[go: up one dir, main page]

RU2633347C2 - Method for registration of latent electrocardiogram of all sections of four-chamber heart and device for its implementation - Google Patents

Method for registration of latent electrocardiogram of all sections of four-chamber heart and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2633347C2
RU2633347C2 RU2015135732A RU2015135732A RU2633347C2 RU 2633347 C2 RU2633347 C2 RU 2633347C2 RU 2015135732 A RU2015135732 A RU 2015135732A RU 2015135732 A RU2015135732 A RU 2015135732A RU 2633347 C2 RU2633347 C2 RU 2633347C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wavelet
section
ecs
unit
input
Prior art date
Application number
RU2015135732A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015135732A (en
Inventor
Геннадий Михайлович Алдонин
Василий Николаевич Моргун
Александр Викторович Солдатов
Original Assignee
Федеральное бюджетное учреждение "Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Красноярском крае"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное бюджетное учреждение "Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Красноярском крае" filed Critical Федеральное бюджетное учреждение "Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Красноярском крае"
Priority to RU2015135732A priority Critical patent/RU2633347C2/en
Publication of RU2015135732A publication Critical patent/RU2015135732A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2633347C2 publication Critical patent/RU2633347C2/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0002Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
    • A61B5/0015Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by features of the telemetry system
    • A61B5/0022Monitoring a patient using a global network, e.g. telephone networks, internet
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording for evaluating the cardiovascular system, e.g. pulse, heart rate, blood pressure or blood flow
    • A61B5/0205Simultaneously evaluating both cardiovascular conditions and different types of body conditions, e.g. heart and respiratory condition
    • A61B5/02055Simultaneously evaluating both cardiovascular condition and temperature
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7203Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: method for recording of latent electrical activity of all sections of the four-chamber heart includes amplification of the biopotentials from the electrocardiograms electrodes mounted on the patient's body in the electrocardiographic signal (ECS) amplifier unit, then ECS data digitization block by an ECS A/D converter unit, to which a data storage unit and a wi-fi device for wireless communication with a tablet PC are connected. An array of digital ECS data is subject to a wavelet transformation in the ECS wavelet transformation unit, and then the wavelet-section of the ECS wavelet diagram is performed in the wavelet-section of the wavelet diagram, and the electrical activity of various segments of the heart conductive nervous system is detected in the ECS processing unit and displayed on the tablet PC screen. The device consists of a system of thoracic ECG electrodes, an ECS amplifier unit, a microprocessor-based ADC, a data storage unit and remote transmission via a wi-fi device to the input of the ECS processing unit inmplemented at the tablet PC. The device additionally includes a wavelet-section unit of the wavelet diagram and an ECS wavelet transformation unit.
EFFECT: extension of the arsenal of means for cardiac activity state diagnosis.
2 cl, 7 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к области медицинской техники для диагностики состояния сердечной деятельности методом структурно-топологического анализа проводящей системы сердца человека, а именно к способу и устройству для регистрации латентной электрической активности всех разделов четырехкамерного сердца по методу Алдонина.The present invention relates to the field of medical equipment for diagnosing the state of cardiac activity by the method of structural and topological analysis of the conducting system of the human heart, and in particular to a method and device for recording latent electrical activity of all sections of a four-chamber heart according to the Aldonin method.

Уровень техникиState of the art

Известен комплекс для диагностики сердечной деятельности (Пат. RU №2093068, опубл. 20.10.1997). Он представляет собой электрокардиограф, содержащий электроды отведений, подключенные к входам буферного усилителя, последовательно соединенные с его выходом первый коммутатор, дифференциальный усилитель, блок выделения переменной составляющей, микропроцессорный контролер, взаимодействующий посредством контроллера дисплея по шине передачи данных с дисплеем.A known complex for the diagnosis of cardiac activity (Pat. RU No. 2093068, publ. 20.10.1997). It is an electrocardiograph containing lead electrodes connected to the inputs of a buffer amplifier, a first switch, a differential amplifier, a variable component extraction unit, a microprocessor controller that interacts via a display controller via a data bus with a display, connected in series with its output.

Недостатком этого аналога является невозможность выявления конкретной электрической активности всех разделов четырехкамерного сердца, локализации и точного определения области нарушения сердечной деятельности.The disadvantage of this analogue is the inability to identify the specific electrical activity of all sections of the four-chamber heart, localization and accurate determination of the area of disturbance of cardiac activity.

Известен комплекс для экспресс-диагностики сердца, предназначенный для диагностики сердечно-сосудистой системы человека (Пат. RU №55266, опубл. 10.08.2006), содержащий последовательно соединенные с электродной системой блок усилителя-преобразователя электрокардиографических сигналов (ЭКС), блок обработки электрокардиографических сигналов, выполненный на основе микропроцессора, блок визуализации электрокардиографических сигналов и средство отображения информации, блок визуализации портрета сердца, блок представления интегральной оценки и блок представления текстовых заключений.A known complex for rapid diagnosis of the heart, intended for the diagnosis of the human cardiovascular system (Pat. RU No. 55266, publ. 10.08.2006), containing in series connected to the electrode system of the unit of the Converter of electrocardiographic signals (EX), the processing unit of electrocardiographic signals made on the basis of a microprocessor, an electrocardiographic signal visualization unit and an information display means, a heart portrait visualization unit, an integral assessment presentation unit, and block for presenting textual conclusions.

