CC BY
28
1:1=1*1
ДИПОЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОКАРДИОТОПОГРАФИЯ: ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ О МЕТОДЕ И ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
В.М. Яковлев, Г.Я. Хаит
DIPOLE ELECTROCARDIOTOPOGRA-PHY: THE MAIN DATA ON THE METHOD AND DIAGNOSTIC EFFECTIVENESS
YakovlevV.M.,HaitG.Y.
Electrocardiotopograhy - is the new method of graphic reflection of heart's electric field, which allows to widen the methodical and methodological possibilities of diagnostic process for heart diseases. The DECARTO method has been acknowledged in clinical physiology and electrocardiology and is being introduced in institutions of public health at present.
Электрокардиотопография - новый метод образно-графического отражения электрического поля сердца, который позволяет расширить методические и методологические возможности диагностического процесса при заболеваниях сердечно-сосудистой системы/. Метод ДЭНАРТО получил свое признание в клинической физиологии и электрокардиологии и в настоящее время внедряется в практическое здравоохранение.
УДН 616.12-008:616.12-073.97
К настоящему времени в нашей стране в клинической функциональной диагностике сложилась ситуация несоответствия между новыми методами электрокардиологии и имеющимися в практическом здравоохранении. В европейских странах и США в диагностическом процессе довольно широко используются как обязательные методы исследования новые современные методы и методологии клинической электрокардиологии: ЭКГ-картирование, ЭКГ-высокого разрешения, вариабельность сердечного ритма, век-торкардиография по Франку и МакФи-Парунгао.
В России недостаточное количество современного аппаратного оборудования, отсутствие соответствующих разделов в программах обучения студентов и при последипломном усовершенствовании врачей, недостаток обучающей литературы и правовой базы, регламентирующей их применение, значительно затрудняет внедрение новых методов диагностики (1).
В данном сообщении основной целью является: перспективы совершенствования и диагностические возможности оценки электрического поля сердца с помощью нового метода - дипольной электрокардиотопогра-фии.
В последние десятилетия XX века получило быстрое развитие одно из наиболее перспективных методических и методологических направлений электрокардиологии -картирование электрического потенциала сердца по синхронным сигналам множественных отведений (как правило, система со-
II Яковлев В.М.,Хайт Г.Я.
ГЙИИ «Дипольная электрокардиотопография: основные данные о методе...»
держит несколько десятков или сотен электродов). В методах картирования фактически осуществляется сбор информации об электрическом поле сердца, доступной при неинвазивных измерениях с поверхности тела человека. Такая методология получения исходной информации позволяет наиболее эффективно применять картографические или топографические методы изображения непосредственно измеренных величин электрического потенциала, а также промежуточных и окончательных результатов их анализа. При этом анализируемые параметры наглядным образом привязываются к анатомическим ориентирам поверхности грудной клетки (области измерения) или собственно сердца, если предусмотрены методы определения электродинамических или электрофизиологических характеристик на поверхности или внутри сердца.
Многочисленные теоретические, экспериментальные и клинические исследования свидетельствуют, что методы электрокардиографического картирования с множественными отведениями позволяют существенно повысить доказательность и эффективность электрофизиологической диагностики по сравнению со стандартной и ортогональной электрокардиографией, так как в основе их лежат компьютерные системы обработки информации. Важным фактором, обеспечивающим преимущество таких систем, является образно-графическое и топографическое представление электрофизиологических параметров. Особенно эффективны методические подходы, которые основаны на содержательно-образном отображении результатов исследования, т.е. определении параметров, осмысленных биофизических и электрофизиологических, и изображение их непосредственной привязкой к анатомическим ориентирам сердца. Однако методы картирования с множественными отведениями не получили широкого внедрения в электрокардиографическую практику из-за методической и методологической сложности и высоких требований к техническим характеристикам многоканальной измерительной аппаратуры, а также трудоем-
кости и не комфортности для пациентов самой процедуры (2).
В связи с этим был сделан поиск, как реализовать эффективные методы топографического содержательно-образного представления информации в упрощенном виде, на основе измерений электрофизиологических параметров сердца, осуществляемых при помощи систем трех ортогональных отведений по Франку, МакФи-Парунгао и др. Поскольку ортогональные сигналы трактуются как компоненты вектора суммарного дипольного момента кардиогенератора, предложенный метод получил название ди-польной электрокардиотопографии - сокращенно ДЭКАРТО (3,4).
Дипольная электрокардиотопография - картирование электрофизиологических процессов и характеристик сердца на основе простой модели биоэлектрического генератора миокарда - адекватной исходной информации в виде трех компонент вектора сердца, измеряемых ортогональной вектор-кардиографической системой отведений. Образно-содержательные характеристики, используемые для диагностической интерпретации, должны базироваться на моделях кардиогенератора, максимально приближенных к реальной биоэлектрической активности сердца, которые позволяют однозначно определить их характеристики по измеряемым сигналам. В системе трех ортогональных сигналов исходная информация является намного более ограниченной, чем в методах картирования с множественными отведениями. Следовательно, разработанный вариант оценки электрического поля сердца, является упрощенным методом картирования, который адекватен объему и характеру исходных измерений.
Описание электрической активности сердца при помощи сходящегося ряда муль-типольных моментов вектора, этот методический подход развивается вполне обоснованным и доказательным путем из представления о сердце как распределенном электрическом генераторе. Вычисление компонент диполя сердца на поверхностной электрокардиограмме было впервые описано Gebor D., Nelson C.V. (1954), и с тех пор абсолют-
ная величина, направление и локализация этого диполя (вектора сердца) тщательно изучается и используется для обоснования клинической векторкардиографии.
Осмысленное восприятие ДЭКАРТО возможно лишь через призму основных свойств пространственной структуры биоэлектрического генератора миокарда и мультипольного разложения электрического поля сердца. Для анализа электрического поля сердца в терминах электродинамики необходимо сформулировать электродинамическую модель сердца как электрического генератора и тела как электропроводной среды. Решение обратной задачи электрокардиологии - «определение каких-то данных о внутреннем электрическом генераторе по изменениям разности потенциалов на поверхности тела». Принципиально «аналитическая» электрокардиология свидетельствует, что адекватность электрофизиологической диагностики осуществляется лишь рациональными методами, исходя из поверхностных разностей потенциала и на основе их делается логико-смысловое заключение относительно электрического генератора.
Разработаны модели с различными степенями подробности описания электрического поля сердца, относящиеся к разным структурным уровням изучаемого объекта. В результате многочисленных электрофизиологических исследований было установлено, что континуальный (непрерывно распределенный) эквивалентный генератор внеклеточного поля миокарда имеет довольно сложную пространственную конфигурацию, которая существенно зависит от временной фазы возбуждения и от наличия в сердце локальных областей с патологически измененными биоэлектрическими характеристиками.
Титомир Л.И. и Рутткай-Недецкий И. (1990), пренебрегая такими свойствами структуры среды, как неоднородность и анизотропия, в своих исследованиях использовали модель поверхностно-распределенного генератора в виде равномерного двойного слоя источников тока с интенсивностью (поверхностной плотностью дипольного момента), пропорциональной амплитуде
трансмембранного потенциала действия клеток миокарда. Двойной слой ограничен замкнутой линией, находящейся на внутренней поверхности (эндокарде) и наружной поверхности (эпикарде) сердца, причем он может быть монолитным или состоять из нескольких отдельных частей.
Существуют различные методические и методологические подходы для аналитической оценки и диагностической интерпретации выявленных мультипольных компонент. Для дипольной электрокардиотопо-графии приемлем только один подход, который на основе априорных знаний о структуре биоэлектрического генератора формируют его математическую модель, удовлетворяющую следующим требованиям: она в явном виде отражает основную геометрическую конфигурацию и электрические характеристики процесса возбуждения сердца и в то же время описывается параметрами, которые однозначно связаны с мультипольны-ми компонентами и могут быть вычислены по найденным значениям этих компонент.
Такой методический и методологический подход позволяет выявить, наряду с мультипольными компонентами, отражающими динамику распространения возбуждения и другие электрофизиологические свойства миокарда в топографической форме, удобной для визуального (качественно-эвристического) анализа и привязки их к анатомическим отделам сердца.
Преимущество дипольной электрокар-диотопографии перед электрокардиографией и векторкардиографией, которые также используют три ортогональных отведения, обусловлено тем, что на дэкартограммах более явно в образно-графическом виде отражается пространственное распределение биоэлектрических структур и электрофизиологических состояний миокарда по отношению к основным анатомическим элементам сердца.
Моментные декартограммы деполяризации отражают пространственно-временную динамику процесса возбуждения в стенках желудочков в проекции на эпикар-диальную поверхность сердца. Суммарные декартограммы деполяризации выявляют
Яковлев В.М.,Хайт Г.Я. ГЙИИ «Дипольная электрокардиотопография: основные данные о методе...»
