UA83050C2 - Спосіб оцінки анормальності розподілу струмів у серці - Google Patents

Abstract

Винахід належить до галузі медицини, а саме до кардіології, і стосується cпособу оцінки анормальності розподілу струмів у серці шляхом виконання магнітокардіографічного картування і вирішення оберненої задачі з обчисленням векторних карт розподілу густини струму, відображенням інтенсивності струму довжиною вектора, візуальним аналізом окремих локалізованих ділянок струму та вихорів струму, встановленням еталонної карти, при цьому на даній карті обчислюють кількість окремих ділянок та якісно визначають їх показники, а саме - напрям, координати та інтенсивність, а також інтенсивність та форму вказаних вихорів, встановлюють ступінь відмінності вказаних показників від таких у еталонній карті за 4-значною шкалою і на цій основі роблять висновок про ступінь анормальності розподілу струмів у серці в даний момент кардіоциклу, а сама оцінка виконується із застосуванням програми і відображенням на моніторі комп'ютера.

Description

(51) МПК (2006) еа дб1В 5/02

У Аб1Вв 5/0436 (2006.01)

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ

І НАУКИ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ Оп И С

ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД

ВЛАСНОСТІ шини (54) СПОСІБ ОЦІНКИ АНОРМАЛЬНОСТІ РОЗПОДІЛУ СТРУМІВ У СЕРЦІ 1 2 (21) а200600584 калізованих ділянок струму - зон з головним век- (22) 23.01.2006 тором, який має локальний максимум (46) 10.06.2008, Бюл.Мео 11, 2008 р. інтенсивності та оточений векторами меншої дов- (72) ЧАЙКОВСЬКИЙ ІЛЛЯ АНАТОЛІЙОВИЧ, ПА, жини, та вихорів струму - зон з замкнутими лан-

БУДНИК МИКОЛА МИКОЛАЙОВИЧ, ОА цюжками векторів, встановленням еталонної кар- (73) ІНСТИТУТ КІБЕРНЕТИКИ ІМ. В. М.ГЛУШКОВА ти, коли наявні два симетричні вихори та одна

НАН УКРАЇНИ, ША, МІЖНАРОДНИЙ НАУКОВО- (дипольна) ділянка максимальної інтенсивності,

НАВЧАЛЬНИЙ ЦЕНТР ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНО- розміщена посередині карти та направлена відно-

ЛОГІЙ ТА СИСТЕМ НАН ТА МОН УКРАЇНИ, ПА, сно серця вліво-вниз, який відрізняється тим, що

ЧАЙКОВСЬКИЙ ІЛЛЯ АНАТОЛІЙОВИЧ, ША, БУД- на даній карті обчислюють кількість окремих діля-

НИК МИКОЛА МИКОЛАЙОВИЧ, ОА нок та якісно визначають їх показники, а саме - (56) УУО 0217769 А2, 07.03.2002 напрям, координати та інтенсивність, а також інте-

Будник М.М., Войтович І.Д., Козловський В... та ін. / нсивність та форму вказаних вихорів, встановлю-

Діагностичні критерії хронічної ішемічної хвороби ють ступінь відмінності вказаних показників від сердця на основі реєстрації та аналізу магнітокар- таких у еталонній карті за 4-значною шкалою, при діограм // Преп.НАН України. Інститут кібернетики цьому малий ступінь має місце при асиметрії ви- ім.В.М.Глушкова.-2002.-Ме5-49с. хорів, коли присутня нерівна інтенсивність та від-

ОЗ 2005/0192502 АТ, 01.09.2005 мінність форми від овальної, середній ступінь -

ТвиКада К., Міуаз па Т., Капаої А. еї аї. / Ап ізо- коли напрям і координати дипольної ділянки відрі- іпіедгаї тарріпд тесппідчце ивіпд зняються від еталонної карти, великий ступінь - З. тадпейсагаідгат, апа іБ роззібіе ве г наявні додаткові ділянки струму, дуже великий г) діадпозів ої ізспетіс Неагі дівеазе // Іпі. у). Сага. ступінь - напрям чи координати всіх ділянок відріз- ге

Ітадіпо.-2000.-Реб.;16(1).-Р.55-66 няються від таких у еталонній карті так, що немо- май

УР 2002153436, 28.05.2002 жливо виявити дипольну ділянку струму, і на цій (57) Спосіб оцінки анормальності розподілу стру- основі роблять висновок про ступінь анормальнос- мів у серці шляхом виконання магнітокардіографі- ті розподілу струмів у серці в даний момент кар- о чного картування і вирішення оберненої задачі з діоциклу, а сама оцінка виконується із застосуван- юю обчисленням векторних карт розподілу густини ням програми і відображенням на моніторі о струму, відображенням інтенсивності струму дов- комп'ютера. с жиною вектора, візуальним аналізом окремих ло- со

