CN102405013B

CN102405013B - 用于快速检测心肌缺血的ecg数据显示方法

Info

Publication number: CN102405013B
Application number: CN201080017551.9A
Authority: CN
Inventors: 斯蒂芬·P·奈尔文; 沃尔夫冈·肖尔兹
Original assignee: Draeger Medical Systems Inc
Current assignee: Draeger Medical GmbH
Priority date: 2009-02-26
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2030-02-26
Also published as: US8583222B2; US20140039338A1; EP2400885B1; EP2708182A1; US20120083706A1; CN102405013A; CN103948383A; EP2708182B1; CN103948383B; US8750977B2; EP2400885A1; WO2010099386A1

Abstract

本发明公开了将从多导联ECG获得的ST段偏离的测量值转换和显示在极性ST圈显示上，零ST偏离值位于一圆上，该圆直径大于从任何测量或衍生的导联获得的最大ST段偏离绝对值。因此，可容易确定缺血情况和缺血位置。

Description

用于快速检测心肌缺血的ECG数据显示方法

相关申请的交叉引用

本申请按照美国法典第35章第371条作为PCT/US2010/025509的美国国家阶段申请提交，其提交日为2010年2月26日，要求2009年2月26日提交的美国临时专利申请61/155,775的权益，两份申请均通过引用结合到本文中。

技术领域

本发明涉及用于快速检测心肌缺血的ECG数据显示方法，尤其涉及一种用患者监视设备显示多导联ECG数据的方法。

背景技术

常规心电图(ECG)监测是冠心病和重症监护病房、急诊室、动态检测设置和手术室中的标准做法。通常，进行连续ST段检测以检测ST变化，ST变化可指示缺血性事件。从这种监测获得的数据自动显示在监视器上，为临床医师显示患者状态。进行ECG测试时，将不同数量的ECG电极根据，例如，“Einthoven”、“Goldberger”和“Wilson”或其它预定的排列方式放置在患者身上。标准的12导联ECG可具有，例如，12导联ECG中的六个垂直导联，即aVF、Ⅲ、aVL、Ⅰ、aVR和Ⅱ(顺时针)。从而使用了双极“Einthoven”导联Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ以及单极“Goldberger”导联aVR、aVL和aVF。可从获自多个ECG电极的电压值的数学线性组合得到显示值。在ECG测试期间，显示图像中的轴的位置及它们的角度表示患者身上相应ECG电极的位置。

类似地，使用与12导联ECG中的六个水平“Wilson”导联有关的六条轴，即V1、V2、…、V6。同样，这些轴的位置及它们的角度代表在ECG测试过程中患者身上相应的ECG电极的位置。并不需要测量所有导联，因为某些导联可由其它导联的线性组合导出。

临床上ECG的一个重要用途是检测急性心肌梗塞以及指示受损心肌的位置甚至程度，因为由主要冠状动脉闭塞引起的急性贯壁性缺血产生心外膜损伤电流，ST段向涉及区域偏离时可以检测到该电流。根据缺血事件的程度，ECG将显示ST段压低(负电压)或ST段抬高(正电压)。对于冠状动脉左前降支，其通常作为心前区导联V2或V3中的最大ST段抬高出现，而对于右冠状动脉，其通常作为肢体导联aVF或Ⅲ中的最大ST段抬高出现。但是，除了左冠状动脉回旋主导(供应后降支)的情形外，其急性闭塞换为由导联V2或V3中的最大ST段压低来表示。特定导联组合中ST段的抬高或压低指向心脏中经历缺血事件的特定区域。

ECG显示方法可增强或模糊为急性冠脉综合症患者作出治疗决策所需的诊断信息。经典显示包括六个肢体导联的两个分离组(Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ；以及aVR、aVL和aVF)和六个心前区导联的两个分离组。肢体导联通常重组成单一的有序序列，其包括定位导联Ⅰ和Ⅱ之间的反向aVR(-aVR)以建立额面心电活动的综合逻辑显示，与在心前区导联的经典显示使用类似。在具有这些显示的情况下，零电位ST段偏离位于显示中心，其分配ST段偏离的方向以确定急性冠脉综合症障碍的位置。