Способ известной экспресс-диагностики сердца заключается в использовании, например, 4-х электродов. Правую и левую руки пациента, а также его правую и левую голень в местах наложения электродов электродной системы обезжиривают смесью Никифорова (спирт и эфир в соотношении 1:1). Затем смачивают контактную поверхность электродов физиологическим раствором или высокоэлектропроводным гелем (ЭКГ гелем). Производят наложение электродов на подготовленные места на конечностях пациента. Посредством установленной электродной с пациента снимают биопотенциалы и подают их на вход блока усилителя-преобразователя электрокардиографических сигналов. В этом блоке на каждом канале происходит независимое усиление сигналов биопотенциала, преобразование их из аналоговой в цифровую форму и уплотнение кардиографических сигналов всех четырех каналов для последующей передачи в ПК по USB шине. В ПК снятые и преобразованные электрокардиографический сигналы поступают в блок обработки электрокардиографических сигналов, в котором последовательно осуществляется фильтрация, выделение похожих электрокардиографических (ЭКГ) комплексов и вычисление изменений амплитуд сигналов для отдельных участков похожих ЭКГ комплексов. Например, ЭКГ сигналы отведений с отметками синхронизации приводятся к виду, характеризующему флуктуации амплитуды. Произведенные этим блоком преобразованные сигналы передаются в блок хранения данных, блок анализа электрокардиографических сигналов и блок визуализации электрокардиографических сигналов. В блоке анализа электрокардиографических сигналов в соответствии с информационно-топологической моделью дисперсионного картирования о малых колебаниях электрокардиограммы (реализующей метод анализа электромагнитного излучения миокарда по низкоамплитудным флуктуациям электрокардиограммы) на основе полученного массива изменений амплитуд происходит анализ работы сердца пациента. Результаты анализа посредством блока визуализации портрета сердца отображаются на общем или первом индивидуальном дисплее в легко идентифицируемой зрительно 3D форме. Аналогично, поступающая из блока обработки электрокардиографических сигналов на вход блока представления интегральной оценки и вход блока представления текстовых заключений информация дополнительно обрабатывается и визуализируется на общем, втором или третьем индивидуальных дисплеях в виде таблиц. Подаваемые из блока анализа электрокардиографических сигналов на вход блока визуализации электрокардиографических сигналов электрические сигналы трансформируются на экране общего или четвертого индивидуального дисплея в электрокардиограмму классического вида.The method of the known rapid diagnosis of the heart is to use, for example, 4 electrodes. The patient’s right and left hands, as well as his right and left shins at the sites of application of the electrodes of the electrode system, are degreased with a Nikiforov mixture (alcohol and ether in a 1: 1 ratio). Then the contact surface of the electrodes is wetted with physiological saline or a high-conductivity gel (ECG gel). Electrodes are applied to prepared spots on the patient's limbs. By means of the installed electrode, biopotentials are removed from the patient and fed to the input of the amplifier-converter unit of electrocardiographic signals. In this unit, on each channel, the biopotential signals are independently amplified, converted from analog to digital and the cardiographic signals of all four channels are compressed for subsequent transmission to the PC via the USB bus. Captured and converted electrocardiographic signals are sent to a PC in an electrocardiographic signal processing unit, in which filtering is performed sequentially, separation of similar electrocardiographic (ECG) complexes and calculation of changes in signal amplitudes for individual sections of similar ECG complexes are performed. For example, ECG lead signals with synchronization marks are reduced to a form that characterizes amplitude fluctuations. The converted signals produced by this unit are transmitted to a data storage unit, an electrocardiographic signal analysis unit, and an electrocardiographic signal visualization unit. In the block of analysis of electrocardiographic signals in accordance with the information-topological model of dispersion mapping of small oscillations of the electrocardiogram (which implements the method of analysis of electromagnetic radiation of the myocardium by low-amplitude fluctuations of the electrocardiogram), based on the obtained array of changes in the amplitudes, the patient's heart is analyzed. The results of the analysis by means of a block for visualizing the portrait of the heart are displayed on the general or first individual display in an easily visually identifiable 3D form. Similarly, the information coming from the electrocardiographic signal processing unit to the input of the integral assessment submission unit and the input of the text conclusion submission unit is additionally processed and visualized on the general, second or third individual displays in the form of tables. The electrical signals supplied from the block of analysis of electrocardiographic signals to the input of the block of visualization of electrocardiographic signals are transformed on the screen of the general or fourth individual display into a classical electrocardiogram.

Данное техническое решение принимается в качестве прототипа.This technical solution is taken as a prototype.

