Створення компютерного електрокардіографічного (ЕКГ) заключення на базі росшифровки ЕКГ-сигналів, як правило, включає три основних етапи – морфологічний аналіз, співставлення одержаних параметрів та синтез ЕКГ-заключення. В розглядаємій послідовності найбільш критичним з точки зору правильної постановки заключення є перший етап, де навіть незначні похибки автоматичного, тобто компютерного визначення елементів, можуть спровокувати синтез принципово неправильних заключень. З цієї точки зору представляєтся вкрай важливим створення алгоритмів розшифровки стійких до перешкод електричного і біологічного походження, здатних правильно реагувати и на сигнальний поліморфізм.
1. Проблеми. Найважливіші чинники, що ускладнюють компютерну обробку ЕКГ-сигналів по формалізованим алгоритмам наступні:
Коректне визначення QRS-комплексів. Саме вони є базовими точками для подальшого визначення амплітуд та ширин останніх елементів кардиосигналу. Найбільш часто виникаючі проблеми пожуть бути повязані з відносно низькими амплітудами QRS-комплексів в порівнянні із вузькими та високоамплітудними зубцями P і T. Таке явище має місце, наприклад, при тахікардії.
Коректне визначення Q і S-зубців в комплексах типу SR (Sr), QR (Qr) або SR. Суттєві помилки можуть виникати при впливі шумів та інших перешкод, що викликають спотворення форми окремих елементів ЕКГ. При компютерному аналізі подібні явища є чинником різноманітних артефактів.
Визначення P-зубців є однією із найскладніших задач. Це повязано як із з їх відносно низькими амплітудами, так і з їх поліморфізмом (біполярність, аберантність форми, седловидність, загостреність, невираженість тощо).
Ситуація часто погіршується накладанням різноманітних перешкод фізичного характеру (фон змінного струму, погані електродні контаки тощо) і біологічного характеру (тремор, явище re-entry). Це може викликати зміну форми окремих Р-зубців і, як наслідок, – помилки в їх розшифровці. Ситуація із розшифровкою Р-зубців ускладнюється також і тим, що їх амплітуда і форма не мають чіткої привязки до конкретних відведень. Аналогічна проблема стосується і визначення T-зубців.
Міграція водя ритму (AV-блокади) також можуть спричиняти не тільки зміну форми P-зубця, але й його міграцію навколо QRS-комплексу.
Положення локальних ізоліній (особливо в випадках їх дрейфу, наприклад при диханні) суттєво впливає на визначення амплітуд зубців, що може давати суттєві похибки для низькоамлітудних Р і Т. Додатковий дрейф ізоліній може виникати через погані контакти електродів, а також при наявності міжелектродних електрохімічних потенціалів. Це теж є чинником різноманитних артефактів компютерної розшифровки ЕКГ.
Зближення і часткове злиття зубців P і T при при пароксизмальній тахікардії. Це явище викликає депресію або елевацію ізолінії між цими зубцями і як наслідок може провокувати взагалі неправильне знаходження QRS-комплексів, особливо в випадках, коли відносна амплітуда QRS-комплексів в порівнянні з Р або Т-зубцями невелика.
Похибки, повязані з суттєвим зсувом PQ або ST-сегментами.
2. Рішення. Вказані вище проблеми можуть бути розвязані шляхом комплексного підходу до обробки ЕКГ-сигналів. З метою усунення впливу QRS-поліморфізму в різних відведеннях ефективним є використання узагальненої енергетичної функції для синхронно знятих відведень.
По-друге, важливо відділити екстрасистолічні серцеві скорочення від нормальних. Тут також необхідно використовувати ітераційній методи для впевеного визначення деяких типів екстрасистол. З цією метою в кожному відведенні необхідно обрахувати окремі елементи ЕКГ-сигналів (зубці, інтервали, сегменти тощо) і потім визначити їх кореляцію в синхронних QRS-комплексах. Це, в свою чергу недасть інформацію для майбутньої класифікації морфології ЕКГ.
З метою більш достіврного визначення параметрів окремих елементів QRS-комплексів, треба використовувати ітераційні процедури, адаптивну фільтрацію і кореляційний аналіз для кожного окремого фрагменту ЕКГ.
В процесі обробки окремі елементи ЕКГ визначаються з певною достовірністю. При її перевищенні визначенних порогів приймається рішення, що той чи інший елемент ЕКГ знайдено і його параметри (ширина, амплітуда та інші характеристики) фіксуються в регістрі.
3. Результати і висновки. Визначені проблеми та методи їх розвязання були реалізовані в компютерних діагностичних комплексах CARDIO-10, CARDIO-10DX з кількістью синхронних каналів від 3 до 12. В них використовувалась 10-розрядні АЦП з частотою дискретизації від 128 до 400 герц.
Розроблені методи обробки не тільки дозволили знизити помилки, повязані із різноманітними спотвореннями ЕКГ-сигналів, але й суттєво підвищити швідкість їх обробки. Так, на компютерах класу Pentium-200 MHz на повну розшифровку 8-секундої 12-канальної “плівки” із створенням повного текстового ЕКГ-заключення витрачається всього 2-3 сек. А це, в свою чергу, дозволило використати описаний вище математичний аппарат також і для обробки тривалих плівок (5-8 хвилин) при дослідженнях варіабельності серцевого ритму (HRV).
Результати майже 9-річної експлуатації цих комплексів показали правильність обраних методів обробки ЕКГ-сигналів і достатньо високу достовірність їх розшифровки навіть в умовах сильних перешкод. Разом з тим було виявлено, що найчастіше похибки виникали при розшифровці сигналів із сильними порушеннями серцевого ритму. В цьому плані представляєтся перспективним використання адаптивних методів оброботки ЕКГ-сигналів, побудованих на самонавчающихся алгоритмах.