решения на фигуре 6, состоит в определения кри- терия надёжности утверждения «ритм ЭКС соответствует патологическому со- стоянию с тяжёлыми желудочковыми нарушениями (ТЖН)» Step 615 of the decision support scheme in figure 6 consists in determining the reliability criterion of the statement “the pacemaker rhythm corresponds to a pathological state with severe ventricular disturbances (VVD)”
Для выбора необходимости проведения медицинских мероприятий по дефибрил- ляции или реваскуляризации необходимо установление критерия надёжности утвержде- ния «Ритм ЭКС паталогического состояния с тяжёлыми желудочковыми нарушениями (ТЖН)» на основе оценки истинности выражения: вероятность тжн появления ошибки в результате принятия неверного утверждения «ритм ЭКС паталогического состояния с ТЖН» меньше критической вероятности bkrii bPKH < b Крит? To select the need for medical measures for defibrillation or revascularization, it is necessary to establish a criterion for the reliability of the statement "Pace rhythm of a pathological state with severe ventricular disturbances (VVD)" based on an assessment of the truth of the expression: the likelihood of an error occurring as a result of an incorrect statement "PAC rhythm pathological condition with TZhN "less than the critical probability b krii bPKH <b Crete?
Принятие решения при выборе мероприятий дефибрилляции или реваскуляризации при оказании экстренной кардиологической помощи иллюстрирует этап 420 на схемы процесса фигуре 4.
Если вероятность b-гжн появления ошибки в результате принятия неверного утверждения о паталогическом состоянии «тяжёлые желудочковые нарушения» менее критического значения, равного 20 %, что соответствует надёжному определению ритма ЭКС при наличии тяжёлых желудочковых нарушениях, в соответствии с рекомендациями [15, 16] ключевым элементом реанимации (т.е., однозначно рекомендована) является экс- тренная электрическая дефибрилляция с применением энергии разряда 150-360 Дж. Про- ведение медицинских мероприятий по дефибрилляции сердца иллюстрирует этап 125 схемы на фигуре 4. Decision making in the choice of defibrillation or revascularization interventions in a cardiac emergency is illustrated at 420 in the flowchart of FIG. 4. If the probability of b-gzhn of the appearance of an error as a result of making an incorrect statement about the pathological condition "severe ventricular disturbances" is less than a critical value equal to 20%, which corresponds to a reliable determination of the pacemaker rhythm in the presence of severe ventricular disturbances, in accordance with the recommendations [15, 16], the key the element of resuscitation (ie, definitely recommended) is emergency electrical defibrillation using a discharge energy of 150-360 J. Carrying out medical measures for cardiac defibrillation is illustrated at step 125 of the diagram in Figure 4.
Если вероятность Ртжн появления ошибки в результате принятия неверного утверждения о паталогическом состоянии «тяжёлые желудочковые нарушения» более критического значения, равного 20 %, то проводятся мероприятия прогнозирования тяжё- лого аритмического синдрома на этапе 130 и экстренной ревоскуляризации на этапе 135. В соответствии с рекомендациями по реваскуляризации миокарда, больным с кардиоген- ным шоком рекомендуется полная реваскуляризация - выполнение через кожного вмеша- тельства на всех критически стенозированных крупных эпикардиальных коронарных ар- териях [23, 24, 25]. If the probability of Rtjn of the appearance of an error as a result of the adoption of an incorrect statement about the pathological condition "severe ventricular disturbances" is more than a critical value equal to 20%, then measures are taken to predict severe arrhythmic syndrome at stage 130 and emergency revascularization at stage 135. In accordance with the recommendations for revascularization of the myocardium, patients with cardiogenic shock are recommended to complete revascularization - performing through skin intervention on all critically stenotic large epicardial coronary arteries [23, 24, 25].
Реваскуляризация при кардиогенном шоке Revascularization in cardiogenic shock
Гемодинамический значимая аритмия вызывает кардиологический шок, при кото- ром наблюдается состояние выраженной гипоксии органов и тканей из-за клинически вы- раженных нарушений системного или регионарного кровообращения, обусловленное рез- ким уменьшением сердечного выброса крови. Гемодинамический значимые аритмии под- лежат немедленному купированию. Significant hemodynamic arrhythmia causes cardiological shock, in which a state of pronounced hypoxia of organs and tissues is observed due to clinically pronounced disorders of systemic or regional circulation, caused by a sharp decrease in cardiac output of blood. Significant hemodynamic arrhythmias should be treated immediately.
Кардиогенный шок - острое патологическое состояние, при котором сердечно- сосудистая система оказывается неспособной обеспечить адекватный кровоток Кардио- генный шок является основной причиной смерти при остром инфаркте миокарда. При от- сутствии высококвалифицированной медицинской помощи вероятность наступления ле- тального исхода среди больных с кардиогенным шоком составляет 70-90%. Предотвра- тить летальный исход возможно путём быстрой диагностики, оперативного использова- ния методов реваскуляризации и применения современных медицинских методов лечения совместно с поддерживающей терапией. Быстрая реваскуляризация пораженных коронар- ных артерий у больных с ишемической болезнью сердца или инфарктом снижает риск ле- тального исхода при оказании экстренной кардиологической помощи проводится. По- скольку реваскуляризация при кардиогенном шоке - главный метод лечения, необходима экстренная коронарография.
Для устранения дефицита кровоснабжения (ишемии) при нарушении проходимо- сти коронарных артерий питающих сердце проводится реваскуляризация миокарда - ме- дицинское хирургическое вмешательство, направленное на устранение дефицита крово- снабжения повреждённого участка сердечной мышцы. Реваскуляризация миокарда - ши- рокое понятие, включающее как операцию коронарного шунтирования (КШ), так и раз- личные виды чрескожного коронарного вмешательства (ЧКВ) на коронарных артериях. В случае выявления нестабильной гемодинамики, включая «кардиологический шок» (пре- кращения кровообращения), проводится реваскуляризация - чрескожное коронарное вмешательство ad hoc (ЧКВ ad hoc), которая рассматривается как лечебная интервенцион- ная процедура, выполняемая немедленно после диагностической коронароангиорафии, не снимая больного с операционного стола. Немедленная реваскуляризация показана паци- ентам с кардиальным шоком и инфаркта миокарда с подъёмом ST. Cardiogenic shock is an acute pathological condition in which the cardiovascular system is unable to provide adequate blood flow. Cardiogenic shock is the leading cause of death in acute myocardial infarction. In the absence of highly qualified medical care, the probability of a fatal outcome among patients with cardiogenic shock is 70-90%. Death can be prevented through rapid diagnosis, surgical use of revascularization methods and the use of modern medical treatment methods in conjunction with supportive therapy. Rapid revascularization of the affected coronary arteries in patients with ischemic heart disease or infarction reduces the risk of death during emergency cardiac care. Since revascularization in cardiogenic shock is the main method of treatment, emergency coronary angiography is necessary. To eliminate the deficiency of blood supply (ischemia) in case of impaired patency of the coronary arteries supplying the heart, revascularization of the myocardium is performed - a medical surgical intervention aimed at eliminating the deficiency of blood supply to the damaged area of the heart muscle. Myocardial revascularization is a broad concept that includes both coronary artery bypass grafting (CABG) and various types of percutaneous coronary intervention (PCI) on the coronary arteries. In case of unstable hemodynamics, including “cardiological shock” (blood circulation interruption), revascularization is performed - ad hoc percutaneous coronary intervention (PCI ad hoc), which is considered as a medical interventional procedure performed immediately after diagnostic coronary angiography, without removing the patient from the operating table. Immediate revascularization is indicated in patients with cardiac shock and ST-elevation myocardial infarction.
При проведении реваскуляризации миокарда наиболее известна и распространена баллонная ангиопластика, которую сочетают с другими воздействиями на атеросклероти- ческие изменение коронарной артерии: установкой металлического каркаса - эндопротеза (стента), выжиганием бляшки лазером, разрушением бляшки быстро вращающимся буром и срезанием бляшки специальным атеротомическим катетером. Реваскуляризация, как и фармакотерапия, преследует 2 цели: улучшение прогноза (профилактика ИМ и ВС), уменьшение или полную ликвидацию симптомов. Основными факторами, которые опре- деляют выбор метода лечения, являются индивидуальный сердечно-сосудистый риск и выраженность симптомов [23, 24, 25]. В случае отсутствия ГЗА проводится прогнозирова- ние симптома паталогического состояния, иллюстрируемое этапом 425 на фигуре 4. When carrying out myocardial revascularization, the most famous and widespread balloon angioplasty, which is combined with other effects on atherosclerotic changes in the coronary artery: the installation of a metal frame - an endoprosthesis (stent), plaque burning with a laser, plaque destruction with a rapidly rotating drill and plaque cutting with a special catheter athero- tomomy. Revascularization, like pharmacotherapy, has 2 goals: improving prognosis (prevention of MI and VS), reduction or complete elimination of symptoms. The main factors that determine the choice of treatment method are individual cardiovascular risk and severity of symptoms [23, 24, 25]. In the absence of HCA, a symptom of the pathological condition is predicted, illustrated by step 425 in FIG. 4.
Прогнозирование симптома паталогического состояния Predicting a symptom of a pathological condition
Следующий четвёртый отличительный признак предполагаемого изобретения со- стоит в прогнозирование симптома паталогического состояния на этапе 425 фигуры 4. Вводимое действие необходимо для выявления возможного развития паталогического состояния или установления симптома наличия патологии. The next fourth distinguishing feature of the proposed invention consists in predicting a symptom of a pathological condition at step 425 of Figure 4. The action to be introduced is necessary to identify the possible development of a pathological condition or to establish a symptom of the presence of a pathology.
