درمورد بیماری ایسکمی قلبی چه می‌دانید؟

[spow 44197]

در اين مقاله ابتدا آشنايي مختصري با ايسكمي صورت گرفته و سپس راهكارهاي مقابله با ايسكمي با استفاده از دستگاههاي شناخته شده مهندسي پزشكي بررسي مي گردد.

آشنايي با ايسكمي

 

بیماری های ایسکمی قلبی همچنان یک مشکل عمده سلامتی در کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه محسوب می شود و با وجود تلاشهای فراوان هنوز در راس علل مرگ و میر به حساب می آید. از میان بیماریهای قلبی، بیماری های عروق کرونر عامل اکثر مرگ ومیر ها است و آنژین اولین نشانه بیماری های ایسکمی قلبی در حدود 50 درصد بیماران می باشد.

وقوع سالانه آنژین 213 نفر در هر صد هزار نفر سن بالای سی سال می باشد. آنژین مجموعه علائم کلینیکی است که شامل احساس ناراحتی و درد در قفسه سینه، فک، شانه، پشت یا بازو و… می باشد. و مشخصاً با فعالیت یا استرس روحی ایجاد و با استراحت یا قرصهای نیتروگلیسیرین بر طرف می شود.

آنژین معمولا در بیماران با بیماری عروق کرونر قلب که یک یا بیشتر از عروق را درگیر می کند ایجاد می شود. همچنین در بیماران با بیماری دریچه قلب، فشار خون کنترل نشده نیز رخ می دهد. علائم مشابه آنژین همچنین در بیماران با اختلالات غیر قلبی که مری، دیواره قلب، معده، یا ریه را درگیر می کند نیز دیده می شود.

* با توجه به موارد فوق اگر چه دردی در قفسه ی سینه احساس شد باید متوجه شویم که مربوط به بیماریهای قلبی است.

در بررسی درد پنج نکته شامل محل درد، کیفیت درد، طول مدت درد، فاکتور های ایجاد کننده و فاکتورهای تسکین درد مهم می باشد.

از عوامل ایجاد کننده آنژین ، فعالیت فیزیکی، استرس، غذا خوردن یا هوای سرد می باشد بعضی از بیماران قادرند تا میزان و حتی نوع فعالیتی را که برای آنها ایجاد درد قفسه ی سینه می کند را بیان نمایند. بسیاری از بیماران بعد از بالارفتن از یک سربالائی یا بعد از دویدن یا خوردن یک غذای سنگین و یا وزش باد سرد به صورت آنها دچار آنژین می شوند.

هیجانات بخصوص عصبانیت و فشارهای روحی باعث بروز آنژین میشود. همچنین عواملی مانند کشیدن سیگار باعث بروز درد قفسه سینه یا پائین آوردن آستانه درد می شود.

معمولا درد در مدت ده الی سی ثانیه افزایش پیدا کرده و در مدت چند دقیقه در صورت قطع فعالیت بر طرف می شود. معمولا زمان آنژین ده الی پانزده دقیقه به ندرت سی دقیقه به طول می انجامد. در صورتی که بیش از این زمان طول بکشد، یا علت غیر قلبی است و یا شدت بیماری قلبی در حال زیاد شدن و حرکت به سمت سکته قلبی می باشد.

لازم به ذکر است که محل دردهای آنژینی معمولا در پشت جناق سینه یا سمت چپ جناق سینه است برخی از این بیماران در توصیف دردشان دست را مشت کرده و در بالای جناق قرار می دهند و محل درد را اینگونه نشان می دهند. با شیوع کمتر درمحل جلوی قفسه ی سینه هم وجود دارد و ندرتاً در محل نوک قلب می باشد. به هر حال محل آنژین می تواند هر جائی را درگیر نماید از سر دل تا گردن و ندرتاً هم ممکن است در گردن، گلو، بازو یا پشت باشد.

یک مساله مهم مربوط به انتشار ناحیه دردهای قلبی است. معمولاً درد به سوی بازوها، گردن، فک، دندان، شانه ها یا پشت انتشار پیدا می کند. انتشار به سمت چپ شایع تر است اما در هردو طرف می تواند وجود داشته باشد.

* پس اگر فردی مراجعه کرد و بیان نمود درد با فعالیت و راه رفتن تغییری می کند و در قفسه ی سینه ام تیر می کشد می توان گفت درد قلبی دارد؟

البته درد های آنژینی با فعالیت و راه رفتن بدتر و با قطع فعالیت بهتر میشود.ولی دردهایی با کیفیت تیر کشنده در نوک قلب معمولاً علل غیر قلبی دارد، شاید مربوط به استرس های روحی یا دردهای عصبی عضلانی باشد.

نکته دیگر مربوط به افزایش رطوبت است که می تواند بعلت کاهش اکسیژن رسانی آستانه درد را پائین بیاورد یعنی اگر کسی مشکل قلبی داشته باشد رفتن به مناطق مرطوب باعث بروز بیشتر درد می شود.

* خانم دکتر این سوال مطرح است که چه باید انجام داد تا به آنژین مبتلا نشد.

در پاسخ همانند همیشه پیشگیری مقدم بر درمان است. کنترول عوامل خطر در حوادث قلبی می تواند پیشگیری محسوب شود. عواملی مانند، سیگار کشیدن، بالا بودن کلسترول یا همان چربی خون، فشار خون بالا، دیابت، چاقی، کمی تحرک و سابقه فامیلی بیماری قلبی و... در گروه علل بروز حوادث قلبی محسوب می شود.

* اگر یکی از اعضاء خانواده دردی در قفسه ی سینه احساس کرد و خانواده تشخیص دادند که درد مربوط به قلب می شود چه کارهایی یابد انجام داد تا وی را به دکتر رسانید؟

مهمترین کار کاهش فعالیت فیزیکی بیمار است. اگر قرص های زیر زبانی در دسترس باشد استفاده استفاده از قرص زیر زبانی و نهایتا مراجعه به پزشک است .

* در هنگام درد قلبی، خوردن نبات داغ یا مایعات گرم و از این دست موارد که در خانواده ها توصیه می شود چگونه است؟

همانطور که قبلا گفته شد مهمترین کار کم کردن فعالیت قلب است که شامل کاهش استرس فیزیکی و روحی بیمار است و عواملی از این دست نمی تواند موثر باشد و توصیه نمیشود و چه بسا با افزایش حجم معده درد بیمار افزوده خواهد شد.

* بیمار را با رعایت مواردی که فرمودید به نزد پرشک رساندیم ، آیا جهت هر آنژیمی باید بیمار را بستری کرد.

بر اساس یکسری عوامل مانند جنس، سن، نوع درد، تغیرات موجود در نوار قلب و همچنین وجود عامل های خطر می توان احتمال بیماری قلبی را مطرح کرد و بر اساس آن بیمار جهت روشهای بعدی تشخیصی و نیاز به بستری انتخاب می شود. اولین قدم تهیه نوار قلب از بیمار است که نوار قلب در 50درصد بیماران با آنژین می تواند طبیعی باشد و تنها فاکتور تعیین کننده نیست.

* یعنی بیماری با درد قفسه ی سینه و نوار قلب طبیعی هم می تواند مشکل قلبی داشته باشد؟

بله، همانطور که بیان شد 50 درصد این نوار طبیعی است ولی اگر در هنگام درد گرفته شود ارزش بیشتری دارد. بطوری که نیمی از بیماران با آنژین و نوار در حال استراحت طبیعی ، نوار در حین دردشان ،غیر طبیعی خواهد بود .

*آیا روشهایی هست که بتوان راجع به آن 50درصد که نوار قلب طبیعی دارند متوجه بیماری قلبی شد؟

روش بعدی، تست ورزش است که یک روش مهم و مفید تشخیصی می باشد و در در این روش با بالابردن تدریجی فعالیت فیزیکی و ضربان قلب بیمار تغیرات نهفته نواری که در استراحت قابل ارزیابی نیست مشخص میکند. مواردی که تست ورزش از نظر پزشک مثبت تشخیص داده شود، بیمار ممکن است برای آنژیوگرافی انتخاب شود.

*اگر تست ورزش مثبت بود ولی بیمار ما فقط آنژین داشت و هنوز مشکل خاصی نداشت چقدر می توان امیدوار بود که بیمار بهبود یابد.

با پیشرفت روشهای درمانی امید به زندگی بسیار بالا است و بیمار با درمانهای دارویی که در دسترس است مانند آسپرین، استاتین ها، بتابلوکه و نیتراتها قابل درمان است و یکسری روشهای تهاجمی از جمله آنژیوپلاستی هم مطرح است که منجر به باز شدن رگ های تنگ می شود همچنین همزمان با شروع درمانهای دارویی باید بیمار با تغییر در سبک زندگی به یاری پزشک در معالجه بیماری بپردازد.

* منظور از تغییر سبک زندگی چیست.

منظور تغیر در روش زندگی و کنترول عوامل خطر یست که قبلا ذکر شد.مانند قطع سیگار، رژیم غذایی سالم، کنترل وزن، کنترل فشار خون و دیابت و داشتن تحرک مناسب.

*لطفا راجع به روش آنژیوگرافی توضیح داده و آیا آنژیو کردن خطرناک است؟در آنژیو گرافی ، طی یک موضعی با عبور دادن کانترهای قلبی از شریان رانی ، چندین تصویر از عروق کرونر قلب گرفته میشود. و اما در مورد خطراز دید کلی باید گفت که به هر حال آنژیو گرافی هم مانند دیگر روشهای تهاجمی ، عوارضی با خود به همراه دارد ولی عوارض اصلی هم ناشایعندو خطر مرگ و میر در آنژیوگرافی حدود یک دهم درصد میباشد.

* روشهای جدیدی جایگزین آن نشده است.

روشهای جدیدی که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرد مانند سیتی آنژیو نمی تواند کاملا جایگزین مناسبی باشد. ولی نتایج منفی آن از ارزش بالایی برخوردار است

* اسکن رادیو اکتیو چگونه است؟

اسکن هم مانند تست ورزش یکی از روشهای تشخیص غیر تحاجمی مورد استفاده قبل از آنژیو گرافی است و جایگزین آن نمی تواند باشد. و در صورت مثبت شدن ممکن است نیاز به آنژیو گرافی باشد.

* خانم دکتر، در مواردی که آنژیوپلاسی نتواند رگ قلب را باز کند از چه روش دیگری استفاده می نمائید.

روش دیگر عمل جراحی قلب باز است. غیر از آن در بیمارانی که قابل عمل نباشند و آنژیو پلاستی هم

جواب ندهد ادامه درمان دارویی توصیه می شود.

*اینگونه که مشخص است ابتلا به بیماری قلبی مانند سراشیبی است که بازگشت در آن کار پر زحمتی است، چه باید کرد تا در این سراشیبی قرار نگرفت.

همانطور که پیش تر بیان شد تغییر در سبک زندگی برای افراد لازم است. افراد باید تشویق بشوند به فعالیت و ورزش مناسب که حداقل سی دقیقه در روز فعالیت فیزیکی متوسط مانند راه رفتن سریع را در برنامه خود قرار دهند. در این پیاده روی نبض به شصت تا هشتاد و پنج درصد حداکثر ضربان قلب می رسد که حداکثر ضربان قلب را می توان با کم کردن سن از عدد 220 بدست آورند. د رافرادی که بیماری قلبی دارد این تحرک از 10 دقیقه در روز آغاز و به تدریج 30 تا 40 دقیقه در روز خواهد شد.

*پیاده روی چه تاثیری بر قلب دارد.