Недостатком прототипа является отсутствие детальной информации о электрической активности всех разделов четырехкамерного сердца при прохождении возбуждения по проводящей сети сердца человека, что существенно затрудняет диагностику ишемических заболеваний сердца (ИБС), а также невозможность постоянного дистанционного контроля ЭКГ вне клиники.The disadvantage of the prototype is the lack of detailed information on the electrical activity of all sections of the four-chamber heart during the passage of excitation through the conducting network of the human heart, which significantly complicates the diagnosis of coronary heart disease (CHD), as well as the inability to constantly remotely monitor ECG outside the clinic.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности локализации и оперативности неинвазивного определения нарушений в проводящей нервной сети сердца (ПНСС), получение детальной информации об электрической активности всех разделов четырехкамерного сердца при прохождении возбуждения по всем фрагментам проводящей сети сердца и постоянный дистанционный контроль ПНСС без ограничения подвижности пациента.The objective of the present invention is to improve the accuracy of localization and efficiency of non-invasive determination of disorders in the conduction nervous network of the heart (PNSS), to obtain detailed information about the electrical activity of all sections of the four-chamber heart during excitation passing through all fragments of the conduction network of the heart and constant remote monitoring of PNS without limiting patient mobility.

Поставленная задача решается способом регистрации латентной электрической активности всех разделов четырехкамерного сердца, заключающимся в том, что биопотенциалы с ЭКГ-электродов, установленных на теле пациента, усиливают в блоке усилителя электрокардиографических сигналов (ЭКС), затем преобразуют в цифровую форму данных ЭКС блоком аналого-цифрового преобразования ЭКС, к которому подключен блок хранения данных и wi-fi-устройство для беспроводной связи с планшетным персональным компьютером (ППК), отличающимся тем, что массив цифровых данных ЭКС подвергают вейвлет-преобразованию в блоке вейвлет-преобразования ЭКС и затем производят вейвлет-сечение вейвлет-диаграммы ЭКС в блоке вейвлет-сечения вейвлет-диаграммы, и выявляют электрическую активность различных сегментов проводящей нервной системы сердца в блоке обработки ЭКС и отображают ее на дисплее ППК (на фиг. не показан); устройством регистрации латентной электрической активности всех разделов четырехкамерного сердца для осуществления способа, состоящим из системы грудных ЭКГ-электродов для съема биопотенциалов ЭКС с пациента и подключенных на вход блока усилителя ЭКС для усиления биопотенциалов ЭКС, выход которого подключен ко входу блока микропроцессорного аналого-цифрового преобразования ЭКС, для последующей передачи массива цифрованных данных ЭКС в блок хранения данных и передачи дистанционно через wi-fi-устройство на вход блока обработки ЭКС, реализованного на ППК, отличающимся тем, что в устройство дополнительно включены блок вейвлет-сечения вейвлет-диаграммы; блок вейвлет-преобразования ЭКС, вход которого подключен к выходу блока аналого-цифрового преобразования ЭКС, выход блока вейвлет-преобразования ЭКС подключен ко входу блока вейвлет-сечения вейвлет-диаграммы, производят вейвлет-сечение вейвлет-диаграммы ЭКС в блоке вейвлет-сечения вейвлет-диаграммы ЭКС, где производится выделение скрытой (латентной) ЭКГ, причем выход блока вейвлет-сечения вейвлет-диаграммы подключен ко входу блока обработки электрокардиографических сигналов для покадровой визуализации всех фаз работы проводящей системы сердца.The problem is solved by recording the latent electrical activity of all sections of the four-chamber heart, which consists in the fact that the biopotentials from the ECG electrodes installed on the patient’s body are amplified in the amplifier unit of the electrocardiographic signals (EX), then converted into the digital form of the EC data by the analog-digital block conversion of the EX, to which a data storage unit and a Wi-fi device for wireless communication with a tablet personal computer (PPC) are connected, characterized in that the array of digital These EX are subjected to the wavelet transform in the EX wavelet transform block, and then the EX wavelet section is made in the wavelet section of the wavelet diagram, and the electrical activity of various segments of the cardiac conduction nervous system is detected in the EX processing unit and displayed on the display PPK (not shown in FIG.); a device for recording latent electrical activity of all sections of a four-chamber heart for the implementation of the method, consisting of a system of pectoral ECG electrodes for collecting the biopotentials of the EX from the patient and connected to the input of the EX amplifier block to amplify the EC biopotentials, the output of which is connected to the input of the microprocessor analog-to-digital conversion EX , for the subsequent transmission of the array of digitized EX data to the data storage unit and transmission remotely via a Wi-Fi device to the input of the EX processing unit, ripple on the AUC, characterized in that the apparatus further includes a wavelet block sectional diagram of the wavelet; the EX-wavelet transform unit, the input of which is connected to the EX-analog-to-digital conversion unit output, the EX-wavelet transform unit output is connected to the input of the wavelet-section section of the wavelet diagram, the EX-wavelet section wavelet section is performed in the wavelet-section section of the wavelet section ECS diagrams, where a hidden (latent) ECG is extracted, and the output of the wavelet section of the wavelet diagram is connected to the input of the electrocardiographic signal processing unit for frame-by-frame visualization of all phases of the conducting system heart themes.

