RU2759069C1 - Method for noninvasive diagnosis of coronary heart disease - Google Patents
Method for noninvasive diagnosis of coronary heart disease Download PDFInfo
- Publication number
- RU2759069C1 RU2759069C1 RU2020143103A RU2020143103A RU2759069C1 RU 2759069 C1 RU2759069 C1 RU 2759069C1 RU 2020143103 A RU2020143103 A RU 2020143103A RU 2020143103 A RU2020143103 A RU 2020143103A RU 2759069 C1 RU2759069 C1 RU 2759069C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ecg
- signs
- rest
- heart disease
- coronary heart
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 100
- 208000029078 coronary artery disease Diseases 0.000 title claims abstract description 64
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 title abstract description 19
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 64
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 18
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 claims description 15
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 claims description 14
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 9
- 238000002372 labelling Methods 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 12
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000002565 electrocardiography Methods 0.000 description 126
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 105
- 238000000718 qrs complex Methods 0.000 description 77
- 230000004044 response Effects 0.000 description 33
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 28
- 238000002583 angiography Methods 0.000 description 27
- 208000031225 myocardial ischemia Diseases 0.000 description 25
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 22
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 16
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 15
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 15
- 208000028867 ischemia Diseases 0.000 description 14
- 230000000302 ischemic effect Effects 0.000 description 13
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 12
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 9
- 230000003601 intercostal effect Effects 0.000 description 9
- 238000001303 quality assessment method Methods 0.000 description 9
- 230000000747 cardiac effect Effects 0.000 description 8
- 230000006870 function Effects 0.000 description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 210000005240 left ventricle Anatomy 0.000 description 6
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 6
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 6
- 101100509494 Mus musculus Jkamp gene Proteins 0.000 description 5
- 208000000418 Premature Cardiac Complexes Diseases 0.000 description 5
- 241000212749 Zesius chrysomallus Species 0.000 description 5
- 238000002586 coronary angiography Methods 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 230000002107 myocardial effect Effects 0.000 description 5
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 5
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 206010015856 Extrasystoles Diseases 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 description 4
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000012217 radiopharmaceutical Substances 0.000 description 3
- 229940121896 radiopharmaceutical Drugs 0.000 description 3
- 230000002799 radiopharmaceutical effect Effects 0.000 description 3
- 230000033764 rhythmic process Effects 0.000 description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 3
- 238000012549 training Methods 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- IYLGZMTXKJYONK-ACLXAEORSA-N (12s,15r)-15-hydroxy-11,16-dioxo-15,20-dihydrosenecionan-12-yl acetate Chemical compound O1C(=O)[C@](CC)(O)C[C@@H](C)[C@](C)(OC(C)=O)C(=O)OCC2=CCN3[C@H]2[C@H]1CC3 IYLGZMTXKJYONK-ACLXAEORSA-N 0.000 description 2
- 206010002383 Angina Pectoris Diseases 0.000 description 2
- 235000009413 Ratibida columnifera Nutrition 0.000 description 2
- 241000510442 Ratibida peduncularis Species 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000007914 intraventricular administration Methods 0.000 description 2
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 2
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- IYLGZMTXKJYONK-UHFFFAOYSA-N ruwenine Natural products O1C(=O)C(CC)(O)CC(C)C(C)(OC(C)=O)C(=O)OCC2=CCN3C2C1CC3 IYLGZMTXKJYONK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000002861 ventricular Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 1
- 206010003119 arrhythmia Diseases 0.000 description 1
- 230000006793 arrhythmia Effects 0.000 description 1
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- 230000002051 biphasic effect Effects 0.000 description 1
- 208000006218 bradycardia Diseases 0.000 description 1
- 230000036471 bradycardia Effects 0.000 description 1
- 210000000748 cardiovascular system Anatomy 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010219 correlation analysis Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 1
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000007620 mathematical function Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 210000004165 myocardium Anatomy 0.000 description 1
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 1
- 210000004205 output neuron Anatomy 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 238000013146 percutaneous coronary intervention Methods 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 208000037803 restenosis Diseases 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 210000001991 scapula Anatomy 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Данное изобретение относится к области вычислительной техники в медицине, а именно к кардиологии, в частности к способам и системам неинвазивной диагностики ишемической болезни сердца (ИБС), и может быть использовано для диагностики ИБС, в том числе в области предиктивной, диагностической, профилактической и реабилитационной медицины.This invention relates to the field of computer technology in medicine, namely to cardiology, in particular to methods and systems for non-invasive diagnosis of coronary heart disease (IHD), and can be used for the diagnosis of ischemic heart disease, including in the field of predictive, diagnostic, preventive and rehabilitative medicine.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИLEVEL OF TECHNOLOGY
В настоящее время существует несколько распространенных способов диагностики ИБС: электрокардиография (ЭКГ), ЭКГ-проба с физической нагрузкой, эхокардиография, сцинтиграфия миокарда, коронарография. Коронарография - инвазивная процедура, сцинтиграфия миокарда требует принятия радиоактивных изотопов и томографического оборудования, эхокардиография - требует ЭхоКГ, ЭКГ-проба с физической нагрузкой опасна для пожилых людей, а методика ЭКГ наиболее простой, но и наименее точный метод диагностики. Во врачебной практике наиболее распространен способ диагностики ИБС с помощью велоэргометрическая пробы/теста беговой дорожке с регистрацией электрокардиограммы (ЭКГ).Currently, there are several common methods for diagnosing coronary artery disease: electrocardiography (ECG), exercise ECG test, echocardiography, myocardial scintigraphy, coronary angiography. Coronary angiography is an invasive procedure, myocardial scintigraphy requires the adoption of radioactive isotopes and tomographic equipment, echocardiography requires echocardiography, an ECG test with physical exertion is dangerous for the elderly, and the ECG technique is the simplest, but also the least accurate diagnostic method. In medical practice, the most common way to diagnose ischemic heart disease using a bicycle ergometric test / treadmill test with registration of an electrocardiogram (ECG).
ЭКГ - способ регистрации электрической активности сердца и может, например, выявить ряд кардиологических патологий и дает понятие о функциональном состоянии сердца. Импульсы деятельности сердца регистрируются на бумажном носителе или в цифровом виде.ECG is a method of recording the electrical activity of the heart and can, for example, reveal a number of cardiological pathologies and give an idea of the functional state of the heart. Cardiac impulses are recorded on paper or digitally.
Важная задача современной практической медицины - упреждение и раннее выявление заболеваний. Разрабатываются неинвазивные способы диагностики, при которых за одно измерение регистрируется наибольшее количество показателей состояния организма человека и проводится их анализ-интерпретация. Математический анализ данных, полученных этими методами, позволяет дать прогноз, определить характер кардиологического или иного заболевания.An important task of modern practical medicine is the anticipation and early detection of diseases. Non-invasive diagnostic methods are being developed, in which the largest number of indicators of the state of the human body is recorded in one measurement and their analysis and interpretation is carried out. Mathematical analysis of the data obtained by these methods makes it possible to predict and determine the nature of a cardiological or other disease.
Известен способ неинвазивной диагностики ИБС - сцинтиграфия миокарда с радиофармпрепаратом (РФП) (Толкачев Ю.В. и соавт. Сцинтиграфия миокарда в диагностике ИБС // Новости лучевой диагностики. - 1998, № 2. - С. 30-32. Лупанов В.П. Значение электрокардиографических нагрузочных проб и других современных инструментальных методов в оценке эффективности чрескожных коронарных вмешательств и выявлении рестеноза // Терапевтический архив. - 2010, № 4. - С. 67-74), при котором пациенту проводят велоэргометрическую пробу с регистрацией электрокардиограммы (ЭКГ) последовательно в покое, на максимальной нагрузке, в 1, 3, 5 и 7-ю минуты периода восстановления, по полученным данным делают заключение о наличии или отсутствии у пациента ИБС, при наличии ИБС определяют локализацию очага ишемии.The known method of non-invasive diagnosis of ischemic heart disease - myocardial scintigraphy with a radiopharmaceutical (RP) (Tolkachev Y. et al. Myocardial scintigraphy in the diagnosis of ischemic heart disease // News of radiation diagnostics. - 1998, No. 2. - S. 30-32. Lupanov V.P. The value of electrocardiographic stress tests and other modern instrumental methods in assessing the effectiveness of percutaneous coronary interventions and the detection of restenosis // Therapeutic Archives. - 2010, No. 4. - P. 67-74), in which the patient undergoes a bicycle ergometric test with registration of an electrocardiogram (ECG) sequentially at rest, at maximum load, at 1, 3, 5 and 7 minutes of the recovery period, according to the data obtained, a conclusion is made about the presence or absence of coronary artery disease in the patient, in the presence of ischemic heart disease, the localization of the ischemic focus is determined.
Одним из недостатков данного способа является, по крайней мере, отсутствие возможности многократного повторного проведения исследования, использование радиофармпрепарата, необходимость специализированного помещения и дорогого оборудования.One of the disadvantages of this method is, at least, the lack of the possibility of repeated repeated research, the use of a radiopharmaceutical, the need for a specialized room and expensive equipment.
Также из уровня техники известен способ неинвазивной диагностики ишемической болезни сердца (см. RU 2468742, опубл. 10.12.2012), включающий наложение на всю поверхность грудной клетки пациента регулярной сетки из электродов в количестве не менее 64 с охватом передней, задней и боковой стенок грудной клетки от I до IV межреберья, синхронную регистрацию электрокардиограммы (ЭКГ) с каждого из электродов сетки, расчет интеграла кривой ЭКГ для каждой точки наложения электродов, построение изоинтегральной карты, индекса разности (ИР) для изоинтегральной карты, ИP=(П-N)/σ, где П - значение интеграла кривой ЭКГ в соответствующих точках наложения электродов у исследуемого пациента, N и σ - среднее значение и среднее квадратичное отклонение интеграла кривой ЭКГ в соответствующих точках наложения электродов у пациентов в группе нормы, определение минимального ИР и области отрицательных значений ИР, в процентах от площади каждой изоинтегральной карты, заключение о наличии или отсутствии у пациента ИБС, а при наличии ИБС определение локализации очага ишемии по совпадению области отрицательных значений ИР с проекцией зон миокарда на развертку поверхности грудной клетки, где проекция передней части межжелудочковой перегородки (МЖП) расположена от правой до левой парастернальной линии с I по VI межреберье, проекция задней части МЖП - от уровня угла левой лопатки до правой паравертебральной линии на уровне II-V межреберья, проекция верхушки левого желудочка (ЛЖ) - от левой парастернальной линии до левой передней подмышечной линии на уровне V-VI межреберья, проекция передней стенки ЛЖ - от левой парастернальной линии до левой средней подмышечной линии на уровне I-VI межреберья с исключением проекции верхушки ЛЖ, проекция боковой стенки ЛЖ - от левой средней подмышечной линии до вертебральной линии на уровне I-VI межреберья с исключением проекции задней части МЖП, проекция задней стенки ЛЖ - от вертебральной линии до правой парастернальной линии на уровне V-VI межреберья, проекция правого желудочка - от вертебральной линии до правой задней подмышечной линии и от правой средней подмышечной линии до правой парастернальной линии на уровне I-IV межреберья с исключением проекции задней части МЖП, отличающийся тем, что синхронную регистрацию ЭКГ с каждого электрода сетки проводят последовательно с велоэргометрической пробой в покое, на максимальной нагрузке, в 1, 3, 5 и 7-ю минуты периода восстановления, при этом для каждой точки наложения электродов сетки рассчитывают интеграл кривой ЭКГ на интервале QRST и строят изоинтегральные карты покоя, максимальной нагрузки и 1, 3, 5 и 7 минутах периода восстановления, расчет ИР осуществляют по указанной выше формуле, где П - значение интеграла кривой ЭКГ на интервале QRST в соответствующих точках наложения электродов у исследуемого пациента, N и о - среднее значение и среднеквадратичное отклонение интеграла кривой ЭКГ на интервале QRST в соответствующих точках наложения электродов у пациентов в группе нормы, а при уменьшении минимального ИР на 10% и более и/или увеличении области отрицательных значений ИР на 18% и более для любой из изоинтегральных карт максимальной нагрузки и 1, 3, 5 и 7-й минуты периода восстановления относительно изоинтегральной карты покоя дают заключение о наличии у пациента ИБС. Способ неинвазивной диагностики ИБС проводят следующим образом. На всю поверхность грудной клетки пациента накладывают регулярную сетку из электродов в количестве не менее 64, охватывающую переднюю, заднюю и боковые стенки грудной клетки от I до VI межреберья. В начале пациенту проводят велоэргометрическую пробу в покое и синхронно регистрируют ЭКГ с каждого из электродов сетки. Рассчитывают интеграл кривой ЭКГ на интервале QRST для каждой точки наложения электродов сетки. Точки с равными значениями соединяют линиями, образующими изоинтегральную карту покоя. Далее пациенту проводят велоэргометрическую пробу на максимальной нагрузке и синхронно регистрируют ЭКГ с каждого из электродов сетки. Рассчитывают интеграл кривой ЭКГ на интервале QRST для каждой точки наложения электродов сетки. Точки с равными значениями соединяют линиями, образующими изоинтегральную карту максимальной нагрузки. Затем пациенту проводят велоэргометрическую пробу в 1, 3, 5 и 7-ю минуты периода восстановления и синхронно регистрируют ЭКГ с каждого из электродов сетки. Рассчитывают интеграл кривой ЭКГ на интервале QRST для каждой точки наложения электродов сетки. Точки с равными значениями соединяют линиями, образующими изоинтегральные карты 1, 3, 5 и 7-й минут периода восстановления. Для каждой из изоинтегральных карт покоя, максимальной нагрузки, 1, 3, 5 и 7-й минут периода восстановления рассчитывают индекс разности, ИP=(П-N)/σ, где П - значение интеграла кривой ЭКГ на интервале QRST в соответствующих точках наложения электродов у пациента; N и σ - среднее значение и среднеквадратичное отклонение интеграла кривой ЭКГ на интервале QRST в соответствующих точках наложения электродов у пациентов в группе нормы. Определяют минимальный ИР и область отрицательных значений ИР в процентах от площади каждой изоинтегральной карты.Also known from the prior art is a method for non-invasive diagnosis of coronary heart disease (see RU 2468742, publ. cells from I to IV intercostal space, synchronous registration of an electrocardiogram (ECG) from each of the grid electrodes, calculation of the integral of the ECG curve for each point of electrode placement, construction of an isointegral map, an index of difference (IR) for an isointegral map, IR = (P-N) / σ, where P is the value of the integral of the ECG curve at the corresponding points of application of the electrodes in the patient under study, N and σ are the mean value and standard deviation of the integral of the ECG curve at the corresponding points of application of electrodes in patients in the normal group, determination of the minimum IR and the region of negative IR values , as a percentage of the area of each isointegral map, the conclusion about the presence or absence of the patient Ischemic heart disease, and in the presence of ischemic heart disease, determining the localization of the ischemic focus by the coincidence of the area of negative IR values with the projection of the myocardial zones on the scan of the chest surface, where the projection of the anterior part of the interventricular septum (IVS) is located from the right to left parasternal line from I to VI intercostal space, the projection of the posterior parts of the IVS - from the level of the angle of the left scapula to the right paravertebral line at the level of the II-V intercostal space, the projection of the apex of the left ventricle (LV) - from the left parasternal line to the left anterior axillary line at the level of V-VI intercostal space, the projection of the anterior wall of the LV - from the left parasternal line to the left mid-axillary line at the level of I-VI intercostal space with the exclusion of the projection of the LV apex, the projection of the LV lateral wall - from the left mid-axillary line to the vertebral line at the level of I-VI intercostal space with the exception of the projection of the posterior part of the IVS, the projection of the posterior wall of the LV - from the vertebral line to the right parasternal line at the level of the V-VI intercostal space, the projection of the right th ventricle - from the vertebral line to the right posterior axillary line and from the right mid-axillary line to the right parasternal line at the level of I-IV intercostal space with the exclusion of the projection of the posterior part of the IVS, characterized in that synchronous ECG registration from each mesh electrode is carried out sequentially with a bicycle ergometric test at rest, at maximum load, at 1, 3, 5 and 7 minutes of the recovery period, while for each point of application of the grid electrodes, the integral of the ECG curve is calculated at the QRST interval and isointegral maps of rest, maximum load and 1, 3, 5 and 7 minutes of the recovery period, the calculation of IR is carried out according to the above formula, where P is the value of the integral of the ECG curve in the QRST interval at the corresponding points of application of the electrodes in the patient under study, N and o are the mean value and standard deviation of the integral of the ECG curve at the QRST interval in the corresponding points of application of electrodes in patients in the normal group, and with a decrease in min of the absolute IR by 10% or more and / or an increase in the area of negative IR values by 18% or more for any of the isointegral maps of the maximum load and 1, 3, 5 and 7 minutes of the recovery period relative to the isointegral rest map give a conclusion about the presence of the patient Ischemic heart disease. The method of non-invasive diagnosis of ischemic heart disease is carried out as follows. A regular grid of at least 64 electrodes is applied to the entire surface of the patient's chest, covering the anterior, posterior and lateral walls of the chest from I to VI intercostal space. At the beginning, the patient undergoes a bicycle ergometric test at rest and the ECG is synchronously recorded from each of the grid electrodes. Calculate the integral of the ECG curve at the QRST interval for each point of application of the grid electrodes. Points with equal values are connected by lines that form an iso-integral rest map. Then the patient is given a bicycle ergometric test at maximum load and the ECG is synchronously recorded from each of the grid electrodes. Calculate the integral of the ECG curve at the QRST interval for each point of application of the grid electrodes. Points with equal values are connected by lines forming an isointegral map of the maximum load. Then the patient undergoes a bicycle ergometric test at 1, 3, 5 and 7 minutes of the recovery period, and the ECG is synchronously recorded from each of the grid electrodes. Calculate the integral of the ECG curve at the QRST interval for each point of application of the grid electrodes. Points with equal values are connected by lines forming iso-integral maps of 1, 3, 5 and 7 minutes of the recovery period. For each of the isointegral maps of rest, maximum load, 1, 3, 5 and 7 minutes of the recovery period, the difference index is calculated, PI = (P-N) / σ, where P is the value of the integral of the ECG curve over the QRST interval at the corresponding points of overlap patient electrodes; N and σ - mean value and standard deviation of the integral of the ECG curve over the QRST interval at the corresponding points of electrode application in patients in the normal group. Determine the minimum IR and the area of negative IR values as a percentage of the area of each iso-integral map.
Одним из недостатков данного решения является, по крайней мере, необходимость в сетке из 64 электродов, многоканального электрокардиографа, сложность и продолжительность процедуры.One of the disadvantages of this solution is, at least, the need for a grid of 64 electrodes, a multichannel electrocardiograph, the complexity and duration of the procedure.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Данное изобретение направлено на устранение недостатков, присущих существующим решениям.This invention is aimed at eliminating the disadvantages inherent in existing solutions.
Технической проблемой (задачей) в данном изобретении является диагностирование с высокой точностью ИБС по электрокардиограмме (ЭКГ).The technical problem (task) in this invention is to diagnose coronary heart disease with high accuracy using an electrocardiogram (ECG).
Предлагаемое изобретение позволяет повысить точность диагностики ишемической болезни сердца и снизить трудозатраты медперсонала на постановку диагноза.The proposed invention improves the accuracy of diagnosis of ischemic heart disease and reduce the labor costs of medical staff for the diagnosis.
Техническим результатом, достигаемым при решении технической проблемы, является повышение точности и эффективности определения ИБС по ЭКГ.The technical result achieved when solving a technical problem is to increase the accuracy and efficiency of determining coronary heart disease by ECG.
В некоторых вариантах реализации способ неинвазивной компьютерной диагностики ИБС включает по крайней мере следующие шаги:In some embodiments, a method for non-invasive computer diagnostics of coronary artery disease includes at least the following steps:
- получают ЭКГ-сигналы в отведении I пациента в состоянии покоя;- receive ECG signals in lead I of the patient at rest;
- получают ЭКГ-сигналы в отведении V5 пациента во время пробы под нагрузкой;- receive ECG signals in lead V5 of the patient during a stress test;
- обрабатывают полученные ЭКГ-сигналы формируя вектор признаков под нагрузкой и вектор признаков покоя, определяют качество ЭКГ-сигнала;- process the received ECG signals forming a vector of signs under load and a vector of signs of rest, determine the quality of the ECG signal;
- определяют оценку ИБС в состоянии покоя с использованием модели для ЭКГ покоя на основании сформированного вектора признаков покоя;- determine the assessment of IHD at rest using a model for ECG at rest on the basis of the generated vector of signs of rest;
- определяют оценку ИБС во время нагрузки с использованием модели для ЭКГ под нагрузкой на основании сформированного вектора признаков под нагрузкой, причем выбор конкретной модели зависит от качества ЭКГ-сигнала;- determine the assessment of IHD during exercise using a model for ECG under load based on the generated vector of signs under load, and the choice of a particular model depends on the quality of the ECG signal;
- определяют интегральный показатель ИБС с использованием оценки ИБС в состоянии покоя и оценки ИБС во время пробы под нагрузкой.- determine the integral indicator of IHD using the assessment of IHD at rest and the assessment of IHD during a test under load.
В некоторых вариантах реализации в зависимости от качества ЭКГ сигнала используются следующие пары моделей:In some implementations, depending on the quality of the ECG signal, the following pairs of models are used:
(признаки ST и признаки ST+покой), (признаки ST+T и признаки ST+T+покой), (признаки ST+HFQRS и признаки ST+HFQRS+покой), (признаки ST+T+HFQRS и признаки ST+T+HFQRS+покой).(ST signs and ST signs + rest), (ST + T signs and ST + T signs + rest), (ST + HFQRS signs and ST + HFQRS signs + rest), (ST + T + HFQRS signs and ST + T signs + HFQRS + rest).
В некоторых вариантах реализации ЭКГ-сигналов включает поиск пиков, адаптивную фильтрацию, классификацию комплексов, построение и разметку УКЦ.In some embodiments, the ECG signals include peak search, adaptive filtering, complex classification, construction and labeling of the ECG.
В некоторых вариантах реализации способ неинвазивной компьютерной диагностики ИБС, включает следующие шаги:In some embodiments, a method for non-invasive computer diagnostics of coronary artery disease includes the following steps:
- получают ЭКГ-сигналы в отведении I пациента в состоянии покоя;- receive ECG signals in lead I of the patient at rest;
- обрабатывают полученные ЭКГ-сигналы формируя вектор признаков покоя;- process the received ECG signals forming a vector of signs of rest;
- определяют оценку ИБС в состоянии покоя с использованием модели для ЭКГ покоя на основании сформированного вектора признаков покоя.- determine the assessment of IHD at rest using a model for ECG at rest on the basis of the generated vector of signs of rest.
В некоторых вариантах реализации способ неинвазивной компьютерной диагностики ИБС, включает следующие шаги:In some embodiments, a method for non-invasive computer diagnostics of coronary artery disease includes the following steps:
- получают ЭКГ-сигналы в отведении V5 пациента во время пробы под нагрузкой;- receive ECG signals in lead V5 of the patient during a stress test;
- обрабатывают полученные ЭКГ-сигналы формируя вектор признаков под нагрузкой, определяют качество ЭКГ-сигнала;- the received ECG signals are processed, forming a vector of signs under load, the quality of the ECG signal is determined;
- определяют оценку ИБС во время нагрузки с использованием модели для ЭКГ под нагрузкой на основании сформированного вектора признаков под нагрузкой, причем выбор конкретной модели зависит от качества ЭКГ-сигнала.- determine the assessment of IHD during exercise using a model for ECG under load based on the generated vector of signs under load, and the choice of a specific model depends on the quality of the ECG signal.
В различных вариантах реализации модели основаны на комбинации линейного или квадратичного дискриминанта и нейронной сети.In various implementations, the models are based on a combination of a linear or quadratic discriminant and a neural network.
