Способ диагностики острой коронарной недостаточности
Владельцы патента RU 2301017:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) (RU)
Изобретение относится к медицине, к кардиологии. Регистрируют кардиоэлектрическую активность и проводят анализ двенадцати стандартных отведений электрокардиограммы (ЭКГ). При этом определяют во времени вероятностное распределение длительности отрезка ЭКГ QRS, на основе полученных данных определяют абсолютную энтропию Sabs для двенадцати стандартных отведений ЭКГ по формуле Sabs=-Σ p ln p, где p - вероятность определенной длительности отрезка QRS ЭКГ, ln - натуральный логарифм вероятности p, затем определяют максимальную энтропию Smax для данного числа наблюдений
где n=12, и относительную энтропию So путем деления величины абсолютной энтропии Sabs на величину максимальной энтропии Smax. На основе полученной величины относительной энтропии определяют коэффициент избыточности R=1-So, и при значении R>0,5 при анализе отрезка QRS определяют наличие острой коронарной недостаточности, при уменьшении R при анализе отрезка QRS до 0,3-0,4 в течение 3-4 дней диагностируют обратимую форму острой коронарной недостаточности, при сохранении R>0,5 отрезка QRS более 3-4 дней диагностируют острый инфаркт миокарда. Способ позволяет диагностировать патологический процесс при тех изменениях ЭКГ, при которых диагностика острых коронарных событий затруднительна. 7 табл., 3 ил.
Изобретение относится к медицине, а именно к анализу кардиоэлектрической активности, в частности к оценке данных электрокардиограммы (ЭКГ).
Известен способ диагностики острой коронарной недостаточности, включающий анализ кривой изменения формы ЭКГ (формирование зубца Q, подъем сегмента ST) [1]. Основным недостатком известного способа является его недостаточная информативность ввиду существования «немых» инфарктов миокарда, диагностика которых невозможна, например, при полной блокаде левой ножки пучка Гиса.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе диагностики острой коронарной недостаточности, включающем регистрацию кардиоэлектрической активности и анализ двенадцати стандартных отведений электрокардиограммы (ЭКГ), определяют во времени вероятностное распределение длительности отрезка QRS ЭКГ, на основе полученных данных определяют абсолютную энтропию Sabs для данного отрезка в двенадцати стандартных отведениях ЭКГ по формуле Sabs=-Σ p ln p, где p - вероятность определенной длительности конкретного отрезка ЭКГ, ln - натуральный логарифм вероятности p, затем определяют максимальную энтропию Smax для данного числа наблюдений
где n=12, и относительную энтропию So путем деления величины абсолютной энтропии Sabs на величину максимальной энтропии Smax, на основе полученной величины относительной энтропии определяют коэффициент избыточности R=1-So, и при значении R>0,5 при анализе отрезка QRS определяют наличие острой коронарной недостаточности, при уменьшении R при анализе отрезка QRS до 0,3-0,4 в течение 3-4 дней диагностируют обратимую форму острой коронарной недостаточности, при сохранении R>0,5 отрезка QRS более 3-4 дней диагностируют острый инфаркт миокарда.
В результате предложенный способ позволяет определить точку приложения патологического процесса (возможность диагностики «немых инфарктов миокарда») и динамику развития процесса (обратимость - необратимость).
Способ поясняется чертежами. На фиг.1.1 демонстрируется стандартная ЭКГ больного, на которой отсутствуют достоверные признаки инфаркта миокарда. На фиг.1.2 - продолжение ЭКГ по фиг.1.1. На рис.2 демонстрируется нарушение сегментной сократимости левого желудочка по данным вентрикулографии к примеру 1.
Способ заключается в том, что проводят оценку вероятностного разнообразия длительности QRS отрезка ЭКГ на основе расчета абсолютной и относительной энтропии этого отрезка в 12 стандартных отведениях. Для этого снимают стандартную ЭКГ на скорости 50 мм/с в 12 стандартных отведениях и рассчитывают длительность QRS отрезка ЭКГ. На основе полученных данных определяют абсолютную энтропию Sabs по формуле Sabs=-Σ p lh p, где p - вероятность определенной длительности данного отрезка ЭКГ, ln - натуральный логарифм вероятности p. Затем определяют максимальную энтропию для данного числа наблюдений Smax=ln12=2,49 и относительную энтропию So путем деления абсолютной энтропии (Sabs) на величину максимальной энтропии (Smax). На основе полученной величины относительной энтропии определяют коэффициент избыточности R=1-So. Коэффициент избыточности отражает долю информационного регулирования при управлении вероятностным распределением длительности временных отрезков ЭКГ-сигнала, составляющего полную группу вероятностей события. Так как формирование патологического процесса сопровождается возникновением взаимосвязей, происходит увеличение показателя R именно в точке приложения патологического процесса. При R отрезка QRS более 0,5 диагностируется острая коронарная недостаточность. При обратимых ее формах динамика процесса показывает, что в течение 3-5 дней происходит нормализация данного показателя (R в норме равен 0,3-0,4 при квазидетерминированном режиме управления). При формировании инфаркта миокарда нормализации данного показателя не происходит. Таким образом, диагностика и определение динамики развития острого коронарного синдрома проводится не на основе качественного анализа ЭКГ, а на основе изучения изменения вероятностного распределения длительности QRS отрезка ЭКГ во времени путем определения энтропии данного показателя и изучения изменения характера режима управления в динамике. Установлено, что формирование патологического процесса - это детерминированное явление, следовательно, можно ожидать изменение характера управления временной организацией комплекса QRS в 12 стандартных отведениях. Изучение динамики энтропийных показателей позволяет дифференцировать обратимые формы (острой коронарной недостаточности). Преимущество метода заключается в том, что использование данного принципа анализа ЭКГ-сигнала позволяет диагностировать патологический процесс даже при тех изменениях ЭКГ, при которых диагностика острых коронарных событий затруднена.