Винахід належить до медицини а саме до кар- печної як ішемічна хвороба серця (ІХС) тому що « діології і може бути використаний для діагностики аналогічні зміни можуть мати місце і при інших -З порушень електрофізіології та інших уражень міо- патологіях. Передбачувальна цінність навантажу- і карду. вальних тестів (велоергометрія) та методів фор- мий

На сьогодні надійна діагностика більшості кар- мування медичних зображень (МР та комп'ютерна діологічних захворювань залишається клінічно томографії, ехокардіографія, ультразвукова інтро- актуальною проблемою. Причини полягають у то- скопія) часто обмежена з точки зору інформації му, що інші інструментальні методи діагностики про електрофізіологічні процеси у міокарді. Різно- мають певні недоліки. Так, електрокардіограма манітні стрес-тести, інвазивні методи (черезстра- (ЕКГ) в стані спокою часто є нормальною, а зміни вохідна електрокардіостимуляція) та методи, що на ній недостатньо специфічні для деяких патоло- грунтуються на введенні контрастуючих агентів гій, наприклад до такої розповсюдженої та небез- (коронарна ангіографія, радіонуклідні методи) мо-

жуть супроводжуватися певним ризиком для паці- поділ струмів у серці (обернена задача (03) магні- єнтів, а тому не можуть проводитися так часто, як тостатики) тому, що різні тканини тіла людини це потрібно |див. Виноградова Т.С., Акулова Ф.Д., практично магнітно однорідні |див. Діагностичні

Белоцерковский 3.Б. и др., Инструментальнье критерії хронічної ішемічної хвороби серця на ос- методь исследования сердечно-сосудистой сис- нові реєстрації та аналізу магнітокардіограм І! Буд- теми - М.: Медицина, 1986. - 41бс.|. ник М., Войтович І., Козловський В. та ін. / 2002. -

Більшість способів діагностики захворювань Преп. НАН України. Інститут кібернетики ім. В.М. серця стосуються певних патологій і використову- Глушкова; Мо 5. - 49с.|. ють певні інструментальні методи. Проте актуаль- Відомо ряд патентів, що грунтуються на влас- ним є розробка способів, здатних проводити оцінку тивості МКГ давати нову корисну інформацію, яка функційного стану серця у загальному. Це потріб- може слугувати маркерами наявності певних по- но як для виявлення захворювань на ранніх стаді- рушень електрофізіологічних процесів у серці. ях, так і з метою автоматизованої комп'ютерної 1. СА 40410А, Спосіб прогнозування частоти обробки ЕКГ. виникнення спонтанної пароксизмальної миготли-

Так, в патенті КО 2067417 |Малая Л.Т. і ін. вої аритмії, Червонописька О., Стаднюк Л., Чай- "Способ оценки функционального состояния серд- ковський І. і ін., Бюл. Мо 6, 2001. (Ін-т кардіології ім. ца", 1996) обчислюється узагальнений діагностич- М.Д. Стражеска). ний критерій, при величині якого «0,4 або 20,6 ро- 2. ША 40411А, Спосіб прогнозування збере- блять висновок про наявність порушень ження синусового ритму з пароксизмальною фор- функційного стану серця. Проте вказаний критерій мою миготливої аритмії, Стаднюк Л., Червонопись- застосовує морфологічний аналіз ЕКГ з кількісним ка О., Чайковський І. та ін., там же. обчисленням амплітудно-часових показників, а 3. ША 53455А, Спосіб діагностики інфаркту мі- метод ЕКГ недостатньо специфічний при ряді за- окарда, Стаднюк Л., Козловський В., Будник М., хворювань, особливо на ранніх стадіях. Ніженковський І., Бюл. Мо1, 2003. (Інститут кардіо-

Крім того, повністю автоматизовані методи логії ім. М.Д. Стражеска). аналізу електричної активності на сьогодні ще не 4. ОА 53456А, Спосіб діагностики не-О інфарк- мають достатнього рівня надійності. У цьому зв'яз- ту міокарда, Войтович І., Козловський В., Стаднюк ку візуальний аналіз залишається основним мето- Лі, Будник М., там же. дом для вироблення діагностичного висновку на 5. ОА 74466, Спосіб діагностики ішемічної хво- основі порівняння з наборами стандартизованих роби серця / Козловський В., Будник М., Стаднюк типових даних, зведених у атласи. ЛІ, Риженко Т., Бюл. Мо 12, 2005. Інститут кардіоло-