В различных вариантах реализации на некоторых или всех описываемых шагах происходит обработка данных при помощи процессора или иного обработчика, выполняющего инструкции.In various implementations, some or all of the described steps are processed by a processor or other handler that executes the instructions.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF THE GRAPHIC MATERIALS
ФИГ. 1 иллюстрирует примерный вариант результата работы фильтра искажений базовой линии (НЧ-шумов);FIG. 1 illustrates an example of the result of a baseline distortion (LF noise) filter;
ФИГ. 2 иллюстрирует примерный вариант результата работы фильтра удаления наводки (режектора);FIG. 2 illustrates an example of the result of the interference removal filter (notch);
ФИГ. 3 иллюстрирует примерный вариант результата работы фильтра нижних частот (low-pass);FIG. 3 illustrates an example of the result of a low-pass filter;
ФИГ. 4 иллюстрирует рассчитываемые признаки, согласно настоящему изобретению;FIG. 4 illustrates calculated features according to the present invention;
ФИГ. 5 иллюстрирует сущность разметки кардиокомплексов с использованием подхода на основе сглаженной производной сигнала;FIG. 5 illustrates the essence of the markup of cardio complexes using an approach based on a smoothed derivative of the signal;
ФИГ. 6 иллюстрирует примерный вариант записей, не распознаваемых как ЭКГ, согласно настоящему изобретению;FIG. 6 illustrates an exemplary embodiment of not recognizable ECG recordings in accordance with the present invention;
ФИГ. 7 иллюстрирует примерный вариант записей с умеренным шумом от контакта электродов, согласно настоящему изобретению;FIG. 7 illustrates an exemplary embodiment of moderately noisy electrode contact recordings in accordance with the present invention;
ФИГ. 8 иллюстрирует примерный вариант записей, лежащими между записями, не распознаваемыми как ЭКГ и записями с умеренным шумом, согласно настоящему изобретению;FIG. 8 illustrates an exemplary embodiment of recordings lying between non-ECG recordings and moderately noisy recordings in accordance with the present invention;
ФИГ. 9 иллюстрирует примерный вариант построенного «нормального УКЦ», согласно настоящему изобретению;FIG. 9 illustrates an exemplary embodiment of a constructed “normal CCC” according to the present invention;
ФИГ. 10 иллюстрирует пример плохой ЭКГ, согласно настоящему изобретению;FIG. 10 illustrates an example of a bad ECG according to the present invention;
ФИГ. 11 иллюстрирует вейвлет-преобразование одного комплекса, согласно настоящему изобретению;FIG. 11 illustrates a wavelet transform of one complex in accordance with the present invention;
ФИГ. 12 иллюстрирует разбиение результата вейвлет-преобразования на частотные диапазоны, по которым рассчитываются интегралы мощности, согласно настоящему изобретению;FIG. 12 illustrates the partitioning of a wavelet transform result into frequency bands over which the power integrals are calculated in accordance with the present invention;
ФИГ. 13 иллюстрирует комплекс с вейвлет-преобразованием "первая производная", согласно настоящему изобретению;FIG. 13 illustrates a first derivative wavelet complex according to the present invention;
ФИГ. 14 иллюстрирует пример для переднего фронта R-волны, согласно настоящему изобретению;FIG. 14 illustrates an example for an R-wave leading edge according to the present invention;
ФИГ. 15 иллюстрирует область от начала R-волны (линия нуля) до линии максимума восходящего склона, область между линиями максимумов двух склонов, область от линии максимума нисходящего склона до конца R-волны (линии нуля)? Согласно настоящему изобретению;FIG. 15 illustrates the area from the beginning of the R-wave (zero line) to the maximum line of the upward slope, the area between the maximum lines of the two slopes, the area from the maximum line of the downward slope to the end of the R-wave (zero line)? According to the present invention;
ФИГ. 16 иллюстрирует QRS-комплекс с выделенными углами QRS, согласно настоящему изобретению;FIG. 16 illustrates a QRS complex with highlighted QRS angles according to the present invention;
ФИГ. 17 иллюстрирует примерный вариант преобразования одного кардиоцикла;FIG. 17 illustrates an exemplary embodiment of a single cardiac cycle transformation;
ФИГ. 18 иллюстрирует примерный вариант ЭКГ-сигнала одного кардиологического отведения, согласно одному из вариантов осуществления настоящего технического решения;FIG. 18 illustrates an exemplary single cardiac lead ECG signal, in accordance with one embodiment of the present technical solution;
ФИГ. 19 иллюстрирует проблему невозможности использования вейвлет-анализа в полной мере для ST-сегмента, согласно настоящему изобретению;FIG. 19 illustrates the problem of not being able to fully utilize wavelet analysis for the ST segment according to the present invention;
ФИГ. 20 иллюстрирует последовательность Т-волн от идущих подряд комплексов, производная с широким окном сглаживания и производная с малым окном сглаживания, согласно настоящему изобретению;FIG. 20 illustrates a sequence of T-waves from contiguous complexes, a derivative with a wide smoothing window and a derivative with a small smoothing window, in accordance with the present invention;
ФИГ. 21 иллюстрирует пример записи, в которой Т-волна выражена слабо, согласно настоящему изобретению;FIG. 21 illustrates an example of a recording in which the T-wave is weakly expressed according to the present invention;
ФИГ. 22 иллюстрирует извлеченную ВЧ-компоненту на фоне шума, согласно настоящему изобретению;FIG. 22 illustrates an extracted RF component against a background noise according to the present invention;
ФИГ. 23 иллюстрирует примерный вариант подхода вычисления параметров на основе усреднения кардиокомплексов, согласно настоящему изобретению;FIG. 23 illustrates an exemplary embodiment of a cardiac averaging-based parameter calculation approach in accordance with the present invention;
ФИГ. 24 иллюстрирует группы из пяти КЦ, синхронизированных для усреднения, согласно настоящему изобретению;FIG. 24 illustrates groups of five CCs, synchronized for averaging, in accordance with the present invention;
ФИГ. 25 иллюстрирует результат работы адаптивного lowpass-фильтра (при помощи вейвлет-преобразования) группы из пяти КЦ, синхронизированных для усреднения, согласно настоящему изобретению;FIG. 25 illustrates the result of an adaptive lowpass filter (using a wavelet transform) of a group of five CCs, synchronized for averaging, according to the present invention;
ФИГ. 26 иллюстрирует примерный вариант зон просадок амплитуды, согласно настоящему изобретению;FIG. 26 illustrates an exemplary amplitude drawdown zones in accordance with the present invention;
ФИГ. 27 и ФИГ. 28 иллюстрируют примеры с ИБС, согласно настоящему изобретению;FIG. 27 and FIG. 28 illustrate examples of CHD according to the present invention;
ФИГ. 29 и ФИГ. 30 иллюстрируют примеры нормы, согласно настоящему изобретению;FIG. 29 and FIG. 30 illustrate examples of norms according to the present invention;
ФИГ. 31 иллюстрирует примерный вариант вида профиля линий максимума (R-зубец, первая и вторая производные);FIG. 31 illustrates an exemplary peak line profile view (R-wave, first and second derivatives);
ФИГ. 32 иллюстрирует примерный вариант наклона ST при явной ишемии: горизонтальная депрессия;FIG. 32 illustrates an exemplary ST tilt in overt ischemia: horizontal depression;
ФИГ. 33 иллюстрирует примерный вариант наклона ST при явной ишемии: нисходящая депрессия;FIG. 33 illustrates an exemplary ST tilt in overt ischemia: descending depression;
ФИГ. 34 иллюстрирует примерный вариант использования параметра: (мощность D2 на 15 Гц) / (мощность D2 на 6 Гц), согласно настоящему изобретению;FIG. 34 illustrates an exemplary use of the parameter: (D2 power at 15 Hz) / (D2 power at 6 Hz), according to the present invention;
ФИГ. 35 иллюстрирует примерный вариант нейронной сети для диагностики ИБС;FIG. 35 illustrates an exemplary neural network for diagnosing coronary artery disease;
ФИГ. 36 иллюстрирует примерный вариант АЧХ построенного каскада режекторных фильтров, согласно настоящему изобретению;FIG. 36 illustrates an exemplary frequency response of a notch filter cascade in accordance with the present invention;
ФИГ. 37 иллюстрирует вариант трудностей с определением точек границ Р и конца Т на УК, согласно настоящему изобретению;FIG. 37 illustrates a variant of the difficulty in determining the points of the boundaries P and the end T on the UC, according to the present invention;
ФИГ. 38 иллюстрирует примерный вариант построенных УКЦ для десятиминутной пробы под нагрузкой (без фазы восстановления);FIG. 38 illustrates an exemplary version of the constructed CCC for a ten-minute test under load (without a recovery phase);
ФИГ. 39 иллюстрирует вычисленные точки начала QRS, конца QRS (точка "J"), пика и конца Т-волны, согласно настоящему изобретению;FIG. 39 illustrates computed QRS start, QRS end ("J" point), peak and T-wave end points according to the present invention;
ФИГ. 40 иллюстрирует фрагмент из пробы под нагрузкой удовлетворительного качества, согласно настоящему изобретению;FIG. 40 illustrates a fragment from a satisfactory quality load test in accordance with the present invention;
ФИГ. 41-ФИГ.45 иллюстрируют работу алгоритма на примере пробы под нагрузкой плохого качества, согласно настоящему изобретению;FIG. 41-FIG. 45 illustrate the operation of the algorithm on the example of a sample under load of poor quality, according to the present invention;
ФИГ. 46 иллюстрирует примерный вариант сглаживания тренда амплитуды в точке J+80 мс, согласно настоящему изобретению;FIG. 46 illustrates an exemplary embodiment of smoothing an amplitude trend at point J + 80 ms in accordance with the present invention;
ФИГ. 47 иллюстрирует примерный вариант расчета трендов величин, согласно настоящему изобретению;FIG. 47 illustrates an exemplary embodiment of calculating value trends in accordance with the present invention;
ФИГ. 48 иллюстрирует примерный вариант плохого качества Т-волны;FIG. 48 illustrates an example of poor quality T-wave;
ФИГ. 49 иллюстрирует примерный вариант плоской Т-волны в отведении V5;FIG. 49 illustrates an example of a plane T-wave in lead V5;
ФИГ. 50 иллюстрирует примерный вариант числового индекса ишемии моделей;FIG. 50 illustrates an exemplary ischemic index pattern;
ФИГ. 51 иллюстрирует тренды величин по всей записи: пульс, амплитуда в точке J, амплитуда в точке J+80 мс, индекс асимметрии Т, величина HFQRS для случая: ангиография - отрицательно, проба - отрицательно, алгоритм - нет ИБС;FIG. 51 illustrates the trends of values throughout the record: pulse, amplitude at point J, amplitude at point J + 80 ms, asymmetry index T, HFQRS value for the case: angiography - negative, test - negative, algorithm - no coronary artery disease;
ФИГ. 52 иллюстрирует фрагменты ленты сигнала, соответствующие началу записи, для случая: ангиография - отрицательно, проба - отрицательно, алгоритм - нет ИБС, согласно настоящему изобретению;FIG. 52 illustrates fragments of the signal tape corresponding to the beginning of the recording, for the case: angiography - negative, test - negative, algorithm - no coronary heart disease, according to the present invention;
ФИГ. 53 иллюстрирует фрагменты ленты сигнала, соответствующие пику нагрузки, для случая: ангиография - отрицательно, проба - отрицательно, алгоритм - нет ИБС, согласно настоящему изобретению;FIG. 53 illustrates fragments of the signal tape corresponding to the peak of the load, for the case: angiography - negative, test - negative, algorithm - no IHD, according to the present invention;
ФИГ. 54 иллюстрирует фрагменты ленты сигнала, соответствующие фазе восстановления, для случая: ангиография - отрицательно, проба - отрицательно, алгоритм - нет ИБС, согласно настоящему изобретению;FIG. 54 illustrates fragments of the signal tape corresponding to the recovery phase for the case: angiography - negative, test - negative, algorithm - no coronary heart disease, according to the present invention;
ФИГ. 55 иллюстрирует индикаторы с ответами моделей: ST - только на основе формы ST-сегмента для случая: ангиография - отрицательно, проба - отрицательно, алгоритм - нет ИБС, согласно настоящему изобретению;FIG. 55 illustrates indicators with model responses: ST - based only on the shape of the ST segment for the case: angiography - negative, test - negative, algorithm - no coronary artery disease, according to the present invention;
ФИГ. 55Б иллюстрирует индикаторы с ответами моделей: ST+T - форма ST-сегмента и параметры Т-волны для случая: ангиография - отрицательно, проба - отрицательно, алгоритм - нет ИБС, согласно настоящему изобретению;FIG. 55B illustrates indicators with model responses: ST + T - ST-segment shape and T-wave parameters for the case: angiography - negative, test - negative, algorithm - no coronary artery disease, according to the present invention;
ФИГ. 55В иллюстрирует индикаторы с ответами моделей: ST+HF - форма ST-сегмента и ВЧ-компонента QRS для случая: ангиография - отрицательно, проба - отрицательно, алгоритм - нет ИБС, согласно настоящему изобретению;FIG. 55B illustrates indicators with model responses: ST + HF - the shape of the ST segment and the HF component of the QRS for the case: angiography - negative, test - negative, algorithm - no coronary artery disease, according to the present invention;
ФИГ. 55Г иллюстрирует индикаторы с ответами моделей: Integral - объединенный результат всех моделей для случая: ангиография - отрицательно, проба - отрицательно, алгоритм - нет ИБС, согласно настоящему изобретению;FIG. 55D illustrates indicators with model responses: Integral - the combined result of all models for the case: angiography - negative, test - negative, algorithm - no coronary artery disease, according to the present invention;
ФИГ. 56 иллюстрирует тренды величин по всей записи: пульс (HR), амплитуда в точке J (Jamp), амплитуда в точке J+80 мс (J80amp), индекс асимметрии Т, величина HFQRS (HFQRS) для случая: ангиография - положительно, проба - положительно, алгоритм - есть ИБС, согласно настоящему изобретению;FIG. 56 illustrates the trends in the values throughout the record: pulse (HR), amplitude at point J (Jamp), amplitude at point J + 80 ms (J80amp), asymmetry index T, HFQRS value (HFQRS) for the case: angiography - positive, sample - positively, the algorithm is IHD according to the present invention;
ФИГ. 57 иллюстрирует фрагменты ленты сигнала, соответствующие началу записи, для случая: ангиография - положительно, проба - положительно, алгоритм - есть ИБС, согласно настоящему изобретению;FIG. 57 illustrates the fragments of the signal tape corresponding to the beginning of the recording, for the case: angiography - positive, test - positive, the algorithm - is IHD, according to the present invention;
ФИГ. 58 иллюстрирует фрагменты ленты сигнала, соответствующие пику нагрузки, для случая: ангиография - положительно, проба - положительно, алгоритм - есть ИБС, согласно настоящему изобретению;FIG. 58 illustrates fragments of the signal tape corresponding to the peak of the load, for the case: angiography - positive, test - positive, the algorithm - is IHD, according to the present invention;
ФИГ. 59 иллюстрирует фрагменты ленты сигнала, соответствующие фазе восстановления, для случая: ангиография - положительно, проба - положительно, алгоритм - есть ИБС, согласно настоящему изобретению;FIG. 59 illustrates fragments of the signal tape corresponding to the recovery phase for the case: angiography - positive, test - positive, algorithm - is IHD, according to the present invention;
ФИГ. 60А иллюстрирует индикаторы с ответами моделей: ST - только на основе формы ST-сегмента для случая: ангиография - положительно, проба - положительно, алгоритм - есть ИБС, согласно настоящему изобретению;FIG. 60A illustrates indicators with model responses: ST - based only on the shape of the ST segment for the case: angiography - positive, test - positive, algorithm - is IHD, according to the present invention;
ФИГ. 60Б иллюстрирует индикаторы с ответами моделей: ST+T - форма ST-сегмента и параметры Т-волны для случая: ангиография - положительно, проба -положительно, алгоритм - есть ИБС, согласно настоящему изобретению;FIG. 60B illustrates indicators with model responses: ST + T - ST-segment shape and T-wave parameters for the case: angiography - positive, test - positive, algorithm - is IHD, according to the present invention;
ФИГ. 60В иллюстрирует индикаторы с ответами моделей: ST+HF - форма ST-сегмента и ВЧ-компонента QRS для случая: ангиография - положительно, проба -положительно, алгоритм - есть ИБС, согласно настоящему изобретению;FIG. 60B illustrates indicators with model responses: ST + HF - the shape of the ST segment and the HF component of the QRS for the case: angiography - positive, test - positive, the algorithm - is IHD, according to the present invention;
ФИГ. 60Г иллюстрирует индикаторы с ответами моделей: Integral - объединенный результат всех моделей для случая: ангиография - положительно, проба -положительно, алгоритм - есть ИБС, согласно настоящему изобретению;FIG. 60G illustrates indicators with model responses: Integral - the combined result of all models for the case: angiography - positive, test - positive, algorithm - is IHD, according to the present invention;
ФИГ. 61 иллюстрирует тренды величин по всей записи: частота сердечных сокращений (ГЖ.)/пульс, амплитуда в точке J (Jamp), амплитуда в точке J+80 мс (J80amp), индекс асимметрии Т, величина HFQRS (HFQRS) для случая: ангиография -положительно, проба - отрицательно, алгоритм - есть ИБС;FIG. 61 illustrates the trends of values throughout the record: heart rate (HR) / pulse, amplitude at the J point (Jamp), amplitude at the J point + 80 ms (J80amp), asymmetry index T, HFQRS value (HFQRS) for the case: angiography - positive, test - negative, algorithm - there is an ischemic heart disease;
ФИГ. 62 иллюстрирует фрагменты ленты сигнала, соответствующие началу записи, для случая: ангиография - положительно, проба - отрицательно, алгоритм - есть ИБС;FIG. 62 illustrates the fragments of the signal tape corresponding to the beginning of the recording, for the case: angiography - positive, test - negative, algorithm - there is an ischemic heart disease;
ФИГ. 63 иллюстрирует фрагменты ленты сигнала, соответствующие пику нагрузки, для случая: ангиография - положительно, проба - отрицательно, алгоритм - есть ИБС;FIG. 63 illustrates the fragments of the signal tape corresponding to the peak of the load, for the case: angiography - positive, test - negative, algorithm - there is an ischemic heart disease;
ФИГ. 64 иллюстрирует фрагменты ленты сигнала, соответствующие фазе восстановления, для случая: ангиография - положительно, проба - отрицательно, алгоритм - есть ИБС;FIG. 64 illustrates the fragments of the signal tape corresponding to the recovery phase, for the case: angiography - positive, test - negative, algorithm - there is an ischemic heart disease;
ФИГ. 65А иллюстрирует индикаторы с ответами моделей: ST - только на основе формы ST-сегмента, для случая: ангиография - положительно, проба - отрицательно, алгоритм - есть ИБС;FIG. 65A illustrates indicators with model responses: ST - only based on the shape of the ST-segment, for the case: angiography - positive, test - negative, algorithm - there is IHD;
ФИГ. 65Б иллюстрирует индикаторы с ответами моделей: ST+T - форма ST-сегмента и параметры Т-волны, для случая: ангиография - положительно, проба -отрицательно, алгоритм - есть ИБС;FIG. 65B illustrates indicators with model responses: ST + T - the shape of the ST-segment and the parameters of the T-wave, for the case: angiography - positive, test - negative, algorithm - there is IHD;
ФИГ. 65В иллюстрирует индикаторы с ответами моделей: ST+HF - форма ST-сегмента и ВЧ-компонента QRS, для случая: ангиография - положительно, проба -отрицательно, алгоритм - есть ИБС;FIG. 65B illustrates indicators with model responses: ST + HF - the shape of the ST segment and the HF component of the QRS, for the case: angiography - positive, test - negative, algorithm - there is IHD;
ФИГ. 65Г иллюстрирует индикаторы с ответами моделей: Integral - объединенный результат всех моделей для случая: ангиография - положительно, проба - отрицательно, алгоритм - есть ИБС;FIG. 65G illustrates indicators with model responses: Integral - the combined result of all models for the case: angiography - positive, test - negative, algorithm - IHD;
ФИГ. 66 иллюстрирует блок-схему алгоритма, согласно одному из вариантов осуществления.FIG. 66 illustrates a flow diagram, in accordance with one embodiment.
ФИГ. 67 иллюстрирует блок схему примерного варианта обработки ЭКГ (2210 и 2240, ФИГ66);FIG. 67 illustrates a block diagram of an exemplary embodiment of ECG processing (2210 and 2240, FIG. 66);
ФИГ. 68 иллюстрирует пример вычислительной (компьютерной) системы общего назначения.FIG. 68 illustrates an example of a general purpose computing (computer) system.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯDESCRIPTION OF IMPLEMENTATION OPTIONS
В настоящем изобретении под системой подразумевается компьютерная система, ЭВМ (электронно-вычислительная машина), ЧПУ (числовое программное управление), ПЛК (программируемый логический контроллер), компьютеризированные системы управления и любые другие устройства, способные выполнять заданную, четко определенную последовательность операций (действий, инструкций).In the present invention, a system means a computer system, a computer (electronic computer), a CNC (numerical control), a PLC (programmable logic controller), computerized control systems and any other devices capable of performing a given, well-defined sequence of operations (actions, instructions).
Под устройством обработки команд подразумевается электронный блок либо интегральная схема (микропроцессор), исполняющая машинные инструкции (программы).A command processing device means an electronic unit or an integrated circuit (microprocessor) that executes machine instructions (programs).
Устройство обработки команд считывает и выполняет машинные инструкции (программы) с одного или более устройства хранения данных. В роли устройства хранения данных могут выступать, но, не ограничиваясь, жесткие диски (HDD), флеш-память, ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), твердотельные накопители (SSD), оптические приводы.A command processor reads and executes machine instructions (programs) from one or more storage devices. The role of data storage devices can be, but are not limited to, hard disks (HDD), flash memory, ROM (read only memory), solid state drives (SSD), optical drives.
Программа - последовательность инструкций, предназначенных для исполнения устройством управления вычислительной машины или устройством обработки команд.A program is a sequence of instructions intended for execution by a computer control device or a command processing device.
Ниже будут описаны термины и понятия, необходимые для осуществления настоящего изобретения.Below will be described the terms and concepts necessary for the implementation of the present invention.
Неинвазивный - термин используется для характеристики методов исследования или лечения, во время которых на кожу не оказывается никакого воздействия с помощью игл или различных хирургических инструментов.Non-invasive - the term is used to characterize research or treatment methods during which no needles or various surgical instruments are applied to the skin.
Скрининг - в медицине (англ. screening просеивание) - метод активного выявления лиц с какой-либо патологией или факторами риска ее развития, основанный на применении специальных диагностических исследований.Screening - in medicine (English screening sifting) is a method of active detection of persons with any pathology or risk factors for its development, based on the use of special diagnostic studies.
Электрокардиография - методика регистрации и исследования электрических полей, образующихся при работе сердца.Electrocardiography is a technique for recording and studying the electric fields generated during the work of the heart.
Кардиологическое отведение (отведение) - участок на электрокардиограмме, получаемый от двух и более электродов, размещенных в соответствующей отведению части тела пациента. Каждое из них за счет различного расположения электродов на поверхности тела отражает различные аспекты электрической активности сердца и может облегчить врачу процесс выявления патологии и характера патологии сердечно-сосудистой системы.Cardiological lead (lead) - an area on the electrocardiogram obtained from two or more electrodes placed in the corresponding lead of a part of the patient's body. Each of them, due to the different location of the electrodes on the body surface, reflects various aspects of the electrical activity of the heart and can facilitate the doctor's process of identifying the pathology and the nature of the pathology of the cardiovascular system.
Электрокардиограмма (ЭКГ) - запись биоэлектрической активности сердца, выполненная при помощи самописца на движущейся полосе бумаги или записью на устройство хранения данных с возможностью графического вывода данных на дисплей.An electrocardiogram (ECG) is a recording of the bioelectrical activity of the heart, made using a recorder on a moving strip of paper or recording on a data storage device with the ability to graphically display data on a display.
Желудочковый комплекс электрокардиограммы - совокупность зубцов электрокардиограммы, отражающая биоэлектрические процессы, возникающие при распространении возбуждения по миокарду желудочков сердца.The ventricular complex of the electrocardiogram is a set of electrocardiogram teeth, reflecting the bioelectric processes that occur when excitation propagates through the myocardium of the ventricles of the heart.
Кардиограф - медицинский прибор, который регистрирует биоэлектрическую активность сердца;Cardiograph - a medical device that records the bioelectric activity of the heart;
Clinical Document Architecture (CDA) - один из стандартов HL7, разработанный для стандартизации структуры и обеспечения семантической совместимости медицинских систем при обмене медицинской информацией и/или медицинскими документами.Clinical Document Architecture (CDA) is one of the HL7 standards designed to standardize the structure and ensure the semantic interoperability of medical systems when exchanging medical information and / or medical documents.
Интервал RR - промежуток времени между соседними зубцами R (R-зубцами) электрокардиограммы, равный продолжительности сердечного цикла; используется при определении частоты сердечных сокращений, в диагностике аритмий.RR interval - the time interval between adjacent R waves (R-waves) of the electrocardiogram, equal to the duration of the cardiac cycle; used in determining the heart rate, in the diagnosis of arrhythmias.