因此，需要一种改进的用于肢体导联和心前区导联的显示格式，其可以改进，例如，用于检测心肌梗塞以及评估手术中和手术后缺血的临床标准ECG值。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种用患者监视设备显示多导联ECG数据的方法包括以下步骤：从多个ECG导联判断相应的ST段偏离、判断ST段偏离的最大值、在极坐标图中通过直径值大于所有确定的ST段偏离的最大幅度的同心圆确定零ST段偏离、通过将直径值与所有确定的ST段偏离相加修改确定的ST段偏离，以及在患者监护设备上在根据由ECG导联限定的轴向方向的极坐标图中显示经修改的ST段偏离。

根据本发明的另一方面，用于显示ECG中的ST段偏离的患者监护设备包括接收来自ECG导联的信号的输入端和一处理器，该处理器设置用于判断信号中的ST段偏离以及(如果需要)计算非实测ECG导联的ST段偏离值。处理器还设置用于确定ST段偏离的最大值、通过直径值大于所有确定的ST段偏离的最大幅度的同心圆确定极坐标图中零ST段偏离，以及通过将半径值与所有确定的ST段偏离相加来修改确定的ST段偏离。患者监护设备还包括一显示器，其用于在患者监护设备上在根据由ECG导联限定的轴向方向的极坐标图中显示经修改的ST段偏离。

本发明的实施方案可包括一个或多个以下特征。没有ECG导联的ST段偏离可由测量的ECG导联ST段偏离值的线性组合计算出。维持ECG导联在ST圈显示(ST Circle Display)的极坐标图中的常规顺序。心肌缺血通过两个至少0.1mV的相邻导联的ST段偏离确定。因此，评估经修改的ST段偏离从一圆尤其是中心在原点的圆的偏离，并从观察到的偏离确定心肌缺血的存在。

本发明的这些和其它特征以及优点将通过以下本发明的详细描述变得更容易理解。

附图说明

下面的附图描绘了本发明某些示例性实施方案，其中相同的附图标号表示相同的元件。这些描绘的实施方案应理解为本发明的示例性说明而并非是任何方式的限制。

图1是现有技术ST段偏离的额面视图；

图2是另一现有技术ST段偏离的额面视图；

图3是根据本发明图2的ST段偏离的ST圈显示；

图4显示了12导联ECG中测量的ST段偏离和根据本发明测量的ST段偏离的额面视图ST圈显示(左侧)以及轴状面视图ST圈显示(右侧)；

图5显示了图4的ST圈显示中的高亮区域，用于同一患者不同的两次ST段偏离的变化的改进表示；

图6显示了一不同的患者ST圈显示中的高亮区域；以及

图7是显示患者ST值和其它生命体征的患者监护设备。

具体实施方式

图1描绘了在监视器上显示的两个多轴图表6、7。用图表6、7来表示普通12导联ECG的ST导联值的三维视图。

左手边的图表6表示二维子空间的垂直平面，心脏的心电场投射其中。因此，该图表6由表示12导联ECG的六个垂直ST导联(即aVF、Ⅲ、aVL、Ⅰ、aVR和Ⅱ(顺时针))的六条轴8构成。因此使用了双极“Einthoven”导联Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ以及单极“Goldberger”导联aVR、aVL和aVF。显示的值获自从实际ECG电极获得的电压值的数学线性组合。在ECG测试期间，轴8的位置及其角度表示其在患者身上相应ECG电极2的位置。因此采用以下方案：

轴	角度
		Ⅰ	0°
Ⅱ	60°
		Ⅲ	120°
aVR	-150°
		aVL	-30°
aVF	90°

右手边的图表7表示水平面，因此由与12导联ECG中的六个水平“Wilson”ST导联（即，V₆、V₅、...、V₁（顺时针））有关的六条轴10构成。同样，在ECG测试期间，这些轴10的位置及其角度表示其在患者身上相应ECG电极2的位置。因此采用以下方案：

轴	角度
		V₁	120°
V₂	90°
		V₃	75°
V₄	60°
		V₅	30°
V₆	0°

图表6、7中的每条轴8、10被指定一个参数。在6、7两幅图表中，所有轴8、10从负值通过零点11转到正值(或相反)，零点11表示导联中的零电压信号。轴8、10的方向用轴旁的“＋”和“－”符号表示。例如从图表6的中心引向下方的aVF轴表示正值，而引向图表6左下角的aVL轴表示负值。