Техническая сущность и принцип действия предложенного способа и устройства для его осуществления поясняются следующими графическими материалами, на которых:The technical essence and principle of operation of the proposed method and device for its implementation are illustrated by the following graphic materials on which:

- на фиг. 1 изображен нормальный ЭКС сигнал и результат его обработки путем вейвлет-преобразования;- in FIG. 1 shows a normal EX signal and the result of its processing by wavelet transform;

- на фиг. 2 представлены фазы распространения возбуждения ЭКГ по фрагментам проводящей сети в левом и правом предсердии и на вейвлет-диаграммах.- in FIG. Figure 2 shows the propagation phases of ECG excitation along fragments of the conducting network in the left and right atria and on wavelet diagrams.

Значком {} и желтым цветом показано прохождение возбуждения по фрагментам проводящей сети сердца: т. 1 - левого предсердия, т. 2 - правого предсердия, т. 3 - суммарная Р-волна;The {} icon and yellow color indicate the passage of excitation through fragments of the conducting network of the heart: t. 1 - left atrium, t. 2 - right atrium, t. 3 - total P-wave;

- на фиг. 3 представлены фазы распространения возбуждения ЭКГ по фрагментам проводящей сети по межжелудочковой перегородке, левому и правому желудочкам и на вейвлет-диаграммах.- in FIG. Figure 3 shows the propagation phases of ECG excitation along fragments of the conducting network along the interventricular septum, the left and right ventricles, and on wavelet diagrams.

Значком {} и желтым цветом показано прохождение возбуждения по фрагментам проводящей сети сердца: т. 4 - распространение возбуждения по межжелудочковой перегородке, т. 5 - распространение возбуждения по левому и правому желудочкам;The {} symbol and yellow color indicate the passage of excitation along fragments of the conduction network of the heart: t. 4 - the spread of excitation along the interventricular septum, t. 5 - the spread of excitation along the left and right ventricles;

- на фиг. 4 маркерами обозначены временные рамки образования Р-волны;- in FIG. 4 markers indicate the time frame for the formation of the P-wave;

- на фиг. 5 маркерами обозначено время возникновения QRS-комплекса и конкретно фазы формирования R-зубца;- in FIG. 5 markers indicate the time of occurrence of the QRS complex and specifically the phase of formation of the R-wave;

- на фиг. 6 изображен процесс реполяризации левого и правого желудочков (Т-зубец);- in FIG. 6 shows the process of repolarization of the left and right ventricles (T-wave);

- на фиг. 7 представлена блок-схема устройства, реализующего способ регистрации латентной электрической активности всех разделов четырехкамерного сердца.- in FIG. 7 is a block diagram of a device that implements a method for recording latent electrical activity of all sections of a four-chamber heart.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Возбуждение от водителя ритма сердца распространяется по ПНСС в виде одиночных волн (солитонов). Волна возбуждения распространяется вначале в правое и затем в левое предсердие, достигая атриовентрикулярного (АВ) узла. Затем волна распространяется по межжелудочковой перегородке через пучок Гиса и проходит по правой и левой ножкам пучка Гиса и разветвляется по волокнам Пуркинье на миокарде левого и правого желудочков, вызывая их сокращение.Excitation from the pacemaker is distributed through the PNSS in the form of single waves (solitons). The excitation wave propagates first to the right and then to the left atrium, reaching the atrioventricular (AV) node. Then the wave propagates through the interventricular septum through the bundle of His and passes through the right and left legs of the bundle of His and branches out through Purkinje fibers on the myocardium of the left and right ventricles, causing their contraction.

При прохождении возбуждения по ветвям нервных волокон на каждом фрагменте при изменении сечения ветвей сети возникают флуктуации, формирующие спектр сигнала. Проводящая сеть ветвится со скейлингом, близким к "золотому сечению", что объясняет формирование Фурье-спектра ЭКС вида

Figure 00000001
, и вейвлет-спектра ЭКС в виде самоподобных фракталов, каждый из которых отражает прохождение возбуждения по соответствующему сегменту проводящей сети сердца. Таким образом, с помощью вейвлет-преобразования можно выявить структуру процесса возбуждения как картину линий локальных экстремумов вейвлет-диаграммы. Вейвлет-преобразование ЭКС является наиболее адекватным пространственно-временным отображением фаз и амплитуд возбуждения в ПНСС. Задавая определенные вейвлет-сечения по частотной оси вейвлет-диаграммы, можно получить латентную ЭКГ, отображающую весь процесс прохождения возбуждения от пейсмейкера по сегментам проводящей сети сердца.With the passage of excitation along the branches of nerve fibers on each fragment, when the cross section of the branches of the network changes, fluctuations arise that form the signal spectrum. The conducting network branches with scaling close to the "golden section", which explains the formation of the Fourier spectrum of an EX-type
Figure 00000001
, and the wavelet spectrum of ECS in the form of self-similar fractals, each of which reflects the passage of excitation along the corresponding segment of the conducting network of the heart. Thus, using the wavelet transform, we can identify the structure of the excitation process as a picture of the lines of the local extrema of the wavelet diagram. The EXW wavelet transform is the most appropriate spatiotemporal mapping of the phases and amplitudes of excitation in PNSS. By setting certain wavelet sections along the frequency axis of the wavelet diagram, you can get a latent ECG that displays the entire process of passing the excitation from the pacemaker along the segments of the conducting network of the heart.