با بهبود خون رسانی و اکسیژن رسانی به قلب و کنترل عوامل خطرش دیابت ، فشار خون و چربی خون میتواند در پیشگیری از بیماریهای قلبی موثر باشد یکی دیگر از روشهای تغییر سبک زندگی قطع سیگار است ، پرهیز از تماس و در معرض دود سیگار قرار گرفتن به نیز توصیه میشود.

نکته بعدی رژیم قلب سالم است که بیماران باید برنامه غذایی سالم شامل میوه جات سبزیجات حبوبات محصولات لبنی کم چرب یا بدون چربی ، ماهی ، منابع پرتئین با میزان چربی اشباع کم به طوری که این چربی باید کمتر از 10 درصد کالری روزانه فرد را تامین نمایید و میزان کلسترول آن کمتر از 300 میلی گرم در روز باشد.

استفاده از چربی امگاتیری ، ویتامینهای B ، C ، بتا کاروتن و A صد در صد ثابت نشده و در بعضی مطالعات موثر بوده است .

سعی کنند از میوجات تازه میل نمایند.

از آبمیوه های آماده کنسروجات کمپوت میوه ها کمتر استفاده شود .

سعی کنند مصرف گوشت قرمز ، تخم مرغ را کم نمایند مثلا تخم مرغ هفته ای یک الی دو عدد بیشتر توصیه نمی شود و به جای آن از حبوبات ، سویا ، گوشت سفید مصرف نمایند.

*آیا تغییر میزان چربی خون در بیماری های قلبی تاثیر دارد اگر موثر است برای کنترول آن چه پیشنهادی دارید؟

بالا رفتن LDL کلسترول یکی از عوامل خطر برای بیماران قلبی است معمولا کلسترول کمتر از 200 و LDL کمتر از 130 عدد مطلوب است البته این اعداد در افراد با تنگی عروق کرونر ،دیابت ،متفاوت است وHDL از چربی های مفید است که میزان آن در خانم ها معمولا باید بالا تر از 50 و در آقایان بالا تر از 40 باشد.

در این زمینه مصرف چربی های حیوانی و روغن های جامد و اشباع شده باعث بالا رفتن LDL کلسترول میشود و با ورزش و افزایش تحرک و رعایت رژیم غذایی میتوانHDL را افزایش دهیم.

* با این حساب باید از خوردن کله پاچه ، کباب کوبیده و... اجتناب کرد؟

گوشت هایی که شامل اعضا داخلی هستند مانند دل و جگر و قلوه مغز کله پاچه در خانواده چربی های اشباع است و در بیماران قلبی توصیه نمی شود.

*در بیماران غیر قلبی چطور ؟

جهت پیشگیری از ابتلا به بیماری قلبی مصرف آن باید محدود باشد.

*از چه سنی باید به فکر بیماری قلبی باشیم ؟

به طور کلی از سنین 35 سال به بالا باید به فکر بیماری قلبی بود اگر بخواهیم به طور دقیق تر به این سوال پاسخ دهیم در آقایان از سنین 30 و خانمها از 50 به بالا و در سالهای اخیر به علت زندگی مصرفی در سنین پائین تری نیز مشاهده میشود .

*مصرف چیپس ، کاکائو یا استفاده از فست فود در کودکان امروز آیا سن ابتلا به بیماری های قلبی را نسبت به نسل قبل از خود پایین تر می آورد؟

غذاهای آماده کنسرو شده ، سوسیس ، کالباس ، پیتزا و.. که در کودکان امروز شایع تر است باعث ابتلا به بیماری های قبلی در آینده خواهد بود .و بی تحرکی نیز به همه این موارد افزوده می شود تا نسل امروز را با بحران مواجه سازد.

تشخيص ایسکمی با آناليز تغييرات گذراي ST

 

بيماري ایسکمی قلبی یکی از علل اصلي مرگ و مير در جهان است و شامل طيف گسترده اي از اشكالات گذرا از جمله خون رساني ناقص به عضلات قلب است،که منجر به سكته قلبي وسيع )انفاركتورس(و در نهایت مرگ ناگهاني می گردد ، در واقع عبارت است از، عدم تعادل ميان عرضه و تقاضاي اكسيژن در عضلات قلب .در اين ميان، آترواسكلروزيس )سختي ديواره عروق قلب( عامل اصلي ايجاد بيماري عروق كرونر است. اين حالت تقریبا در تمام سنين و در هر دو جنس دیده می شود، اما میزان درگيري افراد با آن به مواردي از جمله زمينه ژنتيكي، عوامل خطرساز و شرايط فردي بستگي دارد.پروسه بیماری از آسيب به ديواره داخلي رگ آغاز مي شود، كه فشارخون بالا، هيپركلسترومي )چربي خون بالا(و سيگار كشيدن شرایط اين آسيب را فراهم مي كنند. مجموعه اين عوامل، شرايط مساعدي را براي ايجاد لخته در منطقه آسيب ديده، ايجاد مي كنند، كه موجب تنگي رگ و نرسيدن خون به عضله قلب خواهد شد و انقباض رگ نيز مي تواند مزيد بر علت شود. اگر اين انسداد ايجاد شده تدريجي باشد، رگهاي فرعي كه طي مدت طولاني ساخته مي شوند، خون رساني به عضله قلب را به عهده مي گيرند و اگر انسداد، ناگهاني باشد و فرصت تشكيل رگهاي فرعي وجود نداشته باشد، انسداد رگ مي تواند آسيب غيرقابل جبراني به عضله قلب وارد كند، به همين علت است كه بيماريهاي عروق كرونر در افراد جوان خطرناك بوده و درصد مرگ و مير بالايي را شامل می شود.

هر بار که قلب ضربان می کند، تغييرات الکتریکی طبيعی ايجاد می شود ،که می توان آنها را با الکترودهایی که برروی بدن قرار داده می شود، ثبت كرد. در نوار قلب می توان تعداد ضربان قلب ، ریتم آن و اینکه آیا عضلات قلب به خوبی جریان الکتریسيته را منتقل می کنند يا خير را بررسي كرد. در صورت آسيب دیدن عضلات و یا نرسيدن اکسيژن کافی به عضلات قلب، در نوار قلب تغييرات غير طبيعی دیده می شود. در مقایسه با نوارهای قلبی افراد سالم و یا نوارهای سابق همان فرد نيز اغلب تغييراتی مشاهده می شود .در مواردی که شخص دچار آنژین قلبی شده، هنگامي که در حال استراحت است و هيچ گونه دردي در قفسه سينه ندارد، اگر از او نوار قلبی گرفته شود، ممکن است هيچ مشکلی در نوار قلبی او دیده نشود. در چنين مواردی ممکن است ، در حالت فعاليت بدنی نوار قلبی گرفته شود، که اصطلاحا به آن تست ورزش می گویند.

قسمت ST مهمترین پارامتر تشخیصی برای پیدا کردن ایسکمی ماهیچه قلبی است. معمولا پزشکان سعی می کنند، كه تغییر سطح و شکل ST را در ECG پیدا کنند، تا ایسکمی ماهیچه قلبی را تشخیص دهند. اکثر الگوریتم هایی که تا كنون شكل گرفته اند، به فرورفتگی و برآمدگی قسمت ST اهمیت می دهند. با این وجود، تغییر شکل ST نیز پارامتر خوبي برای پیدا کردن بیماری قلبی است و باید محتاطانه مورد بررسي قرار گيرد.

علائم اصلی ECG که به ایسکمی ماهیچه قلب مربوط می شود، شامل تغییر سطح قسمت ST و تغییر شکل قسمت ST در طی چند ثانیه یا گاهی اوقات چند دقیقه است. از آنجا که این نشانه به مرگ ناگهانی منجر می شود، لازم است که ECG فردی که از ناراحتی قلبی رنج می برد، به مدت 24 ساعت مانیتور و تحلیل شود. همچنین ECG افراد مسنی که قلب ضعیفی دارند، باید به طور پیوسته مانیتور شود. معمولا پزشکان تغییر قسمت ST را اندازه می‌گیرند، اما چنین کارهایی وقت گیر هستند، و نیاز به دیدن حدود صد هزار ضربان که در 24 ساعت ثبت شده اند، دارند. روش هاي كمي و مشخص كردن تغییرات قسمت ST ایسکمی همواره مورد توجه بوده است. شبکه عصبی ، فازی و ویولت غالبا بیشترین كاربرد را در پیدا کردن حالت هاي ایسکمیك اتوماتیک داشته اند.در واقع تغییر شکل ST به معنی وضعیت غیر عادی بطن است.

در این بررسی با استفاده از نمودارهای روند آهنگ قلب می توان نمایش های ضریب karhunen-loeve قسمت های ST و کمپلکس های QRS ، و اندازه گیری های حوزه زمان سطح ST و ریخت شناسی QRS ، ما الگوهای زمانی رویدادهای تغییر ST و ارتباطات آنها با تغییرات آهنگ قلب و آریتمی ها را در دیتابیس ST-T جامعه قلب شناسی اروپایی،را مورد تحلیل قرار داد. ما روش هایی را برای تبعیض قائل شدن بین رویدادهای ST ایسکمی دار و بدون ایسکمی و همچنین روش هایی برای تفسیر نمودن تغییرات ترکیب شده ST ایسکمی دار و بدون ایسکمی و نیز انحراف طولانی مدت سطح ST ، شرح می دهیم. بعلاوه، ما الگوهای زمانی متفاوت در رویدادهای ST ایسکمی دار، و وابستگی تغییرات آهنگ قلب و آریتمی ها را با رویدادهای ST ایسکمی دار، به طور واضح شرح می دهیم.

[spow 44197]

مانیتورینگ سیار ECG (AEM) بطور گسترده برای تحلیل تغییرات گذرای نشانه دار و ساکت قسمت ST که به ایسکمی ماهیچه قلبی اشاره می کنند، استفاده می شود. تغییرات ST ممکن است در انواع زمینه های غیر از ایسکمی مانند هایپرتروفی بطنی(بزرگ شدن بیش از حد بطن)، نفس نفس زدن، نابهنجاریهای الکترولیت، واکنش به داروها، پایین افتادن دریچه ی میترال، آمبولیسم(انسداد جریان خون) ریوی، پریکاردیت و واکنش به تغییرات دما، استفاده شود. تحلیلگرهای قابل اعتماد ST باید این تغییرات ST غیر ایسکمی را از تغییرات ST ایسکمی دار که از نظر کلینیکی مهم هستند، تمیز دهند. مشکل ترین قسمت این تغییرات ST غیر ایسکمی، تغییرات مربوط به موقعیت در محور الکتریکی قلب هستند، که ممکن است سبب تغییر جهت ناگهانی و مهم (>100μv) سطح ST شوند; و انحراف خیلی آهسته ولی مهم (>100μv) سطح ST، با اثرات دارو بر روی رپولاریزاسیون، تغییرات کند در محور الکتریکی قلب، یا اثرات تغییرات آهنگ قلب بر روی رپولاریزاسیون ، برانگیخته می شود.