连接每个图表6、7中的六条轴8、10显示的值以形成由粗线14突出的多边形图样12、13，采用粗线14可易于识别患者状态。图样12、13的形状不仅给出有关ST导联当前值的信息，还给出有关ECG数据空间排列的信息。例如，图1中右手边的图表7图解了水平面，暗示了缺血性疾病可能位于心脏前侧。左手边的图表6图解了垂直面，暗示了疾病可能位于心脏下区。可结合6、7两幅图以提供疾病最可能位于患者心脏前侧下区的完整的三维信息。

相应导联的PQRST复合(complex)15(所谓ST片段(snippet))形式的其他信息显示在轴8、10的末端。这旨在阐明和延伸对它们提供的信息的理解。对于上述每个ST片段15，显示了ST抬高或压低的值。

用来解释ECG数据的主要技术之一是ST段偏离和T波异常分析。例如，可用ST偏离来预测患者症状是由心肌缺血所致的可能性。如果改变是新的或短暂的，这种预测尤其正确。ST段和T波变化同样大大有助于风险评估。ST段较大的变化(例如，抬高或压低)的患者的短期死亡风险通常高于无变化或极小变化的患者(ACC/AHA 2002 Guideline Update for Management of Patients with Unstable Angina and Non-ST-Segment Elevation Myocardial Infarction(用于管理不稳定型心绞痛和非ST段抬高心肌梗塞患者的ACC/AHA 2002指南更新), J Am Coll Cardiol 2002；40：366-74)。

虽然有关ST段的信息在评估心肌缺血患者中至关重要，但是标准12导联ECG技术对其强调不够或完全不能检测这类事件。大于0.1mV的ST段压低或抬高可以与缺血的正面推断相关联。该标准(0.1mV)可由通过解释标准ECG数据确定的经验数据获得并已被认为是指示缺血的合适标准。不过，显而易见的是，可采用其它ST段压低或抬高标准，包括其它经验相关标准(例如，0.05、0.1、0.15mV、0.2mV等)。

图1中的ST图显示常规12导联ECG的ST段压低/抬高值，但是对产生的ST图和心脏缺血区域的位置并不十分直观，尤其是当临床医师不得不诊断并快速应对不断变化的患者情况时。发明人已观察到，临床医师对ECG变化的应对通过具有固定并容易辨别的对称形式表示并显示的来自患者的ECG数据，以及通过改变为对称性指示缺血的进展或恢复得到大大改善，。

图2显示了常规额面视图的ST图，ST段偏离的零值在中心处。图3显示了在根据本发明的ST圈显示中相同的ST段偏离。在两幅图中，轴的标记相同。图3中ST段偏离零值的位置为一经选择大于(例如，两倍于)最大期望ST段偏离的半径。该圆在图2至6中标记为“0”。例如，图3中测量的ST段偏离为约0.2mV，这样0.5mV的半径已足够。如上所述，ST段偏离极少大于0.2mV。

结合图3的表示并考虑轴的极性，则ST段偏离的负值位于圆内，而ST段偏离的正值位于圆外。如常见的，显示可包括经测量的导联(例如，Ⅰ和Ⅱ，可能还有Ⅲ)以及经计算的导联(aVF、aVL、aVR)。在正常情况下，图3中的图表为接近圆“0”的同心圆，而异常值表现为移动和/或变形的形状。

当显示具有所有接受的衍生导联(V₇、V₈、V₉、V3R、V4R、V5R、V6R)的轴状面图时，根据本发明提出的ST段偏离图的好处变得甚至更清晰。这些导联可直接测得和/或从常规12导联ECG衍生得到。

图4显示了本发明在实际临床病例中的应用。在本实施例中，患者接受经皮冠状动脉介入治疗，目的是用球囊导管打开堵塞的冠状动脉。常规12导联ECG显示在两个圆上方的两排六个导联（额面的和心前区的）中。一个ECG复合反映介入前的情况而另一ECG复合显示球囊膨胀以及动脉完全闭塞时的ECG。

根据基本原则，所有导联中的ST段应为0。生理上，心脏心肌细胞的电压差应接近0，因为心室仅(在QRS中)激活和收缩。

该图可用来区分心肌供给氧血不足性缺血和心肌需氧血增高性缺血。呈现的临床案例为由于血管被有意闭合出现的心肌供给氧血不足性缺血（supply ischemia）。这种类型的缺血通常与ST抬高相关。但是，当心脏需要更多氧气时，发生心肌需氧血增高性缺血（demand ischemia）。当患者在跑步机或自行车上时可见到这种类型。在该情况中，缺血常于ST压低(除了T波改变)相关。