Комплекс QRS (QRS) - это желудочковый комплекс, который регистрируется во время возбуждения желудочков сердца. Это наибольшее отклонение на ЭКГ. Ширина комплекса QRS указывает на продолжительность внутрижелудочкового возбуждения.The QRS complex (QRS) is a ventricular complex that is recorded during the excitation of the ventricles of the heart. This is the largest deviation on the ECG. The width of the QRS complex indicates the duration of intraventricular excitation.
Машинное обучение (Machine Learning) - обширный подраздел искусственного интеллекта, изучающий методы построения алгоритмов, способных обучаться.Machine Learning is an extensive subset of artificial intelligence that studies methods for building learning-capable algorithms.
АЧХ - амплитудно-частотная характеристика.AFC - amplitude-frequency characteristic.
ФЧХ - фазочастотная характеристика.Phase-frequency characteristic - phase-frequency characteristic.
РТТ (от англ. Pulse transition time) - время распространения пульсовой волны, совпадающее с временем от R-пика до максимального роста.PTT (from the English Pulse transition time) - the time of propagation of the pulse wave, which coincides with the time from the R-peak to the maximum growth.
R-пик (R-зубец) - обычно основной зубец ЭКГ, который обусловлен возбуждением желудочков, и его амплитуда в стандартных отведениях и в отведениях от конечностей зависит от положения электрической оси сердца.The R-peak (R-wave) is usually the main wave of the ECG, which is due to the excitation of the ventricles, and its amplitude in standard leads and in leads from the limbs depends on the position of the electrical axis of the heart.
HR- частота сердечных сокращений (пульс).HR- heart rate (pulse).
НЧ - низкочастотный, низкая частота.LF - low frequency, low frequency.
ВЧ - высокочастотный, высокая частота.HF - high frequency, high frequency.
Объекты и признаки настоящего изобретения, способы для достижения этих объектов и признаков станут очевидными посредством отсылки к примерным вариантам осуществления. Однако настоящее изобретение не ограничивается примерными вариантами осуществления, раскрытыми ниже, оно может воплощаться в различных видах. Сущность, приведенная в описании, является ничем иным, как конкретными деталями, обеспеченными для помощи специалисту в области техники в исчерпывающем понимании изобретения, и настоящее изобретение определяется только в объеме приложенной формулы.The objects and features of the present invention, methods for achieving these objects and features will become apparent by reference to exemplary embodiments. However, the present invention is not limited to the exemplary embodiments disclosed below, but may be embodied in various forms. The essence recited in the description is nothing more than specific details provided to assist a person skilled in the art in a comprehensive understanding of the invention, and the present invention is defined only within the scope of the appended claims.
Используемые в настоящем описании настоящего изобретения термины «модуль», «компонент», «элемент» и подобные используются для обозначения компьютерных сущностей, которые могут являться аппаратным обеспечением/оборудованием (например, устройством, инструментом, аппаратом, аппаратурой, составной частью устройства, например, процессором, микропроцессором, интегральной схемой, печатной платой, в том числе электронной печатной платой, макетной платой, материнской платой и т.д., микрокомпьютером и так далее), программным обеспечением (например, исполняемым программным кодом, скомпилированным приложением, программным модулем, частью программного обеспечения или программного кода и так далее) и/или микропрограммой (в частности, прошивкой). Так, например, компонент может быть процессом, выполняющемся на процессоре (процессором), объектом, исполняемым кодом, программным кодом, файлом, программой/приложением, функцией, методом, (программной) библиотекой, подпрограммой, сопрограммой и/или вычислительным устройством (например, микрокомпьютером или компьютером) или комбинацией программных или аппаратных компонентов.Used in the present description of the present invention, the terms "module", "component", "element" and the like are used to refer to computer entities that can be hardware / equipment (for example, a device, tool, apparatus, apparatus, part of a device, for example, processor, microprocessor, integrated circuit, printed circuit board, including electronic printed circuit board, breadboard, motherboard, etc., microcomputer and so on), software (for example, executable program code, compiled application, software module, part software or program code, and so on) and / or firmware (in particular, firmware). So, for example, a component can be a process running on a processor (processor), an object, executable code, program code, file, program / application, function, method, (software) library, subroutine, coroutine, and / or computing device (for example, microcomputer or computer) or a combination of software or hardware components.
Настоящее изобретение позволяет диагностировать ИБС с помощью электрокардиографа, в частности, одноканального электрокардиографа, при наличии регистрируемой (или зарегистрированной) ЭКГ в состоянии покоя и/или ЭКГ пробы с (под) нагрузкой.The present invention makes it possible to diagnose coronary heart disease using an electrocardiograph, in particular a single-channel electrocardiograph, in the presence of a recorded (or recorded) ECG at rest and / or an ECG test with (under) stress.
Для осуществления предлагаемого изобретения может быть использован электрокардиограф, например, CARDIOQVARK, а также (опционально)стресс-система, например, стресс-система Schiller Cardiovit АТ-104РС. В рамках настоящего изобретения осуществляется сбор аннотированной выборки из заданного количества записей ЭКГ в первом отведении с заданной длительностью, например, до 900 секунд, часть из которых -с документированной посредством коронароангиографии ИБС, часть записей ЭКГ в пятом отведении с заданной длительностью, например, до 900 секунд, из них часть с документированной посредством коронароангиографии ИБС. Далее осуществляется предобработка полученных ЭКГ, в результате которой для каждой ЭКГ формируется вектор признаков. Из полученных векторов формируется обучающая и тестовая выборка. Обученный алгоритм демонстрирует высокие показатели эффективности на тестовой выборке (для чувствительности и специфичности). Такой алгоритм, в том числе позволяет диагностировать ИБС с помощью одноканального электрокардиографа, без необходимости в эхокардиографии.For the implementation of the invention can be used electrocardiograph, for example, CARDIOQVARK, as well as (optionally) stress system, for example, stress system Schiller Cardiovit AT-104RS. Within the framework of the present invention, an annotated sample is collected from a given number of ECG records in the first lead with a given duration, for example, up to 900 seconds, some of which are with coronary artery disease documented by coronary angiography, a part of ECG records in the fifth lead with a given duration, for example, up to 900 seconds, part of them with coronary artery disease documented by coronary angiography. Further, preprocessing of the received ECGs is carried out, as a result of which a vector of signs is formed for each ECG. From the obtained vectors, a training and test sample is formed. The trained algorithm demonstrates high performance indicators on the test sample (for sensitivity and specificity). This algorithm, among other things, allows you to diagnose coronary heart disease using a single-channel electrocardiograph, without the need for echocardiography.
Выполнение пользователем пробы под нагрузкой может осуществляться на тредмиле или велотренажере с использованием модифицированного протокола Брюса. Непосредственно перед выполнением пробы в состоянии покоя записывается ЭКГ в отведении I (пользователь прикладывает к электродам пальцы). Во время выполнения нагрузки и в фазе восстановления записывается ЭКГ в отведении V5 (используются электроды-присоски). Критериями прекращения нагрузки являются возникновение приступа стенокардии, изменения ЭКГ ишемического характера, отказ больного продолжать нагрузку из-за усталости мышц ног или чувства нехватки воздуха, достижение субмаксимальной возрастной частоты сердечных сокращений (ЧСС), возникновение серьезных нарушений ритма и проводимости, выраженного подъема артериального давления. В частном случае, субмаксимальная возрастная ЧСС равна 85% от максимальной возрастной ЧСС, которая рассчитывается по формуле:The user can perform a stress test on a treadmill or stationary bike using a modified Bruce protocol. Lead I ECG is recorded immediately before the test is performed at rest (the user applies fingers to the electrodes). During the execution of the load and in the recovery phase, an ECG is recorded in lead V5 (suction cups are used). The criteria for terminating the load are the occurrence of an attack of angina pectoris, ECG changes of an ischemic nature, the patient's refusal to continue the exercise due to fatigue of the leg muscles or a feeling of lack of air, the achievement of a submaximal age-related heart rate (HR), the occurrence of serious rhythm and conduction disturbances, a pronounced rise in blood pressure. In a particular case, the submaximal age-related heart rate is 85% of the maximum age-related heart rate, which is calculated by the formula:
208 - (произведение 0,7 на возраст).208 - (product 0.7 by age).
В рамках настоящего изобретения осуществляется диагностика ИБС в покое, как описано далее. Регистрируемая (или зарегистрированная) ЭКГ подвергается разметке и фильтрации, в частности, с использованием базового алгоритма разметки и фильтрации ЭКГ, как описано далее.Within the framework of the present invention, the diagnosis of coronary artery disease at rest is carried out as described below. The recorded (or recorded) ECG is marked and filtered, in particular, using the basic ECG marking and filtering algorithm, as described below.
Так, осуществляется для поиска пиков сигнал ЭКГ подвергается цифровой фильтрации в заданной полосе частот, например, в полосе частот 0.05…100 Гц (указанная полоса содержит полезный сигнал ЭКГ, достаточный для детекции комплексов), после чего осуществляется поиск R-пиков при помощи метода/алгоритма Пана-Томпкинса (который используется для обработки ЭКГ и который описан, например, в "Алгоритм Пана-Томпкинса в системе электрокардиографа "HEARTBIT"", Керимбаев Нурасыл Нурымулы, Мадиева Балнур Абдинабикызы). Также кроме метода/алгоритма Пана-Томпкинса может быть использован любой другой (один из известных, например, алгоритмы Cuiwei Li, Romero Legaretta и т.д.) метод/алгоритм для поиска пиков.So, to search for peaks, the ECG signal is digitally filtered in a given frequency band, for example, in a frequency band of 0.05 ... 100 Hz (this band contains a useful ECG signal sufficient for detecting complexes), after which the search for R-peaks is carried out using the method / the Pan-Tompkins algorithm (which is used for ECG processing and which is described, for example, in "The Pan-Tompkins algorithm in the HEARTBIT electrocardiograph system", Kerimbaev Nurassyl Nurymuly, Madieva Balnur Abdinabikyzy). Also, in addition to the Pan-Tompkins method / algorithm, any other (one of the known, for example, the Cuiwei Li, Romero Legaretta, etc. algorithms) method / algorithm for finding peaks can be used.
Далее, с уже имеющейся информацией о положении R-пиков (позиции пиков) средствами системы, реализующей настоящее изобретение, осуществляется адаптивная фильтрация ЭКГ. При этом используется три типа фильтров: фильтр искажений базовой линии (НЧ-шумов), фильтр удаления наводки (режектор), фильтр нижних частот (low-pass).Further, with the already available information about the position of the R-peaks (positions of the peaks) by means of the system implementing the present invention, adaptive filtering of the ECG is carried out. In this case, three types of filters are used: a baseline distortion filter (low-noise), a noise removal filter (notch), and a low-pass filter.
На ФИГ. 1 показан примерный вариант результата работы фильтра искажений базовой линии (НЧ-шумов).FIG. 1 shows an example of the result of the baseline distortion filter (low-frequency noise).
НЧ-шумы, приводящие к искажению базовой линии, могут быть вызваны плохим контактом частей тела пользователя с электродами (например, пальца с датчиком), особенностями дыхания и т.д. Искажения базовой линии могут приводить не только к неверным значениям амплитуды в опорных точках, но также искажать форму QRS-комплекса, препятствовать корректному построению усредненного кардиоцикла (УКЦ).Low-frequency noise that distorts the baseline can be caused by poor contact of the user's body parts with the electrodes (for example, a finger with a sensor), breathing patterns, etc. Baseline distortions can lead not only to incorrect values of the amplitude at the reference points, but also distort the shape of the QRS complex, and prevent the correct construction of the averaged cardiac cycle (UCC).
Принцип работы фильтра искажений базовой линии (НЧ-шумов) следующий. Осуществляется поиск точек изолинии ЭКГ, находящихся непосредственно перед QRS-комплексом. Для этого может применяться алгоритм на основе первой производной: осуществляется перемещение (двигаемся) от найденного R-пика влево, пока модуль производной не станет меньше заданного порога, то есть сигнал не перестанет существенно меняться. В качестве порога используется значение, равное 1/20 х максимальное значение производной на переднем фронте R-волны.The principle of operation of the baseline distortion filter (low-frequency noise) is as follows. The search for the ECG isoline points located directly in front of the QRS complex is carried out. For this, an algorithm based on the first derivative can be applied: we move (move) from the found R-peak to the left until the modulus of the derivative becomes less than a given threshold, that is, the signal does not stop changing significantly. A value equal to 1/20 x the maximum value of the derivative at the leading edge of the R-wave is used as the threshold.
Далее по найденным точкам изолинии строится гладкий сплайн (кубический или большего порядка), который моделирует искажения базовой линии. После его вычитания остается сигнал, лишенный НЧ-помех.Further, according to the found points of the isoline, a smooth spline (cubic or higher order) is constructed, which models the distortion of the baseline. After subtracting it, the signal remains devoid of low frequency interference.
Данный способ используется адаптивным фильтром, т.е. его характеристики зависят от уровня шума. Поскольку частотные составляющие шума и полезного сигнала существенно пересекаются (адаптивность принципиальна): резкие броски базовой линии могут соответствовать частоте до 0.5-1 Гц, однако, как правило, для диагностики ишемии используется ST-сегмент, который занимает меньшие частоты, поэтому любой классический фильтр, успешно удаляющий НЧ-шум, может искажать полезный сигнал.This method is used by an adaptive filter, i.e. its performance depends on the noise level. Since the frequency components of the noise and the useful signal intersect significantly (adaptability is fundamental): sharp peaks of the baseline can correspond to a frequency of up to 0.5-1 Hz, however, as a rule, the ST segment is used to diagnose ischemia, which occupies lower frequencies, therefore any classical filter, successfully removing low-frequency noise, can distort the desired signal.
Описываемый фильтр способен убирать сильные броски на интервале всего из пары комплексов.The described filter is able to remove strong throws in the interval of just a couple of complexes.
На ФИГ. 1 сигнал 101является исходным сигналом ЭКГ с НЧ-шумом, а сигнал 111 - сигнал после применения описанного фильтра искажений базовой линии (НЧ-шумов).FIG. 1
На ФИГ. 2 показан примерный вариант результата работы фильтра удаления наводки (режектора).FIG. 2 shows an example of the result of the interference removal filter (notch).
Как показано на ФИГ. 2, сигнал 122 является исходным сигналом ЭКГ, а сигнал 132 - сигнал после применения фильтра удаления наводки (режектора).As shown in FIG. 2, signal 122 is the original ECG signal, and signal 132 is the signal after applying the noise removal filter (notch).
Фильтр удаления наводки (режектор) используется, когда в кардиограмме наблюдается гармоническая помеха на двух базовых частотах: 50 Гц - наводка от сетевого оборудования и 60 Гц - частота обновления экрана вычислительного устройства, например, смартфона. Для ее удаления используется каскад из классических БИХ-фильтр Баттерворта с шириной вырезаемой полосы 0.5 Гц. Такой подход позволяет убрать наводку с амплитудой, намного превосходящей амплитуду полезного сигнала ЭКГ, без повреждения полезного сигнала.A noise removal filter (notch) is used when harmonic interference is observed in the cardiogram at two basic frequencies: 50 Hz - interference from network equipment and 60 Hz - the refresh rate of the screen of a computing device, for example, a smartphone. To remove it, a cascade of the classic IIR Butterworth filter with a cut-out bandwidth of 0.5 Hz is used. This approach allows you to remove pickup with an amplitude that is much higher than the amplitude of the useful ECG signal, without damaging the useful signal.
На ФИГ. 3 показан примерный вариант результата работы фильтра нижних частот (low-pass).FIG. 3 shows an example of the result of a low-pass filter.
Фильтр нижних частот (low-pass) используется, когда на ЭКГ-сигнале присутствует умеренная миограмма, которая может помешать точному определению необходимых параметров. Как и в случае низких частот, сложность фильтрации заключается в том, что полезный сигнал ЭКГ (QRS-комплексы) простирается на достаточно высокие частоты: 100 Гц и выше. Такая ВЧ-информация может использоваться при вычислении некоторых параметров для постановки диагноза ИБС. Компоненты миограммы могут находиться на частотах менее 30 Гц.A low-pass filter is used when there is a moderate myogram on the ECG signal, which can interfere with the accurate determination of the required parameters. As in the case of low frequencies, the complexity of filtering lies in the fact that the useful ECG signal (QRS complexes) extends to fairly high frequencies: 100 Hz and above. This HF information can be used to calculate some parameters for the diagnosis of coronary artery disease. The components of the myogram can be at frequencies less than 30 Hz.
Одним из решений является использование классического линейного фильтра. В данном случае может подойти фильтр с бесконечной импульсной характеристикой (т.н. БИХ-фильтр), поскольку он обеспечивает резкий переход амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) между полосами пропускания и подавления. Такой фильтр позволяет практически полностью подавить ВЧ-шум в заданном частотном диапазоне и сохранить полезный сигнал в полосе пропускания. Одним из вариантов является фильтр Баттерворта четвертого порядка, в частности, с частотой среза 70 Гц. Для указанного порядка фильтра Баттерворта спад амплитудно-частотной характеристики уже достаточно резкий, а эффект Гиббса (паразитные колебания при подаче на фильтр резких импульсов) еще не сильно выражен. Также, фильтр Баттерворта обладает линейной фазо-частотной характеристикой в полосе пропускания, т.е. частотные компоненты сигнала при прохождении через упомянутый фильтр имеют одинаковую задержку, следовательно сигнал не будет подвергнут (сильному) искажению.One solution is to use a classic line filter. In this case, an infinite impulse response filter (so-called IIR filter) may be suitable, since it provides a sharp transition of the amplitude-frequency response (AFC) between the passband and the suppression band. This filter allows you to almost completely suppress high-frequency noise in a given frequency range and keep the useful signal in the passband. One option is a fourth order Butterworth filter, in particular with a cutoff frequency of 70 Hz. For the specified order of the Butterworth filter, the drop in the amplitude-frequency characteristic is already quite sharp, and the Gibbs effect (parasitic oscillations when sharp pulses are applied to the filter) is not yet very pronounced. Also, the Butterworth filter has a linear phase-frequency response in the passband, i.e. the frequency components of the signal when passing through the said filter have the same delay, therefore the signal will not be (severely) distorted.
Другим вариантом является использование адаптивного фильтра на основе вейвлетов (от англ. wavelet - небольшая волна, рябь - математическая функция, позволяющая анализировать различные частотные компоненты данных), который, в частном случае, позволяет избежать искажений фазы, и/или эффекта Гиббса на артефактах, и позволяет сохранить на ЭКГ острые R-пики (сохранить полезный сигнал на выходе lowpass-фильтра).Another option is to use an adaptive filter based on wavelets (from the English wavelet - a small wave, ripple is a mathematical function that allows you to analyze various frequency components of the data), which, in a particular case, avoids phase distortions and / or the Gibbs effect on artifacts. and allows you to save sharp R-peaks on the ECG (save a useful signal at the output of the lowpass filter).
Как показано на ФИГ. 3(A), сигнал 143 является исходным сигналом ЭКГ, а, как показано на ФИГ. 3 (Б) сигнал 153 - сигнал после применения фильтра нижних частот (low-pass). В частном случае осуществления настоящего изобретения, осуществляется разложение, по крайней мере, ЭКГ-сигнала на вейвлет-коэффициенты (т.е., в частном случае, осуществляется анализ сигналов в плоскости вейвлет-коэффициентов), осуществляется приравнивание нулю малых коэффициентов (в частности, с использованием процедуры для определения порога "малости" - "wavelet shrinkage") на уровнях, соответствующих высокой частоте (в частности, более 70 Гц) и осуществляется применение обратного вейвлет-преобразования. Так, упомянутое зануление малых коэффициентов (коэффициенты разложения исходного сигнала по базису, образованному материнским вейвлетом) осуществляется во временной области (во времени, в частности на временной шкале), причем, стоит отметить, что частота 70 Гц подобрана экспериментально и может варьироваться, например, в зависимости от уровня ВЧ-шума.As shown in FIG. 3 (A), signal 143 is the original ECG signal, and as shown in FIG. 3 (B) signal 153 - the signal after applying the low-pass filter. In the particular case of the implementation of the present invention, at least the ECG signal is decomposed into wavelet coefficients (i.e., in a particular case, signals are analyzed in the plane of the wavelet coefficients), small coefficients are equated to zero (in particular, using the procedure for determining the "smallness" threshold - "wavelet shrinkage") at levels corresponding to a high frequency (in particular, more than 70 Hz) and the application of the inverse wavelet transform is carried out. So, the mentioned zeroing of small coefficients (the coefficients of the decomposition of the original signal in the basis formed by the parent wavelet) is carried out in the time domain (in time, in particular on the time scale), moreover, it should be noted that the frequency of 70 Hz was selected experimentally and can vary, for example, depending on the RF noise level.
На основе корреляционного анализа все найденные кардиоциклы классифицируются на группы по принципу схожести формы QRS-T. То есть вычисляются попарные корреляции всех комплексов (по сегментам QRS-T), далее происходит стандартная кластеризация на основе указанной меры близости (например, с использованием алгоритмов агломеративной кластеризации).Based on the correlation analysis, all found cardiocycles are classified into groups according to the principle of similarity of the QRS-T shape. That is, pairwise correlations of all complexes are calculated (by QRS-T segments), then standard clustering takes place based on the specified proximity measure (for example, using agglomerative clustering algorithms).
При этом для нормальной ЭКГ должен получиться явный доминантный тип. Оставшиеся комплексы представляют собой искаженные шумом, а также экстрасистолы. Патологическая кардиограмма может содержать сравнимые по численности группы нормальных комплексов и экстрасистол.In this case, for a normal ECG, an obvious dominant type should turn out. The remaining complexes are distorted by noise, as well as extrasystoles. A pathological cardiogram may contain groups of normal complexes and extrasystoles comparable in size.
При дальнейшем анализе все ненормальные комплексы исключаются из рассмотрения. При этом запись может быть вообще исключена из рассмотрения, например, при наличии значительного сегмента записи с артефактами, пользователю будет предложено повторить измерение, а при наличии большого количества экстрасистол - будет предложено обратиться к доктору.Upon further analysis, all abnormal complexes are excluded from consideration. In this case, the recording can be completely excluded from consideration, for example, in the presence of a significant segment of the recording with artifacts, the user will be prompted to repeat the measurement, and in the presence of a large number of extrasystoles, it will be suggested to consult a doctor.
Для построения УКЦ выбирается небольшое число (заранее заданное, например, около 10-15) попарно похожих комплексов хорошего качества с примерно равным интервалом RR, по возможности длинным. Найденные комплексы совмещаются по R-пику по критерию минимальности попарных корреляций. УКЦ вычисляется как среднее арифметическое указанных комплексов.To build the CCC, a small number (predetermined, for example, about 10-15) of pairwise similar complexes of good quality with an approximately equal RR interval, as long as possible, is selected. The found complexes are combined according to the R-peak according to the criterion of minimality of pairwise correlations. UCC is calculated as the arithmetic mean of the indicated complexes.
Далее УКЦ подвергается разметке - осуществляется поиск маркеров Р, QRS, Т -волн, их амплитуды, как более подробно описано далее. Рассчитываемые признаки изображены на ФИГ. 4.Further, the CCC is subjected to marking - a search is carried out for markers of P, QRS, T-waves, their amplitudes, as described in more detail below. The calculated features are depicted in FIG. 4.
На ФИГ. 4 показаны рассчитываемые признаки, согласно настоящему изобретению.FIG. 4 shows calculated features according to the present invention.
На ФИГ. 5 показана сущность разметки кардиокомплексов с использованием подхода (способа, метода) на основе сглаженной производной сигнала.FIG. 5 shows the essence of the marking of cardio complexes using the approach (method, method) based on the smoothed derivative of the signal.
Кривая 165 является ЭКГ комплексом. Методом Савицкого-Голея рассчитываются первые производные сигнала с различной степенью сглаживания. Кривая 175 - менее сглаженная производная, ширина окна соответствует примерной частоте комплекса QRS, кривая 185 - более сглаженная, ширина окна соответствует примерной частоте Р и Т-волн, данная производная не рассчитана для области QRS-комплекса.
Осуществляется (с использованием алгоритма) нахождение точки максимумов и минимумов производных. Указанные точки (маркеры 195) соответствуют точкам максимальной крутизны фронтов волн комплекса. На тренде, показанном кривой 185, два минимума соответствуют передним фронтам Р и Т-волны, два максимума - задним фронтам Р и Т-волны. На тренде, показанном на кривой175, максимум соответствует нисходящему фронту от R до S-пика, минимумы - восходящие фронты к R-пику и после S-пика. Сами пики сигнала могут быть найдены по точкам, в которых производная обращается в нуль.It is carried out (using the algorithm) to find the point of the maxima and minima of the derivatives. The indicated points (markers 195) correspond to the points of the maximum steepness of the wave fronts of the complex. In the trend shown by
Для определения точных границ волн алгоритм двигается от найденных экстремумов производных, удаляясь от пиков волн, пока абсолютное значение производной не станет меньше некоторого порога. Найденные границы Р, QRS и конец Т обозначены на ФИГ. 5 маркерами 205.To determine the exact boundaries of waves, the algorithm moves from the found extrema of the derivatives, moving away from the peaks of the waves, until the absolute value of the derivative becomes less than a certain threshold. The found boundaries of P, QRS and the end of T are indicated in FIG. 5 markers 205.