چنین تغییراتی پیداکردن رویدادهای درست ST ایسکمی دار را به هردو صورت خودکار و دستی، پیچیده می سازد. از آنجاییکه سیگنال های فیزیولوژیک متفاوت با ECG معمولا در طی AEM موجود نیستند، ویژگی های ECG برای تمیز دادن این رویدادهای غیر ایسکمی از رویدادهای دیگر که محتمل بر ارتباط داشتن با ایسکمی هستند، باید استفاده شوند. با ارزیابی زمانی سطوح انحراف ST باضافه معیار تکمیلی (بر مبنای مشاهده تغییرات ناگهانی در سطح انحراف ST ، تعیین موقعیت مساوی قسمتهای PQ وST و تغییر همزمان در دامنه های موج R و موج P )، مادامیکه از کشف تغییرات ST غیر ایسکمی جلوگیری شود، کشف بهبود یافته ایسکمی گذرا فراهم می شود. به علت نبودن معیار ECG مورد قبول عمومی برای دسته بندی تغییرات ST به عنوان ایسکمی دار و غیر ایسکمی، پیشرفت در این زمینه مختل شده است. درواقع، ECG فقط دلیل غیر مستقیم ایسکمی را فراهم می کند.

هرچند این ممکن نیست تا تنها بر اساس ECG با اطمینان تعیین کرد که هر تغییر ST، ایسکمی دار است، در بسیاری از موارد تعیین اینکه تغییر ST به طور قطع غیر ایسکمی است، امکانپذیر است. تحلیل دیداری استاندارد شکل موج ECG به آسانی اجازه تشخیص ویژگیهایی که به شخص اجازه تمیزدادن تغییرات ST ایسکمی دار از غیر ایسکمی ، یا تمیز دادن بین انواع متفاوت تغییرات ST ایسکمی دار را بدهد، نمی‌دهد. مطالعه بادقت ثبتهای AEM، با توجه به روندهای میان مدت و طولانی مدت (در مرتبه دقایق تا ساعت ها) می‌تواند بر روی مکانیسم هایی که تغییرات ST ایسکمی دار ایجاد می کنند دارای اهمیت باشد.هدف از این بررسی مشخص کردن و تعیین کمیت تفاوتها در رفتار تغییرات گذرای ST ایسکمی دار و بدون ایسکمی می باشد، تا الگوهای زمانی رویدادهای ST ایسکمی دار مشخص شوند و ارتباط آنها با تغییرات آهنگ و اکتوپی قلبی آزمایش شود.

پردازش:

 

اين الگوریتم بر روي داده هایی که داراي انحراف قسمت ST نسبت به خط هم توان هستند و همچنين بر روی ضربان هایی كه در ریتم نرمال قرار دارند،پیدا کردن ضربان ها با عبور سیگنال الکتروکاردیوگرافی از یک ***** و به کارگیری معیار ي به عنوان آستانه انجام می شود. با این معیار مرز قابل اعتمادي که به اندازه کافی برای هم محور کردن ضربان ها پایدار باشد، فراهم مي شود. سپس یک دسته بندی فرم شناسی برای ضربان به منظور تعیین نرمال یا غير نرمال بودن آنها انجام می شود. هنگامی که ضربان و مورد ذکر شده نرمال باشند ، ضربان پیدا شده را به عنوان یک ضربان درون ریتم نرمال مشخص مي شود. از آنجا كه قصد داریم تا رویدادهای ایسکمی را در حداقل زمان 30 ثانیه مشخص کنیم، میانگین ضربان های نرمال را با نرخ حداکثر 15 ثانیه محاسبه کنیم. این امر به طور کلی کاهش قابل ملاحظه نویز را تضمین می‌کند. وقتی ضربان میانگین متناظر با آخرین 15 ثانیه به دست آمد، ابتدا و انتهای کمپلکس QRS را مشخص كرده و ترسیم کنیم. خط هم توان، که از آن به عنوان سطح مرجع برای اندازه گیری های انحراف ST استفاده می شود ، با ناحیه مسطح قبل از شروع QRS رابطه دارد. با توجه به R-R متوسط ضربان ها که در محاسبه ضربان میانگین استفاده مي شوند، نرخ متوسط قلبی در يك فاصله زمانی مشخص مي شود. اگر این نرخ کمتر از 120 ضربان در دقیقه باشد، اختلاف ولتاژ بین نقطهms 80+ (j) و خط هم توان اندازه گیری مي شود ، که j نقطه ای است، که پایان کمپلکس QRS را مشخص می کند. هنگامی که آهنگ قلبی بیشتر از 120 باشد، نقطه اندازه گیریms60+ است. سپس الگوریتم بر روی هر یک از کانال های ECG اعمال می شود. این الگوریتم تا حد زیادی معیارهايی که برای تفسیر رویدادهای انحراف قسمت ST در پایگاه داده های اروپایی ST-T در نظر گرفته شده را مدل می کند. برای مشص كردن تغییرات قابل توجه در قسمت ST انحراف هر ضربان ميانگین جدید، نسبت به مرجع توافقی که به عنوان "حالت عادی" شناخته شده، سنجيده مي شود. در این داده ها یک مقدار ثابت، که معمولا منطبق با یک مقدار اندازه گیری شده در شروع ثبت اولین ضربان ها است، به عنوان مقدار مرجع یا تغییر مکان عادی قسمت ST ، در نظر گرفته می شود. این مقدار حالت عادی متغير با زمان است. بنابراین، در هر لحظه مقدار متوسط انحراف قسمت ST مربوط به 10 دقیقه قبل که به عنوان بخش هاي بدون ST دسته بندی شده ، در نظر گرفته مي شود. اکنون معیاری را که برای تعیین مکان شروع، پایان و مقدار بیشینه رویدادهای ST به كار گرفته شد‏، را مورد بررسي قرار مي دهيم:

شروع:

 

نقطه ای که برای اولین بار انحراف قسمت ST بیشتر از مقدار قدر مطلق 50 میکروولت باشد. مقدار بیشینه: زمانی که بیشینه مقدار قدرمطلق انحراف قسمت ST در رویداد ST حاصل شده باشد. پایان: نقطه ای که برای آخرین بار انحراف قسمت ST بیشتر از مقدار قدر مطلق 50 میکروولت باشد. در نهايت فقط رویدادهایی را به عنوان رویدادهای ST در نظر می گیریم، که انحراف قسمت ST در آنها در حداقل یک ضربان میانگین بیشتر از مقدار قدر مطلق 100 میکروولت باشد. همچنین معیاری، که از آن نام برده شد را اعمال می کنیم، که مدت زمان حداقل رویداد ST باید 30 ثانیه باشد.، معیار مشابهی نيز برای جدا كردن دو رویداد متفاوت اعمال می شود.

روش ها:

 

برای این مطالعه،ما ثبت های دیتابیس ST-T جامعه قلب شناسی اروپایی (ESC) را پیش پردازش کردیم تا نمودارهای روند اندازه ای مختلف حوزه زمان و نمودارهای روند ضریب karhunen-loeve(KL) مربوط به داده های قسمت ST و کمپلکسQRS ، را بدست آوریم. متصور کردن ویژگی ها در فرم نمودار روند، اجازه ارائه اطلاعات را به طور کلی و در وضعیتی برتر برای بررسی دیداری سیگنال های خام می دهد. نمایش تبدیل karhunen-loeve(KLT) شکل موج توانمند است، توان نمایشی بالایی را ارائه می دهد و کشف قابل اعتماد و موثر ضریان های نویزی را فراهم می کند. ما نمایش KL مربوط بهQRS را انتخاب کردیم، تا تغییرات در ریخت شناسی QRS را که حساسترین شاخص های تغییر جهت های محور که متناظر با تغییرات ST بدون ایسکمی هستند، پیگیری کنیم. ما نمایش KL قسمت ST را انتخاب کردیم تا تغییرات در ریخت شناسی ST را دنبال کنیم ، به این منظور که بهترین فرصت مشاهده تغییرات ST را که ممکن نبود بر مبنای اندازه گیری های تفاضلی (سطح یا شیب) معلوم باشند، پیدا کنیم. سرانجام ما اندازه گیری های متداول حوزه زمان را به حساب می‌آوریم تا اجازه اندازه گیری های کمی تغییرات ST را در دوره های قراردادی بدهیم.

بکارگیری KLT:

 

برای نتیجه دار کردن توابع مبنایKLT ، ما از تمام 90 ثبت دیتابیس ESC استفاده کردیم. ضربان های غیرعادی(دسته بندی شده توسط پیداکننده آریتمی ARISTOTLE)، همسایه های آنها و ضربان های نویزی(کشف شده توسط الگوریتمهای حوزه زمان) کنارگذاشته شده اند.744800 ضربان باقی مانده نسبت به سطح همتوان تصحیح شده اند و برای اینکه تخمین های توانمند ماتریسهای کواریانس QRS و بردارهای الگوی ST را منتج کنند، با استفاده از روش هایی که قبلا توضیح داده شد، استفاده شده اند.اجزای بردارهای الگو 16 نمونه خط مبنا تصحیح شده در فواصل زمانی 8ms از هر دو سیگنال ECG هستند. بردارهای الگوی QRS ،96ms قبل از نقطه اطمینان ARISTOTLE (FP) شروع می شوند و بردارهای الگوی قسمتST 40ms پس از FP شروع می شوند. توابع مبنای KLT بردارهای ویژه ماتریس های کواریانس هستند که توسط مقادیر ویژه مربوط به آنها که به صورت نزولی مرتب شده اند، تنظیم شده اند. اولین پنج ضریب QRS بیانگر 93% انرژی QRS هستند و اولین پنج ضریب ST بیانگر 97% انرژی ST هستند. ما دریافتیم که این تعداد ضرایب موجب بیشترین جدایی بر حسب انرژی باقیمانده بین شکل موج هایی که توسط مفسران متخصص دیتابیس ESC به عنوان شکل موج های نویزی و تمیز تعیین می شوند، می شود.

تجسم ویژگی ها :

 

سیگنال ها در ابتدا با استفاده از پیداکننده آریتمیARISTOTLE پیش پردازش شده اند، با استفاده از ***** باترورث 6 قطب به صورت پایین گذر ***** شده اند (فرکانس قطع 55Hz) ، و با استفاده از تکنیک اسپلاین مکعبی خط مبنای آنها تصحیح شده است. ضربان های اکتوپیک و همسایه های آنها پس زده شده اند. هر دو مجموعه توابع مبنای KL به هر ضربان باقی مانده و ضربان های نویزی که در فضای KL پیدا شده اند، اعمال شده است. اگر خطای نرمال شده باقیمانده برای قسمت ST یا برای کمپلکس QRS بیش از 25% (N=5) بود، یا اگر بردار مشخصه ST یا QRS به اندازه کافی با میانگین بردار مشخصه ST یا QRS 15 ضربان اخیر اختلاف داشت (بیش ازm+σ =8.16 ; که m وσ میانگین مورد انتظار و انحراف استاندارد متغیر تصادفی مجذورشده با درجه آزادیN=5 هستند)، ضربان به عنوان نویزی در نظر گرفته می شود. همه مشخصه های ضربان های باقیمانده هموار شده اند( با استفاده از میانگین متحرک 15 نقطه ای)، در فواصل زمانی یکنواخت 2 ثانیه ای مجددا نمونه برداری شده اند، و بطور اضافی با میانگین متحرک 9 نقطه ای هموار شده اند. شکل 1 نمودارهای روند بدست آورده شده از این راه را نشان می دهد.

