Моделирование биоэлектрической активности сердца в условиях миографических помех

Раздел II

Аппаратные и программные средства медицинской диагностики и терапии

Ф.А. Белянин

МОДЕЛИРОВАНИЕ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ СЕРДЦА В УСЛОВИЯХ МИОГРАФИЧЕСКИХ ПОМЕХ

Одним из методов мониторинга состояния внутриутробного плода является наблюдение за изменениями показателей хронотропной структуры его сердечного ритма, которые отражают активность процессов регуляции в вегетативной нервной системе организма. Одним из наиболее перспективных методов регистрации сердечного ритма плода является электрокардиография плода, однако помехоустойчивая регистрация электрокардиосигнала (ЭКС) плода осложнена большим динамическим диапазоном ЭКС, а также низким отношением амплитуды сигнала к помехе из-за малой амплитуды Я-зубцов плода в абдоминальном отведении. Указанная проблема может решаться за счет выбора эффективного отведения ЭКС.

Одним из путей исследования систем отведений ЭКС является моделирование биоэлектрической активности сердца матери и плода в условиях миографических помех. При этом электрический генератор сердца может быть представлен в виде диполя, мультиполя или мультидипольной структуры. В задачах фетального мониторинга показателей хронотропной структуры сердечного ритма для моделирования биоэлектрической активности сердца достаточно рассматривать только желудочковый комплекс. В этом случае описание биоэлектрического генератора сердца упрощается и можно воспользоваться моделью в виде токового диполя.

Для исследования формирования ЭКС в задачах фетального мониторинга предлагается модель электрического генератора сердца матери и плода, состоящая из двух диполей, пространственные положения векторов дипольных моментов которых изменяются во времени по кривой, имеющей форму кардиоиды с точкой возврата в электрическом центре сердца.

Основной составляющей помех, возникающих при регистрации ЭКС плода, является биоэлектрическая активность мышц матки. Для моделирования данных помех можно использовать электрический мультидипольный генератор, состоящий из трех помеховых диполей, расположенных на линии, совпадающей с анатомической осью матки. Электрическую активность матки можно описать с помощью изменения во времени направления векторов дипольных моментов вдоль указанной линии, а также изменения амплитуд дипольных моментов случайным образом по нормальному закону. Геометрический центр мультидипольного генератора может располагаться в точке, соответствующей анатомическому центру матки.

Предложенная модель биоэлектрической активности сердца плода и биоэлектрической активности сердца матери позволяет определить положения точек фиксации потенциалов, обеспечивающие наименьший ДДА ЭКС, а введенный в модель генератор миографических помех позволяет уточнить положения точек фиксации потенциалов по критерию повышения отношения амплитуды сигнала к помехе. Картина распределения ДДА ЭКС и отношения амплитуды сигнала к помехе для однополярного и биполярного отведений показывает, что наименьший ДДА ЭКС и наибольшее отношение амплитуды сигнала к помехе достигаются при расположение точек фиксации потенциалов в правой нижней четверти живота беременной.