Традиционная электрокардиограмма не отображает фазы и время возбуждения отдельных волн, в частности левого и правого предсердий [Дубровин В.И., Твердохлеб Ю.В. УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ АНАЛИЗА ЭКГ-СИГНАЛОВ НА ОСНОВЕ ВЕЙВЛЕТ-ПРЕОБРАЗОВАНИЯ В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФИИ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ ISSN 1607-3274. Радioeлектронiка, iнформатика, управлiння. 2011. №1; Sagar Singh Rathore, Naveen Dewangan. WAVELET: A TECHNIQUE FOR ANALYSIS OF ECG. // URL: http://ww.ijetae.com/Volume2Issue3.html]. В медицинской практике в настоящее время игнорируется сложный характер Р-волны в ЭКС. Вейвлет преобразование дает частотную и временную информацию по ЭКГ, позволяя обнаруживать волны возбуждения левого и правого предсердий, в миокарде левого и правого желудочков и сложный характер реполяризации ПНСС в фазе Т-волны в сигнале ЭКГ.The traditional electrocardiogram does not display the phase and time of excitation of individual waves, in particular the left and right atria [Dubrovin V.I., Tverdokhleb Yu.V. IMPROVEMENT OF METHODS OF ANALYSIS OF ECG SIGNALS BASED ON WAVELET TRANSFORMATION IN THE HIGH RESOLUTION ELECTROCARDOGRAPHY SYSTEM ISSN 1607-3274. Radio electronics, informatics, control. 2011. No1; Sagar Singh Rathore, Naveen Dewangan. WAVELET: A TECHNIQUE FOR ANALYSIS OF ECG. // URL: http://ww.ijetae.com/Volume2Issue3.html]. In medical practice, the complex nature of the P-wave in ECS is currently ignored. The wavelet transform provides frequency and time information on the ECG, allowing you to detect excitation waves of the left and right atria in the myocardium of the left and right ventricles and the complex nature of the repolarization of the PNSS in the T-wave phase in the ECG signal.

На фиг. 4 маркерами обозначены временные рамки образования Р-волны. Структура Р-волны наблюдается как сумма отдельных волн левого и правого предсердий. Данный метод преобразования ЭКГ сигнала отражает истинное распространение возбуждения по миокарду левого и правого желудочков. Маркерами обозначено время возникновения QRS-комплекса и конкретно R-зубца. QRS - комплекс отображает волну возбуждения, распространяющуюся по желудочкам в разных направлениях и в разные моменты времени, при этом на ЭКГ формируются зубцы Q, R и S. Зубцы Q и S отражают начало и конец распространения возбуждения по межжелудочковой перегородке, а зубец R - по миокарду левого и правого желудочков.In FIG. 4 markers indicate the time frame for the formation of the P-wave. The structure of the P-wave is observed as the sum of the individual waves of the left and right atria. This method of converting an ECG signal reflects the true distribution of excitation along the myocardium of the left and right ventricles. Markers indicate the time of occurrence of the QRS complex, and specifically the R-wave. The QRS complex displays an excitation wave propagating through the ventricles in different directions and at different points in time, while Q, R, and S waves are formed on the ECG. Q and S waves reflect the beginning and end of excitation propagation along the interventricular septum, and the R wave myocardium of the left and right ventricles.

На обычном ЭКГ невозможно отразить конкретное формирование R-зубца, а именно распространение возбуждения по миокарду левого и правого желудочков, однако вейвлет-преобразование отражает фазы формирования R-зубца (фиг. 5), проявляется смена направления возбуждения от межжелудочковой перегородки, на обратное к волокнам Пуркинье, охватывающих левый и правый желудочек.On a normal ECG, it is impossible to reflect the specific formation of the R-wave, namely, the spread of excitation along the myocardium of the left and right ventricles, however, the wavelet transformation reflects the phases of the formation of the R-wave (Fig. 5), a change in the direction of excitation from the interventricular septum, to the opposite to the fibers Purkinje covering left and right ventricle.

Маркерами на фиг. 5 обозначено время возникновения QRS-комплекса и конкретно R-зубца. Можно предположить, что на вейвлет-диаграмме R-зубца проявляется смена направления возбуждения от межжелудочковой перегородки, на обратное направление к волокнам Пуркинье, охватывающих левый и правый желудочек.The markers in FIG. 5 shows the time of occurrence of the QRS complex and specifically the R-wave. It can be assumed that the wavelet diagram of the R-wave shows a change in the direction of excitation from the interventricular septum, in the opposite direction to Purkinje fibers, covering the left and right ventricle.

