Аналіз електрокардіограм за допомогою описової статистики і часової області

ВСТУП

Метою роботи є полегшення аналізу електрокардіограм за допомогою інструментів програмування, теорії ймовірностей та математичної  статистики.

Завданням роботи є створення програмного додатку, який дозволяє користувачу завантажити файл та проаналізувати основні аспекти кардіограми.

За останні два десятиліття були виявлені суттєві взаємозв'язки між вегетативною нервовою системою і смертністю від серцево-судинних захворювань, включаючи раптову смерть. Експериментальні підтвердження зв'язку між схильністю до летальних аритмій і ознаками підвищеної симпатичної або зниженою вагусної активності стимулювали розвиток в області досліджень кількісних показників вегетативної активності.

Варіабельність серцевого ритму є одним з найбільш багатообіцяючих показників такого роду. Порівняно нескладна модифікація методу популяризувала його застосування. У міру появи все більшої кількості пристроїв, що забезпечують автоматичне вимірювання варіабельності серцевого ритму, у кардіолога з'являється досить простий інструмент для вирішення як дослідних, так і клінічних задач. Однак сенс і значимість багатьох показників варіабельності серцевого ритму більш складні, ніж прийнято вважати, а отже, існує потенційна можливість невірних висновків і необґрунтованих екстраполяції.

Усвідомлення цієї проблеми Європейським кардіологічним товариством і Північно-американським суспільством стимуляції і електрофізіології призвело до створення спільної Робочої групи для розробки відповідних стандартів. Основними завданнями цієї Робочої групи були стандартизація номенклатури і розробка визначень термінів, специфікація стандартних методів вимірювання, визначення фізіологічних і патофізіологічних корелят, опис клінічних показань до застосування і визначення областей дослідницького пошуку.

Для вирішення цих завдань складу Робочої групи був зібраний з представників різних областей математики, проектування, фізіології і клінічної медицини. Стандарти та пропозиції, наведені в даному документі, покликані не обмежувати подальший розвиток, а навпаки, забезпечувати можливість порівняння та інтерпретації результатів і вести до подальшого прогресу в даній області.

"Варіабельність серцевого ритму" став загальноприйнятим терміном при описі змін як частоти серцебиття, так і інтервалів RR. Для опису коливань послідовних серцевих циклів в літературі використовувалися інші терміни, такі як варіабельність довжини циклу, варіабельність періодів серця, варіабельність R-R інтервалів і тахограма R-R інтервалів. Ці терміни дозволяли підкреслити, що предметом дослідження є саме інтервал між послідовними скороченнями, а не частота серцевих скорочень. Однак вони не отримали такого широкого розповсюдження, як варіабельність серцевого ритму, тому в даному документі буде використовуватися термін «варіабельність серцевого ритму».

РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ ПРОБЛЕМАТИКИ, МЕТОДІВ ТА ЗАСОБІВ ВИРІШЕННЯ ЗАДАЧІ

1.1 Аналіз задачі та метод її вирішення

На вхід програмі подається сигнал електрокардіограми.  Для аналізу за допомогою описової статистики та часової області булу вирішено використовувати метрику варіабельності сердечного ритму, які програмний додаток повинний буде порахувати.

Варіабельності сердечного ритму – це фізіологічне явище, що проявляє зміни в тимчасовому інтервалі між серцевими скороченнями. Один із сучасних способів оцінки взаємодії серця і нервової системи. Варіабельність серцевого ритму вимірюється різницею інтервалів між скороченнями серця.

Головним маркером серцевого скорочення є R-пік, який входить до QRS комплексу та є ключовим значенням всієї метрики варіабельність серцевого ритму. На рис. 1.1 зображено приклад R-R інтервалів.

[pic 1]

Рис. 1.1 – приклад R-R інтервалів

Мінливість ЧСС може бути оцінена безліччю методів. Можливо, найпростішими в застосуванні є методи оцінки в часовій області. У цих методах в розрахунок беруться або значення ЧСС, обчислені в кожен момент часу, або інтервали між послідовними комплексами. В безперервному запису ЕКГ визначається кожен QRS комплекс і обчислюються так звані нормальний до нормального інтервали (NN), тобто інтервали між суміжними комплексами QRS, які є результатом деполяризації клітин синусового вузла, або визначається миттєва ЧСС[8]. Найпростіші змінні, які можуть бути обчислені: середній NN інтервал, середня ЧСС, різниця між найдовшим і найкоротшим NN інтервалом, відмінність між денною та нічною ЧСС і т.д. Можуть досліджуватись також варіації миттєвої ЧСС, пов'язані з диханням, ортостатичним тестом, пробою Вальсальви[8]. Зміни можуть бути описані при аналізі величини ЧСС або довжини серцевого циклу (R-R).