شکل1: نمودارهای روند ثبتe0601 در دیتابیس. ثبت شامل دو رویداد ایسکمی است (1)، یک رویداد غیر ایسکمی (2)، و رانش آهسته ی قابل توجه (3). از بالا به پایین: آهنگ قلب، سطح های انحراف قسمت ST برای هر دو لید در 120ms پس از نقطه اطمینان Aristotle (تفکیک پذیری: 100μv) با جریان های تفسیر متناظر رویداد ST مرجع; جریان تفسیر ST مرجع ترکیب شده به مفهوم تابع منطقی OR ; دامنه های موج R و تصویرهای محور الکتریکی میانگین بر روی هر دو محور لید (تفکیک پذیری:1mv); و سری های زمانی اولین نمایش 5 ضریب KL قسمت های ST و کمپلکس های QRS (تفکیک پذیری:1.st.dev. – مقدار ویژه: iλ ) با اندازه گیری فاصله متناظرMahalanobis (فاصله ی اقلیدسی نرمال شده) هنگامیکه اولین 5 ضریب KL استفاده می شوند(تفکیک پذیری:1.st.dev)

نتيجتا 90 ثبت دو ساعته‌ی دیتابیس شامل 259 رویداد ST مجزا است، که 250 تای آنها به عنوان ایسکمی دار و 9 تای آنها به عنوان بدون ایسکمی تفسیر شده اند. رویدادهای ST ایسکمی دار دیتابیس معمولا ساختار سه گوشه (شکل 1و2را ببینید) و ساختار کاملا تکرارپذیر موقتی را نشان می‌دهند. همانطور که در شکل 2 نشان داده شده، رویدادها ممکن است به صورت پراکنده ( گاه و بیگاه) به عنوان رویدادهای منزوی یا بدون الگو های قابل تشخیص ظاهر شوند‌(در66ثبت); به صورت مکرر، به عنوان رویدادهای شبه متناوب که در سراسر ثبت اتفاق می‌‌افتند ظاهر شوند(در 13 ثبت); یا به صورت شدید و دسته جمعی(salvo)، رویدادهای شبه پریودیک معمولا با آهنگی سریعتر از گروه قبلی در طی فقط بخشی از ثبت اتفاق می افتند(در7 ثبت).

رویدادهای تورفتگی ST فراوانترند، و ممکن است در مقایسه با رویدادهای برآمدگی که در دیتابیس بیش از 20 دقیقه طول نمی کشند، به مدت یک ساعت یا بیشتر طول بکشند. حداکثر انحراف سطح ST به صورت نرمال توزیع شده ظاهر می شود، و فرورفتگی های 100μv فراوان ترین هستند. ما انطباق تغییرات آهنگ قلب و آریتمی ها(ضربانهای غیرعادی تعیین شده توسط ARISTOTLE ) را با رویدادهای ST ایسکمی دار آزمایش کردیم. جدول 1 نشان می دهد که در 48% رویدادها افزایش هایی در آهنگ قلب حداقل 5% نسبت به ضربان های قلب فورا قبل از رویدادها وجود دارد. بعلاوه، داده ها اشاره می کنند که آهنگ قلب فورا قبل از رویدادهای ایسکمی دار شتاب پیدا می‌کند. (نمونه ای را در شکلa2) ببینید. 9% رویدادها افت در آهنگ ضربان را نشان داده اند. 43% رویدادهای باقیمانده به تغییر کوچک در آهنگ قلب یا عدم تغییر در آهنگ قلب مربوط شده اند. تشخیص داده شده که ضربان های غیرعادی در طی رویدادهای ST ایسکمی دار از جاهای دیگر در ثبتها 1.9 برابر فراوانترند.

تغییر ناگهانی در محور الکتریکی قلب(تغییرجهت محور) پیشامدی است که به طور نوعی 30 ثانیه یا بیشتر تا حدود 2 دقیقه زمان می برد. این با تغییر در ریخت شناسی کمپلکسQRS مشخص می شود و اغلب با آرتیفکت های حرکتی نتیجه شده در اثر تغییرات مکانی همراه می شود. تغییر جهت محور ممکن است نتیجتا سبب تغییر ناگهانی قابل توجه سطح ST شود(>100μv). از آنجاییکه محور الکتریکی میانگین تمایل دارد که به جهت عادی خودش برگردد، تغییر جهت دیگری اغلب نتیجه می شود. محور الکتریکی میانگین همچنین ممکن است به آهستگی از جهت عادی خودش دور شود یا به آن نزدیک شود. این چنین وقفه ی تغییر جهت محور، اگر به تغییر همزمان قابل توجه (>100μv) سطح ST مربوط ساخته شود، یک رویداد ST غیر ایسکمی است.

این رویدادها بدین گونه با تغییر جهت با اهمیت محور در شروع و/یا انتهای رویداد مشخص می شوند. دوره زمانی سطح ST به طور نوعی شکل مستطیلی دارد(شکل 1 را ببینید)، با انحراف بیشینه

رانش آهسته ی قابل توجه(>100μv) سطح انحراف ST (شکل1را ببینید) در 17 ثبت پیدا شده است(18.9%) . بعلاوه 15 تای آنها شامل رویدادهای ایسکمی دار هستند. رانش آهسته همراه با افزایش ها در آهنگ قلب در هشت ثبت از 17 ثبت است، که اشاره به تغییرات ST-T مربوط به آهنگ می کنند که محتمل بر این هستند که غیر ایسکمی باشند. آزمایش دیداری نیز درجات پایینتر(50-100μv) رانش آهسته را در 20 ثبت دیگر نشان داده است (به همراه افزایش ها در آهنگ قلب در چهارتای این ثبت ها).

جدول 1: درصد رویدادهای ایسکمی دار برای هر تغییر در آهنگ میانگین قلب در طی رویدادها نسبت به قبل از رویدادها پیدا شده که این درصدها ≥5% ، ≥10% ، ≥15% و ≤-5% هستند. (HRI – آهنگ قلب میانگین در طی رویدادها; HRB – آهنگ قلب میانگین در پنجرهW که فورا(بی واسطه) قبل از رویدادها است)

 

شکل2: نمودارهای روند مختصر شده سه ثبت(e0212،e0105 وe0113 ) از دیتابیس. فقط آهنگ قلب، انحراف قسمت ST و تفسیرهای مربوط به ST برای دو لید نشان داده شده اند. سه نوع ساختار زودگذر رویداد قسمت ST نشان داده شده است: پراکنده((a)، مکرر(b) و شدید دسته جمعی(salvo ) ©. ) ملاحظه کنید که بعضی رویدادها در salvo تفسیرنویسی نشده اند، اما در نمودار روند مشهود هستند.

 

نتيجتا دیتابیس ESC شامل داده های فراوان ECG است که در طی تغییرات گذرای ایسکمی دار و بدون ایسکمی ST-T فراهم شده است. ما روشی ایجاد کردیم تا ویژگی های مهم داده ها را نشان دهیم ، و اجازه ی آزمایش موثر دیداری دیتابیس را بدهیم. ما از این نمودارهای روند چند پارامتری استفاده کردیم تا الگوهای زودگذر رویدادهای ST ایسکمی دار را مشخص کنیم; تا تفاوت ها در رفتار زودگذر تغییرات ST ایسکمی دار و غیر ایسکمی مشخص و کمیت آن را تعیین کنیم; تا میزان بروز نسبی تغییرات ST بدون ایسکمی را در دیتابیس تعیین کنیم; و تا ارتباط بین آریتمی ها ، افزایش های آهنگ قلب، و تغییرات ST ایسکمی دار را آزمایش کنیم. این مطالعه همچنین بینش های حسی با ارزشی را نسبت به داده ها فراهم می کند، که اینها در طراحی الگوریتم های تحلیل خودکار قسمت ST-T ، به ویژه راجع به کشف تغییر جهت های آهسته ی خط مبنا و تغییرات ST بدون ایسکمی، مفید هستند. تعداد رویدادهای غیر ایسکمی در هر ثبت دیتابیس کم است. یک ثبت شامل 13 رویداد است، پنج ثبت هرکدام شامل هفت رویداد هستند، و سه ثبت هرکدام شامل شش رویداد هستند; هیچکدام از ثبت های دیگر شامل بیش از پنج رویداد در ثبت نیستند. ثبت های با مدت زمان طولانی تر در کشف کاملتر ساختارهای زودگذر رویدادهای ایسکمی دار مفید واقع می شوند. رویدادهای غیر ایسکمی(9+7;6.2%) و رویدادهای مخلوط(3;1.2%) در دیتابیس ESC کمیاب هستند. برای برقرار کردن بهتر معیار کشف برای این رویدادها، و برای ارزیابی پیدا کننده هایی که این معیارها را بکار می گیرند، همچنین ممکن است به ثبت های اضافی نیاز باشد. رویدادهای ایسکمی دار در الگوهای تکراری یا نوع salvo در 20 تا از 90 ثبت(22%) ، و به صورت پراکنده در 66 ثبت اتفاق می افتند(73%). بر اساس وابستگی های مشاهده شده بین این الگوها و تغییرات در آهنگ و اکتوپی قلبی، ما اظهار می کنیم که الگوهای زودگذر متفاوت تغییر ST منجر به مکانیسم های متفاوت فیزیولوژیک موجب بروز ایسکمی می شوند، که ممکن است نیاز به مداخله های درمانی متفاوت داشته باشند.

[spow 44197]

مصور سازي فعاليت الكتريكي قلب روشي براي تشخيص ايسكمي

 

بيماري ايسكمي (كم خوني قلبي) از شايع ترين بيماري‌هاي كشنده جوامع پيشرفته به شمار مي رود. كم خوني عضله قلب به علت نرسيدن خون كافي به سلول‌هاي منقبض شونده آغاز مي‌شود. اين روند مي‌تواند باعث سكته قلبي، نارسايي قلبي، بي نظمي قلب و مرگ شود.‌در روش ثبت سيگنال‌هاي الكتروكارديوگرام‌‌ECG) ) كه به صورت متداول مورد استفاده قرار مي گيرد از 8 يا 12 الكترود استفاده مي شود .

در اين روش الكترودها در نواحي ويژه اي از سطح سينه بيمار نصب مي شود (شكل1) و از اطلاعات به دست آمده مي توان به بررسي فعاليت الكتريكي قلب در موقعيت الكترود ها ، محل ، جهت گيري تقريبي قلب و تشخيص برخي عارضه هاي قلبي استفاده كرد . اين روش داراي مزايايي نظير قيمت ارزان ، سهولت استفاده و اندازه نسبتا كوچك دستگاه است .

سيگنال‌هاي الكتروكارديوگرام شامل اطلاعات مهمي از وضعيت قلب و يكي از ابزارهاي متداول پزشكان در تشخيص عارضه هاي مختلف قلبي هستند . به دليل دقت مكاني پايين ، محدوديت دقت زماني ، تشابه سيگنال در برخي بيماري ها با سيگنال قلب سالم و احتمال پنهان ماندن برخي اطلاعات از ديد پزشك، اين روش داراي معايبي است.

(شكل1)

اهميت سيگنال‌هاي الكتريكي قلب و معايب ذكر شده، ضرورت پرداختن به يك روش بهينه جايگزين براي نمايش فعاليت قلب را نشان مي دهد ، يكي از نارسايي‌هاي خطرناك قلب ، ايسكمي قلبي است كه در صورت تشخيص صحيح و به موقع ‌ مي‌توان از عوارض خطرناك بعدي آن جلوگيري كرد .هر يك از روش هاي متداول تشخيص اين عارضه ، داراي مزايا و معايبي هستند . در اين مقاله ، يك روش غير تهاجمي براي تشخيص ايسكمي قلبي بر پايه نگاشت و مصورسازي فعاليت الكتريكي قلب معرفي مي شود. در اين روش براي افزايش دقت مكاني مي توان تعداد الكترودها را افزايش داد. همچنين مي توان با نمايش سيگنال ها با رنگ‌هاي مجازي روي سطح بدن، تشخيص گرفتگي عروق كرونر را آسان تر كرد .