В зависимости от реализации алгоритма, указанная разметка производится для усредненного комплекса или для всех хороших комплексов записи (потактово).Depending on the implementation of the algorithm, the indicated markup is performed for the averaged complex or for all good recording complexes (per cycle).
Таким образом осуществляется определение временных и амплитудных параметров комплекса, а также дополнительные параметры:Thus, the time and amplitude parameters of the complex are determined, as well as additional parameters:
- PQ - время от начала Р-волны до начала QRS-комплекса;- PQ - time from the beginning of the P-wave to the beginning of the QRS complex;
- QT - время от начала QRS-комплекса до конца Т-волны;- QT - time from the beginning of the QRS-complex to the end of the T-wave;
-QTc - корригированный интервал QTc (нормирован к пульсу), используется формула Базетта;-QTc - corrected QTc interval (normalized to the pulse), Bazett's formula is used;
- ТрТе - время от пика Т-волны до ее окончания;- TrTe - the time from the peak of the T-wave to its end;
- VAT - время от начала QRS до R-пика;- VAT - time from the beginning of the QRS to the R-peak;
- AJ - амплитуда в точке "J" (конец QRS);- AJ - amplitude at point "J" (end of QRS);
- AJ80 - амплитуда в точке "J"+80 мс;- AJ80 - amplitude at point "J" +80 ms;
- QT/TQ (только при потактовой разметке) - отношение длины QT к времени от конца Т-волны предыдущего комплекса до начала QRS-комплекса следующего (величина TQ).- QT / TQ (only with beat-by-cycle marking) - the ratio of the QT length to the time from the end of the T-wave of the previous complex to the beginning of the QRS complex of the next (TQ value).
Также, в рамках настоящего изобретения осуществляется оценка качества обрабатываемой ЭКГ. В силу специфики съема возможны различные виды артефактов. На плохой ЭКГ из-за шума рассчитываемые признаки могут быть искажены, что, в конечном счете, может привести к неверному диагнозу. В таком случае пользователю предлагается повторение измерения.Also, within the framework of the present invention, the quality of the processed ECG is assessed. Due to the specifics of the removal, various types of artifacts are possible. On a bad ECG, due to noise, the calculated signs can be distorted, which, ultimately, can lead to a misdiagnosis. In this case, the user is prompted to repeat the measurement.
Каждая запись ЭКГ по уровню шума относится к одной из следующих групп (от плохого к хорошему):Each ECG recording by noise level belongs to one of the following groups (from bad to good):
1. Условный "мусор" (пример которого приведен на ФИГ. 6) - записи, не распознаваемые как ЭКГ. Это большие броски/колебания, превосходящие по энергии и амплитуде QRS на большей части записи. Также к данной группе относится сильный шум от контакта электродов. При этом QRS-комплексы сильно повреждены («перекручены», наклонены в разные стороны и т.д.), визуально возникает ложное впечатление различной морфологии QRS. Такие ЭКГ, в частном случае, исключаются из обработки.1. Conditional "garbage" (an example of which is shown in FIG. 6) - records that are not recognized as ECG. These are large bursts / oscillations, exceeding the QRS in energy and amplitude for most of the recording. Also, this group includes strong noise from the contact of the electrodes. In this case, the QRS complexes are severely damaged ("twisted", tilted in different directions, etc.), visually there is a false impression of different QRS morphology. Such ECGs, in a particular case, are excluded from processing.
2. Умеренный шум от контакта электродов (пример которого приведен на ФИГ. 7). Видно форму QRS, но колебания базовой линии сравнимы с Р и Т волнами.2. Moderate noise from electrode contact (an example of which is shown in FIG. 7). The QRS shape is visible, but baseline fluctuations are comparable to P and T waves.
У таких записей затруднен анализ ST-T-сегмента потактово. Однако может быть построена УКЦ удовлетворительного качества и осуществляться оценка ишемии по его параметрам. Такие записи являются ограниченно годными, в зависимости от реализации алгоритма могут быть обработаны.For such records, it is difficult to analyze the ST-T segment by cycle. However, a SCC of satisfactory quality can be built and ischemia can be assessed by its parameters. Such records are of limited validity, depending on the implementation of the algorithm, they can be processed.
3. Высокий ВЧ шум. При этом признаки ЭКГ на основе ВЧ-компонент окажутся искаженными. Если запись не содержит других артефактов, можно оценивать ишемию по специальной сокращенной модели без информации о высоких частотах.3. High RF noise. In this case, the signs of the ECG based on the HF components will be distorted. If the recording does not contain other artifacts, ischemia can be assessed using a special reduced model without information about high frequencies.
4. ЭКГ удовлетворительного качества - в сумме на более чем 70% длины не встречается шумов, отмеченных в пп. 1-3.4. ECG of satisfactory quality - in total, more than 70% of the length does not meet the noises noted in paragraphs. 1-3.
На ФИГ. 6 показан примерный вариант «мусора», записей, не распознаваемых как ЭКГ, согласно настоящему изобретению, в котором невозможно определить даже R-пики.FIG. 6 shows an exemplary version of "garbage", records that are not recognized as ECG, according to the present invention, in which it is impossible to determine even R-peaks.
На ФИГ. 7 показан примерный вариант умеренного шума, записей с умеренным шумом от контакта электродов, согласно настоящему изобретению, в котором QRS области просматриваются хорошо, нет артефактов, которые классифицируются как ложные эктопические КЦ, может быть построен нормальный УКЦ (примерный вариант которого показан на ФИГ. 9), по нему определить длины интервалов. Однако, потактовая оценка Р-волны и сегмента ST-T, в частном случае, невозможна.FIG. 7 shows an exemplary version of moderate noise, recordings with moderate noise from electrode contact, according to the present invention, in which QRS areas are well viewed, there are no artifacts that are classified as false ectopic CCs, a normal CCC can be built (an example of which is shown in FIG. 9 ), use it to determine the lengths of the intervals. However, cycle-by-cycle assessment of the P-wave and ST-T segment, in a particular case, is impossible.
На ФИГ. 8 показан пограничный случай между "мусором" и умеренным шумом, в частности, примерный вариант записей, лежащих между записями, не распознаваемыми как ЭКГ и записями с умеренным шумом, согласно настоящему изобретению, в котором уже можно определить большую часть КЦ доминантного типа. Но шум настолько высок, что проскакивают ложные ЖЭС.FIG. 8 shows the borderline case between "garbage" and moderate noise, in particular, an exemplary version of the records lying between the records not recognizable as ECG and records with moderate noise, according to the present invention, in which it is already possible to determine most of the CC of the dominant type. But the noise is so high that false LESs slip through.
На ФИГ. 9 показан примерный вариант построенного упомянутого «нормального УКЦ», согласно настоящему изобретению.FIG. 9 shows an exemplary embodiment of the above-mentioned "normal CCC" constructed according to the present invention.
Классификация записей ЭКГ по описанным группам осуществляется следующим образом. Основными индикаторами плохого качества являются:The classification of ECG recordings according to the described groups is carried out as follows. The main indicators of poor quality are:
1) повышенное число различных форм QRS на единицу длины записи,1) an increased number of different QRS forms per unit of recording length,
2) повышенное количество плохих КЦ.2) an increased number of bad CCs.
Первая величина получена на основе процедуры классификации (комплексов), как описано выше. При сильных артефактах возникает множество попарно непохожих друг на друга КЦ, как показано на ФИГ. 10.The first value is obtained on the basis of the classification procedure (complexes) as described above. With strong artifacts, there are many pairwise dissimilar CCs, as shown in FIG. ten.
На ФИГ. 10 показан типичный пример плохой ЭКГ, согласно настоящему изобретению.FIG. 10 shows a typical example of a bad ECG according to the present invention.
В норме в одной записи должно встречаться небольшое количество форм: одна доминантная, несколько типов экстрасистол + еще можно зарезервировать несколько типов на артефакты.Normally, one record should contain a small number of forms: one dominant, several types of extrasystoles + you can still reserve several types for artifacts.
Количество плохих КЦ для второй величины определяется следующим образом. По описанной выше процедуре для каждого комплекса оцениваются границы QRS, далее измеряются амплитуды до, во время и после QRS, если они превышают заданные пороги, то комплекс считается плохим.The number of bad CCs for the second value is determined as follows. According to the procedure described above, the QRS boundaries are estimated for each complex, then the amplitudes before, during and after the QRS are measured, if they exceed the specified thresholds, then the complex is considered bad.
В частном случае, при наличии артефактов в более, чем 30% записи, ЭКГ относится к первой группе и отбраковывается.In a particular case, in the presence of artifacts in more than 30% of the recording, the ECG belongs to the first group and is rejected.
Для второй группы записей (умеренный шум) производится потактовая оценка ST-Т. В частном случае Р-волна может не оцениваться, поскольку ее может не быть (ФП, наджелудочковые ритмы); Т-волна в упомянутом отведении может быть плохо выражена, что может приводить к относительно большой дисперсии в нормальных ЭКГ. Поэтому, в частном случае, основными показателями для оценки качества являются средние значение скользящей дисперсии (окно 10 комплексов) для амплитуд в точках J, J+80 мс, R+120 мс. Скользящие дисперсии используются для отслеживания быстрых изменений, иначе могут быть отбракованы все пробы под нагрузкой. Пороги выбираются следующим образом: для J - 60 мкВ, для J+80 мс и R+120 мс - 50 мкВ.For the second group of recordings (moderate noise), a cycle-by-cycle ST-T evaluation is performed. In a particular case, the P-wave may not be assessed, since it may not be present (AF, supraventricular rhythms); The T-wave in this lead can be poorly defined, which can lead to relatively large dispersion in normal ECGs. Therefore, in a particular case, the main indicators for assessing the quality are the average value of the moving variance (window of 10 complexes) for the amplitudes at points J, J + 80 ms, R + 120 ms. Sliding variances are used to track rapid changes, otherwise all samples under load may be rejected. The thresholds are selected as follows: for J - 60 μV, for J + 80 ms and R + 120 ms - 50 μV.
ВЧ шум для третьей группы оценивается следующим образом. К сигналу применяется только фильтр от НЧ-помех. Далее при помощи lowpass-фильтра, как описано выше, оценивается мощность ВЧ-шума в сигнале. При превышении порога запись относится к третьей группе (группе 3) и при последующей обработке из рассмотрения исключаются все признаки, содержащие информацию о высоких частотах.RF noise for the third group is estimated as follows. Only a low-frequency interference filter is applied to the signal. Next, using a lowpass filter, as described above, the RF noise power in the signal is estimated. If the threshold is exceeded, the record belongs to the third group (group 3), and during subsequent processing, all signs containing information about high frequencies are excluded from consideration.
Далее, согласно настоящему изобретению описаны способы (в том числе алгоритмы) вычисления сложных признаков на основе вейвлетов.Further, according to the present invention, methods (including algorithms) for computing complex features based on wavelets are described.
Признаки на основе вейвлет-преобразования "первая производная".Features based on the "first derivative" wavelet transform.
Отображение сигнала f(t) в функцию двух переменных CWTf осуществляется с использованием непрерывного вейвлет преобразования по следующей формуле:The signal f (t) is mapped into a function of two variables CWTf using a continuous wavelet transform according to the following formula:
Где ψ - функция, называемая материнским вейвлетом, параметр «а» отвечает за масштабирование, «b» - за сдвиг, т.е. указанные параметры ассоциированы соответственно с частотой и временем.Where ψ is a function called the mother wavelet, the parameter "a" is responsible for scaling, "b" - for the shift, i.e. these parameters are associated with frequency and time, respectively.
Можно видеть, что описанное преобразование напоминает зависящее от времени преобразование Фурье, только вместо базиса из экспонент, используется разложение функции f(t) по некоторому базису на основе вейвлета ψ. Выбором конкретного типа вейвлета могут быть выделены необходимые характеристики сигнала.It can be seen that the described transformation resembles the time-dependent Fourier transform, only instead of a basis of exponentials, an expansion of the function f (t) in some basis based on the wavelet ψ is used. By choosing a specific type of wavelet, the required characteristics of the signal can be selected.
Таким образом, описанное преобразование осуществляет отображение сигнала в двухмерное пространство (время, частота).Thus, the described transformation maps the signal into two-dimensional space (time, frequency).
Рассмотрим вейвлет-преобразование, соответствующее первой производной. Для этого в качестве ψ может использоваться функция, называемая квадратичным сплайном.Consider the wavelet transform corresponding to the first derivative. For this, a function called a quadratic spline can be used as ψ.
На ФИГ. 11 показано упомянутое вейвлет-преобразование одного комплекса. На ФИГ. 11 показан сам комплекс с маркерами Р, QRS, Т и его двухмерное вейвлет-преобразование. По горизонтальной оси шкала времени, она одинакова для обоих рисунков, по вертикальной оси в нижней части рисунка - частота, от 4 до 64 Гц в логарифмическом масштабе (ось направлена сверху вниз).FIG. 11 shows the aforementioned wavelet transform of one complex. FIG. 11 shows the complex itself with markers P, QRS, T and its two-dimensional wavelet transform. The horizontal axis is the time scale, it is the same for both figures, the vertical axis at the bottom of the figure is the frequency, from 4 to 64 Hz in a logarithmic scale (the axis is directed from top to bottom).
Градиентом цвета закодирована величина вейвлет-преобразования: красный (311) - большие положительные значения, синий (321) - отрицательные, зеленый (331) - малые. Можно видеть, что каждый фронт волны образует протяженное по оси частот пятно. Восходящим фронтам соответствуют красные пятна (положительные значения производной), нисходящим - синие (отрицательные значения производной).The color gradient encoded the value of the wavelet transform: red (311) - large positive values, blue (321) - negative, green (331) - small. It can be seen that each wave front forms a spot extended along the frequency axis. Rising fronts correspond to red spots (positive values of the derivative), to descending fronts - blue ones (negative values of the derivative).
Также можно видеть, что QRS обладает наибольшей энергией на высоких частотах, а Р, Т-волны - на низких.You can also see that the QRS has the highest energy at high frequencies, and the P, T-waves at low frequencies.
Посредством сечений изображения по фиксированной частоте могут быть получены графики первой производной с различными степенями сглаживания (ширина окна сглаживания будет являться величиной, обратной к указанной частоте).By means of sections of the image at a fixed frequency, graphs of the first derivative with various degrees of smoothing can be obtained (the width of the smoothing window will be the reciprocal of the indicated frequency).
При расчете параметров QRS рассматриваемая полоса частот 4…4 Гц. При этом используется логарифмическая сетка частот 4, 8, 16, 32, 64 Гц. В частном случае смотреть более высокие частоты смысла нет (в том числе, как показали эксперименты): линии R растворяются в шуме, даже на фильтрованном сигнале начинается расщепление R-зубца, что сильно затрудняет анализ. На частотах ниже 4 Гц красное пятно, соответствующее переднему фронту R, сливается с красным пятном от Р-волны, из-за чего нахождение начала R становится сложной задачей, а также искажается позиция линии максимума. Аналогичный эффект происходит и на заднем фронте R в случае отрицательной Т-волны.When calculating the QRS parameters, the considered frequency band is 4 ... 4 Hz. In this case, a logarithmic grid of frequencies of 4, 8, 16, 32, 64 Hz is used. In a particular case, there is no point in looking at higher frequencies (including, as shown by experiments): the R lines dissolve in noise, even on a filtered signal, the R-wave splitting begins, which greatly complicates the analysis. At frequencies below 4 Hz, the red spot corresponding to the leading edge of R merges with the red spot from the P-wave, which makes it difficult to find the beginning of R, and the position of the maximum line is distorted. A similar effect occurs at the trailing edge of R in the case of a negative T-wave.
По тем же соображениям для расчета параметров Т-волны используется сетка частот 2, 4, 6, 8, 10 Гц (в частности, не логарифмическая).For the same reasons, to calculate the parameters of the T-wave, a frequency grid of 2, 4, 6, 8, 10 Hz (in particular, not logarithmic) is used.
Далее будут использоваться следующие параметры:Further, the following parameters will be used:
1. Полные интегралы по пятнам QRS и Т-волн (т.е. полные мощности склонов волн).1. Full integrals over QRS and T-wave spots (ie full powers of wave slopes).
2. Интегралы по пятнам QRS и Т по частотным диапазонам, образованным нарезкой по указанным выше частотным сеткам (как показано на ФИГ. 12).2. Integrals over the QRS and T spots over the frequency ranges formed by cutting along the above frequency grids (as shown in FIG. 12).
На ФИГ. 12 показан примерный вариант разбиения результата вейвлет-преобразования на частотные диапазоны, по которым рассчитываются интегралы мощности, согласно настоящему изобретению.FIG. 12 shows an exemplary embodiment of dividing the result of the wavelet transform into frequency ranges over which the power integrals are calculated, according to the present invention.
Профиль линии максимума.Maximum line profile.
Для каждого пятна, соответствующего некоторому склону, и фиксированного значения частоты f может быть найдена позиция абсолютного максимума (для красного пятна это будет максимум, для синего - минимум). Если соединить все такие позиции, следуя по пятну вдоль оси частот, может быть получена непрерывная линия, которая называется линия абсолютного максимума.For each spot corresponding to a certain slope and a fixed value of frequency f, the position of the absolute maximum can be found (for the red spot it will be the maximum, for the blue spot it will be the minimum). If you connect all such positions, following the spot along the frequency axis, a continuous line can be obtained, which is called the line of absolute maximum.
Аналогичным образом вдоль оси частот могут быть проведены линии нулей, которые располагаются между пятнами (т.е. достаточно просто отметить точки, где вейвлет-преобразование обращается в нуль). Данные линии будет соответствовать пикам на ЭКГ. Иллюстрация показана на ФИГ. 13.Likewise, lines of zeros can be drawn along the frequency axis, which are located between the spots (i.e., it is enough to simply mark the points where the wavelet transform vanishes). These lines will correspond to the peaks on the ECG. An illustration is shown in FIG. 13.
На ФИГ. 13 приведен комплекс с вейвлет-преобразованием "первая производная". Для QRS комплекса проведены описанные линии максимумов и линии нулей, выделенные цветом и цифрами.FIG. 13 shows a complex with a first derivative wavelet transform. For the QRS complex, the described lines of maxima and lines of zeros are drawn, highlighted in color and numbers.
Линия 412 (линия «2», фиолетовый цвет) - максимум по красному пятну, соответствующему переднему фронту R-волны.Line 412 (line “2”, purple) - the maximum along the red spot, corresponding to the leading edge of the R-wave.
Линия 414 (линия «4», белый цвет) - минимум по синему пятну, соответствующему заднему фронту R-волны.Line 414 (line “4”, white) is the minimum at the blue spot corresponding to the trailing edge of the R-wave.
Линия 413 (линия «3», черный цвет) - линия нуля, соответствует R-пику.Line 413 (line "3", black) - the zero line, corresponds to the R-peak.
Линия 411 (линия «1») и линия 415 (линия «5») - линии нулей, соответствующие границам QRS.Line 411 (line "1") and line 415 (line "5") are the lines of zeros corresponding to the boundaries of the QRS.
При прохождении по какой-нибудь линии максимума, при этом при сопоставлении каждому значению частоты соответствующего значения вейвлет-преобразования на линии максимума, может быть сформирован график, приведенный на ФИГ. 14.When passing along any line of the maximum, while comparing each frequency value to the corresponding value of the wavelet transform on the maximum line, the graph shown in FIG. fourteen.
На ФИГ. 14 показан пример для переднего фронта R-волны, согласно настоящему изобретению.FIG. 14 shows an example for an R-wave leading edge according to the present invention.
На ФИГ. 14 можно видеть, что значение по линии максимума фронта R-волны возрастает до некоторой частоты, потом начинает спадать. Максимальное значение и частоту, на которой оно достигается, назовем соответственно Аmax и Fmax.FIG. 14 it can be seen that the value along the line of the maximum of the R-wave front increases to a certain frequency, then begins to decrease. The maximum value and the frequency at which it is reached will be called Amax and Fmax, respectively.
Для Т-волны максимальное значение будет на меньшей частоте.For the T-wave, the maximum value will be at the lower frequency.
Признаки линии максимума, используемые в дальнейшем:Signs of the maximum line used in the future:
1. полная мощность (интеграл под кривой);1. apparent power (integral under the curve);
2. мощности по частотным диапазонам; интегралы обозначены на ФИГ. 14: I1 (511), I2 (512), I3 (513), I4 (514);2. power by frequency ranges; integrals are indicated in FIG. 14: I1 (511), I2 (512), I3 (513), I4 (514);
3. Значения на частотной сетке;3. Values on the frequency grid;
4. частота максимальной мощности Fmax;4. frequency of maximum power Fmax;
5. максимальная мощность Аmax;5. maximum power Аmax;
6. комбинированные признаки - отношение интегралов из разных частотных диапазонах;6. combined features - the ratio of integrals from different frequency ranges;
7. Интегралы по пятнам, соответствующим фронтам R-волны, разделенным линиями максимума двух фронтов. Области проиллюстрированы на ФИГ. 15: область 1 (611) - от начала R-волны (линия нуля) до линии максимума восходящего склона, область 2 (612) -между линиями максимумов двух склонов, область 3 (613) - от линии максимума нисходящего склона до конца R-волны (линии нуля). Т.е., по сути, вычисляются интегралы мощности средней части R-волны и хвостов.7. Integrals over the spots corresponding to the R-wave fronts separated by the maximum lines of the two fronts. The regions are illustrated in FIG. 15: area 1 (611) - from the beginning of the R-wave (zero line) to the maximum line of the upward slope, area 2 (612) - between the maximum lines of the two slopes, area 3 (613) - from the maximum line of the downward slope to the end of the R- waves (zero lines). That is, in fact, the integrals of the power of the middle part of the R-wave and tails are calculated.
Углы QRS.QRS angles.
На ФИГ. 16 изображен QRS-комплекс (черная кривая) 701 с выделенными углами QRS. Точками А (711) и В (712) обозначены точки максимальной крутизны переднего и заднего фронтов R-волны (рассчитаны как максимумы описанного выше вейвлет-преобразования на частоте 32 Гц).FIG. 16 shows the QRS complex (black curve) 701 with the QRS angles highlighted. Points A (711) and B (712) denote the points of maximum steepness of the leading and trailing edges of the R-wave (calculated as the maxima of the wavelet transform described above at a frequency of 32 Hz).
Интересующие параметры - указанные на рисунке угол a1 (721) и угол а2 (722), зеленый и синий цвет, соответственно. Данные углы характеризуют остроту R-зубца.The parameters of interest are the angle a1 (721) and angle a2 (722) indicated in the figure, green and blue, respectively. These angles characterize the sharpness of the R-wave.
На ФИГ. 17 показан примерный вариант преобразования одного кардиоцикла.FIG. 17 shows an example of the transformation of one cardiocycle.
Вторая производная.Second derivative.
Аналогично описанному выше вейвлет-преобразованию "первая производная", может быть осуществлено преобразование "вторая производная". Для этого может использоваться материнский вейвлет "Мексиканская шляпа", задаваемый формулой:Similar to the "first derivative" wavelet transform described above, the "second derivative" transform can be performed. For this, the mother's Mexican hat wavelet can be used, given by the formula:
ψ(t)=(1-t2)exp(-t2/2).ψ (t) = (1-t 2) exp (-t 2/2).
Можно видеть, что теперь пятна соответствуют не фронтам, а пикам. Синие (807) - пикам с отрицательной кривизной (максимумы Р, R, Т-волн), красные (817) - с положительной кривизной (начала и концы Р, R, Т-волн), зеленые (827) - областям сигнала с малой кривизной (околонулевые значения второй производной).You can see that now the spots correspond not to the fronts, but to the peaks. Blue (807) - peaks with negative curvature (maxima of P, R, T-waves), red (817) - with positive curvature (beginning and ends of P, R, T-waves), green (827) - signal regions with small curvature (near-zero values of the second derivative).
Аналогично определяется понятие линии максимума.The concept of a maximum line is defined in a similar way.