более специфические свойства процесса возбуждения. Изохронные карты (карты ухода и прихода активации) графически отражают скорость и траекторию распределения деполяризации в тангенциальном направлении по отношению к поверхностям стенок сердца.
Моментные дэкартограммы реполяри-зации характеризуют динамику процесса восстановления возбужденного состояния стенок миокарда желудочков в проекции на поверхность сердца. Они расширяют диагностические возможности при распознавании любых патологических изменениях сердца, обусловливающих нарушения скорости и последовательности реполяризации миокарда, например, при ишемии и кардио-миопатиях. Суммарная дэкартограмма реполяризации, или карта ускорения реполяризации, отражает распределение продолжительности процесса восстановления поляризованного состояния миокарда желудочков. Суммарная дэкартограмма позволяет распознать состояния сердца, которые предсказывают возникновение нарушения сердечного ритма, а также очаговые нарушения кровоснабжения сердечной мышцы.
При клинико-электрофизиологической интерпретации дэкартограмм следует учитывать, что они проецируются на поверхности сферы с заданным постоянным радиусом. Кроме того, значения всех величин, пропорциональных компонентам и модулю вектора в пределах кардиоцикла. При этом осуществляется нормировка величин по размерам сердца, которые считаются пропорциональными квадратному корню из модуля максимального вектора сердца.
Титомир Л.И. и Рутткай-Недецкий И. (1990) считают, что дэкартограммы предназначены прежде всего для визуального анализа электрического процесса в сердце. Однако из них можно извлечь количественные параметры, которые обеспечивают эффективную диагностическую информацию на основе алгоритмов статистического распознавания образов. К таким показателям относятся значения и координаты положения экстремумов, площади и расположение характерных областей на картах. Основным
преимуществом этих параметров декарто-граммы перед общепринятыми ЭКГ и ВКГ критериями (амплитудами зубцов, длительностью интервалов), является их большая образно-графическая содержательность, которая дает возможность практическому врачу конкретизировать вероятностно-смысловую сущность биофизических и электрофизиологических явлений, протекающих в сердце здорового и больного человека.
Разработана принципиально новая концепция комбинированной визуализации электросигналов с использованием модифицированной системы отведений Франка с восьмью отведениями и усеченного мульти-польного разложения. В данном подходе решения обратной электрофизиологической задачи обеспечивается существенное увеличение объема полезной диагностической информации без усложнения измерительной процедуры и реализуется содержательно-образная (топографическая) визуализация биоэлектрического процесса сердца, существенно повышающая достоверность и эффективность диагностики как при количественной, так и эвристической оценке результатов исследования.
Дипольная электрокардиотопография как новый метод изображения и анализа электрофизиологической информации, получаемой при помощи трех ортогональных отведений X, У, 2, к настоящему времени получил свое признание и место в пространстве клинической электрокардиологии. Опыт диагностики с помощью метода ДЭ-КАРТО в практической медицине находится на начальном этапе своего развития и пока не нашел должного отражения в медицинской литературе.
ЛИТЕРАТУРА
1. Иванов Г.Г. Новые методы исследований сердечно-сосудистой системы в практике лечебно-профилактических учреждений // Функциональная диагностика. — 2003. — № 1. — С.19-32.
2. Титомир Л.И. Электрический генератор сердца. —М.: Наука, 1980. — 370 с.
3. Титомир Л.И., Рутткай-Недецкий И. Анализ ортогональной электрокардиограммы. — М.: Наука, 1990. — 198 с.
4. Титомир Л.И., Рутткай-Недецкий И., Баха-рова Л. Комплексный анализ электрокардиограммы в ортогональных отведениях. $ М.: Наука, 2001. $ 223 с.
Об авторах
Яковлев Виктор Максимович, заслуженный деятель науки Российской Федерации, доктор медицинских наук, профессор кафедры функциональной диагностики и интроскопии факультета последипломного образования Ставропольской государственной медицинской академии. Зам. главного врача ставропольского краевого
диагностического центра по науке. Автор 300 научных публикаций, 19 монографий. Хайт Геннадий Яковлевич, заведующий кафедрой функциональной диагностики и интроскопии факультета последипломного образования Ставропольской государственной медицинской академии, кандидат медицинских наук, доцент. Главный врач ставропольского краевого диагностического центра. Автор 67 научных публикаций, 4 монографий.