Серед методів діагностики найбільш перспек- гії ім. М.Д. Стражеска). тивні неінвазивні, гуманні та безпечні методи, що 6. УМО 0205713, Сапіас тадпейс йеїд аїіад- не спричиняють негативних впливів на людину, не погег г агтгіа! ЯиЧег апа аїтгіа! ЯрпіПакоп апа тейса мають протипоказань, а тому можуть багаторазово ог ідепійуїпу еїесігіс (Штгпіпд ра ої акгіа! Яшбцег, повторюватися в різних клінічних ситуаціях, напри- 2002. клад, для моніторингу е фективності медикаменто- 7. МО 0217769, вспетіа ідепнйсайоп, дпапкй- зної терапії чи хірургічного втручання. У цьому сайоп апа рагпаї Іосаіїгайоп іп МОСС, А. ВакКнагем, зв'язку магнітокардіографія (МКГ) є повністю неїн- Сагаютаод Ітадіпа Іпс., О5А, 2002. вазивним та безпечним методом, який, як показа- Патенти ОА 40410А та 40411А стосуються діа- но у ряді досліджень, має додаткову інформацію гностики пароксизма-льної форми миготливої ари- порівняно з вказаними вище методами |Сотрів- тмії (МА) стосовно прогнозування частоти паро- тепіагу Майте ої Еесіго- апа Мадпеюсагаіодгарніс ксизмів та збереження синусового ритму. Згідно

Оайа іп Райепб міф Івспетіс Неагі Оізеазе /.. ОА 40410А при кількості екстремумів 238, роблять

Іапь 0. 5ігоіїпК, В. Моогаеє еї аї. // 9. ЕІестосагісі- висновок про можливість виникнення спонтанних оду, 1990, М.23, р.315-322). пароксизмів МА більше, ніж 6 разів на рік. Якщо ж

Перспективність використання МКГ для діаг- кількість екстремумів «38, то прогнозують можли- ностики патологій серця полягає також у тому, що вість утримання синусового ритму протягом 2-х інші методи діагностики не дозволяють отримати місяців (ША 404114А). Але ці патенти грунтуються напрямок та величину локальних струмів у міокар- на аналізі карт магнітного поля, а не розподілу ді. В принципі, розподіл потенціалу збудження мо- струмів, який є більш інформативним і також сто- жна отримати за допомогою методу потен- суються тільки одного захворювання. ціального картування тіла людини. Однак, Патенти ОА 53455А та 534564, взяті за анало- реконструювати відповідний розподіл струмових ги, стосуються діагностики інфаркту міокарду (ІМ) джерел на цьому шляху неможливо. Причина по- та не-О ІМ. Проте, у патенті ПА 53456 розгляда- лягає у тому, що розподіл електричних потенціалів ється процес деполяризації - зубець 0. Патент ОА на поверхні тіла спотворює неоднорідність та ані- 53455 хоч і розглядає процес реполяризації шлу- зотропія електропровідності різних шарів тканин та ночків - інтервал 51-Т (як і пропонований винахід), органів, яка у тілі людини дуже відрізняється. Крім але недоліком обох патентів є те, що вони відно- того розподіл електропровідності по об'єму міока- сяться до важкої стадії ЇХС, тобто коли ІМ вже від- рду точно невідомий, варіюється від людини до бувся, що супроводжується, як правило, змінами людини і змінюється під впливом патологій серця. на ЕКГ, наприклад, негативною хвилею Т.

На противагу цьому, неінвазивний метод МКГ На противагу цьому патент ОА 74466 відно- реєструє магнітне поле, безпосередньо породжене ситься до діагностики таких форм ІХС, при яких є струмами у серці, дозволяє реконструювати роз- порушення процесу реполяризації, але форма хвилі Т на ЕКГ не змінюється, а інші зміни на ЕКГ 7) приймається, що ступінь відмінності вказа- неспецифічні. Однак він теж грунтується на аналізі них показників від таких у дипольної карти пропор- карт магнітного поля, а не струмів, а тому не може ційна ступеню анормальності РГС у серці, визначити локалізацію і напрям патологічних дже- 8) виявлена анормальність РГС у серці може рел. бути спричинена не певною хворобою, а різними