Пример 1. Диагностика ОКН как формы развития инфаркта миокарда
Больной X. 1942 г.р. заболел остро 26.02.04. В анамнезе - артериальная гипертензия, данные за ИБС отсутствуют. На ЭКГ убедительных данных за очаговые изменения миокарда нет (фиг.1.1, 1.2). При коронарографии определены неизмененные коронарные артерии на фоне гипертрофии миокарда левого желудочка, гипокинез переднебоковой стенки и верхушки левого желудочка (фиг.2). В связи с ЭКГ-негативной формой заболевания возникает вопрос о необходимости дифференцирования острого не-Q-инфаркта миокарда от обратимой формы ОКН с преходящими нарушениями сегментарной сократимости левого желудочка.
Далее нами был проведен энтропийный анализ временной организации QRS отрезка ЭКГ, который позволил увидеть маркировку патологического процесса (увеличение коэффициента R более 0,5). Для этого мы первоначально определили длительность всех отрезков QRS ЭКГ (таблица 1).
| Таблица 1. Распределение длительности отрезков ЭКГ 26.02.04 | ||||||||||||
| Отрезок (мм) | 1 | 2 | 3 | aVR | aVL | aVF | V1 | V2 | V3 | V4 | V5 | V6 |
| QRS | 5 | 4 | 5 | 5 | 4 | 5 | 6 | 5 | 5 | 4 | 5 | 4 |
Далее проведен анализ временной организации данного отрезка.
| Таблица 2. Оценка вероятностного распределения длительности отрезка QRS ЭКГ 26.02.04. | |||||
| Отрезок | Длительность | Частота встречаемости | Вероятность p (частота/на число отведений) | ln p | Sabs=-Σplnp |
| QRS | 5 | 7 | 7/12=0,58 | -0,55 | 0,32 |
| 4 | 4 | 4/12=0,33 | -1,1 | 0,366 | |
| 6 | 1 | 1/12=0,083 | -2,49 | 0,21 | |
| Сумма = 0,896 |
Далее подробно представлен расчет энтропийных показателей для QRS отрезка ЭКГ.
1. Проводится измерение длительности отрезка QRS в 12 стандартных отведениях (данные таблицы 1).
2. Рассчитывается частота встречаемости длительности отрезка. Так 5 мм встречается 7 раз, 4 мм встречается 4 раза, 6 мм встречается 1 раз (таблица 2).
3. Деление частоты встречаемости признака на общее количество наблюдений получаем вероятность (p) для данного конкретного признака. Так 7/12=0,58, 4/12=0,33, 1/12=0,083.
4. Расчет энтропийных показателей проводится по формулам:
4.1. Абсолютная по формуле: Sabs=-Σ p ln p, где p - вероятность встречаемости длительности отрезка ЭКГ. Так для вероятности 0,58 Sabs=0,58ln0,58=0,32, для вероятности 0,33 Sabs=0,33ln0,33=0,366, для вероятности 0,083 Sabs=0,083ln0,083=0,21. Далее суммируем полученные величины: 0,32+0,366+0,21=0,896. Это - абсолютная энтропия для отрезка QRS (таблица 3).
4.2. Относительная энтропия So получена путем деления величины абсолютной энтропии на величину максимальной энтропии, рассчитываемой на основе определения максимального разнообразия параметров для данного числа наблюдения (n=12) Smax=ln12=2,49.
