Способ прогнозирования пароксизма желудочковой тахикардии или фибрилляции желудочков

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПАРОКСИЗМА ЖЕЛУДОЧКОВОЙ ТАХИКАРДИИ ИЛИ ФИБРИЛЛЯЦИИ ЖЕЛУДОЧКОВ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(72) Автор Войтикова Маргарита Васильевна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(57) Способ прогнозирования пароксизма желудочковой тахикардии или фибрилляции желудочков, при котором фиксируют последовательные -интервалы ЭКГ пациента в течение 1,0-1,5 мин, выполняют частотно-временное вейвлет-преобразование полученной последовательности в базисе Хаара, вычисляют стандартное отклонение коэффициентов данного вейвлет-преобразования и при возрастании величины стандартного отклонения приблизительно в 10 раз по сравнению с величиной стандартного отклонения коэффициентов аналогичного вейвлет-преобразования последовательности -интервалов ЭКГ указанного пациента в его стабильном состоянии прогнозируют развитие пароксизма в течение ближайших 5 мин. Изобретение относится к области медицины, в частности к кардиологии, и может быть использовано в диагностических целях для определения и предотвращения приступа желудочковой тахикардии и фибрилляции у больных с кардиоваскулярными заболеваниями и гетеротопными нарушениями ритма сердца. Известен способ диагностики приступа желудочковой тахикардии (ЖТ) и желудочковой фибрилляции (ЖФ) у больных при оценке параметров вариабельности сердечного ритма (ВСР), который определяется по измерениям -интервалов в электрокардиограмме и определении основных функций ВСР разброса (показатели , - и-, дельта , , , вариации коротких участков -интервалов) и концентрации (показатели , , триангулярный индекс) 1. Известный способ диагностики включает статистический (временной) и спектральный (частотный) анализ-интервалов, определение значений концентрации ритма ,также частоты сердечных сокращений. Параметры ВСР в качестве предиктора желудочковых аритмий позволяют судить о степени реабилитации пациентов, тяжести заболевания больных с сердечной недостаточностью, дают прогноз внезапной смерти и общей смертности в популяции. В частности, снижение параметров ВСР является показателем плохого исхода заболевания пациента после острого инфаркта миокарда и при сердечной недостаточности. Недостатком данного способа является невозможность точного определения начала приступа ЖТ и/или ЖФ в экстремальной ситуации для конкретного пациента, поскольку статистический и особенно спектральный анализы малопригодны для обработки коротких нестационарных электрокардиосигналов, измеряемых у пациента, состояние которого перед пароксизмом ЖТ и/или ЖФ оценивается как переходное. Известный способ кардиодиагностики по оценкам параметров сердечного ритма не фиксирует характерные,локально расположенные и невидимые на взгляд особенности ритма больного, поэтому актуальны способы повышения диагностических возможностей с помощью новых методов анализа сердечного ритма. В настоящее время регистрация пароксизма ЖТ и/или ЖФ в клинических условиях происходит только в момент его возникновения. Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является регистрация снижения параметров ВСР при остром инфаркте миокарда и сердечной недостаточности, при этом снижение ВСР связано с внезапной смертностью в широких промежутках времени - от одного дня до нескольких лет 2. Прототип изобретения состоит в определении риска всех видов сердечной смерти, статистическом анализе интервалов и оценке параметров ВСР. Наиболее значимыми считаются значения 50 и триангулярного индекса 15 или 100 и триангулярного индекса 20 2. Задачей данного изобретения является повышение точности определения начала пароксизма ЖТ и ЖФ для конкретного пациента в критическом состоянии с использованием вейвлет-преобразования последовательности -интервалов, позволяющем оценивать интенсивность колебаний сигнала -интервалов на разных частотах и каждый момент наблюдения. Для выполнения поставленной задачи предложен способ прогнозирования пароксизма желудочковой тахикардии или фибрилляции желудочков, заключающийся в измерении сигнала -интервалов пациента (-тахограмма), выполнении частотно-временного разложения сигнала в базисе вейвлетов, после чего вычисляют (а) - стандартное отклонение коэффициентов непрерывного вейвлет-преобразования -интервалов как функцию параметра масштаба (частоты) а, и при многократном увеличении (а), по сравнению с величинами (а) для пациента в стабильном состоянии, делают вывод о развитии приступа желудочковой тахикардии и/или желудочковой фибрилляции. Временной ряд интервалов является первичным носителем диагностической информации и, по мнению автора изобретения, определение признаков частотного спектра последовательности интервалов предоставляет большие возможности для вычисления диагностических показателей приступа ЖТ и/или ЖФ, что позволит значительно повысить точность постановки диагноза в реальном времени для конкретного пациента. Таким образом, предлагается новая классификация изменений ритма сердца конкретного пациента в экстремальной ситуации, основанная на признаках спектра вейвлеткоэффициентов последовательности -интервалов, что обеспечивает увеличение возможностей диагностики и точность определения начала