Схема развёрнутого алгоритма прогнозирования симптома паталогического состо- яния приведена на фигуре 7. Четвёртое отличительное действие предполагаемого способа принятия решения при оказании экстренной кардиологической помощи содержит этапы 705, 710, 715, 720 и 725. A diagram of a detailed algorithm for predicting a symptom of a pathological condition is shown in figure 7. The fourth distinctive effect of the proposed decision-making method in the provision of emergency cardiac care contains steps 705, 710, 715, 720 and 725.
Этап 705 состоит в определении энтропийно-параметрического критерия для области оптимального состояния. Step 705 consists in determining an entropy-parametric criterion for the region of optimal state.
При отсутствии гемодинамически значимой аритмии сердце обеспечивает необхо- димую для жизни циркуляцию крови. В этом состоянии важно выяснить о состоянии сер-
дечно-сосудистой системы и наличия патологии. По этой причине первое действие, кото- рое выполняет алгоритм, состоит в оценке оптимального состояния сердца. Для этих це- лей использована оценка положения выборки отсчётов реального состояния относительно положения выборки отсчётов оптимального состояния в координатном пространстве при- знаков распределений, где для оптимального состояния заданы коэффициентом энтропии Кэ , асимметрией Aso и контрэксцессом ко, равные 1,3, 0,26 и 2,4, соответственно. Значе- ния признаков получено на основе усреднённой оценки анализа записей ЭКС 75 пациен- тов при отсутствии паталогических отклонений. Разброс оценок относительно оптималь- ного состояния зависит от функционального состояния систем организма и многообразия внешних факторов таких как условия существования, раздражители, поставленные цели, воздействие физических полей и другие. Для описания разброса признаков распределения отсчётов ЭКС завершённого цикла коэффициента энтропии, асимметрии и контрэксцесса вблизи оптимального состояния 305 использован нормальный закон распределения. Раз- брос задан с помощью параметров а, Ь, с из условия, нормального распределения отсчётов ЭКС по соответствующим признакам. При этом в доверительные интервалы по каждому признаку, отсекаемому границами эо(1±а), 4^o( 1 ±с), ко (1±Ь), попадает 68,2% [27] изоб- ражающих точек для оптимального состояния. В параллелепипеде, ограниченном грани- цами признаков, находится 32% изображающих точек оптимального состояния. При уве- личении доверительных интервалах по каждому отдельному признаку в два раза в довери- тельные интервалы по каждому признаку, отсекаемой границами 2К,о( 1 ±а), 2ASQ( 1 ±с), 2ко (1±Ь), попадает 95%, в области параллелепипеда содержится 73% изображающих точек оптимального состояния. In the absence of hemodynamically significant arrhythmias, the heart provides the blood circulation necessary for life. In this state, it is important to find out about the state of the ser- the vascular system and the presence of pathology. For this reason, the first action that the algorithm performs is to assess the optimal state of the heart. For these purposes, we used the estimate of the position of the sample of readings of the real state relative to the position of the sample of samples of the optimal state in the coordinate space of the distribution signs, where for the optimal state the entropy coefficient K e , the asymmetry Aso and the counterexcess ko are set equal to 1.3, 0.26 and 2.4, respectively. The values of the signs were obtained on the basis of the average assessment of the analysis of the pacemaker records of 75 patients in the absence of pathological abnormalities. The range of assessments regarding the optimal state depends on the functional state of the body's systems and the variety of external factors such as conditions of existence, stimuli, goals, exposure to physical fields, and others. The normal distribution law was used to describe the spread of the signs of the distribution of ECS counts of the completed cycle of the coefficient of entropy, asymmetry and counter-excess near the optimal state 305. The scatter is set using the parameters a, b, c from the condition of the normal distribution of ECS counts according to the corresponding features. In this case, the confidence intervals for each characteristic intercepts boundaries e of (1 ± a), 4 ^ o (± 1 s), to (1 ± k) falls 68.2% [27] izob- reflects points for optimal state ... The parallelepiped, limited by the boundaries of the features, contains 32% of the representing points of the optimal state. When the confidence intervals for each individual feature are doubled, 95% falls into the confidence intervals for each feature cut off by the boundaries 2K, o (1 ± a), 2ASQ (1 ± c), 2ko (1 ± b) , the area of the parallelepiped contains 73% of the representing points of the optimal state.
Для оценки отклонения реального состояния от его оптимального значения исполь- зован энтропийно-параметрический критерий г, заданный в пространстве признаков ко- эффициента энтропии, асимметрии и контрэксцесса [12, 13]. Формула для расчёта крите- рия имеет вид: To assess the deviation of the real state from its optimal value, the entropy-parametric criterion r was used, specified in the space of features of the coefficient of entropy, asymmetry and counter-excess [12, 13]. The formula for calculating the criterion is:
Признаки распределения отсчётов ЭКС завершённого кардиоцикла, центрирован- ные относительно оптимального состояния и приведённые к разбросам, удобно записы- вать в форме матричного вектора:
Signs of the distribution of ECS counts of a completed cardiocycle, centered relative to the optimal state and reduced to scatter, can be conveniently written in the form of a matrix vector:
Критерий г в пространстве центрированных признаков x„ приведённых к разбросам признаков оптимального состояния, ограничивает область в форме сферы радиуса г.
Этап 710 схемы на фигуре 7 состоит в сравнении энтропийно-параметрического критерия для области оптимального состояния и его критического значения при уровне значимости ос. Criterion r in the space of centered features x „reduced to the scatter of features of the optimal state, limits the area in the form of a sphere of radius r. Step 710 of the diagram in figure 7 consists in comparing the entropy-parametric criterion for the region of the optimal state and its critical value at the level of significance o.
Элементарная вероятность άR([x„ x, +d2,]) попадания центрированных признаков распределений x, в интервалы [x„ x, +6x], ограниченные элементарными приращениями άί,ί центрированных признаков, равна произведению вероятностей наблюдения /-го при- знака в интервале [x„ x, +dx] элементарного приращения:
Elementary probability άR ([x "x, + d2,]) hit distributions centered features x, in the interval [x" x, + 6x] , limited elementary increments άί, ί centric features, is the product of the probabilities of observing / ith the symptoms with in the interval [x „x, + dx] of elementary increment:
- плотность распределения вероятности центрированного признака x,:
- the density of the probability distribution of the centered feature x ,:
Элементарная вероятность события «критерий г в интервале его элементарного приращения [г, г +dr]» равна произведению объёма сферы, радиуса г и её толщины dr на произведение плотность распределения вероятности центрированного признака x, :
The elementary probability of the event "criterion r in the interval of its elementary increment [r, r + dr]" is equal to the product of the volume of the sphere, radius r and its thickness dr by the product of the probability density of the centered feature x,:
Выражение (24) представляет собой плотность распределения Максвелла для слу- чайной величины критерия , заданного в виде радиус-вектора в пространстве центриро- ванных признаков x, с параметрами масштабов, равными 1. Распределение Максвелла для случайной величины критерия имеет вид:
где Ф0(г) - функция Лапласа; <р(г) - плотность вероятности нормального распределения. Expression (24) is the Maxwell distribution density for a random criterion value specified as a radius vector in the space of centered features x, with scale parameters equal to 1. Maxwell distribution for a random criterion value has the form: where Ф 0 (г) is the Laplace function; <p (z) is the probability density of the normal distribution.
Распределение Максвелла (25) записано для вероятности Fr(r ) события, для которо- го изображающая точка признаков распределения отсчётов ЭКС при оптимальном состо- янии находится в области, ограниченной критерием г. Maxwell's distribution (25) is written for the probability F r (r) of an event for which the representative point of the features of the ECS count distribution at the optimal state is in the region bounded by the criterion r.
Уровень значимости а принятия решения об отклонения от оптимального состоя- ния связан с распределением вероятности Fr{r ) критерия с помощью выражения: = 1 - Fr ( ) (26)The level of significance a of making a decision about deviations from the optimal state is associated with the probability distribution F r ( r) of the criterion using the expression: = 1 - F r () (26)
Таким образом, уровень значимости ос(г) принятия решения об отклонении от оп- тимального состояния однозначно связан с критерием г. Формула, для расчёта уровня зна- чимости при известных значениях критерия имеет вид:
a(r) = l + 2[r - р(г)- Фо (г)]. (27)Thus, the level of significance o (z) of making a decision about deviation from the optimal state is uniquely related to the criterion r. The formula for calculating the level of significance with known values of the criterion has the form: a (r) = l + 2 [r - p (r) - Φ0 (r)]. (27)
Для наиболее используемых уровней значимости 5%, 10%, 20% и 80% значение критерия га принимается равным 2,8, 2,5, 2,2, 1 соответственно. Из оценки критерия зна- чимости следует, что вне области r= 1, находится 80% отсчётов, соответствующих опти- мальному состоянию. Если изображающая точка находится в области г<1, то выборка от- счётов ЭКС соответствует оптимальному состоянию. В областях при г<2,5 и при г<2,8 находится 90% и 95% изображающая точка оптимального состояния. Выход за пределы этих зон при нормальном функционировании организма маловероятен. Если критерий г реального состояния больше критических значений г\о и г , то утверждение «состояние оптимально» следует рассматривать как ошибочное. Указанные границы следует исполь- зовать в тех случаях, если ранее заболевание не было обнаружено. For the most used significance levels of 5%, 10%, 20% and 80%, the value of the criterion r a is taken to be 2.8, 2.5, 2.2, 1, respectively. From the assessment of the significance criterion, it follows that outside the region r = 1, there are 80% of the readings corresponding to the optimal state. If the representative point is in the region r <1, then the sample of ECS counts corresponds to the optimal state. In the regions at r <2.5 and at r <2.8, there is 90% and 95% of the representative point of the optimal state. Going beyond these zones during normal functioning of the body is unlikely. If the criterion r of the real state is greater than the critical values r \ o and r, then the statement "the state is optimal" should be considered as erroneous. The indicated limits should be used in cases where the disease has not been previously detected.