Фаза реполяризации предсердий происходит в период деполяризации желудочков, вследствие чего реполяризация предсердий на электрокардиограмме не выявляется - она поглощается комплексом, отражающим деполяризацию желудочков.The atrial repolarization phase occurs during the period of ventricular depolarization, as a result of which atrial repolarization is not detected on the electrocardiogram - it is absorbed by a complex reflecting ventricular depolarization.

Зная, что зубец Т характеризует процесс реполяризации (возвращение желудочков к исходному состоянию), можно предположить, что на вейвлет-преобразовании отражается последовательность реполяризации левого и правого желудочков (фиг. 6).Knowing that the T wave characterizes the process of repolarization (return of the ventricles to the initial state), it can be assumed that the sequence of repolarization of the left and right ventricles is reflected in the wavelet transform (Fig. 6).

Таким образом, все элементы вейвлет-диаграммы отображают тонкую структуру процессов происходящих в проводящей системе сердца, фазовые и амплитудные отношения во всех разделах четырехкамерного сердца. Выявление патологий требует более детальной интерпретации отображения электрокардиосигнала в вейвлет-диаграмме. Приведенный метод анализа показывает необходимость такого подхода к записи электрических процессов сердца на основе вейвлет-преобазования.Thus, all the elements of the wavelet diagram reflect the fine structure of the processes occurring in the conducting system of the heart, phase and amplitude relationships in all sections of the four-chamber heart. The identification of pathologies requires a more detailed interpretation of the display of the electrocardiogram in the wavelet diagram. The above analysis method shows the need for such an approach to recording the electrical processes of the heart based on wavelet pre-transformation.

В способе диагностики сердца (фиг. 7), заключающемся в том, что ЭКС получают путем съема биопотенциала с ЭКГ-электродов, установленных на теле пациента, подключенных к блоку усилителя электрокардиосигнала, который в свою очередь подключен к блоку обработки ЭКС, выполненному на основе микропроцессора, к которому подключен блок хранения данных и wi-fi-устройство для беспроводной связи с планшетным персональным компьютером, дополнительно введена процедура вейвлет-преобразования ЭКС и процедура сечения в определенном масштабе вейвлет-диаграммы ЭКС, за счет которой получают отображение латентной ЭКГ в виде различных сечений ЭКГ, отображаемых на дисплее планшетного персонального компьютера.In the method for diagnosing the heart (Fig. 7), the ECS is obtained by removing the biopotential from the ECG electrodes mounted on the patient’s body, connected to the ECG amplifier unit, which in turn is connected to the ECS processing unit based on the microprocessor , to which a data storage unit and a Wi-Fi device for wireless communication with a tablet personal computer are connected, the EX-wavelet transform procedure and the wavelet diagram cross-sectional procedure at a certain scale are additionally introduced we are an EX, due to which we receive a latent ECG display in the form of various ECG sections displayed on the display of a tablet personal computer.

На фиг. 7 представлена блок-схема устройства, реализующего способ регистрации латентной электрической активности всех разделов четырехкамерного сердца.In FIG. 7 is a block diagram of a device that implements a method for recording latent electrical activity of all sections of a four-chamber heart.

Устройство состоит из комплекта грудных ЭКГ-электродов 2 для съема биопотенциалов ЭКС с пациента 1 и подключенных на вход блока усилителя ЭКС 3, где происходит усиление биосигналов. Выход блока усилителя ЭКС 3 соединен с блоком микропроцессорного аналого-цифрового преобразования ЭКС 4 для последующей передачи биосигналов в виде массива цифровых данных в блок хранения данных 8 и дистанционно через wi-fi-устройство 9 в блок обработки ЭКС 8, реализованный на планшетном персональном компьютере (ППК). В устройство дополнительно включены блок вейвлет-преобразования ЭКС 5, вход которого подключен к выходу блока аналого-цифрового преобразования ЭКС 4, выход блока вейвлет-преобразования ЭКС 5 подключен ко входу блока вейвлет-сечения вейвлет-диаграммы 6, где с помощью вейвлет-сечения в определенном масштабе вейвлет-диаграммы ЭКС производится выделение скрытой (латентной) ЭКГ, причем выход блока 6 подключен ко входу блока обработки ЭКС (дисплей ППК) 8 для покадровой визуализации всех фаз работы проводящей системы сердца.The device consists of a set of chest ECG electrodes 2 for removing the biopotentials of the EX from patient 1 and connected to the input of the amplifier unit EX 3, where the biosignals are amplified. The output of the EX-3 amplifier unit is connected to the EX-4 microprocessor analog-to-digital conversion unit for the subsequent transfer of biosignals in the form of an array of digital data to the data storage unit 8 and remotely via the wi-fi device 9 to the EX-8 processing unit implemented on a tablet personal computer ( PPC). The device additionally includes an EX-5 wavelet transform block, the input of which is connected to the EX-4 analog-to-digital conversion block output, the EX-5 wavelet transform block output is connected to the input of the wavelet section of the wavelet diagram 6, where, using the wavelet section, on a certain scale of the ECS wavelet diagram, a hidden (latent) ECG is extracted, and the output of block 6 is connected to the input of the EX processing unit (PPK display) 8 for frame-by-frame visualization of all phases of the cardiac conduction system.