در سال هاي اخير از الكتروكارديوگرام طولاني مدت براي تشخيص غير تهاجمي بيماري‌هاي قلبي-عروقي استفاده شده است. تغييرات در الكتروكارديوگرام اغلب قبل از شروع دردهاي آنژيني آغاز مي شود، پس اين تغييرات تنها علامت كم خوني قلبي خاموش هستند. بنابراين ايجاد روشي براي شناسايي اولين تغييرات در الكتروكارديوگرام، از آنجا كه ممكن است نشانه عارضه كم خوني حاد باشد، ضروري است. ‌بر اساس اينكه ضايعه در كدام قسمت از قلب اتفاق افتاده تغييرات در الكتروكارديوگرام نيز متفاوت است. ممكن است تغيير در دامنه موجT ، انحراف قطعه‌ST يا در انتهاي مجموعه‌QRS وجود داشته باشد. شروع تغيير در‌T در حالات مختلف، قبل از تغيير در قطعه‌ST است، بنابراين بايد در سيستم هاي نظارت به آن توجه شود. در اشتقاق هايي كه كم خوني ثبت مي‌شود، موج‌T به وضوح معكوس مي شود. در اين اشتقاق ها قطعهST نيز سقوط پيدا مي‌كند. علت اين است كه حركت موج قطبي كننده (دپلاريزاسيون)، از لايه هاي داخل قلب به بيرون، به علت كم خوني، با تاخير انجام مي گيرد. بنابراين اولين نقطه قطبي شده با اولين نقطه رپلاريزاسيون يكي مي شود. اين در حالي است كه در حالت عادي، اولين نقطه رپلاريزاسيون همان آخرين نقطه قطبي شده قبلي است. به همين علت در حالت كم خوني عضله قلب، قطعه‌ST و موج‌T مخالف با موج‌R خواهند بود.

بررسي كل مجموعه‌ST-T به جاي بررسي يك نقطه از قطعه‌ST مي‌تواند الگوي كم خوني را بهتر توصيف كند و امكان شناسايي بهتري از رگ مسدود شده مي دهد. متاسفانه، دستگاه هاي تجاري معمولا جزئي از كل دوره انبساط، مانند نقاط‌‌60ST يا‌‌80ST را بررسي مي كنند.

نقاط‌‌60ST يا‌‌80ST عبارت است: از دامنه قطعه ST (ميزان انحراف قطعه)ST بعد از 60 يا 80 ميلي ثانيه پس از ظاهر شدن نقطه.J، شيبST ، شيب خطي است كه نقطه‌J را به نقطه‌‌60ST يا‌‌80ST متصل مي كند. (شكل2) نقاطي را نشان مي دهد كه تغييرات در آن ها باعث بروز بيماري ايسكمي قلبي مي شود.

(شكل2)

روش هاي مختلفي براي تحليل قطعه‌ST مطرح شده است. بعضي از اين روش ها از سيگنال‌ECG استفاده مي كنند و بعضي ديگر از متوسط الكتروكارديوگرام بهره مي گيرند. چندين تبديل رياضي براي آشكارسازي كم خوني به‌كار رفته است كه از آن جمله مي توان به تبديل كسينوسي گسسته (DCT) ، تبديل سينوسي گسسته (DST) ، چگالي طيف توان سيگنال، تبديل فوريه گسسته(DFT) اشاره كرد. تبديل كارهونن- لوو(KLT) براي آشكارسازي تغييرات قطعه ST و تغييرات كل مجموعه‌ST-T استفاده مي شود. روش هاي ديگر مانند شبكه هاي عصبي مصنوعي و منطق فازي نيز پيشنهاد شده است.

در اين تحقيق سعي بر آن است كه با پردازش هاي مختلف روي سيگنال شخص نرمال و بيمار(ايسكمي) و به‌دست آوردن ويژگي هاي مختلف از اين سيگنال ها به تصاويري دو بعدي و سه بعدي دست يابيم تا بتوان با مقايسه و بررسي اين تصاوير به ديدي بهتر نسبت به فعاليت الكتريكي قلب دست يافت.

در اين روش يك تصوير دو بعدي و سه بعدي براي نمايش تصاوير 12اشتقاق ECG تعريف شده است. تصوير دو بعدي شامل يك محور زماني كه حوزه زماني سيگنال قلبي را بيان مي‌كند و يك محور مكاني كه موقعيت زاويه فاز ليدهاي بازويي(جانبي) و سينه اي را بيان مي‌كند، داده‌هاي سيگنال هاي الكتريكي توزيع شده بين ليدهاي قراردادي رابط را مي توانند به وسيله روش درون يابي تخمين زد .

اين روش درون يابي داراي دو مزيت عمده است :

1) نياز به جايگزيني الكترودهاي اضافي بين ليدهاي قراردادي رابط نيست و2) سازگار با سيستم 12 ليدECG رايج است .

با توجه به اين كه سيگنال هاي مورد بررسي در اين مقاله تعداد اندكي بودند به همين دليل به منظور تعيين داده هاي بين سيگنال ها از روش هاي مختلف درون يابي شامل درون يابي دو خطي،فضايي،نزديك‌ترين همسايگي و ... استفاده كرديم تا سطح تصاوير بين ليدها صاف و هموار شود.

دامنه سيگنال قلبي و ويژگي هاي استخراج شده از سيگنال كه با استفاده از الگوريتم هاي مختلف استخراج ويژگي به‌دست آمده اند، بر طبق جدول نگاشت داده به رنگ كه به صورت تعريف شده است نمايش داده مي شوند . دو تصوير ECG حاصل شامل تصوير حاصل از اشتقاق هاي جانبي و سينه اي سيگنال قلبي 12 ليدي است. در تصويري كه به وسيله اشتقاق‌هاي سينه اي به‌دست آمده است سيگنال هاي قلبي (‌‌1V تا‌‌6)V به صورت رشته اي در حوزه مكان چيده شده اند .البته ترتيب قرارگيري آن ها در ادامه شرح داده خواهد شد. در تصويري كه به وسيله اشتقاق هاي جانبي به‌دست مي آيد سيگنال هاي اشتقاق هاي جانبي(aVL,I,aVR,II,aVF,III) به صورت رشته اي و به ترتيب مرتب شده اند و با زاويه 30 درجه نسبت به ديگري قرار دارند. به منظور انتخاب نحوه چيدن و مرتب كردن اين اشتقاق‌ها آزمايشات زيادي صورت گرفت.

براي نمايش تصويري سه بعدي 12 ليد ( اشتقاق )ECG، سه محور زماني ، مكاني و داده نياز است كه محور زماني همانطور كه گفته شد بيانگر حوزه زمان سيگنال قلبي و محور مكاني موقعيت ليدها را بيان مي كند. محور داده نيز بيانگر ويژگي هاي مختلفي است كه از سيگنال قلبي به وسيله الگوريتم هاي استخراج ويژگي مختلف به‌دست آمده است. 6 ليد‌‌ ‌براي نمايش تصوير اشتقاق هاي سينه اي و 6 ليد از 12 ليد‌‌ ‌ديگر به منظور نمايش تصوير حاصل از اشتقاق هاي جانبي استفاده مي شوند . داده هايي كه از سيگنال قلبي استخراج مي شوند به طور مجازي بيانگر رنگ هاي رنگين كمان است. تصوير دو بعدي و سه بعدي براي دو شخص نرمال و داراي بيماري ايسكمي قلبي با استفاده از 12 ليد‌‌ ECG به‌دست مي آيد. اين روش بيان كردن سيگنال به وسيله تصوير علاوه بر نمايش 12 ليد سيگنالECG، به پزشكان اين امكان را مي دهد كه بتوانند بيماري قلبي را بهتر و صحيح تر از روي تصاوير به‌دست آمده تشخيص دهند.

به منظور نمايش 12 ليد‌ECG كه ماكزيمم قابليت تشخيص را داشته باشد روش هاي مختلفي پيشنهاد شده است . عمده ترين روش هاي نمايش ECG ، تصوير كردن بردارها(VCG) و نگاشت پتانسيل سطح بدن(BSPM) است. هر دو اين روش ها مي توانند ديدي واضح تر به پزشكان به منظور درك بهتر فعاليت الكتريكي قلب دهند . در اين بررسي مي توان گفت كه به نوعي از تكنيك‌BSPM خاص براي نمايش سه بعدي 12 ليد‌ECG استفاده شده است.در تكنيك‌BSPM معمولا از تعداد الكترودهاي زياد (500-100الكترود) استفاده مي شود در حالي كه در اين روش تنها از 12 الكترود استاندارد‌ECG با كاربردي خاص استفاده شده است.

پردازش

 

نمونه هاي مورد آناليز در اين پژوهش شامل سيگنال هاي نرمال و بيمار(ايسكمي قلبي) هستند. در مرحله اول نياز به پردازش سيگنال هاي الكتروكارديوگرام ثبت شده داريم. پيش از آغاز مراحل پردازش بايد اطمينان حاصل شود كه سيگنال تا حد امكان فاقد نويز است. براي افزايش دقت در حذف نويز ابتدا از يك ***** ناچ و سپس هموار سازي سيگنال استفاده كرديم. در مرحله بعد پس از استخراج ضرايب ويولت از سيگنال، از ويژگي حذف نويز با استفاده از ويولت استفاده كرديم كه اين روش داراي كارايي بسيار بالا در حذف نويز از سيگنال قلبي از خود نشان داد. از آنجا كه سيگنال قلبي رفتاري استاتيك دارد و ويژگي هاي آن در طول زمان تفاوت چنداني ندارند، براي پردازش اين سيگنال يك پريود از سيگنال هاي 12 ليدي به عنوان نمونه براي استخراج ويژگي مورد آناليز قرار گرفت.

براي اين كه ديد بهتري نسبت به تحليل نتايج داشته باشيم داده هاي 12 ليدي به دو دسته 6 ليدي شامل ليدهاي سينه اي و جانبي تقسيم شدند.

6 ليد سينه اي كه از ‌1V تا‌‌6V را شامل مي شود و دو ليد اندامي كه ليد‌‌ I وIIهستند . چهار ليد جانبي ديگر از روي لي دI و‌II محاسبه مي شوند . براي محاسبه ليد‌ III از قاعده معروف اينتهون استفاده مي شود:

I+III-II (1)

‌با محاسبه ليدهاي‌I وII ليدIII از رابطه ‌‌ (1) ‌به‌دست مي آيد. aVL ، aVF وaVR سه ليدتك قطبي اندامي ديگر براساس ليد‌های II،IوIII از رابطه (2)، (3)، (4) به‌دست مي‌آيند :

نمايش داده

 

براي ايجاد تمايز ويژگي هاي استخراج شده از سيگنال و ديدي بهتر از تصاوير حاصل، از طيف هاي مختلف رنگ(روش رنگين كماني) استفاده كرديم. طيف رنگ آبي متناظر با كوچك‌ترين و طيف رنگ قرمز متناظر با بزرگ‌ترين عدد در نظر گرفته شد.استخراج ويژگي از سيگنال قلبي با داده هاي متفاوت به يك مجموعه انتخاب شده از رنگ هاي مشخص نگاشته مي شود . اين رنگ ها شامل سفيد ، قرمز، نارنجي ، زرد ، آبي ، ارغواني و سياه كه سطوح مختلف داده را از منفي تا مثبت پوشش مي دهند هستند. بنابراين طول و موقيعت سيگنال از موجP ، ‌كمپلكس‌QRS و موج هايS ‌وT ‌به آساني در يك تصوير دو بعدي و سه بعدي كه بيانگر تصاوير حاصل از اشتقاق هاي سينه اي و جانبي است قابل مشاهده است .