З іншого боку, патент МО 0205713 захищає кардіологічними патологіями. спосіб виявлення траєкторії збудження в міокарді Також новим у порівнянні з прототипом є те, при фібриляції шлуночків вже на основі О3. Але що пропонований спосіб підтверджено статистич- він грунтується на дипольному наближенні, а отже ним аналізом, проведеним на основі МКГ даних - також не може виявити локалізацію декількох репрезентативних груп пацієнтів з різними кардіо- окремих джерел, пов'язаних з патологічними про- логічними захворюваннями та здорових волонте- цесами у міокарді і теж відноситься тільки до одні- рів. єї патології. Дипольна модель не дозволяє виявити окремі

У патенті УМО 0217769, взятому за прототип, електричні джерела в міокарді, тому необхідні розглядається спосіб діагностики ІХС, у якому ІХС більш складні розподілені моделі. Такою моделлю класифікується на 4 ступені згідно змін вер- є представлення джерела у вигляді карт РГС у тикальної координати (глибини залягання) ефек- фронтальній площині, яка січе серце на певній тивного диполя протягом 5І-сегменту. При цьому глибині. Глибина обчислюється на основі оптимі- має місце 1-й (2-й і т.д.) ступінь ІХС, якщо глибина заційної процедури як глибина, де має місце мак- залягання диполя змінюється тільки протягом 1-ї симум густини струмів. Тому даний винахід засто- (2-ї і т.д.) чверті цього сегменту. У здорових глиби- совує вирішення оберненої задачі (03) на залягання практично не змінюється. Недоліка- магнітостатики у вигляді розподілу струмів у фро- ми зазначеного способу-протоптипу є те, що: нтальній площині. 1. ОЗ вирішена в наближенні магнітного, а не Карта РГС у є векторним полем, де вектори струмового диполя, що є фізичною абстракцією і розміщено на регулярній, як правило квадратній не відповідає електрофізіології серця, сітці. Кожен вектор відображає локальне значення 2. дипольне наближення не може виявити де- струму у даній точці, тобто густину струму. Зони, в кілька джерел, якщо такі присутні у міокарді, яких вектори мають локальні максимуми і оточені

З. відсутні дані про достовірність такої класи- векторами меншої амплітуди вважаються окреми- фікації - тобто дані про кореляцію вказаного сту- ми областями електричної активності (струму). пеня ІХС зі ступенем ішемічного ураження міокар- Пропонований винахід грунтується на обчис- ду за даними інших інструментальних методів ленні оцінки ступеня відмінності карт РГС у фрон- діагностики тальній площині від симетричного дипольного 4. даний спосіб стосується діагностики тільки (еталонного) розподілу. Вказана відмінність обра-

ЇХС і не може бути застосований до виявлення ховується за допомогою визначення таких показ- інших кардіологічних патологій. ників окремих областей струму як їх кількість, на-

Таким чином, аналіз сучасного рівня техніки прям, координати та інтенсивність, а також показав, що відсутній метод аналізу карт розподілу інтенсивності та форми вихорів, що їх оточують. густини струму (РГС) у міокарді, який був би здат- Математичний зміст цих показників полягає в то- ний виявити анормальний характер РГС, спричи- му, що за напрям, координати та інтенсивність нений різними порушеннями у міокарді, як вказа- окремої області приймають відповідні параметри ними у перелічених патентах, так і ні. Новим у головного вектора даної області, яким є вектор способі порівняно з сучасним рівнем є те, що: найбільшої довжини. Фізичний смисл областей і 1) для аналізу електрофізіогічних процесів у вихорів полягає в тому, що вони відображають серці використовуються не параметри локального зони на картах РГС, в яких підвищена (області) джерела - диполя, а параметри розподіленого або понижена (вихори) густина струм у. джерела - плоского шару РГС у вигляді двовимір- В зоні електричної активності міокарду наяв- них карт, ний градієнт трансмембранного потенціалу, який 2) проводиться аналіз як первинних (активних) породжує первинні струми. Ця зона знаходиться у так і вторинних (об'ємних, пасивних) струмів у міо- міокарді, який, з точки зору електродинаміки, є карді, провідним середовищем. Тому у частині міокарда