Таким образом, если при сравнении критерий г, рассчитанный по выборке отсчётов ЭКС завершённого кардиоцикла, меньше или равен его критическому значению га, задан- ному с помощью уровня значимости а, то выборка отсчётов ЭКС кардиоцикла соответ- ствует оптимальному состоянию. Тогда, если неравенство ( г <га) истина, то состояние принимается оптимальным. Этап 715 схемы поддержки принятия решения нафигуре 7 ил- люстрирует вывод информации об оптимальном состоянии ритма сердца, при котором не требуется оказание кардиологической помощи. Thus, if, when comparing, the criterion r, calculated from the sample of the pacemaker counts of the completed cardiac cycle, is less than or equal to its critical value r a , set using the significance level a, then the sample of the pacemaker counts of the cardiac cycle corresponds to the optimal state. Then, if the inequality (r <r a ) is true, then the state is assumed to be optimal. Step 715 of the decision support circuit in Figure 7 illustrates the output of information about the optimal state of the heart rhythm, which does not require the provision of cardiac care.
В случае если неравенство ( г <га) ложно, то для полученного значения изобража- ющей точки следует установить возможное развития паталогического состояния. Для установления возможности паталогического состояния дополнительно проводится опре- деление надёжности независимого симптома паталогического состояния, иллюстри- руемое этапом 720 схемы прогнозирования патологического состояния на фигуре 7. If the inequality (r <r a ) is false, then for the obtained value of the representing point, it is necessary to establish the possible development of a pathological state. To establish the possibility of a pathological condition, the reliability of an independent symptom of a pathological condition is additionally determined, illustrated by step 720 of the pathological condition prediction scheme in FIG. 7.
Определение надёжности независимого симптома паталогического состояния. Determination of the reliability of an independent symptom of a pathological condition.
Надёжность обнаружения патологии оценивается на основе вероятности bo совер- шения ошибки в результате принятия неверного утверждения об оптимальности состоя- нии. Для этого согласно схеме алгоритма определения надёжности независимого симпто- ма паталогического состояния, приведённой на фигуре 8, проводятся следующие четыре действия, иллюстрируемые этапами 805, 810, 815, 820, 825, 830 и 835.
Первое действие (этап 805): определение параметров границы области приня- тия решения «ритм электрокардиосигнала оптимального состояние» в простран- стве признаков распределения отсчётов реального состояния. The reliability of pathology detection is estimated based on the probability bo of making an error as a result of making an incorrect statement about the optimality of the state. For this, according to the scheme of the algorithm for determining the reliability of an independent symptom of a pathological condition, shown in figure 8, the following four actions are carried out, illustrated by steps 805, 810, 815, 820, 825, 830 and 835. The first action (step 805): determination of the parameters of the boundary of the decision-making area “the rhythm of the electrocardiosignal of the optimal state” in the space of signs of the distribution of samples of the real state.
В координатном пространстве признаки коэффициента энтропии, асимметрии и контрэксцесса распределений отсчётов ЭКС для возможных положений изображающей точки реального состояния распределены по нормальному закону [21, 22]. Плотности рас- пределения вероятностей /i(hi),
з(Лз) по каждому отдельному признаку имеют симметричный вид в пространстве признаков гр, центрированных относительно положе- ния реального состояния и приведённых к разбросам признаков S При переходе в про- странство центрированных признаков реального состояния h, границы области оптималь- ного состояния претерпевают изменение вследствие линейных преобразований масштаби- рования и смещения. Формулы соответствия векторов-мариц для определения параметров границы области принятия решения «состояние оптимально» в пространстве реального состояния имеет вид (13). In the coordinate space, the signs of the entropy coefficient, asymmetry and counter-excesses of the ECS count distributions for the possible positions of the representing point of the real state are distributed according to the normal law [21, 22]. Densities of distribution of probabilities / i (hi), s (Az) for each individual feature have a symmetric form in the space of features c, centered relative to the position of the real state and reduced to the scatter of features S When passing into the space of centered features of the real state h, the boundaries of the region of the optimal state undergo a change due to linear transformations of scaling and displacement. Correspondence formulas for Maritz vectors for determining the parameters of the boundary of the decision-making region "state is optimal" in the real state space has the form (13).
Так как операции масштабирования проводятся в направлении координатных осей признаков распределений - коэффициента энтропии, ассиметрии и контрэксцесса - то в пространстве центрированных признаков реального состояния границы области опти- мального состояния принимают форму эллипсоида с размерами полуосей равными от- ношению разбросов признаков оптимального состояния к разбросу признаков реального состояния. Since the scaling operations are carried out in the direction of the coordinate axes of the distribution signs - the entropy coefficient, asymmetry and counter-excess - in the space of the centered signs of the real state, the boundaries of the optimal state region take the form of an ellipsoid with the dimensions of the semiaxes equal to the ratio of the spread of the signs of the optimal state to the spread of the signs of the real state. states.
Второе действие (этап 810): определение координат оптимального состояния в пространстве признаков распределения отсчётов для ритма ЭКС реального состоя- ния пациента. The second action (step 810): determining the coordinates of the optimal state in the space of signs of the distribution of samples for the pacemaker rhythm of the real state of the patient.
Так как плотности распределения вероятностей
имеют симмет- ричный вид в пространстве признаков h„ центрированных относительно положения ре- ального состояния и нормированных к разбросу признаков S то для определения надёж- ности независимого симптома паталогического состояния необходимо определить коор- динаты положения гипотезы оптимального состояния в пространстве реального состоя- ния. Перенос и нормирование координат область реального состояния задан с помощью матричного выражения (14). Since the density of the probability distribution have a symmetric form in the space of signs h „centered relative to the position of the real state and normalized to the spread of signs S, then in order to determine the reliability of an independent symptom of a pathological state, it is necessary to determine the coordinates of the position of the hypothesis of the optimal state in the space of the real state. The transfer and normalization of coordinates, the real state area is specified using the matrix expression (14).
В пространстве реального состояния центр координат совмещён с положением ре- ального состояния. Координаты положения оптимального состояния и параметры границ области принятия решения «состояния оптимально» необходимы для определения надёжности независимого симптома паталогического состояния.
Третье действие (этап 815): формирование границ области принятия решения «ритм электрокардиосигнала оптимального состояния» в пространстве признаков распределения отсчётов для ритма реального состояния. In the space of the real state, the center of coordinates is aligned with the position of the real state. The coordinates of the position of the optimal state and the parameters of the boundaries of the decision-making area "the state of the optimal" are necessary to determine the reliability of an independent symptom of a pathological state. The third action (step 815): the formation of the boundaries of the decision-making area "rhythm of the electrocardiosignal of the optimal state" in the space of signs of the distribution of samples for the rhythm of the real state.
Вследствие разброса положения изображающей точки реального состояния воз- можно положение изображающей точки внутри области оптимального состояния. Для оценки возможного положения изображающей точки с координатами h, = [h i , t|2, Лз] в области оптимального состояния, формируются границы области принятия решения «со- стояния оптимально» в пространстве реального состояния. Матрица предельных значений признаков распределений имеет вид
Due to the scatter of the position of the representing point of the real state, the position of the representing point inside the region of the optimal state is possible. To estimate the possible position of the representing point with coordinates h, = [hi, t | 2, Лз] in the region of the optimal state, the boundaries of the decision-making region “the state is optimal” are formed in the space of the real state. The matrix of the limiting values of the characteristics of distributions has the form
Выражения для задания границ области оптимального состояния имеют вид (15).Expressions for specifying the boundaries of the region of the optimal state have the form (15).
В координатном пространстве признаков распределений отсчётов ЭКС положения изображающей точки реального состояния задано с помощью разброса признаков, кото- рый характеризует неопределенность положения изображающей точки реального состоя- ния. Возможное положение реализации реального состояния распределены в координат- ном пространстве реального состояния с плотностью вероятностью /i(hi) 72 Ί2) УзС зХ равной произведению плотностей распределений нормированных признаков. In the coordinate space of the features of the distributions of the ECS counts, the position of the representing point of the real state is specified using the scatter of features, which characterizes the uncertainty of the position of the representing point of the real state. The possible position of the real state realization are distributed in the real state coordinate space with the probability density / i (hi) 72 Ί2) UC zX equal to the product of the distribution densities of the normalized features.
Четвёртое действие (этап 820): определение вероятности bo совершения ошиб- ки в результате принятия неверного утверждения «ритм электрокардиосигнала оп- тимального состояния» Fourth action (step 820): determining the probability bo of committing an error as a result of making an incorrect statement "the rhythm of the electrocardiosignal of the optimal state"
Вследствие разброса реального состояния Н\ существует отличная от нуля элемен- тарная вероятность d Р попадания гипотетической реализации в элементарный объём (с1г| с1ц2с1г|з) с координатами h, имеет вида:
Due to the scatter of the real state H \, there is a nonzero elementary probability d P of the hypothetical realization falling into the elementary volume (c1r | c1c2c1g | h) with coordinates h, has the form:
Суммирование элементарных вероятностей по трём независимым координатам в пределах границ эллипсоида позволяет определить вероятность совершения ошибки в результате принятия утверждения «состояния оптимально», вычисляемую по формуле (16). Интегрирование выражения (16) проводится численными методами. The summation of the elementary probabilities over three independent coordinates within the boundaries of the ellipsoid makes it possible to determine the probability of making an error as a result of accepting the statement "the state is optimal", calculated by formula (16). Integration of expression (16) is carried out by numerical methods.