приступа ЖТ и/или ЖФ при неизменной точности регистрации ритма сердца. Сущность заявляемого изобретения состоит в следующем. Первоначально измеряется последовательность -интервалов и проводится ее непрерывное вейвлет-преобразование. Вейвлет-преобразование представляет сигнал -интервалов в базисе специ 2 13184 1 2010.04.30 альных вейвлет-функций, в результате чего определяется набор вейвлет-коэффициентов С(а,) (интегральное значение скалярного произведения сигнала на вейвлет-функцию) и его стандартное отклонение (а) как функция параметра масштаба (частоты) а (фиг. 1). Эту зависимость (а) от параметра а предлагается использовать в качестве маркера пароксизма ЖТ и/или ЖФ, причем в данной задаче параметр а имеет смысл номера соседнего кардиоцикла по отношению к текущему моменту измерения. Применим вейвлет-преобразование к 1,5-2 мин ряду -интервалов, записанного кардиовертером (электрическим дефибриллятором сердца пациента, база данных 3) в базисе вейвлета Хаара, имеющего наилучшее частотное разрешение в семействе вейвлетов и адекватно передающего локальные особенности сигнала -интервалов при ЖТ и/или ЖФ. На фиг. 1, пунктирные кривые 1, изображен пример вычисляемой величины (а) последовательности -интервалов пациента с диагнозом сердечная недостаточность в стабильном состоянии (пароксизм ЖТ и/или ЖФ не фиксировался минимум за час до и после записи -интервалов) и того же пациента за 15, 10, 5 минут до приступа ЖТ (фиг. 1,кривые 2, 3, 4 соответственно). На фиг. 1 отчетливо видно увеличение на один порядок и более величины (а), которое происходит приблизительно за 5 мин до развития приступа ЖТ, по сравнению со стабильным состоянием пациента, а также изменение угла наклона(а) при значениях параметра масштаба а 20 для записей за 10 мин (фиг. 1, кривая 3) или 5 мин (фиг. 1, кривая 4) до пароксизма ЖТ. Незначительное увеличение (а) может происходить также за 15 и 10 мин до пароксизма ЖТ и/или ЖФ. Пример дифференциации стабильное состояние-приступ ЖТ последовательностей-интервалов 56 пациентов по форме зависимости (а) показан на фиг. 2, где сигналам больных за 4-5 минут до пароксизма ЖТ соответствуют сплошные кривые, отмеченные точками, а сигналам тех же пациентов в стабильном состоянии - отмеченные пунктиром. Таким образом, началу приступа ЖТ предшествует многократное (в среднем в 10,2 раза) увеличение амплитуды стандартного отклонения вейвлет-коэффициентов вейвлетпреобразования ряда -интервалов. Представленная зависимость (а) может служить маркером приступа ЖТ с наилучшей дифференциацией сигналов при а 30. Фиг. 3 представляет собой зависимость (а) вейвлет-коэффициентов последовательности интервалов при а 30 для записей -интервалов 56 пациентов перед пароксизмом (треугольники) и тех же пациентов в произвольные моменты без приступа (звездочки). По оси абсцисс указан порядковый номер образца. В качестве альтернативного критерия нестабильности миокарда можно определить производную от стандартного отклонения вейвлет-коэффициентов , которая может 1 быть вычислена по формуле ( )(2( )(1)(3)2(4. Величина 8 производнойтакже увеличивается в несколько раз за 5-10 минут до развития приступа при оптимальном выборе а 20. Указанная особенность хорошо видна на фиг. 1 как изменение угла наклона (а), наблюдаемое за 10 мин (фиг. 1, кривая 3) и 5 мин (фиг. 1,кривая 4) до пароксизма ЖТ. Вычислениев дополнение к определению (а) является предпочтительным, поскольку повышается достоверность определения начала пароксизма. Таким образом, зависимость (а) отражает изменение корреляции удаленных(а 30) во времени кардиоциклов,- корреляцию близких (а 20) по времени кардиоциклов, которые вместе являются чувствительным предиктором пароксизма ЖТ при анализе последовательности -интервалов. Аналогично происходит развитие признаков ЖФ, которые также сопровождаются многократным увеличением (а) перед пароксизмом ЖФ по сравнению с (а) для образцов сердечного ритма пациентов в стабильном состоянии (образцы базы данных 3). Таким образом, описанный выше способ прогнозирования пароксизма желудочковой тахикардии или фибрилляции желудочков, заключающийся в получении сигнала 3 13184 1 2010.04.30 интервалов и его обработке с помощью вейвлет-преобразования, позволяет в реальном времени прогнозировать приблизительно за 4-5 мин развитие приступа ЖТ и/или ЖФ у конкретного пациента с высокой успешностью диагностики - 96(54/56 при ЖТ и 24/25 при ЖФ для образцов 3). Другими словами, происходящая перед приступом ЖТ и/или ЖФ реорганизация сердечного ритма может быть определена по изменению корреляции близких (10-20 кардиоциклов) и удаленных (30-50 кардиоциклов) во времени интервалов, которая определяется в результате вейвлет-анализа коротких (1,5-2 мин) нестационарных записей -интервалов. На основе данного изобретения могут быть даны рекомендации о применении своевременной фармакологической помощи и/или электрической дефибрилляции для прекращения фибрилляции и восстановления синусового ритма, а также программного обеспечения кардиовертеров. Источники информации 1..,.// .. - 1996. - . 17. - . 354-381. 2. Рябыкина Г.В., Соболев А.В. Мониторирование ЭКГ с анализом вариабельность ритма сердца. - М. Медпрактика, 2005 (прототип). 3., -,,1.0, . Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5