人与电脑互动的研究显示，人的视觉感知对规则形状例如圆的微小变形的注意非常敏感。在患者的情况从正常变成缺血前，有经验的临床医师将容易注意到圆的任意象限的小变化。ST圈显示图显示在图4下部标准12导联下面。显示参考ECG(介入前)的ST测量的ST圈显示用附图标记42表示，球囊膨胀(血管被有意闭合处)时的ECG用附图标记44表示。右ST圈显示中的线46显示标准6心前区导联的ST测量，而线46显示未经直接测量的衍生导联(V4R-V6R、V7-V9)的ST测量。

如图5中更详细的显示，介入治疗之前、期间以及之后ST测量的移动可通过ST测量之间的高亮变化区域52、54强调。接着，有经验的临床医师将容易注意到患者情况的改变。

图6显示了另一患者的ST圈显示，该显示为在不同时间获得的两个ST段偏离叠加的额面视图(左侧)和轴状面视图(右边)。圆内的黑色区域表示接收患者时以及导管插入程序前的ST段段偏离。可容易看到，患者患有急性缺血。叠加的灰色区域表示更新的(当前)ST段偏离值，指示患者健康状况的改善。如上所述，较接近圆的ST段偏离形状指示正常的状况(无缺血)。结合本发明的ST圈显示，临床医师将观察表示ST段偏离更新当前值(以灰色表示)的ST圈显示中区域的时间演进并且将该区域的形状和位置与在接收患者时和/或手术程序前获得的“参考”区域(黑色)相比较。

图7显示了显示患者ST值和其它生命体征的患者监护设备。应理解的是，患者监护设备可与多个生命体征监护传感器例如多导联ECG、SpO2等连接。患者监护设备包括硬件例如微处理器和显示器，配置微处理器以测量ST段偏离并将测得的值转换成ST圈显示值和/或用心脏模型覆盖它们，所述显示器用于接收和显示ST圈显示值。

本发明接受多种改进和替代形式，其具体实施例已在附图中示出并在本文中详细描述。但是，应理解，本发明不限于公开的特定形式或方法，相反，本发明旨在覆盖落入本发明精神和范围内的所有改进、等同和替代。

Claims

1.一种用于在患者监护设备中显示多导联心电图(ECG)数据的方法，包括：

用微处理器从ECG设备提供的多个ECG导联确定相应的ST段偏离；

用微处理器确定ST段偏离的最大值；

在极坐标图中通过直径值大于所有确定的ST段偏离的最大幅度的同心圆确定零ST段偏离；

通过将直径值与所有选定的确定的ST段偏离相加转换选定的确定的ST段偏离；以及

在患者监护设备上在极坐标图中显示经转换的ST段偏离和同心圆，经转换的ST段偏离根据由ECG导联限定的轴向方向显示。

2.根据权利要求1所述的方法，其中ECG导联以一顺序排列显示在极坐标图的轴向方向上。

3.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：

评估经修改的ST段偏离从一圆尤其是中心在原点的圆的偏离。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：

由测量的ECG导联ST段偏离值的线性组合计算出没有ECG导联的ST段偏离。

5.一种用于显示心电图(ECG)中ST段偏离的患者监护设备，该设备包括：

一输入单元，其设置用于接收来自ECG导联的信号；

一处理器，该处理器设置用于确定信号中的ST段偏离以及，如果需要，计算非测量ECG导联的ST段偏离值，确定ST段偏离的最大值，通过直径值大于所有确定的ST段偏离的最大幅度的同心圆在极坐标图中确定零ST段偏离，以及通过将半径值与所有选定的确定的ST段偏离相加来转换选定的确定的ST段偏离；以及

一显示器，其用于在患者监护设备上显示同心圆和经转换的ST段偏离，经转换的ST段偏离根据由ECG导联限定的轴向方向显示。

6.根据权利要求5所述的设备，其中ECG导联以一顺序排列显示在极坐标图的轴向方向上。

7.根据权利要求5所述的设备，其中心肌缺血通过两个至少0.1mV的相邻导联的ST段偏离确定，还设置处理器以评估经修改的ST段偏离从一圆尤其是中心在原点的圆的偏离，并从观察到的偏离确定心肌缺血的存在。

8.根据权利要求5所述的设备，其中还设置处理器以由测量的ECG导联ST段偏离的线性组合计算没有ECG导联的ST段偏离。