Установление симптома патологии или возможности развития паталогического со- стояния устанавливаются на основе сравнения с помощью выражению (17) вероятности появления ошибки в результате принятия неверного утверждения «ритм электрокар-
диосигнала оптимального состояния» и его критического значения, иллюстрирует этап 825 схемы определения надёжности независимого симптома на фигуре 8. Если выражение (17) истинно, что характеризует ЭКС при наличии паталогических отклонений, способ поддержки принятия решения при оказании экстренной кардиологической помощи позво- ляет установить наличие паталогического состояния сердца. Данный результат следует рассматривать как независимый симптом патологии, установленный с надёжностью более 80 %, при котором необходимо проведение дополнительных мероприятий для выявления диагноза заболевания. Этап 830 схемы на фигуре 8 иллюстрирует установление наличия симптома патологии. The establishment of a symptom of pathology or the possibility of developing a pathological state is established on the basis of comparison with the help of expression (17) the probability of occurrence of an error as a result of accepting an incorrect statement “the rhythm of the electrocardiogram diosignal of the optimal state "and its critical value, illustrates step 825 of the scheme for determining the reliability of an independent symptom in figure 8. If expression (17) is true, which characterizes the pacemaker in the presence of pathological deviations, the decision support method in the provision of emergency cardiac care allows to establish the presence pathological condition of the heart. This result should be considered as an independent symptom of pathology, established with a reliability of more than 80%, in which additional measures are required to identify the diagnosis of the disease. Block 830 of the diagram in Figure 8 illustrates establishing the presence of a symptom of pathology.
Если выражение (17) ложно, что характеризует ЭКС при отсутствии паталогиче- ских отклонений, алгоритм принятия решения при оказании экстренной кардиологиче- ской помощи предусматривает информирование о возможном развитии паталогического состояния при недостаточной надёжности установления симптома патологии, иллюстри- руемое этапом 835 на фигуре 8. Результаты прогнозирования паталогического состояния, полученного на этапе 425 схемы поддержки принятия решения на фигуре 4, передаются на этапе 140 фигуры 4 для постановки предварительного диагноза. На этапе 145 формиру- ется отчёт о состоянии пациента. If expression (17) is false, which characterizes the pacemaker in the absence of pathological abnormalities, the decision-making algorithm for the provision of emergency cardiological care provides for informing about the possible development of a pathological condition with insufficient reliability of establishing the symptom of pathology, illustrated by step 835 in figure 8. The results of the prediction of the pathological condition obtained in step 425 of the decision support circuit in FIG. 4 are transmitted in step 140 of FIG. 4 for a preliminary diagnosis. At step 145, a patient condition report is generated.
Таким образом, проводимые действия позволяют формализовать принятие реше- ния при оказании экстренной кардиологической помощи и получить независимый симп- том о развитии патологии. Thus, the actions carried out make it possible to formalize the decision-making in the provision of emergency cardiac care and to obtain an independent symptom of the development of pathology.
Структурная схема устройства поддержки принятия решения при оказании экстренной кардиологической помощи. Block diagram of a decision support device in the provision of emergency cardiac care.
Рассмотренный способ поддержки принятия решения при оказании экстренной кардиологической помощи может быть осуществлён программными обеспечениями мо- бильных андрадитов, или аппаратными обеспечениями в виде отдельных решающих бло- ков, либо комбинированием программного и аппаратного обеспечения с использованием универсальных возможностей современной вычислительной техники. The considered method of decision support in the provision of emergency cardiac care can be implemented with the software of mobile andradites, or hardware in the form of separate decision blocks, or by combining software and hardware using the universal capabilities of modern computing technology.
Структурная схема преобразования информации мобильного устройства поддержки принятия решения при оказании экстренной кардиологической помощи пока- зана на фигуре 14. Технологический конвейер преобразования информации устройства поддержки принятия решения включает в себя: блок 1405 регистрации и предварительного анализа ЭКС, выполненный с возмож- ностью усиления сигналов отведений ЭКС, контроля отрыва проводов, аналого- цифрового преобразования сигналов, фильтрации помех, независимой записи оцифрован- ной информации в базу данных, предварительного анализа экс, оценки расстояния RR,
определение стандартного отклонения среднего значения кардиоцикла, реализует этапы 105, 110, 115 схемы поддержки принятия решения на фигуре 4; блок 1410 формирования энтропийно-параметрический признаков выборки элек- трокардиосигнала реального состояния, реализующий схему алгоритма фигуры 5, и вы- полненный с возможностью выделение выборки данных кардиоциклов, определение цен- тральных моментов ЭКС, определение информационного признака ЭКС, определение эн- тропийно-параметрических признаков - коэффициента энтропии, ассиметрии и контрэкс- цесса - для распределения отсчётов временного интервала ЭКС, определение разбросов признаков распределения отсчётов ЭКС для реального состояния; блок 1415 определения критерия гемодинамически значимой аритмии, реализую- щий этапы 410 и 120 схемы поддержки принятия решения фигуры 4, выполненый с воз- можностью оценки истенности неравенства разницы модуля признака ассиметрии распре- деления отсчётов временного интервала ЭКС и его минимального критеического значе- ния, и возможностью переключения последовательности обработки информации при воз- никновении гемодинамически значимой аритмии; блок 1420 определения надёжности установления ритма ЭКС состояния с тяжёлы- ми желудочковыми нарушениями (ТЖН), реализующий схему алгоритма фигуры 6 и вы- полненный с возможностью формирования границ области состояния «ТЖН», вычисле- ния вероятности появления ошибки в результате принятия неверного утверждения об установлении ритма паталогического состояния с тяжёлыми желудочковыми нарушения- ми; определения критерия надёжности утверждения о паталогическом состоянии «ТЖН» путём сравнения с его критическим значением, и возможностью подключения средств информирования о необходимости проведения дефибрилляции или реваскуляризации (при реваскуляризации информирование ограничивается формированием предватритель- ного диагноза и отчёта); блок 1425 информирования о необходимости проведения дефибрилляции, с воз- можностью представления звуковой и визуальной информации о необходимости проведе- ния дефибрилляции и возможностью подключения средств управления дефибриллятором, реализует этап 125 схемы поддержки принятия решения на фигуре 4; блок 1430 прогнозирования паталогического состояния, реализующий схемы алго- ритмов фигуры 7 - фигуры 8 и выполненный с возможностью определения энтропийно- параметрического критерия для ритма ЭКС оптимального состояния; сравнение энтро- пийно-параметрического критерия и его критического значения при заданном уровне зна- чимости а; информировании о ритме сердца оптимальном состоянии в случае, если эн- тропийно-параметрический критерий меньше его критического значения, и прогнозиро-
вании возможности паталогического состояния в случае, если энтропийно- параметрический критерий равен или больше его критического значения путём определе- ния параметров границы области принятия решения «ритм ЭКС оптимального состояния» и координат ритма оптимального состояния в пространстве признаков распределения от- счётов ЭКС реального состояния, формирования границ области принятия решения ритма электрокардиосигнала реального состояния; определения вероятности ошибки в результа- те принятия неверного утверждения «ритм ЭКГ оптимального состояния»; сравнения ве- роятности появления ошибки в результате принятия неверного утверждения «ритм ЭКС оптимального состояния» и его критического значения для установления наличия незави- симого симптома патологического состояния сердца; блок 1435 формирования предварительного диагноза, реализует этап 140 схемы поддержки принятия решения на фигуре 4; блок 1440 формирования отчёта; реализует этап 145. A block diagram of information conversion of a mobile decision support device in the provision of emergency cardiac care is shown in figure 14. The technological conveyor of information conversion of a decision support device includes: block 1405 for registration and preliminary analysis of the pacemaker, made with the possibility of amplifying the pacemaker lead signals , wire breakage control, analog-to-digital conversion of signals, filtering of interference, independent recording of digitized information into the database, preliminary analysis of ex, estimation of the distance RR, determining the standard deviation of the mean value of the cardiac cycle, implements steps 105, 110, 115 of the decision support scheme in figure 4; block 1410 for the formation of entropy-parametric features of a sampling of an electrocardiosignal of a real state, which implements the scheme of the algorithm of Fig. 5, and is executed with the ability to select a sample of cardiac cycles data, determine the central moments of the pacemaker, determine the informational sign of the pacemaker, determine the entropy-parametric signs - coefficient of entropy, asymmetry and counterexcess - for the distribution of counts of the time interval of the pacemaker, determination of the scatter of signs of distribution of counts of the pacemaker for the real state; block 1415 for determining the criterion of hemodynamically significant arrhythmia, which implements steps 410 and 120 of the decision support circuit of Figure 4, made with the possibility of assessing the validity of the inequality difference in the modulus of the asymmetry feature of the distribution of the ECS time interval counts and its minimum criterion value, and the ability to switch the sequence of information processing in the event of hemodynamically significant arrhythmias; block 1420 for determining the reliability of establishing the rhythm of the pacemaker of a state with severe ventricular disturbances (VVD), which implements the scheme of the algorithm of Figure 6 and is made with the possibility of forming the boundaries of the region of the state of VVD, calculating the probability of an error as a result of making an incorrect statement about the establishment the rhythm of a pathological condition with severe ventricular disturbances; determination of the reliability criterion of the statement about the pathological state of “TZHN” by comparing it with its critical value, and the possibility of connecting means of informing about the need for defibrillation or revascularization (during revascularization, information is limited to the formation of a preliminary diagnosis and report); block 1425 informing about the need for defibrillation, with the ability to provide audible and visual information about the need for defibrillation and the ability to connect defibrillator controls, implements step 125 of the decision support circuit in figure 4; block 1430 for predicting a pathological state, which implements the schemes of algorithms of Figures 7 - Figures 8 and is configured to determine the entropy-parametric criterion for the pacemaker rhythm of the optimal state; comparison of the entropy-parametric criterion and its critical value at a given level of significance a; informing about the optimal heart rate if the entropy-parametric criterion is less than its critical value, and predicting the possibility of a pathological state in the event that the entropy-parametric criterion is equal to or greater than its critical value by determining the parameters of the boundary of the decision-making area “pacemaker optimal state” and coordinates of the optimal state rhythm in the space of signs of the distribution of pacemaker counts of the real state, formation the boundaries of the decision-making area of the rhythm of the electrocardiosignal of the real state; determining the probability of error as a result of making an incorrect statement “ECG rhythm of the optimal state”; comparing the likelihood of an error as a result of the adoption of an incorrect statement “pacemaker optimal state” and its critical value for establishing the presence of an independent symptom of a pathological condition of the heart; block 1435 generating a preliminary diagnosis, implements step 140 of the decision support circuit in figure 4; block 1440 for generating a report; implements step 145.
