Электрокардиография

Медицинские основы метода

ЭКГ – метод регистрации изменений величины и направления ЭДС возбужденных участков сердечной мышцы во времени относительно некоторой оси отведений.

Электрокардиограмма – графическое отображение колебаний электрических потенциалов за время сердечного цикла.

ЭКГ отведения - системы стандартного расположения электродов на теле пациента, обеспечивающие регистрацию электрической активности строго определенных участков сердца.

Электрическая ось сердца – проекция суммарного вектора сердечной ЭДС на фронтальную плоскость.

ЭКГ позволяет выявить различные заболевания сердечно-сосудистой системы, а также косвенно оценить деятельность других функций организма.

Технология проведения обследования

Существует две основных стандартных схемы отведений при регистрации ЭКГ:

- трехканальная;

- двенадцатиканальная регистрация(см. рис.).

При трехканальной регистрации используются обе руки и обе ноги. При двенадцатиканальной регистрации добавляются шесть грудных отведений. Физически при двенадцатиканальной регистрации используется девятиканальный усилитель. Остальные каналы отображения ЭКГ получаются путем сложения или вычитания сигналов разных отведений.

Активны все электроды кроме N (он референтный). В качестве электродов, накладываемых на руки и ноги используются специальные прищепки. В качестве грудных электродов используются присоски.

Параметры ЭКГ – сигнала

P – зубец: амплитуда может быть до 250 мкВ, длительность 70-110 мс.

PQ – интервал: длительность 120-200 мс.

QRS – комплекс: амплитуда 300мкВ-5мВ (в зависимости от расположения электрической оси сердца), длительность 60-100мс.

ST – интервал:

Длительность 60-150 мс.

T – зубец: амплитуда 200мкВ-1мВ, длительность 100-250мс.

Частотная полоса стандартного ЭКГ сигнала 0,05Гц-70Гц (современные представления об анализе ЭКГ сигнала приводят к требованиям по увеличению верхней полосы пропускания ЭКГ сигнала до 1кГц).

Амплитудный диапазон 50мкВ - 5мВ.

Аппаратные средства для ЭКГ систем

В основе аппаратных средств стандартных электрокардиографов лежит схема, аналогичная электроэнцефалографу без наличия стимуляторов.

На ряду со стационарными ЭКГ системами большое значение имеют портативные носимые приборы длительной регистрации ЭКГ. Развитие подобных приборов началось с разработки прикроватных мониторов, которые позволяют длительное время регистрировать и отображать в реальном времени ЭКГ лежачих пациентов. В настоящее время особую актуальность имеют носимые приборы, позволяющие регистрировать ЭКГ в течение суток при обыденной жизни человека. Разработка таких приборов требует решения ряда проблем:

Ø использование малопотребляющей элементной базы;

Ø использование питания от аккумуляторов или батареек;

Ø применение алгоритмов устранения двигательных артефактов, возникающих при записи ЭКГ;

Ø необходимость уменьшения дискомфорта пациента при ношении прибора (уменьшение веса, размера, удобство расположения блока регистрации, удобство расположения электродов).

Для решения первой проблемы необходимо выбирать при тех же параметрах электронные компоненты с тем же потреблением тока.

Для решения второй проблемы при выборе батареек или аккумуляторов необходимо оценивать общее потребление схемы портативного прибора, сравнивать его с мощностью используемых аккумуляторов или батарей для обеспечения требуемой длительности записи. Также при использовании внутренних источников питания имеется необходимость в дополнительных средствах подавления сетевой помехи.

Для решения третьей проблемы необходима разработка алгоритмов подавления двигательных и мышечных артефактов для микропроцессора носимого прибора.

Для решения четвертой проблемы необходимо использовать элементную базу очень малого размера, корпуса типа SOIC, оптимизировать схему прибора с целью ее уменьшения, выбирать удобный тип корпуса и удобные для длительного ношения электроды.

Программное обеспечение ЭКГ систем

Программные средства следует рассматривать отдельно для стационарных систем и отдельно для носимых.

Для стационарных систем структура ПО аналогична другим системам (ЭЭГ, ЭМГ и т. д.).

Основная цель – идентификация зубцов, сегментов и QRS – комплекса и определение их параметров (амплитуды и длительности). Для портативных систем отличие в том, что запись сигнала производится не в реальном времени, а путем считывания данных из памяти внешнего портативного устройства и записи их на жесткий диск компьютера. Второй особенностью является необходимость идентификации патологических участков на длительной записи ЭКГ, чтобы акцентировать внимание врача именно на данных участках.