ويژگي تصوير

 

در نمايش تصوير سه بعدي محور X تعداد نمونه هاي انتخاب شده از سيگنال است كه بيانگر سنجش زماني سيگنال قلبي است محور‌Y بيانگر موقعيت مكاني ليدها و محور‌Z داده هاي استخراج شده از سيگنال توسط روش مختلف استخراج ويژگي را نشان مي دهد. (شكل3) ترتيب زاويه فاز براي ليدهاي جانبي مطابق با تصوير سه بعدي را نشان ‌ مي‌‌ ‌دهد‌.

(شكل3)

[spow 44197]

بررسي روش هاي مختلف استخراج ويژگي از سيگنالECG

 

1) شخص نرمال

الف) اشتقاق هاي سينه اي نرمال‌

در اين بخش براي نمايش تصاوير حاصل از سيگنال نرمال از ويژگي هاي مختلفي كه از سيگنال‌ECG استخراج شده نظير ولتاژ يا دامنه سيگنال، توان سيگنال، تبديل فوريه، تبديل ويولت و تخمين چگالي طيف توان سيگنال استفاده كرديم. ابتدا سيگنال هاي 12 ليدي را به دو گروه 6 تايي كه شامل اشتقاق هاي سينه اي و جانبي هستند تقسيم كرديم. (شكل4) شش ليد سينه اي سيگنال‌ECG شخص نرمال را نشان مي دهد.

(شكل4)

(شكل5) تصوير دو بعدي و سه بعدي از شش اشتقاق سينه اي را كه توسط ويژگي دامنه سيگنال به ‌دست آمده است نشان مي دهد.

(شكل5)

در تصوير دو بعدي محور عمودي موقعيت ليدها را نشان مي دهد كه عدد صفر متناظر با ليد‌‌1V و عدد پنج به منزله قرار گيري ليد‌6V خواهد بود.در تصوير دوبعدي (شكل6) موج‌P به وسيله يك برآمدگي زرد رنگ مشخص شده است كه ليدهاي ‌‌3V تا‌‌6V كشيده شده است.موج‌R نيز به صورت تپه قرمز رنگ مشخص شده است كه دامنه آن در ليدهاي ‌‌3V تا‌‌6V بيشتر از دو ليد ديگر است.موج‌S نيز به صورت دره آبي رنگ مشخص شده است كه اين دره همانطور كه در تصوير مشخص است تنها در اشتقاق‌هاي‌‌1V و‌‌2V با شدت بيشتري وجود دارد. با توجه به تصوير واضح است كه كمپلكس‌QRS داراي پهنايي نبوده و به صورت باريك است. قسمت‌ST نيز كه بين انتهاي‌QRS و ابتداي موج ‌T است و در سيگنال نرمال روي خط زمينه قرار دارد همانطور كه در تصوير نيز مشخص است دچار انحرافي نشده است.برآمدگي و فرورفتگي اندك قسمت‌ST از خط زمينه باعث مي شود ناحيه بين انتهاي‌QRS وابتداي موج‌T دچار تغيير رنگ نسبت به حالت نرمال شود.براي نمايش فعاليت الكتريكي قلب روش هاي ديگر استخراج ويژگي را به منظور آشكار‌سازي الگوهاي مختلفي كه ممكن است در تصاوير حاصل از دامنه يا ولتاژ سيگنال به چشم نخورد و پنهان شده باشد نيز مورد بررسي قرار داديم كه (شكل6) تصوير حاصل از استخراج ويژگي توان سيگنال‌ECG را نشان مي دهد كه تفاوت اين روش با روش قبل در اين است كه در اين روش داده ها به جاي دامنه سيگنال، توان سيگنال است.با توجه به تصاوير (شكل6) مي توان دريافت كه توان سيگنال در نشان دادن شدت فعاليت الكتريكي قلب داراي كارآيي نسبتا بالا نبوده ولي به هر حال قادر به تمايز برخي از قسمت هاي اشتقاق هاي سينه اي است و در بعضي شرايط مي توان از آن به عنوان روشي مكمل استفاده كرد.

(شكل6)

در (شكل7) نيز از ويژگي تبديل فوريه به منظور نگاشت سيگنال هاي‌ECG استفاده شده است با توجه به اينكه تبديل فوريه يكي از ابزارهاي مهم براي آناليز يك سيگنال است و در حقيقت تبديل فوريه روشي رياضي براي تغيير نگرش از حالت زماني سيگنال به حالت فركانسي است. در بسياري از سيگنال ها تبديل فوريه بسيار مفيد است، زيرا سينگال داراي محتويات فركانسي مهمي است اما تبديل فوريه داراي يك نقطه ضعف است، كه با تبديل سيگنال به حوزه فركانس اطلاعات زماني كاملا از بين مي روند. در حقيقت هنگامي كه به تبديل فوريه يك سيگنال توجه مي شود، نمي توان دريافت كه يك اتفاق مشخص در چه زماني رخ داده است.

(شكل7)

با توجه به تصاوير حاصل از تبديل فوريه مي توان دريافت كه اين تبديل در بارز و آشكار كردن مشخصات تصوير اصلي تا حدودي موفق بوده است و مي توان در مواردي كه عدم امكان تشخيص درست نسبت به تصوير اصلي وجود دارد به عنوان يك ابزار مكمل و كمكي از آن استفاده كرد. تبديل ويولت يك روش پنجره گذاري قابل تنظيم است.اين روش قادر به آناليز سيگنال در هر دو حوزه زمان و فركانس است بنابراين ضعف تبديل فوريه را كه تنها به آناليز سيگنال در حوزه فركانس مي پرداخت و اطلاعات زماني سيگنال از بين مي رفت جبران مي سازد. (شكل8) نيز تصاوير دو بعدي و سه بعدي حاصل از تبديل ويولت را براي شش اشتقاق سينه اي نشان مي دهد.

(شكل8)

همانطور كه در تصاوير (شكل8) ملاحظه مي شود استفاده از تبديل ويولت باعث شده است كه بزرگي دامنه موج‌T در ليد‌2V بهتر در تصوير مشخص شود و شكل تپه اي به رنگ قرمز مشاهده شود به طوري كه اين موضوع در ساير روش ها به چشم نمي خورد بنابراين اين تبديل به خوبي قادر به مصور سازي فعاليت الكتريكي قلب بوده و قسمت هاي مختلف سيگنال الكتروكارديوگرام در اين روش با وضوح بيشتري قابل تفكيك هستند.

تخمين چگالي طيف توان نيز به عنوان روشي ديگر به منظور استخراج ويژگي از سيگنال الكتروكارديوگرام است. هدف از تخمين طيفي، توصيف توزيع(در فركانس)توان يك سيگنال بر پايه يك مجموعه از داده ها است. چگالي طيف توان يك فرايند اتفاقي ايستا از لحاظ رياضياتي به دنباله همبستگي با تبديل فوريه گسسته در زمان مربوط مي شود.

در (شكل9) مشخص شده استفاده از ويژگي تخمين طيف كارايي بالايي در تشخيص تغييرات سيگنال‌ECG دارد. با توجه به تصوير، واضح است كه استفاده از اين ويژگي نيز با شدت كمتري دامنه موج‌T را نشان مي دهد. پيك كوچك موج P ، كمپلكسQRS ،دامنه موج‌R و‌S و قله موج‌‌T+ به راحتي قابل مشاهده مي شود. بنابراين تخمين طيف در تشخيص بهتر نحوه تغييرات سيگنال‌ECG روشي مطلوب است.

(شكل9)

ب) اشتقاق هاي جانبي نرمال‌

به منظور بررسي و مقايسه تصاوير حاصل از روش هاي مختلف استخراج ويژگي از سيگنال‌ECG در اين بخش از شش ليد جانبي استفاده كرديم شكل (a)7 شش اشتقاق‌ECG را نشان مي دهد.

(شكل10)

به منظور مصورسازي شش ليد جانبي ابتدا از ويژگي دامنه يا ولتاژ سيگنال استفاده كرديم كه نتايج تحليل به صورت (شكل11) است.

(شكل11)

در تصوير حاصل از اشتقاق هاي جانبي كه با استفاده از ويژگي دامنه يا ولتاژ سيگنال به‌دست آمده است موج‌P به وسيله يك برآمدگي زرد كم رنگ مشخص شده است كه از ليد III تا ليد I كشيده شده است وشدت آن در ليد‌aVL با توجه به دامنه و پهناي آن بزرگ‌تر است.موجR ‌به صورت يك قله قرمز رنگ نشان داده شده است موج‌S منفي نيز به صورت يك دره آبي مايل به ارغواني مشخص است موج‌T مثبت نيز به صورت يك برآمدگي زرد رنگ هم مركز كه از ليد III تا -aVR كشيده شده و داراي پهناي بزرگ‌تري در ليدII و‌aVF است.

با توجه به تصاوير به‌دست آمده در (شكل11) تا (شكل13) توسط روش هاي مختلف استخراج ويژگي مي توان دريافت كه استفاده از تبديل ويولت به همراه چگالي طيف توان سيگنال باعث ظاهر شدن الگوهاي ديگر سيگنال خواهد شد.در (شكل13) تپه زرد رنگ به‌وجود آمده نشانه وجود موج‌T با دامنه بزرگتر در ليد‌II است كه اين مسئله در (شكل13) نيز با شدت كمتري وجود دارد.بنابراين استفاده از اين روش ها براي تشخيص تغييراتي كه در تصوير حاصل از ولتاژ يا دامنه سيگنال مشاهده نمي شود مي تواند بسيار كارامد باشد.

(شكل12)

(شكل13)

2) شخص بيمار

اشتقاق هاي سينه اي بيمار

(شكل14) ، شش ليد سينه اي‌ECG و همچنين تصوير‌ECG دو بعدي و سه بعدي متناظر با يك بيمار داراي ايسكمي ماهيچه قلبي را نشان مي دهد در (شكل15) ،‌ ‌سيگنال بيمار داراي ايسكمي كه شامل موج‌P و برامدگي قطعه ST در ليد ‌‌1V تا‌‌4V معكوس شدن موجT در همه ليدهاي سينه اي و موج‌R به صورت كوچك در ليد‌3V تا6V ‌‌را نشان مي دهد.

(شكل14)

سينك آبي مايل به ارغواني كشيده شده از ليد ‌‌1V تا4-3V ‌‌‌بيانگر كمپلكس‌QRS است كه در (شكل51) به طور واضح مشخص شده است. برآمدگي زرد رنگ در ليدهاي ‌‌1V تا‌‌4V در تمامي شكل‌ها بيانگر بالا آمدن قطعه‌ST است دره آبي رنگ موج‌T كه از ليد ‌‌1V تا‌‌6V در صفحه افقي كشده شده موجT معكوس شده را بيان مي كند موجR كوچك نيز به رنگ زرد مايل به قرمز در ليد‌‌6-V3V ايسكمي ماهيچه قلبي را نشان مي دهد.با بررسي و مقايسه تصاوير حاصل از روش هاي مختلف مي توان گفت كه استفاده از تبديل ويولت و چگالي طيف توان سيگنال مي تواند سبب بروز الگوها و تغييراتي از سيگنال كه در روش هاي ديگر به صورت مبهم بوده كارامدتر باشد.