Блоки могут быть выполнены в виде отдельного мобильного устройства или в виде добавочного модуля, интегрированного в информационные продукты здравоохранения. Характеристики и идеи, раскрытые в описании, формуле, чертежах и иллюстрациях изоб- ретения, представляют специалистам в данной области техники важные сведения, предна- значение для реализации отдельного технического устройства или любой комбинации в составе современных медицинских информационных систем, приборов и устройств. Литература Blocks can be made as a stand-alone mobile device or as an add-on module integrated into healthcare information products. The characteristics and ideas disclosed in the description, claims, drawings and illustrations of the invention provide those skilled in the art with important information intended for the implementation of a single technical device or any combination as part of modern medical information systems, devices and devices. Literature
1. Бокерия Л.А., Ревишвили А.Ш., Ардашев А.В. и Кочовин Д.З. Желудочковая арит- мия. М., Медпрактика-М, 2002. 1. Bockeria L.A., Revishvili A.Sh., Ardashev A.V. and Kochovin D.Z. Ventricular arrhythmia. M., Medpraktika-M, 2002.
2. Пат. Ns 2373849 Cl Российская Федерация. Способ диагностики стадий фибрилля- ции желудочков сердца / Гурьянов М.И. - MGIK А61В 5/046, 27.11.2009 Бюл. N« 33. 2. Pat. Ns 2373849 Cl Russian Federation. A method for diagnosing the stages of ventricular fibrillation / MI Guryanov. - MGIK А61В 5/046, 27.11.2009 Byull. N "33.
3. Пат. o 2672521 С2 Российская Федерация. Способ и устройство для оценки надёжности рекомендации относительно разряда при сердечно-лёгочной реанимации / Фироозабади Р. (NL), Бабаеизадех С. (NL) - МПК Ab\N 1/39, 19.04.2017 Бюл. Nol l, 15.11.2018 Бюл. >32. 3. Pat. o 2672521 C2 Russian Federation. Method and device for assessing the reliability of the recommendation regarding the discharge in cardiopulmonary resuscitation / Firoozabadi R. (NL), Babaeizadeh S. (NL) - IPC Ab \ N 1/39, 04.19.2017 Byull. Nol l, 15.11.2018 Bull. > 32.
4. Пат. No 2644303 Cl Российская Федерация. Способ оказания экстренной кардиоло- гической помощи / Бодин О.Н., Аржаев Д.А., Бодин А.Ю., Ожикенов К. А., Полосин В. Г., Рахматуллов А.Ф., Рахматуллов Ф.К., Сафров М.С., Сергеенков А. С., Убиенных А. Г. - МПК Л61 В 5/0402, А6\В 5/0456, 08.02.1018 Бюл. N>4. 4. Pat. No 2644303 Cl Russian Federation. Method of providing emergency cardiological care / Bodin O.N., Arzhaev D.A., Bodin A.Yu., Ozhikenov K.A., Polosin V.G., Rakhmatullov A.F., Rakhmatullov F.K., Safrov M.S., Sergeenkov A.S., Ubiennykh A.G. - MPK L61 V 5/0402, A6 \ B 5/0456, 08.02.1018 Byull. N> 4.
5. Пат. No 2518133 Cl Российская Федерация. Способ прогнозирования тяжести арит- мического синдрома при инфаркте миокарда / Логачёва И. В., Понамарёв С. Б., Баранцева Н.Г. - МПК Л61Л 5/0402, 10.06.2014 Бюл. N? 16.
6. Патент 2454171 РФ. Способ прогнозирования и стратификации степени риска возникновения желудочковых нарушений ритма сердца у больных артериальной гиперто- нией / Рузов В. И., Гимаев Р.Х., Крестьянинов М.В., Халаф X., Рябова Л., Машин Е.В., Скворцов Д.Ю. // Заявл. 03.12.2010; опубл. 27.06.2012. Бюл. N°17. 5. Pat. No 2518133 Cl Russian Federation. A method for predicting the severity of arrhythmic syndrome in myocardial infarction / IV Logacheva, SB Ponamarev, NG Barantseva. - MPK L61L 5/0402, 10.06.2014 Bull. N? sixteen. 6. Patent 2454171 RF. Method for predicting and stratifying the degree of risk of ventricular heart rhythm disturbances in patients with arterial hypertension / Ruzov V.I., Gimaev R.Kh., Krestyaninov M.V., Khalaf Kh., Ryabova L., Mashin E.V., D.Yu. Skvortsov // App. 03.12.2010; publ. 27.06.2012. Bul. N ° 17.
7. Гурвич Н.Л., Рябова Н.М., Табак В.Я. Угасание и восстановление функции сердца. - В кн.: Основы реаниматологии. Ташкент, 1977, С. 51 - 54. 7. Gurvich N.L., Ryabova N.M., Tabak V.Ya. Extinction and restoration of heart function. - In the book: Fundamentals of resuscitation. Tashkent, 1977, pp. 51 - 54.
8. Исаков И. И., Кушаковский М.С., Журавлёва Н.Б. Клиническая электрокардиогра- фия (нарушение сердеяного ритма и проводимости): Руководство для врачей. - Л.: Меди- цина, 1984. - 272 с. 8. Isakov I.I., Kushakovsky M.S., Zhuravleva N.B. Clinical electrocardiography (heart rhythm and conduction disturbances): A guide for physicians. - L .: Meditsina, 1984. - 272 p.
9. Aijun Fan, Peng Han, Bin Liu Shockable Rhythm Detection Algorithms for Electrocardi- ograph Rhythm in Automated Defibrillators / 2012 AASRI Conference on Computational Intel- ligence and Bioinformatics. - AASRI Procedia 1. - 2012 - P. 21 - 26. https://doi.org/l 0.1016/i .aasri.2012.06.005. 9. Aijun Fan, Peng Han, Bin Liu Shockable Rhythm Detection Algorithms for Electrocardiographic Rhythm in Automated Defibrillators / 2012 AASRI Conference on Computational Intel- ligence and Bioinformatics. - AASRI Procedia 1. - 2012 - P. 21 - 26.https: //doi.org/l 0.1016 / i .aasri.2012.06.005.
10. Barro S, Ruiz R, Cabello D, Mira J. Algorithmic sequential decision-making in the fre- quency domain for life threatening ventricular arrhythmias and imitative artefacts: a diagnostic system. J Biomed Eng 1989; 11(4): 320-328. 10. Barro S, Ruiz R, Cabello D, Mira J. Algorithmic sequential decision-making in the frequency domain for life threatening ventricular arrhythmias and imitative artefacts: a diagnostic system. J Biomed Eng 1989; 11 (4): 320-328.
11. Горбунов Б.Б., Гусев A.H., Каменский C.A., Селищев С. В. Сравнение эффективно- сти и помехоустойчивости алгоритмов распознания шоковых ритмов сердца // Мед. тех- ника. 2004. 2-28. 11. Gorbunov BB, Gusev A.N., Kamenskiy SA, Selishchev SV Comparison of the efficiency and noise immunity of algorithms for recognizing shock heart rhythms // Med. Technics. 2004.2-28.
12. Полосин В. Г. Система стохастического мониторинга электрофизиологических ха- рактеристик сердца. / Вестник новых медицинских технологий, Электронное издание. 2017 - т. Публ.1-7. URL: (дата обр.: 19.09.2017), DOI: 10.12737/article_59c4b47cfl Ь9697 http://wvm.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2017-3/1 -7.pdf. 12. Polosin VG System of stochastic monitoring of electrophysiological characteristics of the heart. / Bulletin of new medical technologies, Electronic edition. 2017 - vol. Publ. 1-7. URL: (date of access: 19.09.2017), DOI: 10.12737 / article_59c4b47cfl b9697 http://wvm.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2017-3/1-7.pdf.
13. Полосин В. Г. Система стохастического мониторинга состояния и электрофизиоло- гических характеристик сердца на основе энтропийно-параметрического анализа. Авто- реферат диссертации на соискание степени д.т.н., Пенза, 2018 - 39 с. 13. Polosin VG System for stochastic monitoring of the state and electrophysiological characteristics of the heart based on entropy-parametric analysis. Abstract of dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences, Penza, 2018 - 39 p.
14. Новицкий П.В., Зограф И. А. Оценка погрешностей результатов измерения. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1985. - 248 с. 14. Novitskiy PV, Zograf IA Otsenka of errors of measurement results. - L .: Energoatomizdat. Leningrad. department, 1985 .-- 248 p.
15. Клинические рекомендации. Желудочковая аритмия / Состав рабочей группы: Бокерия Л. А., Бокерия О. Л, Голухова Е.З, Филатов А. Г., Сергуладзе С.Ю., Меликулов А.Х., Ломидзе Н.Н., Сопов О.В., Проничева И.В., // М., - 2017. ФГБУ «ННПЦССХ им. А.Н. Бакулева» М3 РФ, 50 стр. https://racvs.ru/clinic/files/2017/Ventricular-Arrhvthmias.pdf. 15. Clinical guidelines. Ventricular arrhythmia / The composition of the working group: Bockeria L.A., Bockeria O. L, Golukhova E.Z, Filatov A.G., Serguladze S.Yu., Melikulov A.Kh., Lomidze N.N., Sopov O. V., Pronicheva I.V., // M., - 2017. A.N. Bakulev "M3 RF, 50 pages. Https://racvs.ru/clinic/files/2017/Ventricular-Arrhvthmias.pdf.