4.3. R - коэффициент избыточности, рассчитывается исходя из формулы R+S=1 (100%). Для отрезка QRS 1-0,36=0,64.
Увеличение данного коэффициента более 0,5 (50%) указывает на формирование патологического процесса за счет выраженных детерминированных влияний на управление временной организации отрезка QRS ЭКГ. В приведенном примере точкой приложения патологического процесса является отрезок QRS, где данный показатель имеет наибольшую величину (0,64) (таблица 3).
| Таблица 3 Характер управления отрезком QRS | |||
| Отрезок | Sabs | So | R |
| QRS | 0,896 | 0,36 | 0,64 |
Следовательно, при длительно сохраняющемся детерминированном процессе (в данном случае дифференцируется острый инфаркт миокарда от обратимых изменений миокарда) будет сохраняться и изменение управляющего режима. Мы можем проверить данное заключение на основе анализа временных отрезков QRS ЭКГ данного пациента от 01.03.04, представленных в таблице 4.
| Таблица 4. Расчет абсолютной энтропии отрезков QRS | ||||
| Отрезок | Длительность | Частота встречаемости | Вероятность p (частота/на число отведений) | Sabs=-Σplnp |
| QRS | 4 | 5 | 5/12=0,87 | 0,364 |
| 3 | 3 | 3/12=0,25 | 0,35 | |
| 5 | 4 | 4/12=0,33 | 0,366 | |
| сумма = 1,08 |
| Таблица 5. Энтропийные показатели ЭКГ больного Х от 01.03.04 | |||
| Отрезок | Sabs | So | R |
| QRS | 1,08 | 0,43 | 0,57 |
То есть через три дня после острых коронарных событий сохраняется маркировка патологического процесса (R QRS более 0,5), и позволяет расценить данные изменения как не-Q-инфаркт миокарда.
Пример 2. Диагностика острого инфаркта миокарда при ПБЛНПГ (полной блокаде левой ножки пучка Гиса).
Больной В. 1932 года рождения с постинфарктным кардиосклерозом в анамнезе, после которого на ЭКГ определяется ПБЛНПГ. Поступил с острым, тропонинпозитивным коронарным синдромом. На основе расчета длительности основных отрезков QRS ЭКГ нами был проведен анализ энтропийных показателей по приведенному алгоритму, позволивший подтвердить наличие повторного инфаркта миокарда (таблица 6).
| Таблица 6. Вероятностные показатели ЭКГ отрезков больного В. | ||||||
| Отрезок | Длительность | Частота встречаемости | Вероятность p (частота/на число отведений) | Sabs=-Σplnp | So | R |
| QRS | 7 | 11 | 11/12=0,92 | 0,08 | 0,12 | 0,88 |
| 7 | 1 | 0,083 | 0,21 | |||
| 6 | сумма = 0,29 | |||||
| 7 | ||||||
| 7 | ||||||
| 7 | ||||||
| 7 | ||||||
| 7 | ||||||
| 7 | ||||||
| 7 | ||||||
| 7 | ||||||
| 7 |
В приведенном примере отмечается резкое увеличение коэффициента R (0,88) как отражение маркировки патологического процесса в виде острого повторного инфаркта миокарда.
Пример 3. Для доказательства специфичности изменений приводится клинический пример по определению энтропийных показателей отрезков QRS ЭКГ пациента без острых коронарных событий, но при явлениях гипертонического криза, протекающего по кардиологическому варианту. При этом не отмечено изменения Rqrs более 0,5 (таблица 7), что указывает на отсутствие каких-либо детерминирующих воздействий, характерных для возникновения патологических процессов в виде острого коронарного синдрома.
| Таблица 7. Энтропийные показатели QRS отрезка ЭКГ в 12 отведениях | ||||||
| Отрезок | Длительность | Частота встречаемости | Вероятность p (частота/на число отведений) | Sabs=-Σplnp | So | R |
| QRS | 5 | 2 | 0,17 | сумма = 1,37 | 0,55 | 0,45 |
| 4 | 6 | 0,5 | ||||
| 4 | 1 | 0,083 | ||||
| 2 | 2 | 0,17 | ||||
| 3 | 1 | 0,083 | ||||
| 5 | ||||||
| 4 | ||||||
| 4 | ||||||
| 4 | ||||||
| 3 | ||||||
| 4 | ||||||
| 7 |
Источники информации:
1. Орлов В.Н. Руководство по электрокардиографии. М.: Медицина, 1984, 525 с.
Способ диагностики острой коронарной недостаточности, включающий регистрацию кардиоэлектрической активности и анализ двенадцати стандартных отведений электрокардиограммы (ЭКГ), отличающийся тем, что определяют во времени вероятностное распределение длительности отрезка ЭКГ QRS, на основе полученных данных определяют абсолютную энтропию Sabs для двенадцати стандартных отведений ЭКГ по формуле Sabs=-Σplnp, где p - вероятность определенной длительности отрезка QRS ЭКГ, ln - натуральный логарифм вероятности p, затем определяют максимальную энтропию Smax для данного числа наблюдений 
где n=12, и относительную энтропию So путем деления величины абсолютной энтропии Sabs на величину максимальной энтропии Smax, на основе полученной величины относительной энтропии определяют коэффициент избыточности R=1-So, и при значении R>0,5 при анализе отрезка QRS определяют наличие острой коронарной недостаточности, при уменьшении R при анализе отрезка QRS до 0,3-0,4 в течение 3-4 дней диагностируют обратимую форму острой коронарной недостаточности, при сохранении R>0,5 отрезка QRS более 3-4 дней диагностируют острый инфаркт миокарда.