(شكل51)

با توجه به تصاوير حاصل از اشتقاق هاي سينه اي شخص داراي بيماري ايسكمي (شكل61) تا (شكل71) با استفاده از روش هاي مختلف استخراج ويژگي مي توان گفت كه استفاده از اين تصاوير در تشخيص تغييرات به‌وجود آمده در سيگنال شخص بيمار مي تواند به پزشك در تشخيص بيماري كمك فراواني كند و به عنوان روشي مكمل، نه جايگزين در مواردي كه سيگنال فرد دچار تغييرات شديدي است مي تواند مفيد و موثر باشد.

(شكل61)

[spow 44197]

اشتقاق هاي جانبي بيمار

 

به منظور نگاشت و مصورسازي شش اشتقاق جانبي شخص بيمار از سيگنالي كه تنها ليد‌aVF آن داراي موجR كوچك و نيز قسمت‌T آن معكوس شده است استفاده كرديم (شکل 1) نمايش سيگنال شرح داده شده را نشان مي دهد. با توجه به (شکل 2) و (شکل 3) مي توان بيان كرد كه در تصوير حاصل از داده هاي دامنه يا ولتاژ سيگنال ( شکل 1) به خوبي بيانگر شش ليد جانبي شخص بيمار است.همانگونه كه انتظار مي رفت با توجه به اينكه در ليدaVF موج‌R كاهش قابل ملاحظه اي داشته است بنابراين يك گسستگي در تصوير (شکل 2و3) ديده مي شود.همچنين با توجه به اينكه موج‌‌T در اين ليد به حالت معكوس در آمده است به همين دليل در تصوير (شکل 2و3) از همواري تصوير حاصل از موج‌T در قسمت ليدaVF كاسته شده است.همچنين مي توان گفت كه كارايي تبديل ويولت در نشان دادن الگوهاي سيگنال به مراتب بهتر از روش هاي ديگر بوده و استفاده از چگالي تخمين طيف نيز با شدت كمتري اين تغييرات را نشان داده است.

(شکل 1)

(شکل 2)

(شکل 3)

نتيجتا در اين بررسي‌ ‌يك روش جديد به منظور مصور كردن 12 ليد سيگنال‌‌ ECG ارائه شد. همانطور كه در اين مقاله نشان داده شد، نگاشت و مصور سازي‌ECG با استفاده از 12 الكترود استاندارد مي تواند به عنوان يك ابزار مكمل و كمكي، سرعت و صحت تشخيص عارضه هاي قلبي توسط پزشك را افزايش دهد. در اين روش، اطلاعات مربوط به محل و شدت گرفتگي عروق كرونر بيمار، به صورت يك تصوير دو بعدي و سه بعدي در اختيار پزشك قرار مي گيرد و سهولت قرائت آن نسبت به تصاوير متداول ECG ، مي تواند سبب افزايش دقت و سرعت فرايند تشخيص عارضه شود.

از قابليت هاي اين روش مي توان به موارد زير اشاره كرد: بسيار ساده و سازگار با 12 ليد سيگنال‌ECG قراردادي است بنابراين تصوير سه بعدي مي تواند به منظور نمايش يك شكل مكمل از 12 سيگنال قراردادي ECG ‌‌‌براي‌ ‌تشخيص بيماري قلبي استفاده شود. سيگنال‌ها به صورت رنگي و بر روي سطح سه بعدي بدن نگاشته مي شوند كه اين عمل سبب افزايش دقت مكاني مي شود. پردازش سيگنال‌ها به صورت خودكار و به وسيله كامپيوتر، ميزان خطاي ناشي از ثبت مكانيكي و پردازش چشمي سيگنال‌ها را به شدت كاهش مي دهد. نمايش سه بعدي سيگنال‌هاي حياتي قلب با دقت مكاني بالا، تصوير واقعي تري نسبت به روش هاي قبلي ايجاد مي كند، زيرا پديده مورد اندازه گيري در يك فضاي سه بعدي اتفاق مي افتد .

به پزشكان اين امكان را مي دهد كه به طور واضح‌تر و دقيق‌تر سيگنال فرد را مورد بررسي و تجزيه وتحليل قرار دهند.برخي تغييرات در فعاليت الكتريكي قلب ممكن است در سيگنال فرد مشاهده نشود كه اين تغييرات در تصاوير سه بعدي بهتر قابل تشخيص است اين روش نگاشت و مصور سازي مي تواند به عنوان نقشي مكمل براي 12 ليد سيگنالECG ‌‌‌ايفا كند. همچنين مي توان با طراحي يك سيستم ثبت پتانسيل الكتريكي سطح بدن بيمار و يك سيستم پردازشگر‌ ‌رايانه اي ، محل وشدت گرفتگي قلبي را با دقت خوبي تعيين كرد. درواقع با وجود چنين سيستمي نياز به تصويربرداري تشديد مغناطيسي كاهش مي يابد و‌ ‌مي توان از مضرات آن جلوگيري كرد‌. ‌همچنين با طراحي چنين سيستمي امكان تشخيص گرفتگي قلبي را مي توان حتي‌ ‌درمراحل اوليه بيماري انجام داد‌.

مصور سازیECG به منظور تشخیص عارضه ايسكمي

 

سيگنال هاي الكتروكارديوگرام شامل اطلاعات بسیار مهمی از وضعيت قلب و يكي از ابزارهاي رایج پزشكان در تشخيص بیماری های مختلف قلبي هستند. دقت مكاني پايين، محدوديت دقت زماني به علت ثبت شدن با دستگاه هاي مكانيكي مانند كاغذ و قلم و تشابه سيگنال در برخي بیماری ها با سيگنال هاي قلب سالم و احتمال اینکه برخي اطلاعات از ديد پزشك پنهان بماند ، از معايب اين روش به شمار مي رود. اهميت سيگنال هاي الكتريكي قلب و معايب ذكر شده در بالا، ضرورت پرداختن به يك روش بهینه جايگزين براي بیان و نمايش فعاليت قلب را نشان مي دهد. يكي از نارسايي هاي خطرناك قلب، گرفتگي عروق كرونر(ایسکمی قلبی) است كه در صورت تشخيص صحيح و به موقع مي توان از عوارض خطرناک بعدي آن جلوگيري كرد. هر يك از روش هاي متداول براي تشخيص اين عارضه، داراي مزايا و معايبي هستند. در ادامه روشی غير تهاجمي براي تشخيص گرفتگي عروق كرونر بر پايه مصور سازی سيگنال هاي ECG معرفي خواهد شد. در این روش می توان با نمايش سيگنال ها با رنگ هاي مجازي روي سطح سه بعدي بدن، تشخيص گرفتگي عروق كرونر را آسان تر کرد. در اين روش می توان براي افزايش دقت مكاني تعداد الكترودها را نیز افزايش داد.در این بررسی روش جدیدی برای نمایش 12 اشتقاقECG بیان می شود که در واقع یک دید کلی صحیح از سیگنال قبلی 12 لیدی را در دو تصویر نشان می دهد . این دو تصویر دید صحیحی از صفحات افقی و جلویی سیگنال قبلی را بیان می کند. این روش جدید پزشک را قادر می سازد با دیدن تنها دو تصویر دید خوبی نسبت به 12 لید سیگنالECG داشته باشد. این روش نمایش جدید می تواند به صورت روش نمایش مکمل برای سیگنال قبلی استفاده شود و قادر به تشخیص و تمایز بیماری های مختلف قلبی است. الکتروکاریوگرام یکی از گسترده ترین ابزارهای تشخیص به صورت غیر تهاجمی برای بیماری های قلبی در مراکز کلینیکی به شمار می رود . این بیماری ها شامل آریتمی قلبی، ایسکمی ماهیچه قلبی، انفارکتوس ماهیچه قلبی و هیپروتروفی قلبی و ... است .

همواره تشخيص ايسكمي قلبي به صورت غير تهاجمي هدف بسياري از محققان بوده است چرا كه مي تواند پيشگيري از انفاركتوس قلبي را به دنبال داشته باشد. يكي از روش هاي معمول تشخیصECG دارای ایسکمی بررسي منحني هاي مربوط به بالا یا پایین رفتن قسمت ST ، تغییر شکل قطعه ST يا معكوس شدن موج T مي باشد. برای پیدا کردن سطح فرورفتگی ST ، ابتدا سطح مرجع پیدا می شود این کار با کشیدن یک خط بین دو یا بیشتر از دو تا موج P در جایی که به خط مبنا باز می گردند (یا شروع موج P ) انجام می شود. قسمت ST قسمتی از ECG بین آفست QRS و آنست موج T است. همچنین دامنه موج T با اندازه گیری فاصله قله T از خط مرجع مشخص می شود. با تعیین این دو مقدار، می توان در مورد اینکه آیا سیکل قلبی شامل رویداد ایسکمی است یا خير، نتیجه گیری کرد.خواندن ECG نياز به وقت حوصله و تخصص كافي دارد ضمن آنكه دقت تشخيص ايسكمي از روي خواندن مستقيم ECG چندان بالا نیست.در اين روش سعي بر آن است كه به كمك پردازش هاي كه بر روي اشتقاق هاي ECG مي شود مشكلات موجود تا حد امكان بر طرف شود. بنابراین بر اساس اطلاعات ECG به تصاويري خواهيم رسيد كه بسيار گوياتر و راحت تر به هدف تشخيص ايسكمي نائل مي شود در واقع از روي اطلاعات موجود از پتانسيل هاي الكتريكي سطحي پوست يعني 12 اشتقاق ECG به اطلاعات مرتبط با توزيع منابع الكتريكي در قلب خواهيم رسيد. هدف آن است كه پردازش ها به گونه اي باشد كه بيماري ايسكمي، خود را بهتر و گویاتر در تصاوير نشان دهد و به نوعي بيماري به صورت High-Light در تصاوير حاصل قابل مشاهده شود.

در این روش سیگنال های دیجیتال شده برای پردازش به بک کامپیوتر شخصی داده می شود در این روش یک تصویر دو بعدی و سه بعدی برای نمایش تصاویر 12اشتقاق ECG تعریف شده است در تصویر دو بعدی محور X ( محور زمانی) حوزه زمانی سیگنال قلبی را بیان می کند و محورY ( محور مکانی) موقیعت زاویه فاز لیدهای بازویی و سینه ای را بیان می کند. مقادیر دامنه بین لیدها در محور مکانی به وسیله درون یابی خطی به دست می آیند تا سطح تصاویر بین لیدها صاف و هموار شود. دامنه سیگنال قلبی بر طبق جدول نگاشت دامنه به رنگ که از ابتدا تعریف شده نمایش داده می شود و دو تصویر ECG صفحات افقی و جلویی سیگنال قلبی را بیان می کند. در تصویر افقی ECG سیگنال های قلبی(V1تاV6) به صورت رشته ای در حوزه مکان چیده شده اند. در تصویر صفحه جلویی (فرونتال) سیگنال ها (aVL,I,aVR,II,aVF,III) به صورت رشته ای و به ترتیب مرتب شده اند و با زاویه 30 درجه نسبت به دیگری قرار دارند. برای نمایش تصویری سه بعدی 12 لید ( اشتیاق) ECG ، سه محور زمان ، مکان و دامنه نیاز است که محور زمانی بیانگر حوزه زمان سیگنال قلبی و محور مکانی موقعیت لیدها را بیان می کند. محور دامنه نیز بیانگر ولتاژ سیگنال قلبی است 6 لید برای نمایش صفحه افقی و 6 لید از 12 لید دیگر به مظور نمایش صفحه جلویی استفاده می شوند . ولتاژ سیگنال قلبی بیانگر رنگ های رنگین کمان است . برای انتقال نقاط مابین لیدهای همسایه از تکنیک درون یابی استفاده شده است که این کار باعث هموار شدن تصویر سه بعدی نیز می شود . تصویر سه بعدی برای سه شخص نرمال ، دارای بیماری ايسكمي قلبی و LBBB با استفاده از 12 لیدECG نشان داده شد این روش سه بعدی علاوه بر نمایش 12 لید سیگنال ECG، به پزشکان این امکان را می دهد که بتوانند بیماری قلبی را بهتر و صحیح تر از روی تصویر سه بعدی به دست آمده تشخیص دهند.