Параметры вейвлет-преобразования "вторая производная", используемые в дальнейшем:The parameters of the second derivative wavelet transform used in what follows:
1. Полные интегралы и интегралы по частотным сеткам, указанным в описании признаков на основе вейвлет-преобразования "первая производная" выше.1. Full integrals and integrals over frequency grids indicated in the description of features based on the "first derivative" wavelet transform above.
2. Параметры, указанные в описании профиля линии максимума выше, для 3 линий максимума: R-пик, S-пик и Т-пик.2. The parameters specified in the description of the high line profile above for the 3 high lines: R-peak, S-peak and T-peak.
Форма ST-T-сегмента.ST-T-segment shape.
Еще одна (в частности, важнейшая) группа параметров связана с ST-T сегментом. Базовые его параметры введены в описании алгоритма разметки: амплитуда в точке "J" и "J" плюс (+) 80 мс. По данным величинам может быть определен один из важнейших параметров - наклон ST-сегмента.Another (in particular, the most important) group of parameters is associated with the ST-T segment. Its basic parameters are entered in the description of the marking algorithm: the amplitude at the "J" and "J" points plus (+) 80 ms. According to these values, one of the most important parameters can be determined - the slope of the ST segment.
Далее определяются сложные параметры ST-T.Next, the complex parameters of the ST-T are determined.
На ФИГ. 18 показан примерный вариант ЭКГ-сигнала одного кардиологического отведения, в частности, на ФИГ. 18 (А) показан общий вид, а на ФИГ. 18 (Б) показан увеличенный фрагмент - примерный вариант ЭКГ-сигнала с признаками, описываемыми в настоящем изобретении, в области ST (848).FIG. 18 shows an exemplary ECG signal of one cardiac lead, in particular in FIG. 18 (A) shows a general view, and FIG. 18 (B) shows an enlarged fragment of an exemplary ECG signal with the features described in the present invention, in the ST region (848).
В отличие от предыдущих анализов R- и Т-волн, в данном частном случае трудность заключается в том, что у ST сегмента достаточно велика вариация формы от пользователя к пользователю, по этой причине достаточно сложно найти устойчивые точки, для которых могут быть вычислены необходимые (требуемые) параметры.Unlike previous analyzes of R- and T-waves, in this particular case, the difficulty lies in the fact that the ST segment has a sufficiently large variation in the shape from user to user, for this reason it is rather difficult to find stable points for which the necessary ( required) parameters.
Далее будут использоваться следующие пять опорных точек ST-T:In the following, the following five ST-T anchor points will be used:
- точка J 908- точка, являющаяся окончанием QRS;- point J 908 - the point that is the end of the QRS;
- точка (J+80), которая является стандартной точкой, используемой при анализе кардиограмм. 918- точка, отстоящая от J (908) на 80 мс; в частном случае, энергии в указанных точках может не вычисляться, поскольку сегмент ЭКГ вокруг точки J (908) имеет очень большую вариабельность: S-волна может отсутствовать или быть доминирующей в комплексе, QRS может иметь плавное или резкое окончание (зависит от особенностей внутрижелудочкового проведения, наличия патологий) и т.д., а для точки J+80 вычисление энергий не требуется, поскольку данная точка находится на ровной прямой;- point (J + 80), which is the standard point used in the analysis of ECGs. 918 is a point 80 ms away from J (908); in a particular case, the energy at these points may not be calculated, since the ECG segment around the J (908) point has very large variability: the S-wave may be absent or dominant in the complex, the QRS may have a smooth or sharp ending (depending on the characteristics of intraventricular conduction , the presence of pathologies), etc., and for the point J + 80, the calculation of energies is not required, since this point is on a straight line;
- точка D2 928 - точка максимума второй производной (центр загиба к Т-волне); положение этой точки зависит от анализируемой частоты (т.е. от ширины окна, по которому считается производная), поэтому в контексте энергий, D2 представляет собой не точку, а некоторую область; описываемая модель предполагает, что от точки J до D2 ST-сегмент является наклонной прямой, При этом, D2 может быть достаточно близка к J, но (в том числе как показали эксперименты), для случая покоя, почти для всех записей, точка D2 лежит правее точки J+80, таким образом, наклон начальной части ST-сегмента может быть охарактеризован амплитудами в точках J и J+80, а начальная фаза нарастающего фронта к Т-волне - энергетическим спектром в точке D2;- point D2 928 - the maximum point of the second derivative (center of the bend to the T-wave); the position of this point depends on the analyzed frequency (i.e., on the width of the window over which the derivative is calculated), therefore, in the context of energies, D2 is not a point, but a certain region; the described model assumes that from point J to D2 the ST-segment is an inclined straight line, In this case, D2 can be quite close to J, but (including as shown by experiments), for the case of rest, for almost all records, point D2 lies to the right of the point J + 80, thus, the slope of the initial part of the ST segment can be characterized by amplitudes at points J and J + 80, and the initial phase of the rising front to the T-wave - by the energy spectrum at point D2;
- точка D1 938 - точка максимума первой производной; аналогично D2, при поиске максимумов вейвлет-преобразования на разных частотах получается некоторая область;- point D1 938 - the maximum point of the first derivative; similarly to D2, when searching for the wavelet transform maxima at different frequencies, a certain region is obtained;
- точка Тр 948 - пик Т-волны.- point Tr 948 - the peak of the T-wave.
Таким образом, модель ST-сегмента сводится к пяти точкам, для которых рассчитываются признаки.Thus, the ST-segment model is reduced to five points for which the features are calculated.
В частном случае, в отличие от случая R-волны, для ST-сегмента не может быть использован вейвлет-анализ в полной мере, что связано с там, что необходимая информация находится на достаточно низких частотах и коротких по длительности сегментах.In a particular case, unlike the case of the R-wave, the wavelet analysis cannot be used to the full extent for the ST segment, which is due to the fact that the necessary information is located at sufficiently low frequencies and short segments in duration.
На ФИГ. 19 показана указанная проблема, согласно настоящему изобретению.FIG. 19 illustrates this problem in accordance with the present invention.
Если необходимо вычислить распределение энергии по частотам в отмеченной точке D2 928 (т.е. понять, насколько острый загиб к Т-волне), то видно, что максимум энергии в этой точке лежит на частоте, соответствующей синусоиде 979 (т.е. кривизна в точке D2 как раз равна кривизне этой синусоиды). Для осуществления полноценного вейвлет-преобразования даже таким компактным вейвлетом, как "Мексиканская шляпа", необходим сегмент сигнала длиной хотя бы 1 период указанной синусоиды. Т.е. на интересующую величину максимума энергии в точке D2 влияют совершенно лишние части ЭКГ: предшествующий R пик, последующая Т- и U-волны и т.д. В добавок результат искажают колебания базовой линии.If it is necessary to calculate the frequency distribution of energy at the marked point D2 928 (i.e. to understand how sharp the bend to the T-wave is), then it can be seen that the maximum energy at this point lies at the frequency corresponding to the sinusoid 979 (i.e., the curvature at point D2 is just equal to the curvature of this sinusoid). To implement a full-fledged wavelet transform, even with such a compact wavelet as "Mexican Hat", a signal segment with a length of at least 1 period of the specified sinusoid is required. Those. the value of the maximum energy of interest at point D2 is influenced by completely unnecessary parts of the ECG: the previous R peak, the subsequent T- and U-waves, etc. In addition, baseline fluctuations distort the result.
Иными словами, проблема возникает от того, что необходимо проанализировать и полностью описать волну, глядя только на маленькую ее часть.In other words, the problem arises from the fact that it is necessary to analyze and fully describe the wave, looking only at a small part of it.
Таким образом, пик спектра исследуемой точки недоступен, а в качестве признаков можно брать только его спадающий склон при более высоких частотах. По этой причине для точек D1, D2, Тр исключается группа признаков "частота максимальной мощности". В частном случае эксперименты показали, что надежно вычислить энергии в указанных точках можно для диапазона [6, 15] Гц (ниже возникает описанная выше проблема, выше - падение и "растворение" мощности в шуме).Thus, the peak of the spectrum of the investigated point is not available, and as signs one can take only its falling slope at higher frequencies. For this reason, for points D1, D2, Tp, the group of features "frequency of maximum power" is excluded. In a particular case, experiments have shown that it is possible to reliably calculate the energies at the indicated points for the range [6, 15] Hz (the problem described above arises below, and above - the drop and "dissolution" of power in noise).
Используемые в дальнейшем признаки сегмента ST-T:Signs of the ST-T segment used in the following:
1. наклон ST (амплитуды J и J80);1.ST slope (amplitudes J and J80);
2. амплитуда Т-волны;2. the amplitude of the T-wave;
3. энергии в точках D1, D2, Тр на сетке частот 6, 11,15 Гц;3.energy at points D1, D2, Tr on the frequency grid 6, 11.15 Hz;
4. интегралы мощности в точках D1, D2, Т по частотным полосам [6, 11] Гц и [11, 15] Гц;4. integrals of power at points D1, D2, T over frequency bands [6, 11] Hz and [11, 15] Hz;
5. время от точки D2 до пика Т-волны.5. time from point D2 to the peak of the T-wave.
Асимметрия Т-волны.T-wave asymmetry.
Данный способ (метод) основан на оценке формы Т-волны. Наличие ишемической болезни может приводить к некоторой ее деформации. Рассчитывается соотношение крутизны переднего и заднего фронтов Т.This method (method) is based on the evaluation of the T-waveform. The presence of coronary artery disease can lead to some of its deformation. The ratio of the slope of the leading and trailing edges T.
На основе вейвлет-преобразования "первая производная" вычисляется производная сигнала по области Т-волны с определенным параметром сглаживания.Based on the "first derivative" wavelet transform, the derivative of the signal over the T-wave region with a certain smoothing parameter is calculated.
На ФИГ. 20 вверху (ФИГ. 20 (А)) представлена последовательность Т-волн от идущих подряд комплексов. В середине (ФИГ. 20 (Б)) - указанная выше производная с широким окном сглаживания, внизу (ФИГ. 20 (В)) - производная с малым окном сглаживания. Маркером 1010 обозначен максимум производной, то есть точка максимальной крутизны переднего фронта, маркером 1020 - минимум, точка максимальной крутизна заднего фронта. Можно видеть, что небольшие колебания на Т-волне, вызванные шумом, приводят к неустойчивости позиции точек.FIG. 20 above (FIG. 20 (A)) shows a sequence of T-waves from successive complexes. In the middle (FIG. 20 (B)) - the above derivative with a wide smoothing window, at the bottom (FIG. 20 (C)) - the derivative with a small smoothing window.
Нецелесообразно (в том числе согласно экспериментам) сглаживать производные с окном более 100 мс, т.е. соответствующей частотой вейвлет-преобразования ниже 10 Гц (при этом алгоритм начинает захватывать ST-сегмент или следующую Р-волну при высоком пульсе), а также выше 100 Гц (слишком сильно влияние шума, на склонах Т-волны производная рассыпается на несколько пиков, как на ФИГ. 20).It is impractical (including according to experiments) to smooth derivatives with a window of more than 100 ms, i.e. corresponding frequency of the wavelet transform below 10 Hz (in this case, the algorithm begins to capture the ST segment or the next P-wave at a high pulse), as well as above 100 Hz (the influence of noise is too strong, on the slopes of the T-wave the derivative breaks down into several peaks, as in FIG. 20).
Наилучшая частота сглаживания - минимальная, насколько позволяет качество сигнала. То есть может использоваться следующий адаптивный алгоритм: рассчитываются точки при разных степенях сглаживания, от сильного к слабому, при этом оценивается их устойчивость. Как только она нарушается, останавливаемся, берем последний, наименее сглаженный вариант.The best anti-aliasing frequency is the minimum as far as the signal quality allows. That is, the following adaptive algorithm can be used: points are calculated at different degrees of smoothing, from strong to weak, while their stability is assessed. As soon as it is violated, we stop and take the last, least smoothed version.
Еще одна возможная реализация алгоритма - подстройка под физиологические особенности. У пользователей с некоторыми нарушениями может возникать широкая Т-волна с длинными фронтами. При чрезмерном сглаживании производная может рассыпаться на несколько пиков, соответствующих особенностям фронтов. Для подобных записей алгоритм также может адаптивно корректировать ширину окна.Another possible implementation of the algorithm is adjustment for physiological characteristics. Some impaired users may experience a wide T-wave with long edges. With excessive smoothing, the derivative can split into several peaks corresponding to the features of the fronts. For such records, the algorithm can also adaptively adjust the window width.
Параметр, который будет использоваться в дальнейшем при определении ИБС - отношение максимума модуля производной переднего фронта к максимуму модуля заднего (индекс асимметрии Т-волны).The parameter that will be used in the future in determining the CHD is the ratio of the maximum of the modulus of the derivative of the leading edge to the maximum of the modulus of the posterior (T-wave asymmetry index).
Возможны два варианта расчета: по УКЦ и медиана по всем хорошим комплексам в записи. Последний вариант предпочтительнее для записей хорошего качества. Метод может быть неприменим, например, для записей, в которых Т-волны выражена слабо. Пример такой записи на ФИГ. 21.There are two calculation options: according to the CCC and the median for all good complexes in the record. The latter is preferred for good quality recordings. The method may not be applicable, for example, for recordings in which T-waves are weakly expressed. An example of such a record in FIG. 21.
На ФИГ. 21 показан пример записи, в которой Т-волна выражена слабо, согласно настоящему изобретению.FIG. 21 shows an example of a recording in which the T-wave is weakly expressed according to the present invention.
В частном случае может использоваться алгоритм, оценивающий наличие стабильной Т-волны. После потактовой разметки комплексов, указанной в описании алгоритма разметки, оценивается дисперсия амплитуды Т-волны, дисперсии максимального и минимального значений производных фронтов Т-волны. Если разброс большой или амплитуда меньше заданного порога - описанный метод для данной записи, в частном случае, не применяется.In a particular case, an algorithm can be used that estimates the presence of a stable T-wave. After the cycle-by-cycle marking of the complexes specified in the description of the marking algorithm, the dispersion of the T-wave amplitude, the dispersion of the maximum and minimum values of the derivatives of the T-wave fronts is estimated. If the spread is large or the amplitude is less than the specified threshold, the described method for this record, in a particular case, is not applied.
Признаки на основе ВЧ-компоненты QRS.Signs based on the HF component of the QRS.
При диагностике ИБС на основе ВЧ-компоненты QRS наиболее информативной является активность из полосы [150, 250] Гц (в том числе на основании экспериментов).When diagnosing coronary artery disease based on the HF component of the QRS, the most informative is the activity from the band [150, 250] Hz (including on the basis of experiments).
Трудность извлечения указанной информации заключается в том, что на высоких частотах присутствует достаточно высокий уровень шума: миограмма, гармоники наводки, хвосты от сильных бросков шума, связанного с плохим контактом электродов и т.д. Прямое выделение интересующей полосы при помощи фильтров не приносит желаемого результата, что проиллюстрировано на ФИГ. 22: в извлеченной ВЧ-компоненте на фоне шума не видно даже R-пиков.The difficulty in extracting this information lies in the fact that at high frequencies there is a sufficiently high noise level: myogram, pick-up harmonics, tails from strong surges of noise associated with poor electrode contact, etc. Direct selection of the band of interest using filters does not produce the desired result, as illustrated in FIG. 22: Even the R-peaks are not visible in the extracted RF component against the background noise.
На ФИГ. 22 показана извлеченная ВЧ-компонента на фоне шума, согласно настоящему изобретению.FIG. 22 shows the extracted RF component against the background noise according to the present invention.
В частном случае, очистить полученный сигнал от шума не представляется возможным: нет данных для адаптивного фильтра (мощности и частоты полезного сигнала и шума примерно совпадают, никаких данных, обладающих положительной корреляцией с шумом нет), классические фильтры уничтожат (нивелируют) полезный сигнал.In a particular case, it is not possible to clear the received signal from noise: there is no data for the adaptive filter (the power and frequency of the useful signal and noise are approximately the same, there is no data that has a positive correlation with the noise), classical filters will destroy (level) the useful signal.
В частном случае, в силу обозначенных проблем, вычислить интересующие параметры потактово не представляется возможным, поэтому может быть использован подход на основе усреднения кардиокомплексов, который (подход, алгоритм, метод, способ), в частном случае, не применяется к записям, в которых был найден чрезмерно высокий ВЧ-шум (группа 3, описанная для алгоритма оценки качества данных).In a particular case, due to the indicated problems, it is not possible to calculate the parameters of interest per cycle, therefore, an approach based on averaging cardio complexes can be used, which (approach, algorithm, method, method), in a particular case, does not apply to records in which there was an excessively high RF noise was found (group 3 described for the data quality estimation algorithm).
Упомянутый подход работает следующим образом. На основе данных об R-пиках осуществляется адаптивная фильтрация НЧ-шума в исходном ЭКГ-сигнале с частотой дискретизации 1000 Гц, согласно описанию схемы фильтра нижних частот (low-pass). На данном этапе полностью убирается дрифт базовой линии, но высокие частоты остаются нетронутыми.The mentioned approach works as follows. Based on the data on R-peaks, adaptive filtering of low-frequency noise is carried out in the original ECG signal with a sampling frequency of 1000 Hz, according to the description of the low-pass filter circuit. At this point, baseline drift is completely removed, but the treble remains intact.
Далее с помощью высокого порога на корреляцию, а также величину RMS ВЧ-шума оценивается качество каждого комплекса. На данном этапе критически важно оставить только идеальные комплексы (без сильного шума, искажений формы и т.д.), принадлежащие доминантной группе. Для этого две причины:Further, using a high threshold for correlation, as well as the value of the RMS of the RF noise, the quality of each complex is assessed. At this stage, it is critically important to leave only ideal complexes (without strong noise, shape distortions, etc.) belonging to the dominant group. There are two reasons for this:
1. Анализируется достаточно тонкий параметр - мощность высоких частот. Любое искажение (например, сдвинутый комплекс из-за шума от плохого контакта электродов или со смещенной позицией R-пика) даже в одном комплексе при усреднении сразу скажется на результате.1. A rather subtle parameter is analyzed - the power of high frequencies. Any distortion (for example, a shifted complex due to noise from poor electrode contact or with a displaced position of the R-peak) even in one complex, when averaged, will immediately affect the result.
2. Усреднение производится по достаточно большому сегменту сигнала (о чем ниже). Если сюда попадут комплексы разной морфологии (на длинных стресс-записях такое нередко), на УКЦ будет искаженный результат.2. Averaging is performed over a sufficiently large segment of the signal (see below). If complexes of different morphology are included here (this is often the case on long stress-records), the result will be distorted at the CCC.
Далее, на основе описанных данных о качестве комплексов, по фильтрованному от НЧ-помех сигналу 1000 Гц осуществляется построение усредненных комплексов. При этом используется специальная итеративная процедура для точного совмещения комплексов, называемая фильтр Вуди, поскольку любая, даже малая ошибка, приведет к размытию результирующего УКЦ, что эквивалентно lowpass-фильтрации, то есть уничтожению полезной ВЧ-компоненты.Further, on the basis of the described data on the quality of the complexes, averaged complexes are constructed using a 1000 Hz signal filtered from low-frequency interference. In this case, a special iterative procedure is used for the exact alignment of the complexes, called the Woody filter, since any, even a small error, will lead to a blurring of the resulting VCC, which is equivalent to lowpass filtering, that is, the destruction of the useful high-frequency component.
Допустимый уровень шума в УКЦ (в том числе установленный экспериментально) составляет примерно 1 мкВ (величина RMS), для этого осуществляется усреднение порядка 100 кардиоциклов, при этом lowpass-эффект операции усреднения остается незначительным, что позволяет сохранить ВЧ-компоненту неискаженной. В частном случае, подход (метод) может быть использован по одноминутным записям при нормальном пульсе. При брадикардии длина может быть увеличена до минут. На более длинных записях для увеличения точности, может быть рассчитан УКЦ скользящим образом по окну шириной 100 комплексов с шагом 10 секунд. После этого могут быть взяты медианы параметров, рассчитанных для всех УКЦ. При этом необходимо осуществлять отслеживание величины RMS ВЧ-шума и отбрасывание УКЦ недостаточного качества.The permissible noise level in the CCC (including that established experimentally) is approximately 1 μV (RMS value), for this, about 100 cardiocycles are averaged, while the lowpass effect of the averaging operation remains insignificant, which allows keeping the HF component undistorted. In a particular case, the approach (method) can be used on one-minute records with a normal heart rate. With bradycardia, the length can be increased to minutes. On longer records, to increase the accuracy, the CVC can be calculated in a sliding manner over a window of 100 complexes wide in 10 seconds increments. After that, the medians of the parameters calculated for all CCCs can be taken. In this case, it is necessary to monitor the value of the RMS of the RF noise and discard the CCC of insufficient quality.
После построения УКЦ используется полосовой фильтр [150, 250] Гц. Результат (в том числе экспериментальный) достаточно чувствителен к выбору типа фильтра. "Мягкий" фильтр с плавным переходом АЧХ работает заметно хуже, с другой стороны, "жесткий" фильтр дает "звон" (эффект Гиббса), что нежелательно.After constructing the UCC, a band-pass filter [150, 250] Hz is used. The result (including the experimental one) is quite sensitive to the choice of the filter type. A "soft" filter with a smooth transition of the frequency response works noticeably worse, on the other hand, a "hard" filter gives a "ringing" (Gibbs effect), which is undesirable.
В частном случае худший результаты показали фильтры на основе вейвлет-преобразования, а лучшие результаты - пара lowpass и highpass фильтров Баттервортачетвертого порядка (при таком порядке достигается требуемый баланс между крутизнойАЧХ и эффектом Гиббса), а также полосовой КИХ-фильтр с симметричной импульсной характеристикой. Последний работает лучше для записей с наличием шума, а фильтры Баттерворта - для чистых.In a particular case, the worst results were shown by filters based on a wavelet transform, and the best results were shown by a pair of lowpass and highpass fourth-order Butterworth filters (in this order, the required balance between the frequency response slope and the Gibbs effect is achieved), as well as a band-pass FIR filter with a symmetric impulse response. The latter works better for recordings with noise, and Butterworth filters for clean ones.
Иллюстрация работы подхода показана на ФИГ. 23.An illustration of how the approach works is shown in FIG. 23.
На ФИГ. 23 показан примерный вариант подхода вычисления параметров на основе усреднения кардиокомплексов, согласно настоящему изобретению. В верхней части показан УКЦ по 100 секундам, в нижней части - увеличенный сигнал из диапазона [150, 250] Гц. Интересующая величина - амплитуда ВЧ-компоненты (HFQRS) 1033.FIG. 23 illustrates an exemplary embodiment of a cardiac averaging-based parameter calculation approach according to the present invention. In the upper part, the CCC is shown for 100 seconds, in the lower part - an enlarged signal from the range [150, 250] Hz. The quantity of interest is the RF component amplitude (HFQRS) 1033.
Для записей с наличием ВЧ-шума, особенно для полученных при помощи электродов, установленных на пальцы пользователя, может применяться дополнительный адаптивный lowpass-фильтр (при помощи вейвлет-преобразования), описанный выше, который позволяет значительно снизить величину ВЧ-шума, при этом не сильно исказив полезный сигнал, результат работы которого проиллюстрирован на ФИГ. 24 и ФИГ. 25.For recordings with the presence of RF noise, especially for those obtained using electrodes installed on the user's fingers, an additional adaptive lowpass filter (using wavelet transform), described above, can be applied, which can significantly reduce the amount of RF noise, while not greatly distorting the desired signal, the result of which is illustrated in FIG. 24 and FIG. 25.
На ФИГ. 24 показана группа из пяти КЦ, синхронизированных для усреднения, согласно настоящему изобретению.FIG. 24 shows a group of five CCs synchronized for averaging in accordance with the present invention.
На ФИГ. 25 показан результат работы адаптивного lowpass-фильтра (при помощи вейвлет-преобразования) группы из пяти КЦ, синхронизированных для усреднения, согласно настоящему изобретению.FIG. 25 shows the result of an adaptive lowpass filter (using a wavelet transform) of a group of five CCs, synchronized for averaging, according to the present invention.
Таким образом, видно, что ВЧ-шум ощутимо уменьшился, не оказав влияния на QRS (QRS не пострадал). Данный подход позволяет ослабить критерии применимости рассматриваемого способа (метода).Thus, it can be seen that the HF noise significantly decreased without affecting the QRS (QRS was not affected). This approach allows you to weaken the criteria for the applicability of the considered method (method).
ВЧ-компонента после упомянутой фильтрации несколько уменьшается, поэтому для подобных записей в модели оценки ИБС задается ослабленный порог. В частном случае, по этой причине способ (метод) может не применяться к записям, где ВЧ-шум умеренный.After the above-mentioned filtering, the high-frequency component slightly decreases, therefore, a weakened threshold is set for such records in the CAD model. In a particular case, for this reason, the method (method) may not be applied to recordings where HF noise is moderate.