16. Желудочковые аритмии у взрослых. Клинические рекомендации. / Мин. Здрав. РФ, состав рабочей группы: Голицын С.П., Майков Е.Б., Миронов Н.Ю., Нестеренко Л.Ю., Соколов С.Ф, Шлевков Н.Б. - 2016. - 93 с.
http://kokb45.ru/wp-content/uploads/2018/06/ZHeludochkovye-aritmii-u-vzroslvh.pdf16. Ventricular arrhythmias in adults. Clinical guidelines. / Min. Healthy. RF, the composition of the working group: Golitsyn S.P., Maikov E.B., Mironov N.Yu., Nesterenko L.Yu., Sokolov S.F., Shlevkov N.B. - 2016 .-- 93 p. http://kokb45.ru/wp-content/uploads/2018/06/ZHeludochkovye-aritmii-u-vzroslvh.pdf
17. Epstein A.E., Bigger J.T., Wyse D.S. et al. Events in the Cardiac Arrhythmia Suppression Trial (CAST): mortality in the entire population enrolled. - J Am Coll Cardiol - 1991 - 18 - p. 14 - 19. 17. Epstein A.E., Bigger J.T., Wyse D.S. et al. Events in the Cardiac Arrhythmia Suppression Trial (CAST): mortality in the entire population enrolled. - J Am Coll Cardiol - 1991 - 18 - p. 14 - 19.
18. Gallavardin L. Extrasistolic ventriqular a paroxysmes tachycardiques prolonges. - Arch Mai Coeur Vaiss - 1922 - v.15 - p. 298-306. 18. Gallavardin L. Extrasistolic ventriqular a paroxysmes tachycardiques prolonges. - Arch Mai Coeur Vaiss - 1922 - v. 15 - p. 298-306.
19. Apshtein A.E., Ideker R.E. Ventricular Fibrillation in “Cardiac Electrophysiology. From Cell to Bedside”, ed. By Zipes D.P. and Jalife J., W.B. Saunders Company - 2000 - p. 677-684. 19. Apshtein A.E., Ideker R.E. Ventricular Fibrillation in “Cardiac Electrophysiology. From Cell to Bedside, ”ed. By Zipes D.P. and Jalife J., W.B. Saunders Company - 2000 - p. 677-684.
20. Иванов Г.Г., Востриков B.A. Фибриляция желудочков и желудочковые тахикардии - базовые положения и диагностические критерии / Вестник РУДН, серия Медицина, 2009, N° 1, С. 75 - 80. 20. Ivanov G.G., Vostrikov B.A. Ventricular fibrillation and ventricular tachycardia - basic provisions and diagnostic criteria / Bulletin of PFUR, series Medicine, 2009, N ° 1, pp. 75 - 80.
21. Петрович М.Л. Статистическая проверка и оценивание гипотез на ЭВМ. / М.Л. Петрович, М.И. Давидович // М.: Финансы и статистика, 1989. - 191 с. 21. Petrovich M.L. Statistical testing and evaluation of hypotheses on a computer. / M.L. Petrovich and M.I. Davidovich // M .: Finance and statistics, 1989. - 191 p.
22. Кобзарь А. И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2012. - 816 с. 22. Kobzar A. I. Applied mathematical statistics. For engineers and scientists. - M .: FIZMATLIT, 2012 .-- 816 p.
23. Рекомендации по реваскуляризации миокарда. Рабочая группа Европейского обще- ства кардиологов (ESC) и Европейской ассоциации кардиоторакальных хирургов (EACTS) Разработаны при участии Европейской ассоциации по чрескожным сердечно-сосудистым вмешательствам / Рационал. Фармакотерапия в Кардиологии. 2011. Прилож. к N°3„ 60 с. 23. Recommendations for myocardial revascularization. Working Group of the European Society of Cardiology (ESC) and the European Association of Cardiothoracic Surgeons (EACTS) Developed with the participation of the European Association for Percutaneous Cardiovascular Intervention / Rational. Pharmacotherapy in Cardiology. 2011. App. to N ° 3 „60 s.
24. Рекомендации ESC/EACTS по реваскуляризации миокарда 2014 / Российский кардиологический журнал. — 2015. — JVe 2 (118). — С. 5-81. 24. ESC / EACTS recommendations for myocardial revascularization 2014 / Russian Journal of Cardiology. - 2015. - JVe 2 (118). - S. 5-81.
25. Показания к реваскуляризации миокарда (Российский согласительный документ). - М: НЦССХ им. А.Н. Бакулева РАМН, 2011. - 162 с. 25. Indications for myocardial revascularization (Russian Conciliation Document). - М: НЦССХ im. A.N. Bakuleva RAMS, 2011 .-- 162 p.
26. Hochman J.S., Sleeper L.A., Webb J.G. et al. Early revascularization and long-term sur- vival in cardiogenic shock complicating acute myocardial infarction // JAMA. - 2006. - Vol. 295. - P. 2511-2515. 26. Hochman J.S., Sleeper L.A., Webb J.G. et al. Early revascularization and long-term sur- vival in cardiogenic shock complicating acute myocardial infarction // JAMA. - 2006. - Vol. 295. - P. 2511-2515.
27. Вентцель E.C. Теория вероятности. M.: Высш. шк., 1998. - 576 с. 27. Wentzel E.C. Probability theory. M .: Higher. shk., 1998 .-- 576 p.
28. Табак В.Я., Черныш А.М., Немирко А.П, Манило Л. А. Динамика спектральных характеристик ЭКГ при развитии фибрилляции желудочков сердца// Анест. реаниматол.. Л°1, 1980, С.71-74.
28. Tabak V.Ya., Chernysh AM, Nemirko AP, Manilo LA Dynamics of ECG spectral characteristics during the development of ventricular fibrillation // Anest. reanimatol .. L ° 1, 1980, S. 71-74.
Claims
1. Способ поддержки принятия решения при оказания экстренной кардиологической помощи, включающий регистрацию, анализ электрокардиосигнала (ЭКС), определение параметра стандартного отклонения средних значений кардиоциклов, определение желу- дочковой тахикардии и экстрасистолии по крайней мере для трёх последовательных кар- диоциклов, проведение дефибрилляции в случае гемодинамически значимой аритмии, прогнозирование тяжёлого аритмического синдрома и проведение реваскуляризации в случае отсутствия желудочковой тахикардии; постановка предварительного диагноза и формирования отчёта о состоянии сердца пациента; отличающийся тем, что дополнительно осуществляется формирование пространства координат энтропийно-параметрических признаков распределения отсчётов ЭКС для реального состояния путём 1. A method of supporting decision-making in the provision of emergency cardiac care, including registration, analysis of the electrocardiosignal (ECS), determination of the standard deviation parameter of mean values of cardiac cycles, determination of ventricular tachycardia and extrasystole for at least three consecutive cardiac cycles, defibrillation in case of hemodynamically significant arrhythmias, predicting severe arrhythmic syndrome and performing revascularization in the absence of ventricular tachycardia; making a preliminary diagnosis and generating a report on the patient's heart condition; characterized in that the space of coordinates of entropy-parametric signs of the distribution of ECS readings for a real state is additionally formed by
- определения центральных моментов распределения отсчётов временного интервала ЭКС, рассчитываемые по формуле:
где N - число отсчётов временного интервала ЭКС; т - число интервалов группирования; п, - число отсчётов в /-м интервале группирования; у} - среднее значение отсчётов ЭКС в /-м интервале группирования; s - порядок момента распределения, s=2, 3, 4, ... ; М - ма- тематическое ожидание ЭКС для исследуемого временного интервала - determination of the central moments of the distribution of samples of the ECS time interval, calculated by the formula: where N is the number of counts of the ECS time interval; t is the number of grouping intervals; n, is the number of samples in the i-th grouping interval; y } is the average value of the ECS counts in the i-th grouping interval; s is the order of the distribution moment, s = 2, 3, 4, ...; M is the mathematical expectation of the pacemaker for the investigated time interval
(2)
определения информационного признака распределения отсчётов времен- ного интервала ЭКС
где Ay - ширина интервалов группирования отсчётов ЭКС; определения коэффициента энтропии К асимметрии As и контрэксцесса к для распределения отсчётов временного интервала электрокардиосигнала (ЭКС) длительностью, равной, по крайней мере, трём последовательным кардиоциклам, по формулам: (2) determination of the informational sign of the distribution of counts of the time interval of the ECS where Ay is the width of the intervals for grouping ECS counts; determining the coefficient of entropy K asymmetry As and counter-excess k for the distribution of the time interval of the electrocardiosignal (ECS) with a duration equal to at least three consecutive cardiocycles, according to the formulas:
37 37
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
, (4)
где s - среднее квадратическое отклонение отсчётов временного интервата ЭКС (пара- метрический признак неопределенности отсчётов ЭКС); SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) , (4) where s is the standard deviation of the ECS time interval counts (a parametric sign of the ECS counting uncertainty);
- определения разбросов признаков распределения отсчётов ЭКС для реального состояния пациента Н\,
где S I, S2, Хз - разбросы коэффициента энтропии, контерэксцесса и асимметрии, соответ- ственно; определение параметрического критерия возникновения гемодинамически значимой аритмии (ГЗА) путём оценки истинности неравенства разницы модуля асимметрии As распределения отсчётов временного интервала электрокардиосигнала и его минимального критического значения Л^рит - determination of the scatter of the signs of the distribution of the pacemaker counts for the real state of the patient H \ , where S I , S2, Xs - spreads of the coefficient of entropy, counter-process and asymmetry, respectively; determination of the parametric criterion for the occurrence of hemodynamically significant arrhythmia (HAA) by assessing the truth of the inequality of the difference in the asymmetry modulus As of the distribution of counts of the time interval of the electrocardiosignal and its minimum critical value Л ^ rit