Claims (2)

1. Способ регистрации латентной электрической активности всех разделов четырехкамерного сердца, заключающийся в том, что биопотенциалы с ЭКГ-электродов, установленных на теле пациента, усиливают в блоке усилителя электрокардиографических сигналов (ЭКС), затем преобразуют в цифровую форму данных ЭКС блоком аналого-цифрового преобразования ЭКС, к которому подключен блок хранения данных и wi-fi-устройство для беспроводной связи с планшетным персональным компьютером (ППК), отличающийся тем, что массив цифровых данных ЭКС подвергают вейвлет-преобразованию в блоке вейвлет-преобразования ЭКС и затем производят вейвлет-сечение вейвлет-диаграммы ЭКС в блоке вейвлет-сечения вейвлет-диаграммы и выявляют электрическую активность различных сегментов проводящей нервной системы сердца в блоке обработки ЭКС и отображают ее на дисплее ППК.1. The method of recording latent electrical activity of all sections of a four-chamber heart, which consists in the fact that the biopotentials from ECG electrodes installed on the patient’s body are amplified in an amplifier block of electrocardiographic signals (EX), then they are converted into digital form by an analog-to-digital conversion unit EX, to which a data storage unit and a Wi-fi device for wireless communication with a tablet personal computer (PPC) are connected, characterized in that the digital data array of the EX is subjected to wavelet-p transformation in the EX-wavelet transform block and then the EX-wavelet section in the wavelet-cross-section of the wavelet diagram is produced and the electrical activity of various segments of the cardiac nervous system in the EX-processing unit is revealed and displayed on the PPC display. 2. Устройство регистрации латентной электрической активности всех разделов четырехкамерного сердца для осуществления способа по п. 1, состоящее из системы грудных ЭКГ-электродов для съема биопотенциалов ЭКС с пациента и подключенных на вход блока усилителя ЭКС для усиления биопотенциалов ЭКС, выход которого подключен ко входу блока микропроцессорного аналого-цифрового преобразования ЭКС, для последующей передачи массива цифрованных данных ЭКС в блок хранения данных и передачи дистанционно через wi-fi-устройство на вход блока обработки ЭКС, реализованного на ППК, отличающееся тем, что в устройство дополнительно включены блок вейвлет-сечения вейвлет-диаграммы; блок вейвлет-преобразования ЭКС, вход которого подключен к выходу блока аналого-цифрового преобразования ЭКС, выход блока вейвлет-преобразования ЭКС подключен ко входу блока вейвлет-сечения вейвлет-диаграммы, производят вейвлет-сечение вейвлет-диаграммы ЭКС в блоке вейвлет-сечения вейвлет-диаграммы ЭКС, где производится выделение латентной ЭКГ, причем выход блока вейвлет-сечения вейвлет-диаграммы подключен ко входу блока обработки электрокардиографических сигналов для покадровой визуализации всех фаз работы проводящей системы сердца.2. A device for recording latent electrical activity of all sections of a four-chamber heart for implementing the method according to claim 1, consisting of a system of pectoral ECG electrodes for extracting the biopotentials of the EX from the patient and connected to the input of the EX amplifier block to amplify the biopotentials of the EX, the output of which is connected to the input of the block microprocessor analog-to-digital conversion of EX, for the subsequent transfer of an array of digital data EX to the data storage unit and to transmit remotely via a wifi device to the input of the processing unit COP implemented on PTP, characterized in that the apparatus further includes a wavelet block sectional diagram of the wavelet; the EX-wavelet transform unit, the input of which is connected to the EX-analog-to-digital conversion unit output, the EX-wavelet transform unit output is connected to the input of the wavelet-section section of the wavelet diagram, the EX-wavelet section wavelet section is performed in the wavelet-section section of the wavelet section ECS diagrams, where latent ECG is extracted, and the output of the wavelet section of the wavelet diagram is connected to the input of the processing unit of electrocardiographic signals for frame-by-frame visualization of all phases of the conductive system of the heart tsa.
RU2015135732A 2015-08-24 2015-08-24 Method for registration of latent electrocardiogram of all sections of four-chamber heart and device for its implementation RU2633347C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015135732A RU2633347C2 (en) 2015-08-24 2015-08-24 Method for registration of latent electrocardiogram of all sections of four-chamber heart and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015135732A RU2633347C2 (en) 2015-08-24 2015-08-24 Method for registration of latent electrocardiogram of all sections of four-chamber heart and device for its implementation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015135732A RU2015135732A (en) 2017-03-03
RU2633347C2 true RU2633347C2 (en) 2017-10-11