Параметр RAZ (от англ. reduced amplitude zone).The RAZ parameter (from the English reduced amplitude zone).
Еще одним параметром, связанным с ВЧ-информацией сигнала, является RAZ.Another parameter related to RF signal information is RAZ.
Метод его расчета (способ его вычисления) следующий. Из QRS-волны методом (способом) вычисления признаков на основе ВЧ-компоненты QRS, описанным выше, извлекается ВЧ-компонента, после чего строится ее огибающая. ИБС вызывает зоны просадки амплитуды, хорошо различимые по форме огибающей, как показано на ФИГ. 26.The method for calculating it (the method for calculating it) is as follows. The HF component is extracted from the QRS wave by the method (method) of calculating features based on the HF component of the QRS described above, after which its envelope is constructed. CHD induces amplitude drawdown zones, well distinguishable by the shape of the envelope, as shown in FIG. 26.
На ФИГ. 26 показан примерный вариант зон просадок амплитуды, согласно настоящему изобретению.FIG. 26 illustrates an exemplary amplitude drawdown zones in accordance with the present invention.
На ФИГ. 27-ФИГ. 30 приведены четыре примера: на ФИГ. 27 и ФИГ. 28 - с ИБС, стрелками (1057, 1068) показаны зоны просадки амплитуды, на ФИГ. 29 и ФИГ. 30 - норма.FIG. 27-FIG. 30 shows four examples: FIG. 27 and FIG. 28 - with IHD, arrows (1057, 1068) show the amplitude drawdown zones, in FIG. 29 and FIG. 30 is the norm.
Красная кривая (1067) - УКЦ; голубая (1077) - ВЧ-компонента, полученная при помощи КИХ-фильтра; синяя (1087) - ее огибающая; фиолетовая (1097) - ВЧ компонента, полученная при помощи фильтра Баттерворта, черная (1099) - ее огибающая.Red curve (1067) - UKTs; blue (1077) - RF component obtained with an FIR filter; blue (1087) - its envelope; violet (1097) is the high-frequency component obtained with the Butterworth filter, black (1099) is its envelope.
Связь параметров с наличием ИБС.Connection of parameters with the presence of ischemic heart disease.
Далее приведены параметры, явно коррелирующие (в том числе в результате экспериментов) с ИБС. В частном случае в модели могут быть использованы сложные комбинации признаков, которые также показывают хорошую связь с ИБС.The following are parameters that clearly correlate (including as a result of experiments) with IHD. In a particular case, complex combinations of features can be used in the model, which also show a good relationship with IHD.
- QTc - у ИБС больше;- QTc - IHD has more;
- QT/TQ - у ИБС больше;- QT / TQ - IHD has more;
- асимметрия Т-волны - у ИБС передний склон круче;- asymmetry of the T-wave - in IHD, the front slope is steeper;
- частоты максимальной мощности R-волны у ИБС меньше (R тупее);- the frequency of the maximum power of the R-wave in IHD is less (R is dumber);
- мощность склонов R-волны у ИБС выше;- the power of the R-wave slopes in the IHD is higher;
- HFQRS у ишемиков меньше, присутствует RAZ.- HFQRS in ischemic patients is less, RAZ is present.
На ФИГ. 31 приведен примерный вариант вида профиля линий максимума (R-зубец, первая и вторая производные): с ИБС - 1131, норма - 1141.FIG. 31 shows an approximate version of the profile of the maximum lines (R-wave, first and second derivatives): with ischemic heart disease - 1131, norm - 1141.
В частном случае, в целом на ишемических ЭКГ выше НЧ-компонента (хорошими индикаторами являются интегралы по полосам [4, 8], [8, 16] Гц), ниже частота максимальной мощности.In a particular case, in general, on ischemic ECGs, the LF component is higher (good indicators are the integrals over the bands [4, 8], [8, 16] Hz), the frequency of the maximum power is lower.
Может быть использован параметр номер семь (интегралы по пятнам, соответствующим фронтам R-волны, разделенным линиями максимума двух фронтов): отношение мощности середины R-пика к хвостам - для ишемиков параметр меньше.Parameter seven can be used (integrals over the spots corresponding to the R-wave fronts, separated by the maximum lines of the two fronts): the ratio of the power of the middle of the R-peak to the tails - for ischemics, the parameter is less.
Амплитуды в точках J и J+80 при ИБС меньше. В отдельных случаях могут быть наоборот аномально большими (острое нарушение).The amplitudes at the points J and J + 80 with ischemic heart disease are less. In some cases, it can be, on the contrary, abnormally large (acute violation).
Параметры, соответствующие форме ST-сегмента, показывают хорошую связь с наличием ИБС.The parameters corresponding to the shape of the ST segment show a good relationship with the presence of coronary artery disease.
На ФИГ. 32 показан примерный вариант наклона ST при явной ишемии: горизонтальная депрессия (1152).FIG. 32 shows an exemplary ST tilt in overt ischemia: horizontal depression (1152).
На ФИГ. 33 показан примерный вариант наклона ST при явной ишемии: нисходящая депрессия (1163).FIG. 33 shows an exemplary ST tilt in overt ischemia: descending depression (1163).
В точке D2 (как описано в описании к форме ST-T-сегмента выше) у ишемиков энергия сконцентрирована на более высоких частотах. В частном случае может применяться (хорошо работает) параметр: (мощность D2 на 15 Гц) / (мощность D2 на 6 Гц), что объясняется иллюстрацией на ФИГ. 34.At point D2 (as described in the description of the ST-T-segment shape above) in ischemics, energy is concentrated at higher frequencies. In a particular case, the parameter can be applied (works well): (power D2 at 15 Hz) / (power D2 at 6 Hz), which is explained by the illustration in FIG. 34.
На ФИГ. 34 показан примерный вариант использования параметра: (мощность D2 на 15 Гц) / (мощность D2 на 6 Гц) для ИБС 1174 и нормы 1184.FIG. 34 shows an example of using the parameter: (D2 power at 15 Hz) / (D2 power at 6 Hz) for IS 1174 and
В точке D1 на нормальных записях падение энергии при движении к высоким частотам более выражено, чем на ишемических. Т.е. передний фронт Т-волны более крутой у ишемических записей. В отличие от метода асимметрии Т-волны, данный результат говорит о том, что, в частном случае, для диагностики ИБС может быть использован только передний фронт Т-волны.At point D1, on normal recordings, the drop in energy when moving to high frequencies is more pronounced than on ischemic ones. Those. the leading edge of the T-wave is steeper in ischemic recordings. In contrast to the T-wave asymmetry method, this result suggests that, in a particular case, only the leading edge of the T-wave can be used to diagnose IHD.
В целом на ишемических записях амплитуда Т-волны выше, как и энергии в точке Тр по всем частотным полосам.In general, on ischemic recordings, the T-wave amplitude is higher, as well as the energies at the Tp point in all frequency bands.
Длина сегмента [D2, Tp] при наличии ИБС увеличена.The segment length [D2, Tp] in the presence of coronary artery disease is increased.
Модель.Model.
Для принятия решения о наличии в записи ИБС на основе описанных выше параметров используется специальная модель.A special model is used to make a decision on the presence of IHD in the record based on the parameters described above.
В зависимости от реализации алгоритма модель может быть одной из следующих архитектур: линейный/квадратичный дискриминант и/или нейронная сеть.Depending on the implementation of the algorithm, the model can be one of the following architectures: linear / quadratic discriminant and / or neural network.
Линейный/квадратичный дискриминант.Linear / quadratic discriminant.
Линейный дискриминант имеет следующий вид:The linear discriminant is as follows:
Est=а0+a1 * p1+а2 * р2+…+an * pn,Est = a0 + a1 * p1 + a2 * p2 + ... + an * pn,
где pi - описанные выше параметры, ai - коэффициенты, значение которых подбирается при обучении, Est - величина, называемая индексом ишемии.where pi are the parameters described above, ai are coefficients, the value of which is selected during training, Est is a value called the ischemia index.
Est принимает произвольные значения, если величина отрицательна - модель показывает ишемию (чем больше отрицательное значение по модулю, тем более выраженная ишемия). Аналогично, чем больше положительное значение оценки, тем более нормальная ЭКГ.Est takes arbitrary values, if the value is negative, the model shows ischemia (the greater the negative value in modulus, the more pronounced ischemia). Likewise, the larger the positive score, the more normal the ECG.
В квадратичную модель могут входить слагаемые вида: ak * pi * pj (произведения величин-признаков). Введение таких элементов для некоторых из признаков может повысить точность диагностики.The quadratic model can include terms of the form: ak * pi * pj (products of values-attributes). The introduction of such elements for some of the signs can improve the diagnostic accuracy.
Нейронная сеть.Neural network.
Может использоваться однослойная нейронная сеть с логистической функцией активации. Сеть имеет один скрытый слой нейронов небольшого размера. В зависимости от реализации алгоритма может варьироваться размер скрытого слоя, а также вид функции активации (можно использовать гиперболический тангенс или линейную функцию).A single layer neural network with a logistic activation function can be used. The network has one hidden layer of small neurons. Depending on the implementation of the algorithm, the size of the hidden layer can vary, as well as the type of the activation function (you can use a hyperbolic tangent or a linear function).
На ФИГ. 35 показан возможный вариант нейронной сети для диагностики ИБС. Рассматриваемая сеть имеет три слоя: первый с количеством нейронов, равным количеству используемых в модели признаков, скрытый слой из трех нейронов и выходной нейрон.FIG. 35 shows a possible variant of a neural network for the diagnosis of coronary artery disease. The network under consideration has three layers: the first with the number of neurons equal to the number of features used in the model, a hidden layer of three neurons, and an output neuron.
На вход нейронной сети подаются параметры 1214, а на выходе - наличие или отсутствие ИБС 1224.
Для обучения и тестирования нейронной сети использовалась следующая выборка: 63 пациента, у 31 из них диагностирована ИБС (методом коронаангиографии). Алгоритм классифицировал 6 записей как не интерпретируемые по причине плохого качества. Итого остается 57 записей, 25 из них с ИБС, 32 - норма. Способ/Алгоритм верно нашел 20 ИБС (5 пропущено), определил 6 ложных ИБС. Таким образом, эффективность алгоритма: чувствительность = 80%, специфичность = 81%.For training and testing of the neural network, the following sample was used: 63 patients, 31 of them were diagnosed with coronary artery disease (by the method of coronary angiography). The algorithm classified 6 records as not interpretable due to poor quality. In total, 57 records remain, 25 of them with coronary artery disease, 32 - the norm. Method / Algorithm correctly found 20 IHD (5 missed), identified 6 false IHD. Thus, the efficiency of the algorithm is: sensitivity = 80%, specificity = 81%.
Диагностика ИБС под нагрузкой.Diagnosis of ischemic heart disease under load.
Выполнение пользователем пробы под нагрузкой осуществляется на тредмиле с использованием модифицированного протокола Брюса или велоэргометре. Непосредственно перед выполнением пробы в состоянии покоя записывается ЭКГ в отведении I (в частности, пользователь прикладывает к электродам пальцы). Во время выполнения нагрузки и в фазе восстановления регистрируется (в частности, записывается) ЭКГ в отведении V5 (в частности, используются электроды-присоски). Критериями прекращения нагрузки являются возникновение приступа стенокардии, изменения ЭКГ ишемического характера, отказ больного продолжать нагрузку из-за усталости мышц ног или чувства нехватки воздуха, достижение субмаксимальной возрастной частоты сердечных сокращений (ЧСС), возникновение серьезных нарушений ритма и проводимости, выраженного подъема артериального давления. Субмаксимальная возрастная ЧСС равна 85% от максимальной возрастной ЧСС, которая рассчитывается по формуле 208 - (0,7 х возраст).The user performs a stress test on a treadmill using a modified Bruce protocol or on a bicycle ergometer. Lead I ECG is recorded immediately prior to the test at rest (in particular, the user applies fingers to the electrodes). During the execution of the load and in the recovery phase, an ECG is recorded (in particular, recorded) in lead V5 (in particular, suction cup electrodes are used). The criteria for terminating the load are the occurrence of an attack of angina pectoris, ECG changes of an ischemic nature, the patient's refusal to continue the exercise due to fatigue of the leg muscles or a feeling of lack of air, the achievement of a submaximal age-related heart rate (HR), the occurrence of serious rhythm and conduction disturbances, a pronounced rise in blood pressure. The submaximal age-related heart rate is 85% of the maximum age-related heart rate, which is calculated using the formula 208 - (0.7 x age).
Регистрируемые ЭКГ обрабатываются сервером обработки данных, например, на сервере CardioQVARK.The recorded ECGs are processed by a data processing server, for example, on the CardioQVARK server.
Так, оценивается у пользователя наличие ИБС при сравнении параметров кардиограммы в покое и динамике их развития при нагрузке и в фазе восстановления.Thus, the presence of coronary artery disease in the user is assessed by comparing the parameters of the cardiogram at rest and the dynamics of their development during exercise and in the recovery phase.
Базовый алгоритм разметки и фильтрации.Basic layout and filtering algorithm.
Для обработки записи под нагрузкой используется частный случай подхода (способа, метода, алгоритма) для обработки ЭКГ в покое за исключением изменений, описанных далее.To process the recording under load, a special case of the approach (method, method, algorithm) for ECG processing at rest is used, with the exception of the changes described below.
Как и при обработке ЭКГ в покое, сначала алгоритмом Пана-Томпкинса осуществляется поиск R-пиков.As with resting ECG processing, the Pan-Tompkins algorithm first searches for R-peaks.
Для фильтрации используется тот же каскад из трех фильтров: для ВЧ, НЧ-шумов и режектор гармонических помех. Поскольку в данном случае происходит тесное взаимодействие с сетевым оборудованием (тредмил или дорожка), возможно возникновение достаточно сильной наводки. По указанной причине режекторный фильтр для проб под нагрузкой может быть усилен. Так, данный фильтр настроен (заданы такие параметры) таким образом, чтобы помимо базовой частоты 50 Гц вырезать (исключать) из сигнала ее (в частном случае, все) гармоники вплоть до частоты Найквиста: т.е. 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450 Гц (причем, в частном случае частота оцифровки сигнала равна 1000 Гц). Помимо этого, фильтр также вырезает частоту 60 Гц, являющуюся частотой обновления экрана вычислительного устройства (например, смартфона).For filtering, the same cascade of three filters is used: for high-frequency, low-frequency noise and a harmonic noise rejector. Since in this case there is a close interaction with network equipment (treadmill or treadmill), a fairly strong interference may occur. For this reason, the notch filter for loaded samples can be strengthened. So, this filter is tuned (such parameters are set) in such a way that, in addition to the base frequency of 50 Hz, cut (exclude) from the signal its (in a particular case, all) harmonics up to the Nyquist frequency: i.e. 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450 Hz (moreover, in a particular case, the signal sampling frequency is 1000 Hz). In addition, the filter also cuts 60 Hz, which is the refresh rate of the screen of a computing device (eg a smartphone).
На ФИГ. 36 показан примерный вариант АЧХ построенного каскада режекторных фильтров.FIG. 36 shows an example of the frequency response of the constructed cascade of notch filters.
Благодаря использованию БИХ-фильтров с узкой вырезаемой полосой (0.3 Гц) подобная схема (практически) не искажает полезный сигнал, в частности информацию (данные) о высоких частотах QRS, которая может быть использована при принятии решения о наличии ИБС.Due to the use of IIR filters with a narrow cut-out band (0.3 Hz), such a scheme (practically) does not distort the useful signal, in particular, information (data) about high QRS frequencies, which can be used when deciding on the presence of IHD.
В частном случае, если система, реализующая настоящее изобретение (в частности, устройство или несколько устройств) система используется в месте, где сетевая частота равна 60 Гц, схема фильтра может быть соответствующим образом изменена.In a particular case, if a system implementing the present invention (in particular, a device or several devices) system is used in a place where the network frequency is 60 Hz, the filter circuit can be changed accordingly.
В частном случае, может быть использована еще одна вариация метода (в частности, алгоритма), позволяющая сохранить (в частности, лучше сохранить) информацию о высоких частотах - предварительный анализ мощности наводки. При ее небольшой величине или отсутствию на кратных гармониках, может использоваться менее сильный вариант фильтра.In a particular case, another variation of the method (in particular, the algorithm) can be used, which allows you to save (in particular, it is better to save) information about high frequencies - a preliminary analysis of the pickup power. If its value is small or absent at multiple harmonics, a weaker version of the filter can be used.
Далее, осуществляется классификация комплексов, как описано выше, с выделением доминантного типа (в частном случае, остальные комплексы - либо экстрасистолия, либо сильно зашумленные).Further, the classification of the complexes is carried out, as described above, with the allocation of the dominant type (in a particular case, the remaining complexes are either extrasystole or very noisy).
По алгоритмам, описанным выше, осуществляется построение и разметка УКЦ с использованием алгоритмов разметки по заданному промежутку времени, в частности, по первой минуте записи. При этом для усреднения выбираются комплексы с как можно большим интервалом RR. Указанный УКЦ будет соответствовать состоянию покоя пользователя.According to the algorithms described above, the construction and marking of the CCC is carried out using marking algorithms for a given time interval, in particular, for the first minute of recording. In this case, complexes with the largest possible RR interval are selected for averaging. The specified UCC will correspond to the state of rest of the user.
Далее осуществляется оценка качества записи (с использованием описанного выше алгоритма оценки качества данных), при этом помечаются (маркируются, выделяются) все плохие комплексы.Next, the recording quality is assessed (using the data quality assessment algorithm described above), and all bad complexes are marked (marked, highlighted).
Поминутные УКЦ, разметка.Per-minute UKTs, marking.
Полученная (вся) запись разбивается на непересекающиеся сегменты заданной длины (в частности, длиной, равной одной минуте), в каждом из которых, согласно описанному выше алгоритму (построения и разметки УКЦ), строятся УКЦ. При этом для усреднения по возможности выбираются комплексы с примерно равным RR из середины соответствующего сегмента, в частности, для того, чтобы избежать размывания области QRS-T при усреднении комплексов при выраженно меняющемся пульсе. Также на данном этапе могут не использоваться комплексы, помеченные как аномальные при классификации и помеченные как испорченные шумом в процедуре оценки качества (в частности, согласно схеме исследования).The resulting (all) record is divided into non-overlapping segments of a given length (in particular, one minute long), in each of which, according to the algorithm described above (for constructing and marking the CCC), CCCs are built. At the same time, for averaging, if possible, complexes with approximately equal RR are selected from the middle of the corresponding segment, in particular, in order to avoid blurring of the QRS-T region when averaging the complexes with a pronounced changing pulse. Also, at this stage, complexes marked as anomalous during classification and marked as corrupted by noise in the quality assessment procedure (in particular, according to the study scheme) may not be used.
Далее осуществляется разметка построенных УКЦ. При этом используется модифицированная версия описанного выше алгоритма разметки.Further, the marking of the constructed CCCs is carried out. This uses a modified version of the markup algorithm described above.
В частном случае, при высоком пульсе происходит сближение Т-волны предыдущего комплекса с Р-волной следующего комплекса, вплоть до их пересечения, поэтому предыдущая версия алгоритма может иметь трудности с определением точек границ Р и конца Т на УКЦ. Иллюстрация проблемы приведена на ФИГ. 37.In a particular case, with a high pulse, the T-wave of the previous complex converges with the P-wave of the next complex, up to their intersection, therefore the previous version of the algorithm may have difficulties in determining the points of the boundaries of P and the end of T at the CCC. An illustration of the problem is shown in FIG. 37.
На ФИГ. 37 показан вариант трудностей с определением точек границ Р и конца Т на УК, согласно настоящему изобретению.FIG. 37 shows a variant of the difficulties in determining the points of the boundaries P and the end T on the UC, according to the present invention.
Синяя кривая (1237) - сигнал УКЦ, красная кривая (1247) - первая производная со сглаживанием, соответствующим частоте Р/Т-волны (в частном случае, как и раньше, посчитана везде, за исключением QRS-комплекса). Р-волна находится практически на нисходящем фронте Т, из-за чего передний фронт Р становится незаметным. На ФИГ. 37 можно видеть, что может отсутствовать соответствующий экстремум производной, который помечен фиолетовым маркером (1257). Имеются сложности как с определением левой границы Р, так и с определением конца Т (точная позиция конца скрывается под наслоившейся Р-волной). Проблемы усугубляются в случае наличия U-волны, а также двухфазных Т/Р.The blue curve (1237) is the CCC signal, the red curve (1247) is the first derivative with smoothing corresponding to the frequency of the P / T wave (in the particular case, as before, it was calculated everywhere, except for the QRS complex). The P-wave is practically on the descending front of T, due to which the leading edge of P becomes invisible. FIG. 37 it can be seen that there may be no corresponding extremum of the derivative, which is marked with a purple marker (1257). There are difficulties both with the definition of the left boundary of P, and with the definition of the end of T (the exact position of the end is hidden under the layered P-wave). Problems are exacerbated by the presence of a U-wave as well as biphasic T / P.
Упомянутый модифицированный алгоритм запоминает формы волн и позиции маркеров для УКЦ в состоянии покоя (построенного с использованием описанного выше параметра RAZ). Далее в алгоритме используется указанная информация при разметке остальных поминутных УКЦ: сначала осуществляется поиск областей на производной, соответствующих правому фронту Т-волны и левому фронту Р-волны, далее, как и раньше, осуществляется движение в сторону от пиков волн до достижения необходимого условия на значение производной, при этом алгоритм, в частном случае, границей для алгоритма является соответствующий маркер УКЦ в покое (алгоритм не должен уйти дальше соответствующего маркера УКЦ в покое).This modified algorithm remembers the waveforms and marker positions for the CCC at rest (constructed using the RAZ parameter described above). Further, the algorithm uses the specified information when marking the remaining minute CCCs: first, it searches for regions on the derivative corresponding to the right front of the T-wave and the left front of the P-wave, then, as before, moves away from the wave peaks until the necessary condition is reached on the value of the derivative, while the algorithm, in a particular case, the boundary for the algorithm is the corresponding marker of the CCC at rest (the algorithm should not go beyond the corresponding marker of the CCC at rest).
Таким образом, с использованием алгоритма осуществляется построение размеченных УКЦ с заданным шагом (в частности, равным одной минуте).Thus, using the algorithm, the marked CCCs are constructed with a given step (in particular, equal to one minute).
На ФИГ. 38 показан примерный вариант построенных УКЦ для десятиминутной пробы под нагрузкой (без фазы восстановления).FIG. 38 shows an exemplary version of the constructed CCC for a ten-minute test under load (without a recovery phase).
Также в некоторых вариантах реализации алгоритма для поминутных УКЦ рассчитывается весь массив параметров, описанных выше, с использованием соответствующих алгоритмов (по крайней мере, признаков на основе вейвлет-преобразования "первая производная", профиля линии максимума, углов QRS, второй производной, формы ST-T-сегмента, асимметрии Т-волны, признаков на основе ВЧ-компоненты QRS, параметра RAZ, алгоритм разметки, алгоритм оценки качества данных).Also, in some implementations of the algorithm for the minute CCC, the entire array of parameters described above is calculated using the appropriate algorithms (at least, features based on the "first derivative" wavelet transform, the profile of the maximum line, QRS angles, the second derivative, the ST- T-segment, T-wave asymmetry, features based on the HF component of QRS, RAZ parameter, marking algorithm, data quality assessment algorithm).
Потактовая разметка.Per-cycle markup.
Некоторые из параметров для пробы под нагрузкой рассчитываются для каждого нормального комплекса в записи.Some of the parameters for the stress test are calculated for each normal complex in the record.
Описанный выше подход применяется, чтобы для каждого комплекса найти точки начала QRS, конца QRS (точка "J"), пика и конца Т-волны.The approach described above is used to find for each complex the points of the beginning of the QRS, the end of the QRS (point "J"), the peak and the end of the T-wave.
Вычисленные точки показаны на ФИГ. 39.The calculated points are shown in FIG. 39.
На ФИГ. 39 показаны вычисленные точки начала QRS, конца QRS (точка "J"), пика и конца Т-волны, согласно настоящему изобретению.FIG. 39 shows the calculated QRS start, QRS end ("J" point), peak and T-wave end points according to the present invention.
В точках QRSst (1319), J(1329), Tst(1349), Tpeak(1359), Tfi(1369), Tend(1379), a также в точке J+80 мс (1339), вычисляются амплитуды сигнала, при этом нулевым уровнем считается значение в точке начала QRS.At the points QRSst (1319), J (1329), Tst (1349), Tpeak (1359), Tfi (1369), Tend (1379), as well as at the point J + 80 ms (1339), the signal amplitudes are calculated, while the zero level is considered to be the value at the point of the beginning of the QRS.