ИМ Э5КрИТ<о, (6) и в случае, если выражение (6) истина, определение надёжности утверждения об установлении ритма электрокардиосигнала для состояния с тяжёлыми желудочко- выми нарушениями путём IM E5 CRIT <o, (6) and if expression (6) is true, determining the reliability of the statement about the establishment of the rhythm of the electrocardiosignal for a state with severe ventricular disorders by
- формирования границ области состояния «тяжёлые желудочковые нару- шения (ТЖН)», заданных с помощью матрицы выражений:
где Cmax, Asmax, Kmax, Cmin, Ллтш ктш, - максимальные и минимальные значения коэффици- ента энтропии, асимметрии и контрэксцесса для отсчётов ритма ЭКС с тяжёлыми желу- дочковыми нарушениями; - the formation of the boundaries of the area of the state of "severe ventricular disorders (VVD)", specified using the matrix of expressions: where C max, As max, K max , C min, Ll Tm to Tm - maximum and minimum values coeffi- cient entropy asymmetry and kontrekstsessa sampling rate for the pacemaker with heavy zhelu- dochkovymi impairment;
- определения вероятности ртжн появления ошибки в результате принятия невер- ного утверждения об установлении ритма электрокардилосигнала паталогического состо- яния с тяжёлыми желудочковыми нарушениями по формуле:
где Ф0(х) - функция Лапласа; - determination of the likelihood of the occurrence of an error as a result of the adoption of an incorrect statement about the establishment of the rhythm of the electrocardiac signal of a pathological state with severe ventricular disturbances according to the formula: where Ф 0 (х) is the Laplace function;
38 38
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
- определения критерия надёжности утверждения «ритм электрокардиосигнала со- ответствует паталогическому состоянию с тяжёлый желудочковыми нарушениями» на ос- нове сравнения вероятности ртжн появления ошибки в результате принятия неверного утверждения «ритм ЭКС соответствует паталогическогому состоянию с тяжелыми желу- дочковыми нарушениями и критической вероятности bkr„t ртжн < bkrip ; и проведение мероприятий по оказанию экстренной кардиологической помощи в случае если вероятность Ртжн появления ошибки в результате принятия неверного утверждения об установлении ритма электрокардиосигнала паталогического состояния с тяжёлыми же- лудочковыми нарушениями менее критического значения, равного 20 %, что соответству- ет надёжному определению ритма ЭКС при наличии тяжёлых желудочковых нарушений, проводится дефибрилляция сердца; в случае если вероятность ртжн появления ошибки в результате принятия неверного утверждения об установлении ритма электрокардиосиг- нала паталогического состояния с тяжёлыми желудочковыми нарушениями более крити- ческого значения, равного 20 %, что соответствует не надёжному определению ритма ЭКС с тяжёлыми желудочковыми нарушениями, проводится прогнозирование аритмиче- ского синдрома сердца и реваскуляризация ; в случае если выражение (6) ложно, проводится прогнозирование возможности паталоги- ческого состояния путём SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) - determination of the reliability criterion of the statement “the rhythm of the electrocardiosignal corresponds to a pathological state with severe ventricular disturbances” on the basis of comparing the likelihood of RTI of the appearance of an error as a result of the adoption of an incorrect statement “the pacemaker corresponds to a pathological state with severe ventricular disturbances and critical probability b kr „ t rtzhn <bkrip; and the implementation of measures for the provision of emergency cardiac care in the event that the probability of Rtzh of the appearance of an error as a result of the adoption of an incorrect statement about the establishment of the rhythm of the electrocardiosignal of a pathological condition with severe ventricular disturbances is less than a critical value equal to 20%, which corresponds to a reliable determination of the pacemaker rhythm in the presence of severe ventricular disturbances, heart defibrillation is performed; if the probability of an error occurs as a result of the adoption of an incorrect statement about the establishment of the rhythm of the electrocardiosignal of a pathological condition with severe ventricular disturbances of a more critical value equal to 20%, which corresponds to an unreliable determination of the pacemaker rhythm with severe ventricular disturbances, arrhythmia is predicted heart syndrome and revascularization; if expression (6) is false, the possibility of a pathological condition is predicted by
- определения энтропийно-параметрического критерия для ритма электрокардио- сигнала оптимального состояния сердца пациента по выражению:
где Км, ASQ, ко -коэффициент энтропии, асимметрия и контрэксцесс для ритма элек- трокардиосигнала оптимального состояния сердца; а, b и с - параметры границы зо- ны оптимального состояний сердца; - determination of the entropy-parametric criterion for the rhythm of the electrocardiogram signal of the optimal state of the patient's heart according to the expression: where Km, ASQ, co-coefficient of entropy, asymmetry and counterexcess for the rhythm of the electrocardiosignal of the optimal state of the heart; a, b and c - parameters of the border of the zone of optimal heart conditions;
- сравнения критерия г и его критического значения при уровне значимости а с по- мощью выражения: - comparison of the criterion r and its critical value at the level of significance a using the expression:
Г < /·«, (Ю) где а - уровень значимости принятия решения об отклонении утверждения “ритм электрокардиосигнала оптимального состояния” а(г) = 1 + 2 [г · ср(г) - Ф0 (г )] ; (11) Г </ · «, (10) where a - the level of significance of decision-making on rejection of the statement“ rhythm of the electrocardiosignal of the optimal state ”a (r) = 1 + 2 [r · sr (r) - Ф 0 (r)]; (eleven)
39 39
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
- в случае если выражения (10) (г < га) истина, информирование «ритм сердца оп- тимального состояния», и в случае если выражение (10) (г < га) ложно, прогнозирование паталогического состояния для чего дополни- тельно проводится определение надёжности независимого симптома паталогиче- ского состояния путём SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) - if expressions (10) (r <r a ) are true, informing the "heart rhythm of the optimal state", and if expression (10) (r <r a ) is false, predicting a pathological state for which in addition the reliability of an independent symptom of a pathological condition is determined by
- определения параметров границы области принятия решения «ритм электрокар- диосигнала оптимального состояния» в пространстве признаков распределения от- счётов для ритма электрокардиосигнала реального состояния:
- определения координат ритма электрокардиосигнала оптимального состояния в пространстве признаков распределений отсчётов для ритма электрокардиосигнала реального состояния пациента:
- determination of the parameters of the boundary of the decision-making area “rhythm of the electrocardiosignal of the optimal state” in the space of signs of the distribution of counts for the rhythm of the electrocardiosignal of the real state: - determination of the coordinates of the rhythm of the electrocardiosignal of the optimal state in the space of signs of the distributions of readings for the rhythm of the electrocardiosignal of the patient's real state:
- формирования границ области принятия решения «ритма электрокардиосигнала оптимального состояния» в пространстве признаков распределений отсчётов для ритма электрокардиосигнала реального состояния
- the formation of the boundaries of the decision-making area "the rhythm of the electrocardiosignal of the optimal state" in the space of signs of the distributions of readings for the rhythm of the electrocardiosignal of the real state
- определения вероятности bo совершения ошибки в результате принятия не- верного утверждения «ритм электрокардиосигнала оптимального состояния» путём вычисления выражения:
- determination of the probability bo of committing an error as a result of accepting an incorrect statement “the rhythm of the electrocardiosignal of the optimal state” by calculating the expression:
40 40
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
- сравнения вероятности bo появления ошибки в результате принятия неверного утверждения «ритм электрокардиосигнала оптимального состояния» и его критиче- ского значения bkrMt (равного 20 %),
SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) - comparison of the probability bo of the appearance of an error as a result of the adoption of an incorrect statement “the rhythm of the electrocardiosignal of the optimal state” and its critical value b krM t (equal to 20%),
- в случае если выражение (16) истинно, что характеризует ЭКС при наличии пата- логических отклонений, установление наличия симптома патологии сердца, - if expression (16) is true, which characterizes the pacemaker in the presence of pathological deviations, establishing the presence of a symptom of cardiac pathology,
- в случае если выражение (16) ложно, что характеризует ЭКС при отсутствии пата- логических отклонений, информирование о возможном развитии паталогического состояния. - if expression (16) is false, which characterizes the pacemaker in the absence of pathological deviations, informing about the possible development of a pathological state.