З) проводиться кількісна та напівкількісну оцін- за межами області первинних струмів, з'являються ка інформативних показників карт РГС, пасивні (вторинні) струми. У нормі міокард має 4) знайдено вигляд еталонного РГС, а саме - досить однорідну електричну провідність, тому симетрична дипольна карта, яка відповідає нормі і первинні струми локалізовані в одній (основній, описує відсутність анормальності, дипольній) області струму, а вторинні струми ма- 5) визначається відмінність показників, що ха- ють вигляд двох симетричних (тобто приблизно рактеризують окремі області первинних струмів рівної інтенсивності) вихорів струму. Таким чином, (кількість, напрям, координати, інтенсивність) від електричне джерело серця у нормі в першому на- таких у еталонної дипольної (нормальної) карти, ближенні є струмовим диполем. б) визначається відмінність показників, які Основна ідея винаходу полягає в тому, що на описують окремі замкнуті ланцюжки векторів (ви- основі ступеня відмінності вказаних показників від хори) вторинних струмів (інтенсивність, геометри- таких у дипольної карти формулюється висновок чна форма) від таких у еталонної дипольної (нор- про можливість (наявність) анормальності розпо- мальної) карти, ділу струмів у серці та ступені вказаної анормаль-

ності. Підгрунтя формулювання таких висновків Технічний результат по вдосконаленню спосо- полягає у тому, що причиною відмінності вказаних бу оцінки анормальності РГС у серці досягається показників областей (вихорів) струму є наявність шляхом застосування нових дій, режимів виконан- зон міокарду з різною провідністю збудження, які ня дій, та емпірично визначених границь показни- можуть з'являтися внаслідок патологічних пору- ків, а саме: шень електрофізіологічних процесів у міокарді, 1) класифікації всіх типів відхилень карти РГС наприклад, внаслідок ішемії, запалення чи дис- від еталонної дипольної карти, трофії серцевого м'язу. 2) вибору структур на карті, які аналізуються -

В основу винаходу поставлено задачу вдоско- областей та вихорів налення способу оцінки анормальності розподілу 3) вибору показників на основі яких описується струмів у серці, отриманого на основі: відмінність областей та вихорів даної карти від 1. проведення МКГ картування, еталонної дипольної карти 2. вирішення оберненої задачі, 4) формулювання 4-значної шкали градацій 3. обчислення векторних карт РГС, у яких ін- ступеня відмінності даної карти від еталонної ди- тенсивність струму пропорційна довжині вектора, польної карти, 4. знаходження на картах зон з головними век- 5) зв'язком вибраних показників з електрофізі- торами, які мають локальний максимум струму та ологічними процесами у міокарді у нормі та при оточений векторами меншої довжини (так званих кардіологічних патологіях, окремих локалізованих областей струм у), 6) наявністю експериментально обстежених 5. знаходження на карті зон із замкнутими ла- груп пацієнтів з кардіологіччими захворюваннями, нцюжками векторів (так званих вихорів струм у), верифікованими загальноприйнятими методами 6. встановленням вигляду еталонної карти як діагностики. карти з двома симетричними вихорами та однією Короткий опис ілюстрацій: дипольною областю, розміщеною посередині кар- Фіг.1 - Еталонна карта РГС дипольної структу- ти, головний вектор якої направленою по відно- ри: основна дипольна ділянка обведена суцільною шенню до серця вліво-вниз). лінією.

Поставлена задача досягається шляхом: Фіг.2 - Карта РГС дипольної структури з аси- 1. обчислення кількості областей струму та ви- метричними вихорами струмів (мала ступінь від- значення їх показників (напрям, координати, інтен- мінності). сивність), Фіг.3 - Карта РГС дипольної структури з дефо- 2. обчислення показників (інтенсивність та фо- рмованими вихорами струмів (мала ступінь від- рма) вихорів струму, мінності): вертикально видовжений вихор заштри- 3. формулювання 4-значної шкали напівкількі- ховано сірим. сних оцінок (малий, середній, великий, дуже вели- Фіг.4А - Карта РГС дипольної структури з анор- кий), мальним напрямком диполя (середня ступінь від- 4. встановлення відповідності між відхилення- мінності). ми показників областей та вихорів даної карти та Фіг.5 - Карта РГС дипольної структури з анор- градаціями ступеней її відмінності від еталонної мальними координатами (середня ступінь відмін- карти у вигляді: ності). 4.1. малий ступінь - асиметрія вихорів (нерівна Фіг.б6 - Карта РГС дипольної структури з анор- інтенсивність та відмінність форми вихорів від мальним напрямком та асиметричними вихорами овальної), (середня ступінь відмінності). 4.2. середній ступінь - напрям і координати ди- Фіг.7 - Карта РГС недипольної структури з ос- польної області відрізняються від таких у еталон- новною дипольною областю (суцільна лінія) нор- ної карти, мального напрямку та двома додажовими облас- 4.3. великий ступінь - наявність додаткових тями струму (пунктир) меншої інтенсивності областей струму, (велика ступінь відмінності). 4 А. дуже великий ступінь - наявність декількох Фіг.8 - Карта РГС недипольної структури з ди- областей струму, напрям чи координати яких від- польною областю нормального напрямку (суцільна різняються від таких у еталонної карти так, що лінія) та двома додатжовими областями струму неможливо виявити дипольну ділянку струм у. (пунктир) приблизно рівної інтенсивності (велика 5. визначення згідно даної 4-значної шкали ступінь відмінності). ступеня відмінності даної карти від еталонної ди- Фіг9 - Карта РГС недипольної структури з польної карти. двома областями струму (пунктир) приблизно рів-