Дополнительная оценка качества.Additional quality assessment.
В отличие от предыдущего случая, где рассматривалась ЭКГ в покое и использовался только вектор параметров для УКЦ, в данном случае требуется анализ потактовых параметров в динамике, что накладывает повышенные требования к качеству сигнала.In contrast to the previous case, where the ECG at rest was considered and only the vector of parameters for the CCC was used, in this case the analysis of clock-wise parameters in dynamics is required, which imposes increased requirements on the signal quality.
При реальной съемке (регистрации) могут быть сильно испорчены фрагменты записи. Тем не менее, по оставшимся сегментам все равно может быть поставлен диагноз. Требуется процедура обработки поиска и исключения областей ЭКГ с плохим качеством.During actual shooting (registration), fragments of the recording may be severely damaged. However, the remaining segments can still be diagnosed. A procedure is required to process the search and exclusion of ECG areas with poor quality.
Ниже для иллюстрации метода рассмотрен один параметр из группы потактовых (как описано выше) - амплитуда в точке J+80 мс.Below, to illustrate the method, one parameter from the group of clock cycles (as described above) is considered - the amplitude at the point J + 80 ms.
На ФИГ. 40 приведен фрагмент из пробы под нагрузкой удовлетворительного качества. Линиями (маркерами) 1410 на комплексах 1401отмечена амплитуда в точке J+80 мс. Так, даже в рассматриваемом случае параметр подвержен достаточно серьезным колебаниям: скачок в 1 мм (100 мкВ) - является нормальным явлением. Если собрать с некоторого чистого фрагмента ЭКГ всевозможные значения амплитуды, получится некоторый колокол нормального распределения. При наличии более серьезных артефактов распределение может получаться менее правильной формы.FIG. 40 shows a fragment from a sample under load of satisfactory quality. Lines (markers) 1410 on
Алгоритм при построении потактовых трендов позволяет корректно находить среднее значение в описанном нормальном распределении, а также используется процедура, которая находит и отвергает сегменты записи, на которых распределение получается такой формы, что восстановить среднее не представляется возможным. Схема указанной процедуры:The algorithm for constructing cycle-by-cycle trends allows you to correctly find the average value in the described normal distribution, and also a procedure is used that finds and rejects the segments of the record on which the distribution is obtained in such a form that it is not possible to restore the average. Scheme of the specified procedure:
1. Для каждого комплекса в записи считается (вычисляется) корреляция со соответствующим поминутным УКЦ по области QRS-T. Отсеиваются все комплексы с корреляцией меньше заданного порога для отсеивания грубых артефактов, которые исказили форму QRS или ST-сегмента.1. For each complex in the record, the correlation is calculated (calculated) with the corresponding minute CCC in the QRS-T region. All complexes with a correlation less than a predetermined threshold are eliminated to filter out gross artifacts that distorted the shape of the QRS or ST segment.
2. Строятся тренды потактовых параметров: точки начала и конца QRS, пик Т-волны, амплитуды в указанных точках, а также точке J+80 мс.2. Trends of clock-by-cycle parameters are built: points of the beginning and end of the QRS, the peak of the T-wave, the amplitudes at the indicated points, as well as the point J + 80 ms.
3. Тренды (немного) сглаживаются простым усреднением (чтобы убрать только единичные выбросы), скользящим образом вычисляются статистические параметры по небольшому окну: стандартные отклонения и размахи (max-min).3. Trends are (slightly) smoothed by simple averaging (to remove only single outliers), statistical parameters are calculated in a sliding manner over a small window: standard deviations and ranges (max-min).
4. Если размах и стандартное отклонение не превосходят заданных порогов, сегмент считается хорошим.4. If the range and standard deviation do not exceed the specified thresholds, the segment is considered good.
Для оптимизации вычислений в последнем пункте, в частном случае, достаточно оценивать только (по крайней мере) два параметра: амплитуды в точках J и J+80 (т.е. по сути, разность значений сигнала в указанных точках с амплитудой начала QRS). Сами временные точки в комплексах, прошедших тест на корреляцию из п. 1 определяются достаточно стабильно.To optimize the calculations in the last point, in a particular case, it is sufficient to estimate only (at least) two parameters: the amplitudes at points J and J + 80 (i.e., in fact, the difference between the signal values at the indicated points with the amplitude of the QRS onset). The time points themselves in the complexes that have passed the test for correlation from
На ФИГ. 41-ФИГ.45 приведена иллюстрация работы алгоритма на примере пробы под нагрузкой плохого качества.FIG. 41-FIG. 45 is an illustration of the operation of the algorithm using an example of a sample under load of poor quality.
На ФИГ. 41 показаны три тренда: зеленый (1421) - пульс, синий (1431) - амплитуда J+80, красный (1441) - стандартное отклонение, по величине которого принимается решение о пригодности сегмента. Участки ЭКГ (1451, 1452, 1453, 1454), изображены на ФИГ. 42-ФИГ. 45.FIG. 41 shows three trends: green (1421) - heart rate, blue (1431) - amplitude J + 80, red (1441) - standard deviation, according to the value of which a decision on the suitability of a segment is made. ECG plots (1451, 1452, 1453, 1454) are shown in FIG. 42-FIG. 45.
На ФИГ. 42 показан участок ЭКГ (1451), в частности, показана начальная часть записи, на которой регистрируется малое значение отклонения, т.е. данный фрагмент - "хороший" и пригоден для записи начальных значений параметров ЭКГ (до нагрузки).FIG. 42 shows a section of the ECG (1451), in particular, shows the initial part of the recording in which a small deviation value is recorded, i.e. this fragment is "good" and is suitable for recording the initial values of the ECG parameters (before exercise).
На ФИГ. 43 показан участок ЭКГ (1452), в частности, показан шумный участок во время фазы нагрузки. В частном случае параметры непригодны для анализа.FIG. 43 shows a section of the ECG (1452), in particular, shows a noisy section during the stress phase. In a particular case, the parameters are unsuitable for analysis.
На ФИГ. 44 показан участок ЭКГ (1453), в частности, на котором среди шума проскакивают короткие чистые фрагменты, которые могут быть использованы в модели определения ИБС.FIG. 44 shows a section of the ECG (1453), in particular, in which short clean fragments slip among the noise, which can be used in a model for determining coronary heart disease.
На ФИГ. 45 показан участок ЭКГ (1454), в частности, на котором в фазе восстановления за исключением небольшого фрагмента качество хорошее.FIG. 45 shows an ECG section (1454), in particular, in which the quality is good in the recovery phase with the exception of a small fragment.
Таким образом, предложенный алгоритм позволяет успешно находить фрагменты ЭКГ, которые могут быть (и, в частном случае, следует) исключить из анализа на ишемию.Thus, the proposed algorithm makes it possible to successfully find ECG fragments that can be (and, in a particular case, should) be excluded from the ischemia analysis.
В частном случае, когда повреждения шумом оказываются критичными: например, испорчено слишком много фрагментов или важная область, например пик нагрузки, где отклонения параметров самые информативные. В таком случае алгоритм выдает доктору (пользователю системы) соответствующее оповещение (тревогу) и оповещение, в частности, сообщение, об отсутствии необходимости оценивать ИБС.In a particular case, when noise damage is critical: for example, too many fragments are damaged or an important area, for example, a load peak, where parameter deviations are most informative. In this case, the algorithm gives the doctor (user of the system) an appropriate notification (alarm) and notification, in particular, a message about the absence of the need to evaluate IHD.
Построение потактовых трендов интересующих параметров.Construction of cycle-by-cycle trends of the parameters of interest.
Для оценки динамики параметров могут быть построены потактовые тренды на протяжении всей записи. При формировании графика, содержащего посчитанные по комплексам значения, то результатом может являться достаточно зашумленная кривая (иллюстрация разброса значений приведена на ФИГ. 41-ФИГ. 45).To assess the dynamics of parameters, one-to-one trends can be built throughout the entire recording. When generating a graph containing complex-counted values, the result can be a fairly noisy curve (an illustration of the spread of values is shown in FIG. 41-FIG. 45).
Для сглаживания тренда может быть использован способ/метод/алгоритм, например, скользящей медианы, в котором расчет медианы осуществляется по окну фиксированной ширины, а само окно каждый раз сдвигается на один комплекс. С одной стороны медиана -не чувствительна к выбросам, с другой - выбор подходящей ширины окна может использоваться для получения желаемого результата сглаживания. Для вычисления может быть использован быстрый алгоритм. При этом не рассматриваются комплексы, которые не были помечены как ненормальные в результате процедур, описанных выше (поминутные УКЦ, разметка и дополнительная оценка качества).To smooth the trend, a method / method / algorithm can be used, for example, a moving median, in which the median is calculated using a window of a fixed width, and the window itself is shifted by one complex each time. On the one hand, the median is not sensitive to outliers, on the other hand, the choice of a suitable window width can be used to obtain the desired smoothing result. A fast algorithm can be used for the calculation. At the same time, complexes that were not marked as abnormal as a result of the procedures described above are not considered (per-minute CCC, marking and additional quality assessment).
Пример сглаживания тренда амплитуды в точке J+80 мс приведен на ФИГ. 46.An example of smoothing the amplitude trend at point J + 80 ms is shown in FIG. 46.
На ФИГ. 46 показан примерный вариант сглаживания тренда амплитуды в точке J+80 мс.FIG. 46 shows an example of smoothing the amplitude trend at point J + 80 ms.
В частном случае с использованием упомянутого алгоритма для каждого положения скользящего окна осуществляется поиск центра, описанного выше (дополнительная оценка качества) колокола распределения.In a particular case, using the above-mentioned algorithm, for each position of the sliding window, a search for the center described above (additional quality assessment) of the distribution bell is carried out.
Данный подход может быть использован для построения трендов всех необходимых для диагностики ИБС параметров, которые были измерены потактовым образом, как описано выше (потактовая разметка). При этом на сегментах, которые были оценены алгоритмом как плохие, может быть проведена простая интерполяция.This approach can be used to build trends of all parameters necessary for diagnosing IHD, which were measured in a cycle-by-cycle manner, as described above (cycle-by-cycle marking). At the same time, simple interpolation can be carried out on the segments that were evaluated by the algorithm as bad.
На ФИГ. 47 приведен пример расчета трендов величин. Красный (1517) - пульс, фиолетовый (1527) - амплитуда в точке J, зеленый (1537) - амплитуда в точке J+80 мс, голубой (1547) - индекс асимметрии Т-волны.FIG. 47 shows an example of calculating trend values. Red (1517) - pulse, purple (1527) - amplitude at point J, green (1537) - amplitude at point J + 80 ms, blue (1547) - T-wave asymmetry index.
Оценка применимости различных методов (подходов, способов).Assessment of the applicability of various methods (approaches, methods).
В зависимости от наличия в сигнале шумов, некоторые группы параметров могут оказаться искаженными. Однако, по остальным - все еще возможно достоверно оценить наличие ИБС. Для определения возможности применения разных групп параметров может быть использован соответствующий алгоритм.Depending on the presence of noise in the signal, some groups of parameters may be distorted. However, for the rest, it is still possible to reliably assess the presence of coronary artery disease. To determine the possibility of using different groups of parameters, an appropriate algorithm can be used.
Минимальным для оценки ишемии является требование возможности достоверно отследить динамику ST-сегмента. Записи, где это сделать невозможно, отсеиваются в результате процедуры, описанной выше (скользящая оценка дисперсии и разброса параметров - амплитуды в точках J и J+80 мс).The minimum requirement for assessing ischemia is the ability to reliably track the dynamics of the ST segment. Records where it is impossible to do this are eliminated as a result of the procedure described above (a rolling estimate of the variance and spread of the parameters - the amplitude at points J and J + 80 ms).
Одна из возможных реализаций упомянутого алгоритма для сильно зашумленных записей - ослабление порогов на дисперсии и размахи, описанные выше (дополнительная оценка качества), но при этом для оценки динамики могут быть использованы не потактовые тренды, а последовательность параметров ST-сегмента поминутных УКЦ. В частном случае процедура усреднения эффективно подавляет ВЧ-шум, а информация, касающаяся ST, находится на низких частотах, которые сохраняются без искажений. Поэтому в результате усреднения может быть получена указанная полезная информация даже из очень шумных записей.One of the possible implementations of the mentioned algorithm for highly noisy recordings is the weakening of the thresholds for variance and range, described above (additional quality assessment), but at the same time, to assess the dynamics, not per-cycle trends, but a sequence of ST-segment parameters of per-minute CCCs can be used. In a particular case, the averaging procedure effectively suppresses high-frequency noise, and the information regarding ST is at low frequencies, which are stored without distortion. Therefore, as a result of averaging, the indicated useful information can be obtained even from very noisy recordings.
Еще одна группа параметров, которая в частном случае может быть неинформативнаAnother group of parameters, which in a particular case may be uninformative.
- признаки Т-волны, что может являться результатом сильного шума и/или отсутствия выраженной Т-волны в наблюдаемом отведении (физиологическая причина). Обе ситуации изображены на ФИГ. 48 и ФИГ. 49.- signs of a T-wave, which may be the result of a strong noise and / or the absence of a pronounced T-wave in the observed lead (physiological cause). Both situations are depicted in FIG. 48 and FIG. 49.
На ФИГ. 48 показан примерный вариант плохого качества Т-волны.FIG. 48 shows an example of a poor quality T-wave.
На ФИГ. 49 показан примерный вариант плоской Т-волны в отведении V5.FIG. 49 shows an example of a plane T-wave in lead V5.
Для отслеживания описанных случаев могут быть использованы следующие параметры:The following parameters can be used to track the described cases:
- большая вариабельность позиций точек максимальной крутизны фронтов Т-волны;- large variability of the positions of the points of maximum steepness of the T-wave fronts;
- большая вариабельность значений максимальной крутизны фронтов Т-волны;- large variability of values of the maximum steepness of the T-wave fronts;
- слишком малые значения максимальной крутизны фронтов Т-волны.- too small values of the maximum steepness of the T-wave fronts.
В частном случае если хотя бы по одному пункту условие выполняется, то параметры Т-волны далее не используются (первые два условия свидетельствуют о высоком уровне шума, последнее - о невыраженности Т-волны в снимаемом отведении).In a particular case, if at least one point of the condition is met, then the parameters of the T-wave are not used further (the first two conditions indicate a high noise level, the last - the lack of expression of the T-wave in the removed lead).
Последняя группа параметров, которая может быть искажена из-за плохого качества - ВЧ-информация QRS (признаки на основе ВЧ-компоненты QRS, параметр RAZ). Для диагностики данного события может быть использована описанная ниже процедура оценки уровня ВЧ-шума.The last group of parameters that can be distorted due to poor quality is the HF QRS information (features based on the HF QRS component, RAZ parameter). The following RF noise estimation procedure can be used to diagnose this event.
В частном случае все признаки на основе ВЧ-информации крайне чувствительны к шуму, как описано выше (признаки на основе ВЧ-компоненты QRS), который нередко присутствует в записях. В этом случае во избежание постановки неверного диагноза указанные признаки могут игнорироваться. В отличие от случая ЭКГ в покое, где, в частном случае, важно только одно среднее за всю запись значение, в данном случае важна динамика параметров. Но при этом ВЧ-шумом может быть испорчена только часть записи (в частном случае чаще всего в районе пика нагрузки), поэтому оценку шума может быть проведена потактово.In a particular case, all RF-based features are extremely sensitive to noise, as described above (QRS-based features), which is often present in recordings. In this case, in order to avoid misdiagnosis, these signs can be ignored. Unlike the case of an ECG at rest, where, in a particular case, only one value averaged over the entire record is important, in this case the dynamics of the parameters is important. But at the same time, only a part of the recording can be damaged by HF noise (in the particular case, most often in the area of the load peak), therefore, the noise assessment can be carried out on a cycle-by-cycle basis.
В частном случае критическим параметром является именно отношение уровня полезного ВЧ-сигнала QRS к уровню шума. А поскольку физиологическая вариация ВЧ-компоненты очень велика, порог на допустимый для анализа записи уровень шума также сильно «плавает». Так, например, если при ИБС при нагрузке наблюдается падение амплитуды HFQRS с 100 мкВ до 50 мкВ, то уровень шума 20 мкВ может быть вполне удовлетворительным - будет видна патологическая просадка HFQRS. Но при амплитуде физиологической ВЧ-компоненты 15 мкВ, под 20 мкВ шума распознаваться (видно) уже ничего не будет.In a particular case, the critical parameter is precisely the ratio of the level of the useful RF QRS signal to the noise level. And since the physiological variation of the HF component is very large, the threshold for the noise level acceptable for the analysis of the recording also "floats" a lot. So, for example, if during IHD under load there is a drop in the HFQRS amplitude from 100 μV to 50 μV, then the noise level of 20 μV can be quite satisfactory - a pathological HFQRS drawdown will be visible. But with the amplitude of the physiological RF component of 15 μV, nothing will be recognized (seen) under 20 μV of noise.
В связи с обозначенным фактом, в алгоритм может быть добавлен потактовый параметр - отношение сигнал-шум для ВЧ-компоненты QRS, который вычисляется следующим образом. Из сигнала при помощи low-pass фильтра извлекаются высокие частоты (т.е. берется разность между исходным сигналом и выходом фильтра - схема антифильтра). Извлеченная ВЧ-компонента на области QRS вычисляется как сумма полезного сигнала и шума, а вне области QRS - это чистый шум (Р, Т-волны не имеют своей ВЧ-компоненты).In connection with the indicated fact, a clock-by-clock parameter can be added to the algorithm - the signal-to-noise ratio for the RF component of the QRS, which is calculated as follows. High frequencies are extracted from the signal using a low-pass filter (i.e., the difference between the original signal and the filter output is taken - an anti-filter circuit). The extracted RF component in the QRS region is calculated as the sum of the useful signal and noise, and outside the QRS region it is pure noise (P, T waves do not have their own RF components).
В частном случае, области, где вычисленное отношение сигнал-шум мало, не используются для оценки параметра HFQRS, причем если таких областей много, то ВЧ-информация может не использоваться для постановки диагноза ИБС.In a particular case, the areas where the calculated signal-to-noise ratio is small are not used to estimate the HFQRS parameter, and if there are many such areas, then the HF information may not be used to diagnose IHD.
Модели для диагностики ИБС.Models for the diagnosis of ischemic heart disease.
На основе параметров, рассчитанных как описано выше (базовый алгоритм разметки и фильтрации ЭКГ, включая, поиск пиков, фильтрацию, классификацию комплексов, построение и разметка УКЦ, алгоритм разметки, а также алгоритм оценки качества данных и описание и алгоритмы вычисления сложных признаков на основе вейвлетов, включая признаки на основе вейвлет-преобразования "первая производная", профиль линии максимума, углы QRS, вторую производную, форму ST-T-сегмента, асимметрию Т-волны, а также признаки на основе ВЧ-компоненты QRS и параметр RAZ (reduced amplitude zone),), строится модель для оценки ИБС.Based on the parameters calculated as described above (basic algorithm for ECG marking and filtering, including peak search, filtering, classification of complexes, construction and marking of EKC, marking algorithm, as well as an algorithm for evaluating data quality and description and algorithms for calculating complex features based on wavelets , including features based on the first derivative wavelet transform, maximum line profile, QRS angles, second derivative, ST-T segment shape, T-wave asymmetry, as well as features based on the high-frequency QRS component and RAZ parameter (reduced amplitude zone),), a model is built to assess IHD.
В зависимости от типа модели (которые ниже) и качества данных могут использоваться различные подмножества параметров. Минимальный набор - амплитуды в точках J и J+80mc. Они позволяют оценить подъем/депрессию ST-сегмента, а также (в частности, в самых общих чертах) описать его форму. В частном случае основными работающими параметрами для проб под нагрузкой являются следующие 3 группы: параметры ST, признаки Т-волны, ВЧ-информация QRS.Depending on the type of model (which are below) and the quality of the data, different subsets of the parameters can be used. The minimum set is the amplitudes at points J and J + 80mc. They allow you to evaluate the rise / depression of the ST-segment, and also (in particular, in the most general terms) describe its shape. In a particular case, the main working parameters for stress tests are the following 3 groups: ST parameters, T-wave signs, QRS HF information.
Для модели используется вектор начальных значений параметров, а также максимумы/минимумы во время фазы нагрузки и восстановления.The model uses a vector of initial parameter values, as well as maxima / minima during the load and recovery phase.
В частности, в группе основных параметров интересны следующие величины:In particular, in the group of basic parameters, the following quantities are of interest:
- параметры ST-T, HFQRS до нагрузки;- parameters ST-T, HFQRS before load;
- минимумы/максимумы амплитуд в точках J и J+80 мс в фазе нагрузки/восстановления;- minimums / maxima of amplitudes at points J and J + 80 ms in the load / recovery phase;
- максимум асимметрии Т-волны за все время записи (фаза нагрузки + восстановление);- maximum T-wave asymmetry for the entire recording time (load phase + recovery);
- максимум и минимум HFQRS в фазе нагрузки.- maximum and minimum HFQRS in the load phase.
При этом в зависимости от версии алгоритма могут использоваться потактовые тренды либо поминутные УКЦ.At the same time, depending on the version of the algorithm, one-to-one trends or minute-by-minute CCTs can be used.
Так, строятся следующие основные модели:So, the following basic models are built:
1. Модель 1 - работает только по признакам из группы "ST": изменение амплитуды в точках J и J+80 мс за период фазы нагрузки. Данная модель используется при плохом качестве записи: если Т-волна не выражена или испорчена шумом, присутствует высокий уровень ВЧ-шума.1. Model 1 - works only according to the characteristics of the "ST" group: change in the amplitude at points J and J + 80 ms during the period of the load phase. This model is used when the recording quality is poor: if the T-wave is not pronounced or is corrupted by noise, there is a high level of RF noise.
2. Модель 2 - признаки из группы "ST"+асимметрия Т-волны. Данную модель можно использовать при высоком уровне ВЧ-шума.2. Model 2 - signs from the "ST" group + T-wave asymmetry. This model can be used with high RF noise levels.
3. Модель 3 - признаки из группы "ST"+признак HFQRS. Модель для записей с плохой Т-волной.3. Model 3 - traits from the "ST" group + HFQRS trait. A model for recordings with a bad T-wave.
4. Модель 4 - все признаки: ST+асимметрия Т+HFQRS. Базовая модель для записей удовлетворительного качества.4. Model 4 - all signs: ST + asymmetry T + HFQRS. Basic model for recordings of satisfactory quality.
5. Любая из моделей может быть дополнена расширенным набором признаков которые описаны выше (базовый алгоритм разметки и фильтрации ЭКГ, включая, поиск пиков, фильтрацию, классификацию комплексов, построение и разметка УКЦ, алгоритм разметки, а также алгоритм оценки качества данных и описание и алгоритмы вычисления сложных признаков на основе вейвлетов, включая признаки на основе вейвлет-преобразования "первая производная", профиль линии максимума, углы QRS, вторую производную, форму ST-T-сегмента, асимметрию Т-волны, а также признаки на основе ВЧ-компоненты QRS и параметр RAZ (reduced amplitude zone), а также связь параметров с наличием ИБС): детально параметры ST-T, вейвлет-энергии QRS, отношение энергий QRS/T и т.д.5. Any of the models can be supplemented with an extended set of features that are described above (the basic algorithm for marking and filtering the ECG, including peak search, filtering, classification of complexes, construction and marking of the ECG, a marking algorithm, as well as an algorithm for assessing data quality and description and algorithms computation of complex features based on wavelets, including features based on the first derivative wavelet transform, maximum line profile, QRS angles, second derivative, ST-T segment shape, T-wave asymmetry, and features based on the high-frequency component of the QRS and the RAZ parameter (reduced amplitude zone), as well as the relationship of the parameters with the presence of IHD): in detail the ST-T parameters, the QRS wavelet energy, the QRS / T energy ratio, etc.
Структура моделей (в зависимости от алгоритма и его модификации, в частности, версии):The structure of the models (depending on the algorithm and its modification, in particular, the version):
- классический линейный дискриминант.- classical linear discriminant.
- нейронная сеть с одним скрытым слоем из трех нейронов с логистической функцией активации (как показано на ФИГ. 35).- a neural network with one hidden layer of three neurons with a logistic activation function (as shown in FIG. 35).
Модели выдают числовой индекс ишемии, показанный на ФИГ. 50.The models provide a numerical ischemia index shown in FIG. 50.
На ФИГ. 50 показан примерный вариант числового индекса ишемии моделей.FIG. 50 shows an exemplary ischemic index model.