به منظور نمایش 12 لید ECG که ماکزیمم قابلیت تشخیص را داشته باشد چندین روش پیشنهاد داده شده است . عمده ترین روش های نمایشECG ، تصویر کردن بردارها (VCG)و نگاشت پتانیسل سطح بدن(BSPM) هستند . هر دو این روش ها می توانند دید بهتر و صحیح تر به پزشکان به منظور درک بهتر فعالیت الکتریکی قلب دهند. در این این تحقیق از تکنیکBSPM برای نمایش سه بعدی 12 لید ECG استفاده شده است .در این روش سیگنال های قلبی در صفحه های افقی از لیدV1 تا V6 در یک گراف سه بعدی نمایش داده می شوند در گراف سه بعدی دیگر سیگنال قلبی از لیدهای III تاaVL نشان داده شدند . این گراف می تواند دید صحیحی از توزیع مکانی و سنجش زمانی از سیگنال قلبی را فراهم کند .

[spow 44197]

محاسبه 12 لید سیگنال ECG

 

برای محاسبه سیگنال قلبی 12 لید ECGبه دو گروه تقیسم شدند : 6 لید سینه ای صفحه افقی که از V1 تاV6 را شامل می شود و دو لید اندامی صفحه جلویی که لید I وII نام دارند. چهار لید صفحه ای جلویی دیگر بر اساس لید I و IIمحاسبه می شوند. برای محاسبه لیدIII از قاعده معروف اینتهون استفاده می شود به این ترتیب که

1) I+III=II

با محاسبه لیدهایI وII لیدIII از رابطه (1) به دست می آید . aVL aVF,aVR,سه لیدتک قطبی اندامی در صفحه جلویی aVL, aVR,aVF بودند که براساس لیدهای I،II وIII از رابطه (2)، (3)، (4) به دست می آیند:

2) aVR=-(I+II)/2

3) aVL= (I-III)/2

4) aVF=-(II+III)/2

سیتم سه بعدی متناسب

 

یک سیستم سه بعدی مستطیلی شکل متناسب ( همگون) و یک جدول نگاشت دامنه به رنگ برای ترسیم گراف سه بعدی استفاده شده است. سیستم سه بعدی دارای یک محور زمانی که بیانگر حوزه زمانی سیگنال قلبی است ، یک محور مکانی که بیانگر موقعیت لیدها در صفحات افقی و جلویی از بدن است و یک محور دامنه که ولتاژ سیگنال قلبی را نشان می دهد .

نگاشت دامنه به رنگ

 

برای نمایش و دیدی بهتر از گراف سه بعدی، ولتاژ 12 لید سیگنال قلبی بر طبق یک جدول نگاشت دامنه به رنگ که از قبل تعریف شده است به صورت رنگ های رنگین کمان بیان می شود. سیگنال قلبی با ولتاژ متفاوت به یک مجموعه انتخاب شده از رنگ های مشخص نگاشته می شود . این رنگ ها شامل سفید ، قرمز، نارنجی ، رزد ، آبی ، ارغوانی و سیاه که سطوح مختلف ولتاژ را از منفی تا مثبت پوشش می دهند هستند. بنابراین طول و موقیعت سیگنال از موج P وکمپلکسQRS و موج هایS وT به آسانی در یک گراف سه بعدی که به ترتیب بیانگر صفحات افقی و جلویی است قابل مشاهده است .

درون یابی و رسانایی حجمی

 

بدن انسان از مایع و یون های زیادی تشکیل شده است که می تواند به عنوان یک هادی حجمی رفتار کنند و باعث شوند فعالیت الکتریکی به صورت همگن و پیوسته انجام شود . سیگنال های الکتریکی توزیع شده بین لیدهای قراردادی رابط را می توان به وسیله تکنیک درون یابی تخمین زد . این روش درون یابی دارای 2 مزیت عمده است :

1- نیاز به جایگزینی الکترودهای اضافی بین لیدهای قراردادی رابط نیست،

2- سازگار با سیستم 12 لیدECG رایج است .

به منظور هموار کردن گراف سه بعدی یک درون یابی فضایی به منظور ارتباط مابین لیدها مرتبط در محور مکانی مورد استفاده قرار می گیرد. 29 نقطه بین دو لید مرتبط در صفحه جلویی جایگزین شدند که به طور تقریبی یک درجه اختلاف فاز بین نقاط رابط وجود داشت. این 29 نقطه مشابه همچنین جایگزین لیدهای مرتبط در صفحه افقی نیز شدند بنابریان گراف سه بعدی در هر صفحه با دامنه یکسان و مشابه حاصل می شود .

شکل نمایش سه بعدی

 

نمایش سه بعدی بیان شده در این بررسی دو دید خوب نسبت به تصویر را می دهد : دید پرسپکتیو و دیدی موسوم به چشم پرنده، مورد دوم حالت خاصی از دید پرسپکتیو است. در نمایش سه بعدی محور X بیانگر سنجش زمان سیگنال قلبی در مقیاس میلی ثانیه، محورY بیانگر موقعیت مکانی لیدها و محورZ ولتاژ سیگنال قلبی در مقیاس میلی ولت است. شکل 1 ترتیب زاویه فاز برای لیدهای صفحه جلوی مطابق با گراف سه بعدی را نشان می دهد .

بخش کلینکی روش جدید

 

برای بررسی بیشتر ایت روش یک گراف ECG سه بعدی از سه شخص نرمال ،دارای بیماری ایسکمی ماهیچه قلبی و دارای بیماریLBBB برای نمایش به پزشک معالج برای تشخیص و تمایز بیماری گرفته شد که نتایج به شرح زیر است :

شخص نرمال

 

( شکل 3) ، 12 لید سیگنالECG و الکتروکاردیوگرام سه بعدی متناظر شخص زمان را نشان می دهد، ( شکل 3) ، 12 خط تقسیم شده در 12 لید ECG استاندارد را نشان می دهد، ( شکل 3) پرسپکتیو و دید چشم پرنده را در دو صفحه جلویی ECG سه بعدی نمایش می دهد و ( شکل 5) و ( شکل 4) پرسپکتیو و دید چشم پرنده را در دو صفحه افقی ECG سه بعدی نشان می دهد. موج P به وسیله یک برآمدگی کوچ زرد رنگ بیان می شود که از لیدIII تا aVR-کشیده شده است .

در صفحه جلویی موج Rمانند یک تپه زرد مایل به نارنجی که از لید III تا Iکشیده شده که با یک ولتاژ mv2/1 در حوالی لید II به حالت نوک تیز در آمده است .

در صفحه جلویی موج Rبه صورت یک تپه زرد مایل به نارنجی که از لید V1 تاV6 کشیده شده است با یک ولتاژ بالای mv 2/1 در لید V4 نشان داده شده است. موج S منفی نیز به صورت یک دره آبی مایل به ارغوانی که از لیدV1 تا V4 کشیده شده و یک به ولتاژ 2/1 میلی ولت در لید V2 مشخص است. موج Tمثبت نیز به صورت یک برآمدگی زرد رنگ هم مرکز که از لید V1 تاV6کشیده شده و دارای پهنای ms 100 در لیدV3 است.

( شکل 5) خط تقسیم شده قراردادی از12 لید ECG شخص نرمال،(b).دید پرسپکتیو،©.دید چشم پرنده از ECG سه بعدی صفحه جلویی،(d). دید پرسپکتیو، ( شکل 4) دید چشم پرنده از ECG سه بعدی صفحه افقی

( شکل 4)

( شکل 5)

ايسکمي ماهيچه قلبي

 

( شکل 6) ، 12 لید ECG و همچنین ECG سه بعدی متناظر با یک بیمار دارای ایسکمی ماهیچه قلبی را نشان می دهد. در شکل (a)3، 12 خط تقسیم شده از 12 لید ECG استاندارد که شامل موج Qو برامدگی قطعهST در لید V1 تا V4 معکوس شدن موج Tدر همه لیدهای سینه ای و موج R به صورت کوچک در لید V3 تا V6را نشان می دهد. شکل (b)11 و ©11 پرسپکتیو و دید چشم پرنده را از صفحه جلویی ECG سه بعدی نشان می دهد و شکل (d)11 و (e)11 پرسپکتیو و دید چشم پرنده را از صفحه افقی بیان می کند

LBBB

( شکل 6) ،12 لید سیگنال ECG و متناظر با آن تصویرECG سه بعدی از بیماری با عارضه LBBBرا نشان می دهد. در شکل (a)12 پهنای کمپلکس QRSدر 12 لیدECG استاندارد در هر دو صفحه جلویی و افقی آشکار شده است. پهنای کمپلکس QS غیر نرمال می تواند به آسانی به صورت یک سینک آبی رنگ کشیده شده از لیدIII تاaVF در صفحه جلویی از شکل ©12 و سینگ آبی مایل به ارغوانی کشیده شده از لید V1 تا V4در صفحه افقی در شکل (e)12 نشان داده شود.

( شکل 6)

ماکزیمم طول سینک آبی مایل به ارغوانی در صفحه افقی می تواند 128 میلی ثانیه در لید V2 تخمین زده شود پهنای موج QS زمان دپلاریزاسیون بطن چپ را بیان می کند که دلیل غیر نرمال بودن آن به خاطر بیماری LBBB است.

بالا آمدن قطعهST در لیدهای V1-V4 به صورت یک برآمدگی زرد مانند و موج Tمعکوس شده به صورت یک ناحیه آبی رنگ کشیده شده R که از لید-aVR تا aVL و از لید V5تاV6 بیان می شود.ECG سه بعدی یک مشاهده آسان از مشخصات تغیرات غیر نرمال در بیماری LBBB را بهبود می بخشد.

تغیر تدریجی پهنای کمپلکس موجQS به پهنای موجR در 12 لید ECG به وضوح آشکار نبود اما درECG سه بعدی به صورت ( شکل 4) کاملا مشخص و واضح بود.

تغیر تدریجی بالا رفتن ST به پایین رفتنST در 12 لید ECG نمایان نیست، اما در تصویر ECG سه بعدی در ( شکل 4) به وضوح دیده می شود.

در این یک روش جدید به منظور مصور کردن 12 لیدECG ارائه شد از قابلیت های این روش می تواند به موارد زیر اشاره کرد:

1- بسیار ساده و سازگار با 12 لید سیگنال ECG قراردادی است. بنابراین سه بعدی می تواند به منظور نمایش یک شکل مکمل از 12 خط تقسیم شده قراردادی سیگنال ECG برای تشخیص بیماری قلبی استفاده شود.

2- به پزشکان این امکان را می دهد که به طور واضح تر و دقیق تر سیگنال فرد را مورد بررسی و تجزیه وتحلیل قرار دهند.

3- برخی تغییرات در فعالیت الکتریکی قلب ممکن است در سیگنال فرد مشاهده نشود که این تغییرات در تصاویر سه بعدی بهتر قابل تشخیص است.

4- این روش سه بعدی می تواند به عنوان نقشی مکمل برای 12 لید سیگنال ECGایفا کند.

( شکل 7) 12شتقاق سیگنالECG همراه با گراف سه بعدی ECG برای بیماری LBBB

( شکل7)