Це дозволяє забезпечити: ної інтенсивності та анормальними локалізаціями 1. вироблення висновку про можливість анор- обох областей струму (дуже велика ступінь відмін- мальності розподілу струмів у серці в даний мо- ності). мент кардіоциклу (при малій ступені відмінності), Фіг.10 - Карта РГС недипольної структури з 2. вироблення висновку про наявність вказаної трьома областями струму (пунктир) приблизно анормальності та її ступінь (середня, велика, дуже рівної інтенсивності та анормальними напрямками велика), і локалізаціями всіх областей струму (дуже велика 3. вироблення висновку за допомогою комп'ю- ступінь відмінності). терної програми з відображенням результатів оці- Пропонований спосіб передбачає проведення нки анормальності на дисплеї. МКГ з одночасною реєстрацією ЕКГ у 2-му станда- ртному відведенні. При цьому К пік ЕКГ викорис-

товується як синхронізуючий строб-імпульс для типи відхилень у порядку збільшення ступеня від- виконання процедури усереднення МКГ сигналів, а мінності від еталонної карти. також для селекції імпульсів певної етнології та У загальному випадку патологічні зміни у міо- при наявності декількох водіїв ритму. Потім прово- карді приводять до підвищеної неоднорідності та диться декілька послідовних етапів обробки даних. анізотропії просторового розподілу провідності.

Спочатку виконується попередня обробка, в ре- При малій відмінності провідності в уражених зо- зультаті якої МКГ сигнали очищуються від різних нах міокарду на картах з'являється асиметрія та магнітних завад техногенного походження, що деформація вихорів струму. Під асиметрією розу- проникають в прилад під час реєстрації МКГ. Вона міється різна інтенсивність струму (довжина век- включає фільтрацію, вибраковку комплексів з ім- торів, які утворюють вихор). Деформація означає пульсними перешкодами, відбір і усереднення відхилення від овальної геометричної форми ви- кардіоциклів. хорів еталонної карти (Фіг.1). Причиною асиметрії

Далі виконується реконструкція МКГ карт в (деформації) вихорів є поява зон міокарду з різною квадраті 20х20см над грудною кліткою пацієнта. величиною (напрямком) провідності, тобто неод-

Для подальшого аналізу відбираються карти на норідність (анізотропія). протязі ЗІ-Ї інтервалу дивись: Будник М., Чай- Так, на Фіг.2 приведена карта дипольної струк- ковський |. Магнітокар-діографія: аналіз даних з тури з асиметричними вихорами струмів. Тут вер- точки зору медичного застосування. Методичні хній вихор вторинних струмів слабший, бо він вказівки для магістрів - КНУ ім. Тараса Шевченка, утворений векторами меншої амплітуди. Можлива 2005. 52с.|. Ці дії в цілому аналогічні діям, засто- фізіологічна причина полягає в тому, що у базаль- сованим в патентах ША 53455А, ОА 53456А, УМО них відділах лівого шлуночка провідність збуджен- 0200108, ОА 74466 і не є предметом даного вина- ню менша внаслідок дії патологічних факторів. ходу. На Фіг.3 наведено приклад карти дипольної

У реалізації даного винаходу застосовано спо- структури з деформованими вихорами струмів. сіб вирішення ОЗ згідно УМО 0200108 |Сотршетг- Вихор вторинних струмів знаходиться із правого

Бразей тетоа юг ашотацйісайу ргосеззіпу дайа, ев- боку і утворений векторами, направленими проти ресіайу тадпейюсагаіодгарніс дайга, ої Біотадпейс часової стрілки (заштриховано сірим). Видно, що

Теїд5. 5. Котапомісі, Е.5іеіпрего, ЗОШІЮ АС, Сег- він розтягнутий у поздоюжньому (вертикальному) тапу, 2001), у якому обчислюють карти РГС у напрямку порівняно з нормою. Ймовірна причина фронтальній площині, а вектори розміщено на такої деформації форми вихора полягає в тому, сітці 10х10 з кроком 4см. що у бокових відділах лівого шлуночка під дією

На Фіг.1 подана карта РГС еталонної диполь- патологічних факторів наявна анізотропія провід- ної структури. Це означає, що карта має: ності. У даному випадку вказана анізотропія поля- 1) тільки одну основну ділянку з максимумом гає у тому, що провідність у вертикальному на- інтенсивності струмів; прямі руху фронта хвилі збудження (який на карті 2) вказана ділянка охоплюється двома симет- РГС співпадає з напрямком диполя, тобто основ- ричними вихорами струму; ної області струму) збільшена. Інша причина може 3) вказана ділянка має нормальний напрям полягати в тому, що провідність в поперечному вліво-вниз (з боку пацієнта, як це прийнято в елек- напрямі зменшена. Можлива також і одночасна дія трокардіології; на карті це вправо-вниз); обох вказаних факторів. 4) вказана ділянка розташована приблизно Карти, подані на Фіг.2 і З показують малу сту- посередині карти. пінь відхилення, бо такі зміни мають місце тільки

Карти здорових волонтерів, як правило, де- для вихорів, тобто вторинних струмів. При цьому монструють гомогенний (однорідний) розподіл розподіл первинних струмів не відрізняється від струмів, тобто карти РГС характеризуються влас- норми, тобто основне збудження має дипольний тивостями 1)-4). Таким чином еталонна дипольна характер. Основними параметрами струмового карта має тільки одну основну дипольну ділянку диполя є напрям та локалізація (координати). При струму, яка охоплена симетричними вихорами, більших ступенях патологічних змін у міокарді вка- знаходиться приблизно в центрі та направлена зані параметри відрізняються від таких у нормаль- вліво-вниз. ної карти (Фіг.1).

З точки зору електрофізіологї людини це Так, на ФігА приведена карта дипольної струк- означає, що електричний генератор серця при тури з анормальним напрямком вправо-вниз, а на реполяризації є розподілене джерело, локалізова- Фіг.5 - карта РГС дипольної структури анормальної не в межах зони, де наявне електричне збудження локалізації, де ділянка струму зміщена вліво-вниз міокарду. Межа, що відокремлює збуджені і незбу- порівняно з нормою. Фізіологічна причина таких джені зони, є фронтом хвилі збудження. При репо- відмінностей карт полягає в тому, що ступінь па- ляризації шлуночків цей фронт у нормі направле- тологічних уражень міокарду вже більша, що при- ний вліво-вниз. водить до середнього ступеня неоднорідності та

Відхилення від карти, що має властивості 1)- анізотропії між різними відділами міокарду. 4), приводять до спотворення карти (при незнач- Так, анормальний напрям диполя на ФігА них порушеннях) порівняно з еталонною диполь- вправо-вниз може бути спричинений відсутністю ною картою або появи недипольної структури (при електричного збудження міокарду передньої стінки значних порушеннях), тобто появи декількох дода- лівого шлуночка. При цьому, аналогічно ЕКГ, сту- ткових областей струму з різними напрямками пінь патологічних змін пропорційна величині кута головних векторів. Фіг2-10 демонструють різні між напрямком струмового диполя у даної карти і в нормі (вліво-вниз). Анормальна локалізація диполя збудження на три окремих приблизно рівновели- на Фіг.;5 може бути пояснена середньою неоднорі- ких фронти. дністю провідності, при якій провідність у бокових На Фіг.9-10 всі області струму рівнозначні та відділах лівого шлуночка збільшена, тому збу- мають анормальні локалізацію чи напрям, а ділян- дження зміщене в цей бік. ка нормального збудження відсутня. Це значить,

При ще більших відмінностях провідності в що фронт хвилі збудження дуже сильно деформо- уражених зонах від норми фронт хвилі збудження ваний і розпадається на дві або три рівнозначні буде деформуватись аж до цілковитого його роз- ділянки, отже збудження повністю делокалізоване риву на декілька фронтів, тобто з'являються дода- і має фрагментарний характер. На картах РГС при ткові патологічні фронти. На картах РГС це буде цьому наявні дві або три області струму, що відо- мати вигляд або ще дипольної картини при наяв- бражають сильну неоднорідність (негомогенність) ності декількох типів відхилень одночасно (серед- збудження. ній ступінь анормальності) або до недипольної Таким чином, пропонований метод дає мож- структури, тобто до появи додаткових областей ливість на основі порівняння карт РГС у здорового струмів (великий ступінь анормальності). (Фіг.1) та у хворих на кардіологічні патології (Фіг.2-

Так, на Фіг.б (середній ступінь анормальності) 10) зробити висновок про можливість (Фіг.2-3) чи приведено карту, де має місце поєднання двох наявність (Фіг4-10) анормальності розподілу типів відхилень від еталонної картини - асиметрія струмів у серці. вихорів та анормальний напрям дипольної облас- Отже, наведена реалізація демонструє здат- ті. Тут верхній правий вихор має меншу інтенсив- ність пропонованого способу на основі ступеня ність, а диполь направлений вправо-вниз. Асимет- відмінності даної карти від еталонної дипольної рія вихорів може бути пояснена меншою карти напівкількісно оцінити ступінь анормальності провідністю базальних відділів серця та/або біль- розподілу струмів у серці. Так, відмінності, подані шою провідністю апікальних відділів. АнНормальний на Фіг.2-3 свідчать про малу ступінь, Фіг.4-6 - се- напрям струмового диполя пояснюється аналогіч- редню, Фіг.7-8 - велику, а Фіг.9-10 - дуже велику но Фіг.4. ступінь анормальності.

Карта на Фіг.7 (великий ступінь анормальності) Перевага пропонованого способу полягає в демонструє випадок недипольної структури, але тому, що він не обмежений певною патологією відмінність від дипольної картини мінімальна. Во- серця, а тому може бути застосований (при наяв- на полягає у тому, що основна (дипольна) ділянка ності комп'ютерних програм чи відповідних атласів має нормальні напрямок та локалізацію, а додат- карт для кожної патології) до аналізу ступеня ано- кові області струму (у правому-верхньому та ліво- рмальності розподілу струмів у серці, спричинених му-нижньому кутах карти) мають меншу інтенсив- різними патологіями. ність ніж основна ділянка. Таку карту можна Додатковою перевагою пропонованого підходу пояснити розривом фронту хвилі збудження і по- є можливість його застосування до аналізу не явою двох додаткових слабких фронтів з анорма- тільки карт РГС, а й карт магнітного поля. У цьому льними напрямками, тобто вправо та/або вверх. випадку не потрібно вирішувати обернену задачу,

При ще більших відмінностях провідності в а замість областей струму аналізуються області уражених зонах від норми фронт хвилі збудження екстремумів магнітного поля. Але магнітне поле може розірватися на декілька окремих ділянок, надає опосередковану картину розподілу збу- інтенсивності яких приблизно одинакові, а напря- дження міокарду, тому його інформативність для мок та/або локалізація можуть відрізнятися від медичного аналізу нижча. норми. Так, карти Фіг.8 та Фіг.9 демонструють не- До переваг даного підходу відноситься також дипольну структуру, де наявні дві області струму те, що він орієнтований на використання дешевого приблизно рівної інтенсивності. Такі карти можуть малоканального магнітокардіографа. Наприклад, у бути спричинені розривом фронту хвилі збудження даній реалізації використано прилад з 4-ма МКГ на два окремих приблизно рівновеликих фронти. каналами, здатний обстежувати пацієнтів в умовах

Відмінність між Фіг.8 та Фіг.9 полягає у тому, звичайної клініки без використання магнітоекрано- що на Фіг.8 (великий ступінь анормальності) одна з ваної кімнати. Це здешевлює вартість обстеження, областей струму ще має ознаки нормального збу- що особливо актуально в умовах України. дження. Основна ділянка на Фіг.8 (обведено су- Конкретна реалізація способу у винаході де- цільною лінією) має нормальні напрям та поло- тально описана з метою ілюстрації. Зрозуміло, що ження, а додатжова (обведено пунктиром) має на практиці, люди, досвідчені в кардіології та ана- напрям, протилежний нормальному. На противагу лізі МКГ даних можуть внести деякі зміни і модифі- цьому розподіл РГС на Фіг.9 (дуже великий ступінь кації, наприклад, інший часовий інтервал кардіоци- анормальності) має більш суттєві патологічні озна- клу, інші варіанти поєднання різних типів ки, а саме - ні одна з областей не має ознак нор- відхилень від еталонної карти (нормального роз- ми, отже не можна вказати основну ділянку (дипо- поділу), ввести в розгляд більшу (ніж три) кількість льне джерело). областей струму, застосувати описаний у винаході

На Фіг. 10 наведено приклад карти суттєво не- спосіб до оцінки карт розподілу магнітного поля і дипольної структури, де наявні аж три області т.п. Проте, ми вважаємо, що вказані зміни і моди- струму приблизно рівної інтенсивності. Такі карти фікації є такими, що зроблені без суттєвих відхи- можуть бути спричинені розривом фронту хвилі лень від даного винаходу, а тому вони підпадають під дію цього винаходу.