Если данное значение положительно, автоматический диагноз - нет ИБС, отрицательно - есть. Абсолютное значение свидетельствует о вероятности (чем больше, тем коэффициент уверенности выше).If this value is positive, automatic diagnosis - no coronary artery disease, negative - there is. The absolute value indicates the probability (the more, the higher the confidence coefficient).
Далее приведены примерные варианты работы описанного выше метода/способа/алгоритма, (в частности, вся последовательность: обработка ЭКГ, вычисление параметров, применение модели).The following are exemplary options for the operation of the method / method / algorithm described above, (in particular, the entire sequence: ECG processing, calculation of parameters, application of the model).
На ФИГ. 51-ФИГ. 55 приведен пример данных для: ангиография - отрицательно, проба - отрицательно, алгоритм - нет ИБС.FIG. 51-FIG. 55 shows an example of data for: angiography - negative, test - negative, algorithm - no ischemic heart disease.
На ФИГ. 51 приведены тренды величин по всей записи: красный (1811) - пульс (HR), фиолетовый (1821) - амплитуда в точке J (Jamp), зеленый (1831) - амплитуда в точке J+80 мс (J80amp), голубой (1841) - индекс асимметрии Т (отношение абсолютных величин производных в точках максимальной крутизны переднего и заднего фронтов Т-волны, BetaSm), коричневый (1851) - величина HFQRS (HFQRS). Временная шкала подписана в минутах.FIG. 51 shows the trends of values throughout the record: red (1811) - pulse (HR), violet (1821) - amplitude at point J (Jamp), green (1831) - amplitude at point J + 80 ms (J80amp), blue (1841 ) - the index of asymmetry T (the ratio of the absolute values of the derivatives at the points of maximum steepness of the leading and trailing edges of the T-wave, BetaSm), brown (1851) - the value of HFQRS (HFQRS). The timeline is signed in minutes.
На ФИГ. 52 приведены фрагменты ленты сигнала, соответствующие началу записи.FIG. 52 shows the fragments of the signal tape corresponding to the beginning of the recording.
На ФИГ. 53 приведены фрагменты ленты сигнала, соответствующие пику нагрузки.FIG. 53 shows the fragments of the signal tape corresponding to the peak of the load.
На ФИГ. 54 приведены фрагменты ленты сигнала, соответствующие фазе восстановления.FIG. 54 shows the fragments of the signal tape corresponding to the recovery phase.
На ФИГ. 55А приведены индикаторы с ответами моделей: ST - только на основе формы ST-сегмента.FIG. 55A shows indicators with model responses: ST - only based on the shape of the ST segment.
На ФИГ.55Б приведены индикаторы с ответами моделей: ST+T - форма ST-сегмента и параметры Т-волны.FIG. 55B shows indicators with model responses: ST + T - ST-segment shape and T-wave parameters.
На ФИГ.55В приведены индикаторы с ответами моделей: ST+HF - форма ST-сегмента и ВЧ-компонента QRS.FIG. 55B shows indicators with model responses: ST + HF - the shape of the ST segment and the HF component of the QRS.
На ФИГ. 55Г приведены индикаторы с ответами моделей: Integral - объединенный результат всех моделей (считается конечным ответом алгоритма).FIG. 55G shows the indicators with the responses of the models: Integral - the combined result of all models (considered the final response of the algorithm).
На ФИГ. 56-ФИГ. 60 приведен пример данных для: ангиография - положительно, проба - положительно, алгоритм - есть ИБС.FIG. 56-FIG. 60 shows an example of data for: angiography - positive, test - positive, algorithm - there is an ischemic heart disease.
По трендам амплитуд в точках J и J+80 мс наблюдается выраженная депрессия ST-сегмента (плоская форма), таким образом определяется положительная проба. По параметрам BetaSm и HFQRS также наблюдается присутствие ИБС: при нагрузке первый резко вырос (форма Т-волны стала выражено асимметричной с более крутым передним фронтов), второй уменьшился. Ответы всех моделей единогласны.According to the amplitude trends at points J and J + 80 ms, a pronounced depression of the ST segment (flat shape) is observed, thus a positive test is determined. According to the BetaSm and HFQRS parameters, the presence of ischemic heart disease is also observed: under load, the former increased sharply (the T-wave form became pronounced asymmetric with steeper leading edges), the latter decreased. The answers of all models are unanimous.
На ФИГ. 56 приведены тренды величин по всей записи: красный (1911) - пульс (HR), фиолетовый (1921) - амплитуда в точке J (Jamp), зеленый (1931) - амплитуда в точке J+80 мс (J80amp), голубой (1941) - индекс асимметрии Т (отношение абсолютных величин производных в точках максимальной крутизны переднего и заднего фронтов Т-волны, BetaSm), коричневый (1951) - величина HFQRS (HFQRS). Временная шкала подписана в минутах.FIG. 56 shows the trends of values throughout the record: red (1911) - pulse (HR), purple (1921) - amplitude at point J (Jamp), green (1931) - amplitude at point J + 80 ms (J80amp), blue (1941 ) - the index of asymmetry T (the ratio of the absolute values of the derivatives at the points of maximum steepness of the leading and trailing edges of the T-wave, BetaSm), brown (1951) - the value of HFQRS (HFQRS). The timeline is signed in minutes.
На ФИГ. 57 приведены фрагменты ленты сигнала, соответствующие началу записи.FIG. 57 shows the fragments of the signal tape corresponding to the beginning of the recording.
На ФИГ. 58 приведены фрагменты ленты сигнала, соответствующие пику нагрузки.FIG. 58 shows the fragments of the signal tape corresponding to the peak of the load.
На ФИГ. 59 приведены фрагменты ленты сигнала, соответствующие фазе восстановления.FIG. 59 shows the fragments of the signal tape corresponding to the recovery phase.
На ФИГ. 60А приведены индикаторы с ответами моделей: ST - только на основе формы ST-сегмента.FIG. 60A shows indicators with model responses: ST - only based on the shape of the ST segment.
На ФИГ. 60Б приведены индикаторы с ответами моделей: ST+T - форма ST-сегмента и параметры Т-волны.FIG. 60B shows the indicators with the answers of the models: ST + T - the shape of the ST segment and the parameters of the T-wave.
На ФИГ. 60В приведены индикаторы с ответами моделей: ST+HF - форма ST-сегмента и ВЧ-компонента QRS.FIG. 60B shows the indicators with the responses of the models: ST + HF - the shape of the ST segment and the HF component of the QRS.
На ФИГ. 60Г приведены индикаторы с ответами моделей: Integral - объединенный результат всех моделей (считается конечным ответом алгоритма).FIG. 60G shows the indicators with the responses of the models: Integral - the combined result of all models (considered the final response of the algorithm).
На ФИГ. 61-ФИГ. 65 приведен пример данных для: ангиография - положительно, проба - отрицательно, алгоритм - есть ИБС.FIG. 61-FIG. 65 shows an example of data for: angiography - positive, test - negative, algorithm - there is an ischemic heart disease.
На данном примере депрессия ST-сегмента недостаточна для положительности пробы. Однако интегральная модель по совокупности параметров верно находит ИБС.In this example, the depression of the ST-segment is insufficient for the positiveness of the sample. However, the integral model, based on the set of parameters, correctly finds IHD.
На ФИГ. 61 приведены тренды величин по всей записи: красный (2011) - пульс (HR), фиолетовый (2021) - амплитуда в точке J (Jamp), зеленый (2031) - амплитуда в точке J+80 мс (J80amp), голубой (2041) - индекс асимметрии Т (отношение абсолютных величин производных в точках максимальной крутизны переднего и заднего фронтов Т-волны, BetaSm), коричневый (2051) - величина HFQRS (HFQRS). Временная шкала подписана в минутах.FIG. 61 shows the trends of values throughout the record: red (2011) - pulse (HR), violet (2021) - amplitude at point J (Jamp), green (2031) - amplitude at point J + 80 ms (J80amp), blue (2041 ) - the index of asymmetry T (the ratio of the absolute values of the derivatives at the points of maximum steepness of the leading and trailing edges of the T-wave, BetaSm), brown (2051) - the value of HFQRS (HFQRS). The timeline is signed in minutes.
На ФИГ. 62 приведены фрагменты ленты сигнала, соответствующие началу записи.FIG. 62 shows the fragments of the signal tape corresponding to the beginning of the recording.
На ФИГ. 63 приведены фрагменты ленты сигнала, соответствующие пику нагрузки FIG. 63 shows the fragments of the signal tape corresponding to the peak load
На ФИГ. 64 приведены фрагменты ленты сигнала, соответствующие фазе восстановления.FIG. 64 shows the fragments of the signal tape corresponding to the recovery phase.
На ФИГ. 65А приведены индикаторы с ответами моделей: ST - только на основе формы ST-сегмента.FIG. 65A shows indicators with model responses: ST - only based on the shape of the ST segment.
На ФИГ. 65Б приведены индикаторы с ответами моделей: ST+T - форма ST-сегмента и параметры Т-волны.FIG. 65B shows the indicators with the answers of the models: ST + T - the shape of the ST segment and the parameters of the T-wave.
На ФИГ. 65В приведены индикаторы с ответами моделей: ST+HF - форма ST-сегмента и ВЧ-компонента QRS.FIG. 65B shows the indicators with the responses of the models: ST + HF - the shape of the ST segment and the HF component of the QRS.
На ФИГ. 65Г приведены индикаторы с ответами моделей: Integral - объединенный результат всех моделей (считается конечным ответом алгоритма).FIG. 65G shows the indicators with the responses of the models: Integral - the combined result of all models (considered the final response of the algorithm).
На ФИГ. 66 приведена блок-схема описанного выше алгоритма.FIG. 66 is a block diagram of the above algorithm.
В частном случае одной из задач настоящего изобретения является повышение надежности автоматической диагностики ИБС по пробам под нагрузкой с использованием записей ЭКГ, зарегистрированных (полученных) в покое перед и после тестирования (I стандартное отведение), при этом используются подходы и модели, описанные выше, в частности, для случаев ЭКГ в покое + под нагрузкой.In a particular case, one of the objectives of the present invention is to improve the reliability of automatic diagnosis of coronary artery disease by stress tests using ECG records recorded (obtained) at rest before and after testing (I standard lead), while using the approaches and models described above, in in particular, for cases of ECG at rest + under stress.
В шаге 2206 осуществляется получение пробы под нагрузкой, как описано в рамках настоящего изобретения.At
Далее, в шаге 2210 осуществляется обработка полученных проб под нагрузкой, как описано в рамках настоящего изобретения. Обработка включает в себя следующие фазы (как показано на ФИГ. 67): поиск пиков, фильтрацию, классификацию комплексов, построение и разметку УКЦ, оценку качества записи и вычисление параметров. Результатом являются параметры, подаваемые на вход модели, а также оценка качества, от которой зависит выбор конкретной модели.Next, in
Далее в шаге 2216 к результатам обработки в зависимости от качества сигнала в шаге 2216 применяют «модель признаки ST» или в шаге 2020 применяют «модель признаки ST+Т», или в шаге 2026применяют «модель признаки ST+HFQRS», или в шаге 2030 применяют «модель признаки ST+T+HFQRS», как описано в рамках настоящего изобретения.Next, in
Так, четыре модели (2216, 2220, 2226, 2230) в левой части ФИГ. 66 вычисляют числовой индекс ишемии (по сути, вероятность наличия ИБС) по пробе под нагрузкой. Стрелками слева направо обозначена передача от них значения указанного числового индекса в одну из интегральных моделей, изображенных справа (2246, 2250, 2256, 2260).Thus, the four models (2216, 2220, 2226, 2230) on the left side of FIG. 66 calculate the numerical index of ischemia (in fact, the likelihood of having an ischemic heart disease) from the test under load. The arrows from left to right indicate the transfer from them of the value of the indicated numerical index to one of the integral models shown on the right (2246, 2250, 2256, 2260).
И результатом применения одной из моделей является величина оценки ИБС под нагрузкой.And the result of applying one of the models is the value of the IHD assessment under load.
В шаге 2236 осуществляется регистрация (запись) ЭКГ в покое непосредственно перед нагрузкой, как описано в рамках настоящего изобретения.At
Далее, в шаге 2240 осуществляется обработка (включает в себя описанные выше фазы, как показано на ФИГ. 66) записи перед нагрузкой, как описано в рамках настоящего изобретения.Next, in
В шаге 2242 применяют «модель для ЭКГ покоя», результатом чего является величина оценки ИБС-покой.At
В зависимости от качества сигнала в шаге 2246 применяют «Модель ST+покой», или в шаге 2250применяют «Модель ST+T+покой», или в шаге 2256применяют «Модель ST+HFQRS+покой», или в шаге 2260 применяют «Модель ST+T+HFQRS+покой».Depending on the signal quality,
И результатом применения одной из моделей является величина интегрального показателя ИБС.And the result of using one of the models is the value of the integral indicator of coronary heart disease.
На ФИГ. 67 показана блок схема примерного варианта шага обработки ЭКГ, который одинаково применяется в двух ветвях алгоритма: для проб под нагрузкой (2210, ФИГ. 66) и записей в покое (2242, ФИГ. 66).FIG. 67 shows a block diagram of an exemplary ECG processing step that is equally applied in two branches of the algorithm: for stress tests (2210, FIG. 66) and recordings at rest (2242, FIG. 66).
В шаге 3010 осуществляется поиск пиков, как описано в рамках настоящего изобретения.
В шаге 3014 осуществляется адаптивная фильтрация, как описано в рамках настоящего изобретения.At 3014, adaptive filtering is performed as described in the context of the present invention.
В шаге 3018 осуществляется классификация комплексов, как описано в рамках настоящего изобретения.In
В шаге 3022 осуществляется построение УКЦ, как описано в рамках настоящего изобретения.In
В шаге 3026 осуществляется разметка УКЦ, как описано в рамках настоящего изобретения.At
В шаге 3030 осуществляется оценка качества сигнала, как описано в рамках настоящего изобретения.
В шаге 3034 осуществляется вычисление параметров, как описано в рамках настоящего изобретения.In
На ФИГ. 68 показан пример компьютерной системы общего назначения, которая включает в себя многоцелевое вычислительное устройство в виде компьютера 20 или сервера, включающего в себя процессор 21, системную память 22 и системную шину 23, которая связывает различные системные компоненты, включая системную память с процессором 21.FIG. 68 shows an example of a general-purpose computer system that includes a general purpose computing device in the form of a
Системная шина 23 может быть любого из различных типов структур шин, включающих шину памяти или контроллер памяти, периферийную шину и локальную шину, использующую любую из множества архитектур шин. Системная память включает постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 24 и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 25. В ПЗУ 24 хранится базовая система ввода/вывода 26 (БИОС), состоящая из основных подпрограмм, которые помогают обмениваться информацией между элементами внутри компьютера 20, например, в момент запуска.The
Компьютер 20 также может включать в себя накопитель 27 на жестком диске для чтения с и записи на жесткий диск, не показан, накопитель 28 на магнитных дисках для чтения с или записи на съемный магнитный диск 29, и накопитель 30 на оптическом диске для чтения с или записи на съемный оптический диск 31 такой, как компакт-диск, цифровой видео-диск и другие оптические средства. Накопитель 27 на жестком диске, накопитель 28 на магнитных дисках и накопитель 30 на оптических дисках соединены с системной шиной 23 посредством, соответственно, интерфейса 32 накопителя на жестком диске, интерфейса 33 накопителя на магнитных дисках и интерфейса 34 оптического накопителя. Накопители и их соответствующие читаемые компьютером средства обеспечивают энергонезависимое хранение читаемых компьютером инструкций, структур данных, программных модулей и других данных для компьютера 20.
Хотя описанная здесь типичная конфигурация использует жесткий диск, съемный магнитный диск 29 и съемный оптический диск 31, специалист примет во внимание, что в типичной операционной среде могут также быть использованы другие типы читаемых компьютером средств, которые могут хранить данные, которые доступны с помощью компьютера, такие как магнитные кассеты, карты флеш-памяти, цифровые видеодиски, картриджи Бернулли, оперативные запоминающие устройства (ОЗУ), постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) и т.п.Although the typical configuration described herein uses a hard disk, a removable
Различные программные модули, включая операционную систему 35, могут быть сохранены на жестком диске, магнитном диске 29, оптическом диске 31, ПЗУ 24 или ОЗУ 25. Компьютер 20 включает в себя файловую систему 36, связанную с операционной системой 35 или включенную в нее, одно или более программное приложение 37, другие программные модули 38 и программные данные 39. Пользователь может вводить команды и информацию в компьютер 20 при помощи устройств ввода, таких как клавиатура 40 и указательное устройство 42. Другие устройства ввода (не показаны) могут включать в себя микрофон, джойстик, геймпад, спутниковую антенну, сканер или любое другое.Various software modules, including the operating system 35, may be stored on a hard disk,
Эти и другие устройства ввода соединены с процессором 21 часто посредством интерфейса 46 последовательного порта, который связан с системной шиной, но могут быть соединены посредством других интерфейсов, таких как параллельный порт, игровой порт или универсальная последовательная шина (УПШ) Монитор 47 или другой тип устройства визуального отображения также соединен с системной шиной 23 посредством интерфейса, например, видеоадаптера 48. В дополнение к монитору 47, персональные компьютеры обычно включают в себя другие периферийные устройства вывода (не показано), такие как динамики и принтеры.These and other input devices are connected to the
Компьютер 20 может работать в сетевом окружении посредством логических соединений к одному или нескольким удаленным компьютерам 49. Удаленный компьютер (или компьютеры) 49 может представлять собой другой компьютер, сервер, роутер, сетевой ПК, пиринговое устройство или другой узел единой сети, а также обычно включает в себя большинство или все элементы, описанные выше, в отношении компьютера 20, хотя показано только устройство хранения информации 50. Логические соединения включают в себя локальную сеть (ЛВС) 51 и глобальную компьютерную сеть (ГКС) 52. Такие сетевые окружения обычно распространены в учреждениях, корпоративных компьютерных сетях, Интернете.
Компьютер 20, используемый в сетевом окружении ЛВС, соединяется с локальной сетью 51 посредством сетевого интерфейса или адаптера 53. Компьютер 20, используемый в сетевом окружении ГКС, обычно использует модем 54 или другие средства для установления связи с глобальной компьютерной сетью 52, такой как Интернет.A
Модем 54, который может быть внутренним или внешним, соединен с системной шиной 23 посредством интерфейса 46 последовательного порта. В сетевом окружении программные модули или их части, описанные применительно к компьютеру 20, могут храниться на удаленном устройстве хранения информации. Надо принять во внимание, что показанные сетевые соединения являются типичными, и для установления коммуникационной связи между компьютерами могут быть использованы другие средства.
В заключение следует отметить, что приведенные в описании сведения являются примерами, которые не ограничивают объем настоящего изобретения, определенного формулой. Специалисту в данной области становится понятным, что могут существовать и другие варианты осуществления настоящего изобретения, согласующиеся с сущностью и объемом настоящего изобретения.In conclusion, it should be noted that the information given in the description are examples, which do not limit the scope of the present invention defined by the claims. One skilled in the art will appreciate that there may be other embodiments of the present invention consistent with the spirit and scope of the present invention.
Claims (31)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020143103A RU2759069C1 (en) | 2020-12-25 | 2020-12-25 | Method for noninvasive diagnosis of coronary heart disease |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020143103A RU2759069C1 (en) | 2020-12-25 | 2020-12-25 | Method for noninvasive diagnosis of coronary heart disease |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2759069C1 true RU2759069C1 (en) | 2021-11-09 |
Family
ID=78466856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020143103A RU2759069C1 (en) | 2020-12-25 | 2020-12-25 | Method for noninvasive diagnosis of coronary heart disease |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2759069C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2822815C1 (en) * | 2024-01-15 | 2024-07-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Приволжский исследовательский медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Method for early diagnosis of reperfusion myocardial ischemia |
| WO2025020383A1 (en) * | 2023-07-24 | 2025-01-30 | 毕胜普生物科技有限公司 | Heart risk assessment method and apparatus, computer device and storage medium |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011099992A1 (en) * | 2010-02-12 | 2011-08-18 | Brigham And Women's Hospital, Inc. | System and method for automated adjustment of cardiac resynchronization therapy control parameters |
| RU2468742C2 (en) * | 2010-12-24 | 2012-12-10 | Учреждение Российской академии медицинских наук Научный центр сердечно-сосудистой хирургии имени А.Н. Бакулева РАМН | Method of non-invasive diagnostics of ischemic heart disease |
-
2020
- 2020-12-25 RU RU2020143103A patent/RU2759069C1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011099992A1 (en) * | 2010-02-12 | 2011-08-18 | Brigham And Women's Hospital, Inc. | System and method for automated adjustment of cardiac resynchronization therapy control parameters |
| RU2468742C2 (en) * | 2010-12-24 | 2012-12-10 | Учреждение Российской академии медицинских наук Научный центр сердечно-сосудистой хирургии имени А.Н. Бакулева РАМН | Method of non-invasive diagnostics of ischemic heart disease |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| А.БЕКМАЧЕВ и др., Российский прорыв: чехол-кардиограф для смартфона CardioQVARK. Медицинская техника, Наука | Технология | Бизнес, no7 (00157) 2016. * |
| В.А. Алмазова" Министерства здравоохранения Российской Федерации. Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук, Санкт-Петербург, 2020. * |
| РЫНЬГАЧ Е.А. Дифференцированный подход к лечению желудочковых аритмий высоких градаций у больных ишемической болезнью сердца стабильного течения. Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр им. * |
| РЫНЬГАЧ Е.А. Дифференцированный подход к лечению желудочковых аритмий высоких градаций у больных ишемической болезнью сердца стабильного течения. Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова" Министерства здравоохранения Российской Федерации. Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук, Санкт-Петербург, 2020. А.БЕКМАЧЕВ и др., Российский прорыв: чехол-кардиограф для смартфона CardioQVARK. Медицинская техника, Наука | Технология | Бизнес, no7 (00157) 2016. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2025020383A1 (en) * | 2023-07-24 | 2025-01-30 | 毕胜普生物科技有限公司 | Heart risk assessment method and apparatus, computer device and storage medium |
| RU2822815C1 (en) * | 2024-01-15 | 2024-07-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Приволжский исследовательский медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Method for early diagnosis of reperfusion myocardial ischemia |
| RU2841467C1 (en) * | 2024-10-09 | 2025-06-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр терапии профилактической медицины" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Method of heart rate isolation from electrocardiogram and/or photoplethysmogram signals based on skeleton analysis of continuous wavelet transformation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hammad et al. | Detection of abnormal heart conditions based on characteristics of ECG signals | |
| Goovaerts et al. | A machine-learning approach for detection and quantification of QRS fragmentation | |
| Böck et al. | ECG beat representation and delineation by means of variable projection | |
| US9949653B2 (en) | Patient signal analysis based on vector analysis | |
| Tueche et al. | Embedded algorithm for QRS detection based on signal shape | |
| US8684942B2 (en) | System for cardiac impairment detection based on signal regularity | |
| Wu et al. | Personalizing a generic ECG heartbeat classification for arrhythmia detection: a deep learning approach | |
| Suboh et al. | ECG-based detection and prediction models of sudden cardiac death: Current performances and new perspectives on signal processing techniques | |
| Ansari et al. | Noise detection in electrocardiography signal for robust heart rate variability analysis: A deep learning approach | |
| US9549681B2 (en) | Matrix-based patient signal analysis | |
| Bhoi et al. | QRS Complex Detection and Analysis of Cardiovascular Abnormalities: A Review. | |
| Kruger et al. | Bimodal classification algorithm for atrial fibrillation detection from m-health ECG recordings | |
| Vuksanovic et al. | ECG based system for arrhythmia detection and patient identification | |
| Sörnmo et al. | Characterization of f Waves | |
| Pucer et al. | A topological approach to delineation and arrhythmic beats detection in unprocessed long-term ECG signals | |
| RU2759069C1 (en) | Method for noninvasive diagnosis of coronary heart disease | |
| Singh et al. | A generic and robust system for automated detection of different classes of arrhythmia | |
| khiled AL-Jibory et al. | Preparing of ECG dataset for biometric ID identification with creative techniques | |
| Mathe et al. | Advancements in Noise Reduction Techniques in ECG Signals: A Review | |
| Apandi et al. | Noise reduction method based on autocorrelation for threshold-based heartbeat detection | |
| Sandelin et al. | Identification of myocardial infarction by high frequency serial ECG measurement | |
| Rama et al. | Analysis of signal processing techniques to identify cardiac disorders | |
| de Lannoy et al. | A supervised wavelet transform algorithm for r spike detection in noisy ecgs | |
| Pander et al. | Fuzzy-based algorithm for QRS detection | |
| RU2791006C1 (en) | System and method for automated electrocardiogram analysis and interpretation |