Family

ID=58454246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015135732A RU2633347C2 (en) 2015-08-24 2015-08-24 Method for registration of latent electrocardiogram of all sections of four-chamber heart and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2633347C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2723763C1 (en) * 2019-03-25 2020-06-17 Федеральное бюджетное учреждение "Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Красноярском крае, Республике Хакасия и Республике Тыва" Method of wavelet-introscopy of vascular network of blood channel

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU55266U1 (en) * 2006-03-06 2006-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "Медицинские Компьютерные Системы" COMPLEX FOR EXPRESS DIAGNOSTICS OF THE HEART
US20090318779A1 (en) * 2006-05-24 2009-12-24 Bao Tran Mesh network stroke monitoring appliance
US20120123232A1 (en) * 2008-12-16 2012-05-17 Kayvan Najarian Method and apparatus for determining heart rate variability using wavelet transformation
US20150105631A1 (en) * 2006-05-12 2015-04-16 Bao Tran Health monitoring appliance

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU55266U1 (en) * 2006-03-06 2006-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "Медицинские Компьютерные Системы" COMPLEX FOR EXPRESS DIAGNOSTICS OF THE HEART
US20150105631A1 (en) * 2006-05-12 2015-04-16 Bao Tran Health monitoring appliance
US20090318779A1 (en) * 2006-05-24 2009-12-24 Bao Tran Mesh network stroke monitoring appliance
US20120123232A1 (en) * 2008-12-16 2012-05-17 Kayvan Najarian Method and apparatus for determining heart rate variability using wavelet transformation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Yi-Hsuan Liu, Portable Healthcare System with Low-power Wireless ECG and Heart Sounds Measurement, Proceedings of 2013 FPGA Workshop and Design Contest, 1-3 November, Southeast University, Nanjing, China. Wei Liang et al. A Real-time Cardiac Arrhythmia Classification System with Wearable Electrocardiogram, Proceedings of the 2011 IEEE International Conference on Cyber Technology in Automation, Control, and Intelligent Systems, March 20-23, 2011, Kunming, China. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2723763C1 (en) * 2019-03-25 2020-06-17 Федеральное бюджетное учреждение "Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Красноярском крае, Республике Хакасия и Республике Тыва" Method of wavelet-introscopy of vascular network of blood channel

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015135732A (en) 2017-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5029082A (en) Correlative analysis in multi-domain processing of cardiac signals
Dawson et al. Linear affine transformations between 3-lead (Frank XYZ leads) vectorcardiogram and 12-lead electrocardiogram signals
US20130096394A1 (en) System and method for evaluating an electrophysiological signal
Nandagopal et al. Newly constructed real time ECG monitoring system using labview
US20230106036A1 (en) Method and apparatus for reconstructing electrocardiogram (ecg) data
US11529084B2 (en) Cardiovascular detection system and method
Garvey ECG techniques and technologies
US20130035604A1 (en) Frequency Analysis of 12-Lead Cardiac Electrical Signals to Detect and Identify Cardiac Abnormalities
RU2633347C2 (en) Method for registration of latent electrocardiogram of all sections of four-chamber heart and device for its implementation
Petrolis et al. Multi stage principal component analysis based method for detection of fetal heart beats in abdominal ECGs
US10966668B2 (en) Method and apparatus to measure bodily fluid and its change, and blood volume change
Hasan et al. Fetal electrocardiogram extraction and R-peak detection for fetal heart rate monitoring using artificial neural network and Correlation
Jegan et al. Low cost and improved performance measures on filtering techniques for ECG signal processing and TCP/IP based monitoring using LabVIEW
Srinivasan et al. Early detection of Ischaemia Through High Frequency ECGs: The role of Medical-Grade Wearables for Chest Pain Triages
US20190200933A1 (en) Non-invasive method and system to extract characteristic information of bio-tissues
Miletić et al. Accurate Reconstruction of the 12-Lead Electrocardiogram From a 3-Lead Electrocardiogram Measured by a Mobile Device
Riyadi et al. Development of FPGA-based three-lead electrocardiography
Plesinger et al. The VED meter—A new tool to measure the ventricular conduction abnormalities in heart failure patients
Srivastava et al. Labview based Electrocardiograph (ECG) Patient Monitoring System for Cardiovascular Patient using WSNs
Aldonin Autonomous monitoring of the main set of parameters of the cardiovascular system
CN117813051A (en) Synchronous ECG generation method based on 2-lead asynchronous ECG
Raval et al. LabVIEW based real time bio-telemetry system for healthcare
Rymarczyk Electrical activity with ECG analysis for body surface potential mapping
Schmidt et al. Quantification of ventricular repolarization fluctuations in patients with myocardial infarction
Cunha et al. Electrocardiography with high resolution and digital processing for the non-invasive detection of low amplitude potentials

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180825

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20200324