2. Устройство поддержки принятия решения при оказания экстренной кардиологиче- ской помощи, содержащее: 2. Decision support device in the provision of emergency cardiac care, containing:
- блок регистрации и предварительного анализа ЭКС, выполненный с возможно- стью усиления сигналов отведений ЭКС. контроля отрыва проводов, аналого-цифрового преобразования сигналов, фильтрации помех, независимой записи оцифрованной инфор- мации в базу данных, предварительного анализа экс, определение стандартного отклоне- ния среднего значения кардиоцикла; - block for registration and preliminary analysis of the pacemaker, made with the ability to amplify the signals of the pacemaker. control of wire breakage, analog-to-digital conversion of signals, filtering of interference, independent recording of digitized information into the database, preliminary analysis of ex, determination of the standard deviation of the mean value of the cardiocycle;
- блок формирования энтропийно-параметрический признаков выборки электро- кардиосигнала реального состояния, выполненный с возможностью выделение выборки данных кардиоциклов, определение центральных моментов ЭКС, определение информа- ционного признака ЭКС. определение энтропийно-параметрических признаков - коэф- фициента энтропии, ассиметрии и контрэксцесса - для распределения отсчётов временно- го интервала ЭКС, определение разбросов признаков распределения отсчётов ЭКС для реального состояния; - a block for the formation of entropy-parametric signs of a sampling of an electrocardiosignal of a real state, made with the ability to select a sample of data from cardiocycles, determine the central moments of the pacemaker, and determine the informational sign of the pacemaker. determination of the entropy-parametric features - the coefficient of entropy, asymmetry and counter-excess - for the distribution of counts of the time interval of the pacemaker, determination of the scatter of signs of the distribution of counts of the pacemaker for the real state;
- блок определения критерия гемодинамически значимой аритмии, выполненый с возможностью оценки истенности неравенства разницы модуля признака ассиметрии рас- пределения отсчётов временного интервала ЭКС и его минимального критеического зна- чения, и возможностью переключения последовательности обработки информации при возникновении гемодинамически значимой аритмии; - a unit for determining the criterion of hemodynamically significant arrhythmia, made with the ability to assess the truth of the inequality of the difference in the modulus of the asymmetry feature of the distribution of the ECS time interval counts and its minimum criterion value, and the ability to switch the sequence of information processing in the event of hemodynamically significant arrhythmia;
- блок определения надёжности установления ритма ЭКС состояния с тяжёлыми желудочковыми нарушениями (ТЖН), выполненный с возможностью формирования гра- ниц области состояния «ТЖН», вычисления вероятности появления ошибки в результате принятия неверного утверждения об установлении ритма паталогического состояния с тяжёлыми желудочковыми нарушениями; определения критерия надёжности утвержде- ния о паталогическом состоянии «ТЖН» путём сравнения с его критическим значением. - a unit for determining the reliability of establishing the pacemaker rhythm of a state with severe ventricular disturbances (VVD), made with the possibility of forming the boundaries of the region of the VVD state, calculating the probability of an error occurring as a result of an incorrect statement about the establishment of the rhythm of a pathological state with severe ventricular dysfunctions; determining the reliability criterion of the statement about the pathological state of “TZHN” by comparing it with its critical value.
41 41
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
и возможностью подключения средств информирования о необходимости проведения де- фибрилляции или реваскуляризации (при реваскуляризации информирование ограничива- ется формированием предватрительного диагноза и отчёта); SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) and the possibility of connecting means of informing about the need for defibrillation or revascularization (during revascularization, information is limited to the formation of a preliminary diagnosis and report);
- блок информирования о необходимости проведения дефибрилляции, с возможно- стью представления звуковой и визуальной информации о необходимости проведения де- фибрилляции и возможностью подключения средств управления дефибриллятором; - a block for informing about the need for defibrillation, with the ability to present audio and visual information about the need for defibrillation and the ability to connect defibrillator controls;
- блок прогнозирования паталогического состояния, выполненный с возможностью определения энтропийно-параметрического критерия для ритма ЭКС оптимального со- стояния; сравнение энтропийно-параметрического критерия и его критического значения при заданном уровне значимости а; информировании о ритме сердца оптимальном состо- янии в случае, если энтропийно-параметрический критерий меньше его критического значения, и прогнозировании возможности паталогического состояния в случае, если эн- тропийно-параметрический критерий равен или больше его критического значения путём определения параметров границы области принятия решения «ритм ЭКС оптимального состояния» и координат ритма оптимального состояния в пространстве признаков распре- деления отсчётов ЭКС реального состояния, формирования границ области принятия ре- шения ритма электрокардиосигнала реального состояния; определения вероятности ошиб- ки в результате принятия неверного утверждения «ритм ЭКГ оптимального состояния»; сравнения вероятности появления ошибки в результате принятия неверного утверждения «ритм ЭКС оптимального состояния» и его критического значения для установления наличия независимого симптома патологического состояния сердца; - a block for predicting a pathological state, made with the ability to determine the entropy-parametric criterion for the pacemaker optimal state; comparison of the entropy-parametric criterion and its critical value at a given level of significance a; informing the optimal state of the heart rate if the entropy-parametric criterion is less than its critical value, and predicting the possibility of a pathological state if the entropy-parametric criterion is equal to or greater than its critical value by determining the parameters of the boundary of the decision-making area " the rhythm of the pacemaker of the optimal state ”and the coordinates of the rhythm of the optimal state in the space of signs of the distribution of the counts of the pacemaker of the real state, the formation of the boundaries of the decision-making area of the rhythm of the electrocardiosignal of the real state; determining the probability of an error as a result of making an incorrect statement “ECG rhythm of the optimal state”; comparing the likelihood of an error as a result of accepting an incorrect statement "the pacemaker of the optimal state" and its critical value to establish the presence of an independent symptom of a pathological condition of the heart;
- блок формирования предварительного диагноза; - block for the formation of a preliminary diagnosis;
- блок формирования отчёта. - block for generating a report.
42 42
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020120310A RU2737860C1 (en) | 2020-06-15 | 2020-06-15 | Method and device for supporting decision making in providing emergency cardiac care |
RU2020120310 | 2020-06-15 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2021256960A1 true WO2021256960A1 (en) | 2021-12-23 |
Family
ID=73792339
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/RU2021/000104 WO2021256960A1 (en) | 2020-06-15 | 2021-03-15 | Method and device for assisting in decision-making when providing cardiological aid |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2737860C1 (en) |
WO (1) | WO2021256960A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118452862A (en) * | 2024-07-11 | 2024-08-09 | 国网山西省电力公司超高压变电分公司 | On-line monitoring method, system and device for emergency rescue |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5211179A (en) * | 1989-07-14 | 1993-05-18 | Ralph Haberl | System and method for analyzing selected signal components in electrocardiographic signals, particularly late potentials in electrocardiograms |
US20020052557A1 (en) * | 1998-03-17 | 2002-05-02 | Griffin M. Pamela | Method and apparatus for the early diagnosis of subacute, potentially catastrophic illness |
WO2010123751A1 (en) * | 2009-04-22 | 2010-10-28 | Cardiac Pacemakers, Inc. | Detecting ischemia with nonlinear heart rate variability measures |
RU2644303C1 (en) * | 2016-11-18 | 2018-02-08 | Общество с ограниченной ответственностью (ООО) "Кардиовид" | Method of rendering emergency cardiac care |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2679875C1 (en) * | 2018-08-21 | 2019-02-13 | Лилия Зульфатовна Усманова | Method of early angiographic diagnosis of heart failure |
-
2020
- 2020-06-15 RU RU2020120310A patent/RU2737860C1/en active
-
2021
- 2021-03-15 WO PCT/RU2021/000104 patent/WO2021256960A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5211179A (en) * | 1989-07-14 | 1993-05-18 | Ralph Haberl | System and method for analyzing selected signal components in electrocardiographic signals, particularly late potentials in electrocardiograms |
US20020052557A1 (en) * | 1998-03-17 | 2002-05-02 | Griffin M. Pamela | Method and apparatus for the early diagnosis of subacute, potentially catastrophic illness |
WO2010123751A1 (en) * | 2009-04-22 | 2010-10-28 | Cardiac Pacemakers, Inc. | Detecting ischemia with nonlinear heart rate variability measures |
RU2644303C1 (en) * | 2016-11-18 | 2018-02-08 | Общество с ограниченной ответственностью (ООО) "Кардиовид" | Method of rendering emergency cardiac care |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118452862A (en) * | 2024-07-11 | 2024-08-09 | 国网山西省电力公司超高压变电分公司 | On-line monitoring method, system and device for emergency rescue |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2737860C1 (en) | 2020-12-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7330750B2 (en) | Estimation of cardiac death risk | |
Gimeno-Blanes et al. | Sudden cardiac risk stratification with electrocardiographic indices-a review on computational processing, technology transfer, and scientific evidence | |
Clifford et al. | An artificial vector model for generating abnormal electrocardiographic rhythms | |
EP3340871B1 (en) | High/low frequency signal quality evaluations of ecg lead signals | |
Amann et al. | A new ventricular fibrillation detection algorithm for automated external defibrillators | |
US8868168B2 (en) | System for cardiac condition characterization using electrophysiological signal data | |
US8364248B2 (en) | System for cardiac pathology detection and characterization | |
US9603532B2 (en) | Automated identification of occlusion location in the cuprit coronary artery | |
US10022060B2 (en) | High throughput arrhythmia risk assessment using multilead residua signals | |
US10517494B2 (en) | Method and system to access inapparent conduction abnormalities to identify risk of ventricular tachycardia | |
US20040230109A1 (en) | Apparatus and method for detecting atrial fibrillation | |
RU2737860C1 (en) | Method and device for supporting decision making in providing emergency cardiac care | |
Setiawidayat et al. | Determining the ECG 1 cycle wave using Discrete data | |
EP1778347B1 (en) | Defibrillator with cardiac blood flow determination | |
Chen et al. | Electrical-mechanical dynamical coupling between electrocardiographic and photoplethysmographic signals during cardiopulmonary resuscitation | |
US20130261480A1 (en) | Twa measuring apparatus and twa measuring method | |
EA045043B1 (en) | METHOD OF PROVIDING EMERGENCY CARDIOLOGICAL CARE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
Przystup et al. | ECG-based prediction of ventricular fibrillation by means of the PCA | |
RU2644303C1 (en) | Method of rendering emergency cardiac care | |
JP7216599B2 (en) | Heart rate analyzer | |
RU2744354C1 (en) | METHOD FOR DETERMINING THE NORMAL AND PATHOLOGICAL REACTION OF THE CORRECTD QTc INTERVAL DURING EXERCISE TESTING | |
Heena | Analysis and classification of heart abnormalities | |
US20220296154A1 (en) | Method for rapidly diagnosing a heart condition of a patient from associated electrocardiogram ("ecg") data | |
Aranda et al. | Acute MI Detection Derived From ECG Parameters Distribution | |
Schless et al. | On the variability of QRS time-duration in magnetocardiographic recordings |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 21825318 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 21825318 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |