АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ОККЛЮЗИИ В ИНФАРКТ-ЗАВИСИМОЙ КОРОНАРНОЙ АРТЕРИИ
AUTOMATED IDENTIFICATION OF LOCATION OF OCCLUSION IN INFARCT-RELATED CORONARY ARTERY

Данное изобретение относится к электрокардиографическим системам и, в частности, к электрокардиографическим системам, которые автоматически идентифицируют местоположение окклюзии в виновной коронарной артерии, которая вызвала острый инфаркт миокарда.
Электрокардиографию (ЭКГ) широко используют для создания записей, получаемых из напряжения, создаваемого сердцем на поверхности организма человека. Полученные таким образом записи по характеру представляют собой графики и требуют интерпретации экспертом и анализа, чтобы связать получаемую информацию с состоянием сердца пациента. Исторически такие записи получали непосредственно в виде видимых графических записей с проводных соединений, идущих от субъекта к записывающему устройству. С развитием компьютерных технологий, стало возможным получать такие записи в форме информации, хранящейся в цифровом виде, для дальнейшего копирования и анализа.
Экстренное клиническое применение, где ЭКГ записи критичны, представляет собой анализ симптомов острой коронарной болезни, обычно обозначаемой как сердечные приступы. Пациентам с острым коронарным синдромом (ACS), например, с болью или дискомфортом в грудной клетке и коротким дыханием, часто диагноз ставят с помощью электрокардиографии. ЭКГ-кривые пациента, который недавно перенес инфаркт миокарда, могут проявлять известные характеристики, такие как подъем сегмента ST кривой, обусловленный полной обструкцией, анормальный зубец Q и/или зубец T без подъема ST, или опущение ST, обусловленное частичной обструкцией. Эти состояния представляют собой характеристику стеноза в одной из двух основных коронарных артериях, правой коронарной артерии (RCA) или левой основной (LM) коронарной артерии, или одной из двух основных ветвей LM, левой передней нисходящей (LAD) артерии или огибающей ветви левой коронарной (LCx) артерии. Обструкцию одного из этих основных каналов для крови к миокарду следует устранять как можно быстрее, чтобы предотвратить постоянное повреждение сердечной мышцы. Чрескожное коронарное вмешательство (PCI) с использованием катетерного устройства может быстро раскрыть связанную с инфарктом артерию, чтобы восстановить перфузию миокарда, и оно лучше во многих случаях тромболитической терапии. Эта хорошо установившаяся процедура предоставляет более хороший длительный результат с точки зрения спасения жизни и улучшения качества жизни.
В публикации международной патентной заявки WO 2009019649 A1 описан способ автоматизированного обнаружения коронарной артерии, которая является причиной инфаркта миокарда, на который указывает подъем ST. В настоящем изобретении дополнительно улучшен способ согласно более ранней патентной заявки заявителей на автоматическую идентификацию местоположения повреждения внутри виновной коронарной артерии. Не только паттерн подъема ST и опущения ST можно использовать для указания на виновную или связанную с инфарктом коронарную артерию, паттерн также можно использовать для того, чтобы указывать на то, расположена ли окклюзия или стеноз в проксимальном местоположении или более дистальном местоположении. Когда стеноз находится в проксимальной части коронарной артерии, близко к началу коронарной артерии, количество пораженной сердечной мышцы значительно больше, чем если бы стеноз располагался более дистально. Обозначение проксимальной окклюзии можно использовать для выделения групп риска. Если коронарная артерия, такая как левая передняя нисходящая (LAD), обеспечивает большую часть кровоснабжения левого желудочка (LV) и если сгусток находится проксимально, то риск для пациента достаточно велик. Это противоположно случаю, когда коронарная артерия не поставляет большую долю потока крови к LV, как в случае обструкции огибающей ветви левой коронарной (LCx) артерии, когда сгусток расположен дистально, и в этом случае будет поражена только небольшая доля LV. Таким образом, при проксимальной окклюзии LAD пациент находится в категории наивысшего риска. В дополнение к тому, что риск пропорционален количеству мышцы ниже по потоку относительно сгустка, риск выше при инфарктах правого желудочка. Окклюзия проксимальной правой коронарной артерии (RCA) включает правый желудочек (RV) и исследования показывают более высокую смертность при инфаркте RV. Соответственно, цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы автоматически идентифицировать местоположение обструкции в виновной коронарной артерии с тем, чтобы можно было точно оценивать риск пациента.
В соответствии с принципами настоящего изобретения описан автоматизированный анализ для устройства с диагностической ЭКГ функциональностью, такого как электрокардиографы, дефибрилляторы с диагностической ЭКГ функциональностью, прикроватные мониторы с диагностической ЭКГ функциональностью и домашние ЭКГ мониторы с диагностической ЭКГ функциональностью для того, чтобы идентифицировать виновную коронарную артерию. Когда пациент с ACS проходит ЭКГ-обследование, этот автоматизированный способ анализирует ЭКГ сигнал на присутствие подъема ST, опущения ST и отклонения в других ЭКГ-измерениях на конкретных ЭКГ-отведениях и автоматически идентифицирует виновную артерию. Вариант осуществления настоящего изобретения способен обнаруживать обструкцию в одной из двух основных коронарных артерий, RCA и LM, или одной из двух основных ветвей LM, LAD и LCx. Осуществляют статистический анализ множества ЭКГ-измерений, которые можно использовать при классификации виновной коронарной артерии и которые связаны с местоположениями окклюзии. В сконструированном варианте осуществления логический регрессионный классификатор используют для получения графиков в изолиниях для поверхностей вероятности для различных местоположений окклюзии, таких как проксимальная RCA, средняя/дистальная RCA и LCx. ЭКГ-измерения используют для того, чтобы выбрать точки на графиках в изолиниях, и значение вероятности в точке на каждом графике представляет собой вероятность местоположения окклюзии для этой классификации. Следовательно, наивысшая вероятность определяет наиболее вероятное место коронарной окклюзии.
На чертежах:
На фиг.1 представлена очень схематичная иллюстрация сердца и его основных коронарных артерий.
На фиг.2 представлена анатомическая иллюстрация сердца и коронарных артерий.
На фиг.3 представлена прозрачная анатомическая иллюстрация сердца, показывающая коронарные артерии, охватывающие сердце.
На фиг.4a и 4b представлено стандартное расположение электродов для ЭКГ-обследования.
На фиг.5 представлена блочная диаграмма основных подсистем диагностической ЭКГ-системы.
На фиг.6 представлена блочная диаграмма входного каскада ЭКГ-системы.
На фиг.7 представлена блочная диаграмма обрабатывающего модуля типичной диагностической ЭКГ-системы.
На фиг.8 проиллюстрирована обработка данных ЭКГ-кривой для того, чтобы предоставить информацию о сокращении сердца и его ритме.
На фиг.9a и 9b проиллюстрировано измерение различных параметров ЭКГ-кривой.
На фиг.10 проиллюстрирован типичный ЭКГ-отчет.
На фиг.11a и 11b проиллюстрирована связь между отведениями системы из 12-ти отведений и анатомией коронарных артерий.
На фиг.11c проиллюстрировано стандартное представление сигналов 12-ти отведений в ЭКГ-отчете и трех дополнительных отведений, которые можно использовать для анализа в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.12a проиллюстрированы сегменты нормального ЭКГ сигнала.
На фиг.12b-12e проиллюстрированы ЭКГ-кривые с поднятыми сегментами ST, которые можно использовать для идентификации виновной коронарной артерии в соответствии с принципами настоящего изобретения.
На фиг.13a проиллюстрирован ЭКГ-отчет, в котором LAD идентифицирована в качестве виновной коронарной артерии в соответствии с принципами настоящего изобретения.
На фиг.13b и 13c поднятые сегменты ST в ЭКГ-отчете на фиг.13a соотнесены с конкретными областями сердца в соответствии с принципами по настоящему изобретению.
На фиг.14a проиллюстрирован ЭКГ-отчет, в котором LCx идентифицирована в качестве виновной коронарной артерии в соответствии с принципами настоящего изобретения.
На фиг.14b и 14c поднятые сегменты ST в ЭКГ-отчете на фиг.14a соотнесены с конкретными областями сердца в соответствии с принципами настоящего изобретения.
На фиг.15a проиллюстрирован ЭКГ-отчет, в котором RCA идентифицирована в качестве виновной коронарной артерии в соответствии с принципами настоящего изобретения.
На фиг.15b и 15c поднятые сегменты ST в ЭКГ-отчете на фиг.15a соотнесены с конкретными областями сердца в соответствии с принципами настоящего изобретения.
На фиг.16 проиллюстрирован ЭКГ-отчет, в котором левая основная коронарная артерия идентифицирована в качестве виновной коронарной артерии в соответствии с принципами настоящего изобретения.
На фиг.17a, 17b и 17c проиллюстрированы графики в изолиниях поверхностей вероятности для логического регрессионного классификатора для классификации ЭКГ-измерений в STEMI, указывающих на местоположения окклюзии в проксимальной RCA, средней/дистальной RCA и LCx артерии.
На фиг.1-3 представлены различные виды сердца, показывающие местоположения коронарных артерий, которые при обструкции будут вызывать значительное повреждение сердца. На фиг.1 представлен очень схематичный вид, на котором показана правая коронарная артерия (RCA), нисходящая вдоль правой стороны сердца 10 от аорты 12. Также от аорты вдоль левой стороны сердца нисходит левая основная (LM) коронарная артерия, которая быстро ветвится, формируя левую переднюю нисходящую (LAD) артерию на передней части сердца и огибающую ветвь левой коронарной (LCx) артерии, которая оплетает заднюю часть сердца. Видно, что все три основных сосуда в конечном итоге оплетают сердце 10 по характерным извилистым путям, чтобы обеспечить постоянное снабжение миокарда свежей кровью.
На фиг.2 представлены те же артерии и ветви с передней стороны сердца 10 на анатомически более правильном изображении сердца. На фиг.3 сердце 10 изображено в прозрачном виде для того, чтобы извилистые пути коронарных артерий как на передней, так и на задней сторонах сердца можно было легко визуализировать.
Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы иметь возможность автоматически идентифицировать, в какой из этих коронарных артерий и ветвей затруднена проходимость, исходя из анализа кривых из стандартного или нестандартного ЭКГ-обследования. Правильная интерпретация ЭКГ требует большого опыта, поскольку она подразумевает близкое знакомство с широким диапазоном паттернов в кривых для различных отведений. Любая ЭКГ, в которой используют нестандартную систему отведений, неизбежно уменьшает опыт, который получен при интерпретации стандартных ЭКГ, и, следовательно, может в целом рассматриваться как нежелательная. Созданные кривые будут понятны только относительно малому количеству людей, которые знакомы с нестандартной системой. Таким образом, важно, что настоящее изобретение можно реализовать в стандартном ЭКГ-обследовании со стандартным расположением электродов. На фиг.4a представлено расположение шести электродов, V1-V6, которые размещены на груди пациента для стандартного ЭКГ-обследования с 12-ю отведениями с использованием десяти отводящих электродов. Каждый электрод действует в комбинации с одним или несколькими другими электродами для того, чтобы обнаруживать напряжение, создаваемое посредством деполяризации и реполяризации отдельных мышечных клеток сердца. Обнаруживаемые напряжения комбинируют и обрабатывают для того, чтобы получить двенадцать кривых напряжения, варьирующего от времени. Получают следующие кривые:
Отведение
Напряжение
Отведение
Напряжение
I
VL-VR
V1
V1-(VR+VL+VF)/3
II
VF-VR
V2
V2-(VR+VL+VF)/3
III
VF-VL
V3
V3-(VR+VL+VF)/3
aVR
VR-(VL+VF)/2
V4
V4-(VR+VL+VF)/3
aVL
VL-(VR+VF)/2
V5
V5-(VR+VL+VF)/3
aVF
VF-(VL+VR)/2
V6
V6-(VR+VL+VF)/3
где, по стандарту, наиболее широко используемая система для создания кратковременных электрокардиографических записей для лежащих субъектов, указанные выше потенциалы и связанные с ними положения электродов представляют собой следующее:
VL - потенциал электрода на левой руке;
VR - потенциал электрода на правой руке;
VF - потенциал электрода на левой ноге;
V1 - потенциал электрода на передней части грудной клетки, справа от грудины в 4-м межреберье;
V2 - потенциал электрода на передней части грудной клетки, слева от грудины в 4-м межреберье;
V4 - потенциал электрода на левой среднеключичной линии в 5-м межреберье;
V3 - потенциал электрода посередине между электродами V2 и V4;
V6 - потенциал электрода на левой срединной подмышечной линии в 5-м межреберье;
V5 - потенциал электрода посередине между электродами V4 и V6;
G (не указан выше) представляет собой нулевой или опорный потенциал, по отношению к которому измеряют потенциалы VL, VR, VF, и с V1 до V6. Типично, хотя и не обязательно, нулевой или опорный электрод располагают на правой ноге.
Настоящее изобретение пригодно для использования со стандартными ЭКГ-системами с 12-ю отведениями, а также с системами с 13-, 14-, 15-, 16-, 17- или 18-ю отведениями или более, включая системы картирования поверхности тела с 56-ю и 128-ю отведениями. Системы с тремя отведениями (EASI и другие), 5-ю и 8-ю отведениями также можно использовать, чтобы получать 12 отведений со сниженной точностью, как известно в данной области. См., например, патент США 5377687 (Evans и др.) и патент США 6217525 (Motek и др.) В общем, при реализации настоящего изобретения можно использовать любое число отведений и электродов. На фиг.4a и 4b представлены электроды, используемее системами отведений более высокого порядка. Видно, что электроды V7, V8, и V9 продолжают окружать туловище от электрода V6. V3R, V4R, V5R и дополнительные электроды идут далее вокруг правой стороны тела, зеркально повторяя положения V3, V4, V5 и другие электроды на левой стороне тела.
На фиг.5 в форме блочной диаграммы проиллюстрирована диагностическая ЭКГ-система, пригодная для использования с настоящим изобретением. Множество электродов 20 предоставлено для закрепления на коже пациента. Обычно электроды представляют собой одноразовые проводники с проводящей адгезивной гелевой поверхностью, которая прилипает к коже. Каждый проводник имеет захват или зажим, который захватывает или зажимает провод электрода ЭКГ-системы. Электроды 20 соединены с регистрирующим ЭКГ модулем 22, который предварительно обрабатывает сигналы, получаемые посредством электродов. Сигналы электродов передают на обрабатывающий ЭКГ модуль 26, в целом посредством структуры 24 электрической изоляции, которая защищает пациента от опасности поражения током, а также защищает ЭКГ-систему, например, когда пациент подвергается дефибрилляции. Оптические изоляторы в целом используют для электрической изоляции. Затем обработанную ЭКГ информацию отображают на графическом дисплее или печатают в ЭКГ-отчете посредством устройства вывода 28.
На фиг.6 регистрирующий модуль 22 представлен более подробно. Сигналы электродов, которые обычно имеют амплитуду всего в несколько мВ, усиливают посредством усилителей, которые также обычно имеют защиту от высокого напряжения дефибрилляционных импульсов. Усиленные сигналы обрабатывают посредством фильтрации и затем преобразуют в цифровые дискретизированные сигналы посредством аналого-цифровых преобразователей. Затем сигналы форматируют посредством различного комбинирования различных сигналов электродов, чтобы получать сигналы отведений в таких комбинациях, как те, что приведены выше для системы из 12-ти отведений. Цифровые сигналы отведений направляют для обработки ЭКГ под управлением ЦП 34. Значительную часть специализированной электроники регистрирующего модуля часто реализуют в форме специализированной интегральной схемы (ASIC).
На фиг.7 представлена блочная диаграмма аналитической части типичной диагностической ЭКГ-системы. Детектор 42 импульса ритма идентифицирует и игнорирует электрические пики и другие электрические аномалии, создаваемые водителем ритма у пациентов, которые носят их. Детектор 44 QRS обнаруживает доминирующий импульс в электрических кривых. На фиг.12a проиллюстрирована типичная нормальная ЭКГ-кривая, на которой видно, что сегменты Q-R-S очерчивают основной электрический импульс кривой, который представляет собой импульс, который стимулирует сокращение левого желудочка. Очерчивание комплекса QRS формирует основу для обнаружения меньших возмущений в кривой, которое осуществляют посредством сегментатор 46 колебания. Сегментатор колебания очерчивает полную последовательность сегментов кривой, включая зубец P и сегменты с Q до U в ЭКГ-кривой. Притом, что каждое колебание сейчас полностью очерчено, a классификатор 48 ударов сравнивает каждый новый удар с предыдущими ударами и классифицирует удары, как нормальные (регулярные) для индивидуума или анормальные (нерегулярные). Классификация ударов позволяет анализатору 52 среднего удара определять характеристики нормального сокращения сердца, а амплитуды и длительности сегментов среднего удара измеряют в 54. Классификации ударов используют для того, чтобы определять ритм сердца в 56. На фиг.8, 9a и 9b представлены функциональные иллюстрации этой обработки ЭКГ-кривой. На левой стороне на фиг.8 представлена серия 60 ЭКГ-кривых с отведений I, II, VI, V2, V5 и V6. Классификатор 48 ударов сравнивает различные характеристики ударов и классифицирует некоторые удары как нормальные (N*,0). Например, все удары с отведений V5 и V6 классифицированы как нормальные. Другие четыре отведения содержат удар, проявляющий характеристики желудочковой экстрасистолии (PVC,1). В 62 ЭКГ-система собирает характеристики нормальных ударов, исключает характеристики анормальных ударов, совмещает удары во времени и усредняет их для получения среднего удара. Кривые в 64 иллюстрируют кривые среднего удара для шести отведений, показанных в этом примере. На фиг.9a измеряют различные характеристики кривых 64 среднего удара для шести отведений, показанные в 66, такие как амплитуды и длительности зубца Q, зубца R и зубца T, а также интервалы между зубцами, такие как QRS и QT. Проиллюстрированы измерения, записанные в таблицу 68 измерений для шести отведений из этого примера. Пример полной таблицы измерений для системы из 12-ти отведений показан на фиг.9b.
ЭКГ волны и их измерения можно посылать на автономную рабочую станцию с пакетом генерации отчетов для получения отчета о колебаниях ЭКГ пациента. Однако большинство диагностических ЭКГ-систем, таких как линия кардиографов Philips Pagewriter и система управления Philips TraceMaster ЭКГ имеют встроенные пакеты создания ЭКГ-отчетов. На фиг.10 проиллюстрирован определенных тип отчетов, который можно получать посредством этих систем. Исходя из характеристик колебаний с двенадцати отведений, показанных в 70, и измерений с фиг.9b, клиницист может запрограммировать программное обеспечение для создания отчетов для того, чтобы идентифицировать и логически комбинировать, включать или исключать различные характеристики такими способами, которые клинически определяют определенные кардиологические симптомы. Типичная программа этого типа показана в 72 на фиг.10, которая будет вести к ЭКГ-отчету для лечащего кардиолога, как показано в 74. Для пациента, который страдает острым инфарктом миокарда, отчет обычно будет указывать на существование острой ишемии миокарда внутри сердца и, иногда, на некоторую локализацию участка в области сердца и размер участка, затронутого инфарктом. Однако, для кардиохирурга, ждущего с катетером в руке, чтобы устранить обструкцию, необходимо больше информации. Кардиолог хочет знать, какая основная коронарная артерия и какая ветвь коронарных артерий блокирована с тем, чтобы кардиолог мог незамедлительно перейти к катетеризации блокированной артерии или ветви и восстановить перфузию пораженной области сердца кровью.
В соответствии с принципами настоящего изобретения, авторы настоящего изобретения исследовали статистический анализ базы данных ЭКГ и их зависимость от анатомии различных коронарных артерий и разработали автоматизированный способ для того, чтобы идентифицировать виновную артерию для острого ишемического события и наиболее вероятное местоположение окклюзии. Способ согласно изобретению позволяет идентифицировать одну из двух основных коронарных артерий, RC и LM, или одну из двух основных ветвей LM, LAD или LCx, в качестве виновной артерии. Затем кардиолог получает информацию об идентичности виновной артерии и местоположении окклюзии посредством идентификации их в ЭКГ-отчете, визуально на экране, на дисплее ЭКГ-кривой, в звуковой форме, или посредством других средств вывода. Авторы настоящего изобретения поняли, что отклонения ST и других ЭКГ-измерений (например, амплитуды и длительности зубца Q, зубца R, зубца T и интервалов между зубцами, таких как QRS и QT) в ЭКГ в покое в ситуациях с подъемом сегмента ST и без подъема сегмента ST и острой сердечной ишемии имеют различные паттерны, если обструкция возникает в различных коронарных артериях и на различных уровнях артерии. Учитывая, что анатомия коронарных артерий имеет определенные паттерны и отклонения, эти отклонения ST тесно связаны с анатомией коронарных артерий пациента. Способ согласно изобретению позволяет исследовать отклонения ST и другие измерения для стандартных конфигураций ЭКГ-отведений и их правил классификации, чтобы заключить, что конкретная коронарная артерия или ветвь является источником острого ишемического события.
Например, если в LAD имеет место окклюзия, поток крови к передней стенке сердца будет снижен. В этой ситуации некоторые из ЭКГ-отведений V2, V3, V4, V5, обращенных к передней стенке, будут демонстрировать подъем ST. Соответственно, ЭКГ-отведения, обращенные к противоположной стенке сердца, будут демонстрировать опущение ST. Используя этот принцип, можно идентифицировать виновную коронарную артерию или ветвь, снабжающую область острого инфаркта стенки сердца.
Этот принцип дополнительно можно понять, связав ЭКГ-отведения с анатомией коронарных артерий, как проиллюстрировано на фиг.11a и 11b. На фиг.11a и 11b представлены виды сердца 10 спереди с RCA, LCA, LCx, и LAD, указанными как на фиг.3. Пути сосудов связаны с тремя электродами конечностей, которые комбинируют вместе с электродом vG, как показано выше, чтобы получить шесть отведений конечностей I, II, III, aVR, aVL и aVF системы из 12-ти отведений. Нижние отведения II, III и aVF воспринимают электрическую активность сердца с обзорной точки для нижней или диафрагмальной стенки левого желудочка. Латеральные отведения I, aVL, V5 (показанные как 5 на фиг.11b) и V6 (показанное как 6 на фиг.11b) воспринимают электрическую активность с обзорной точки для латеральной стенки левого желудочка. Отведения V1 и V2 (показанные как 1 и 2 на фиг.11b), полученные с электродов по любую сторону от грудины (см. фиг.4a), воспринимают электрическую активность с обзорной точки для перегородочной стенки сердца. Передние отведения V3 и V4 воспринимают электрическую активность с обзорной точки для передней стенки сердца. Настоящее изобретение учитывает сигналы отведений и их соответствующие обзорные точки сердца для того, чтобы идентифицировать стенозированную коронарную артерию.
На фиг.11c показано положение ЭКГ-кривых для различных отведений, типично используемых для ЭКГ-отчета. В отчете для 12 отведений типично сигналы отведений расположены в матрице три на четыре, как показано с помощью первых четырех колонок на фиг.11c. Сигналы нижних электродов II, III и aVF расположены в первой и второй колонках, сигналы латеральных отведений расположены в верхней части первой колонки (I), средней части второй колонки (aVL) и в четвертой колонке (V5 и V6), и так далее. В варианте осуществления настоящего изобретения предпочтительно можно использовать эту стандартную ориентацию отведений для того, чтобы осуществлять их анализ и представлять результаты клиницисту. В примере на фиг.11c, пятую колонку добавляют для отведений более высокого порядка, как показано в следующих примерах.
В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения, ЭКГ-сигналы отведений анализируют на конкретные паттерны поднятых и опущенных сегментов ST, которые связаны с местоположениями стенозов конкретных коронарных артерий и ветвей. На нормальной ЭКГ-кривой на фиг.12a уровень сигнала сегмента ST 80 совпадает или очень близок к номинальному базовому уровню ЭКГ-кривой. Когда коронарная артерия становится полностью окклюдированной, сегмент ST 82 для отведения вблизи от артерии будет высоко поднят, как показано на фиг.12b, где штриховая линия показывает номинальный базовый уровень кривой. Сегмент ST может быть поднят на 100 мкВ или более. ЭКГ-отведения, близкие к другой стороне сердца будут проявлять соответствующее опущение, которое можно обнаруживать и коррелировать с поднятой кривой для положительной идентификации подъема ST. Кроме того, величина подъема ST будет варьировать как функция от времени и степени стеноза. Например, вскоре после момента времени события, вызывающего обструкцию, сегмент ST отведения будет проявлять относительно значительный подъем 84, как показано на фиг.12c. По истечении времени, подъем будет снижаться, и подъем ST 86 может выглядеть, как показано на фиг.12d. После существенного периода времени, когда сердце начинает адаптироваться к его новому физиологическому состоянию, или когда артерия только частично окклюдирована, сегмент ST будет поднят только слегка, как показано в 88 на фиг.12e. Таким образом, расспросив пациента в отношении времени начала боли в груди, можно отметить время начала и оценить ожидаемую степень подъема. Степень подъема также можно использовать для того, чтобы распознавать только частично окклюдированные сосуды, такие как те, в которых с течением времени кальцифицируется старый сгусток крови. Эти показания можно использовать для того, чтобы не учитывать сосуды, не требующие незамедлительного внимания, в то время как хирургическую процедуру направляют на сосуд, который непосредственно страдает от основной обструкции.
На фиг.13a, 14a и 15a представлены примеры ЭКГ-отчетов, в которых виновную коронарную артерию идентифицируют для клинициста. На фиг.13a кривые 12-ти отведений расположены в паттерне 3×4, который описан выше. Также представлены три дополнительных отведения, два на правой стороне туловища (V4R и V5R) с двумя на задней стороне сердца (V8 и V9). Обведенные в круг кривые отведений проявляют значительный подъем сегмента ST в группе передних отведений V3 и V4, а также смежных отведениях V2 и V5. Подъем ST также видно в латеральных отведениях V6, I и aVL. Присутствие подъема ST в группе отведений V2, V3, V4, V5, которое может сопровождаться подъемом ST в отведениях V6, I и aVL, указывает на обструкцию левой передней нисходящей (LAD) коронарной артерии, и это заключение можно увидеть напечатанным и выделенным в верхней части отчета на фиг.13a.
На фиг.13b и 13c показано, почему эта группа передних и латеральных отведений указывает на обструкцию LAD. На фиг.13b представлены латеральные отведения aVL и I, воспринимающие левую сторону сердца и, таким образом, более чувствительные к левым коронарным симптомам, чем к правым коронарным симптомам. Отведение V6 латеральной группы отведений аналогичным образом ориентировано, как показано на фиг.13c. На фиг.13c также представлены передние отведения V3 и V4 по отношению к LAD, а также смежные передние отведения V2 и V5. Поскольку эти отведения воспринимают переднюю поверхность сердца, они более чувствительны к симптомам LAD, чем к симптомам LCx. Если используют наборы отведений более высокого порядка вместо набора из 12-ти отведений, отведения с подъемом ST будут зеркально повторяться в опущении ST в отведениях, обращенных к противоположной стенке сердца. Пример этого можно видеть на фиг.13a, где V4R отведение, воспринимающее правую сторону сердца, показывает некоторое опущение ST. Значительный подъем ST в двух группах отведений с левой стороны, таким образом, указывает на LAD коронарную артерию в качестве виновной артерии.
ЭКГ-отчет на фиг.14a показывает подъем ST в нижних отведениях II, III и aVF. Подъем ST также присутствует в заднем отведении V8. Подъем ST заднего отведения зеркально повторяется опущением ST в передних отведениях V1, V2 и V3. Кроме того, уровень опущения ST передних грудных отведений V1-V3 больше, чем подъем ST нижних отведений конечностей II, III и aVF. Этот набор измерений указывает на обструкцию огибающей ветви левой коронарной (LCx) артерии, как сообщено и выделено в верхней части отчета на фиг.14a. Смежные задние отведения V7 и V9, когда их используют, будут показывать подъем ST, схожий с таковым для отведения V8.
На фиг.14b и 14c представлены анатомические иллюстрации для этого указания. Нижние отведения II, III и aVF, представленные на фиг.14b, воспринимают сердце снизу и, таким образом, менее чувствительны к симптомам верхних частей левой и правой коронарных артерий и более чувствительны к обструкциям огибающей ветви левой коронарной артерии, поскольку она оплетает сердце вокруг и снизу. Задние отведения V7, V8 и V9 расположены напротив заднего местоположения LCx и, таким образом, более чувствительны к симптомам LCx, чем более передние RCA и LAD коронарные артерии. Чувствительность этих задних отведений зеркально повторяется опущением ST в передних отведениях V1, V2 и V3. Таким образом, этот набор из подъема ST с совпадающим опущением ST представляет собой указание на обструкцию в LCx коронарной артерии.
На фиг.15a представлен ЭКГ-отчет с подъемом ST в нижней группе отведений II, III и aVF. Подъем ST в отведении III больше, чем таковой в отведении II. Подъем ST также видно в правых грудных отведениях V4R и V5R. Этот набор измерений указывает на обструкцию правой коронарной артерии (RCA), как установлено и выделено в ЭКГ-отчете. Подъем ST или в группе нижних отведений или в группе правых грудных отведений, или оба, указывает на обструкцию RCA. Подъем ST в отведении aVR также может быть представлен. Другие указания, которые также могут быть представлены, включают возможное опущение ST в группе передних (V3, V4) и латеральных (I, aVL, V5) отведений, отражающих подъем ST на отведениях с правой стороны. Уровни опущения ST в целом ниже, чем подъем ST в нижних отведениях, как видно на фиг.15a.
На фиг.15b и 15c показана анатомическая зависимость для этих указаний. Нижние отведения II, III и aVF чувствительны к симптомам в нижней части сердца, где как RCA, так и LAD несут кровь, но отведение III является более проксимальным к правой стороне RCA, чем отведение II, ближнее к LAD на левой стороне. Правые грудные отведения, включающие те, что показаны на фиг.15c, также более чувствительны к симптомам правой стороны. Также отведение aVR чувствительно к симптомам в области правого желудочка и, таким образом, также чувствительны к правой стороне. Опущение ST, отражающее этот подъем ST, будут ожидать в передних и латеральных отведениях, связанных с левой стороной сердца. Следовательно, видно, что этот набор указаний будет идентифицировать RCA как виновную коронарную артерию.
Обструкции левой основной (LM) коронарной артерии, с ее верхним положением на верхней части сердца, можно аналогичным образом идентифицировать. Со ссылкой на ЭКГ-отчет на фиг.16, на обструкцию LM указывает подъем ST в отведении aVR, который ассоциирован с верхней камерой (правым желудочком) сердца. Иногда это сопровождается подъемом ST в отведении VI, однако, в этом случае отведение VI демонстрирует опущение ST. Анормальные уровни ST, в определенной мере присутствующие в других отведениях, будут демонстрировать опущение ST в большинстве отведений. В этом случае обведенные в круг кривые всех других отведений демонстрируют опущение ST, за исключением отведения V4R в связи с его близостью к отведению aVR на правой стороне сердца. Легкий подъем ST в отведении V4R зеркально повторяет опущение ST, наблюдаемое в отведениях на другой стороне сердца. Этот набор измерений указывает на то, что LM представляет собой виновную коронарную артерию. Типичное диффузное опущение ST, наблюдаемое при обструкции LM, как правило, не принимают во внимание в качестве острого ишемического события, но оно имеет ту же или худшую значимость, чем другие острые ишемические события.
В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения, известно, что определенные измерения и паттерны ЭКГ-отведений связаны с окклюзией в определенных артериальных местоположениях. Например, паттерн отклонения сегмента ST для проксимальной окклюзии LAD представляет собой преобладающий подъем ST в прекордиальных отведениях с опущением ST в отведениях III и aVF. Подъем ST в отведениях III и aVF указывает на непроксимальное местоположение. Паттерн сегмента ST для окклюзии проксимальной RCA представляет собой больший подъем ST в отведении III, чем подъем ST в отведении II наряду с изоэлектрическим или поднятым ST в отведении VI. Исходя из этого знания a priori о зависимостях ЭКГ-измерений и местоположениях коронарной окклюзии, разработан набор ЭКГ-измерений, который можно использовать для классификации виновной коронарной артерии и местоположения окклюзии внутри артерии, включая отношение подъема ST в отведении II к подъему ST в отведении III; отношение опущения ST в отведении aVR к опущению ST в отведении aVL; отклонение ST в отведении VI; ось ST, фронтальная плоскость; ось ST, горизонтальная плоскость (грудные отведения); подъем и опущение ST в нижних отведениях; подъем и опущение ST в передних отведениях; и подъем и опущение ST в латеральных отведениях. Кроме того, разработан классификатор для ЭКГ-измерений, в котором используют статистические способы для возможности установления прочной связи с различными местоположениями окклюзии. Например, разработан классификатор для того, чтобы отделять вероятность окклюзии проксимальной RCA окклюзий от средней/дистальной RCA и LCx. В этой конкретной реализации используют логический регрессионный классификатор с использованием двух ЭКГ-измерений, называемый «STelevL2L3» (подъем ST в отведении II минус подъем ST в отведении III) и «trVcgSTangle» (угол ST к векторной кардиограмме в поперечной плоскости). Классификатор используют для того, чтобы получать поверхности вероятности для вероятности различного местоположения артериальной окклюзии. При получении поверхностей вероятности, эти ЭКГ-измерения вычисляют для каждой ЭКГ посредством процессора 54 измерений на фиг.7, как проиллюстрировано на фиг.9a. Два таких измерения ведут к одной точке на графиках в изолиниях. Значение поверхности вероятности в этой точке дает вероятность того, что ЭКГ принадлежит к этому классу. Следовательно, каждая ЭКГ будет иметь вероятность того, что она является членом каждого класса. Наивысшая вероятность определяет, какой класс является наиболее вероятным.
Например, предположим, что ЭКГ имеет значение оси ST 120 градусов и подъем ST II минус подъем ST III равен -100. Обращение к графикам поверхностей вероятности с использованием точки (-120,-100) позволит найти соответствующие вероятности. В проиллюстрированном примере вероятность непроксимальной RCA составляет 0,6. Вероятность проксимальной RCA составляет 0,4, а вероятность LCx ниже 0,1. В этом случае классификатор выдает, что местоположение окклюзии представляет собой непроксимальную RCA.
Частичную окклюзию проксимальной LAD также можно обнаруживать посредством ЭКГ паттернов в MI без подъема ST (NSTEMI). NSTEMI определяют как острый MI посредством биологического маркера, который не демонстрирует диагностического подъема ST. Глубоко инвертированные зубцы T в грудных отведениях с V2 до V4 указывают или на окклюзию проксимальной LAD или менее часто на цереброваскулярную катастрофу (CVA). Реализация по настоящему изобретению также позволяет автоматически обнаруживать окклюзию проксимальной LAD посредством интерпретации комбинации ЭКГ-измерений как сегмента ST, так и зубца T при NSTEMI. ЭКГ критерии, которые можно использовать в такой реализации, включают два смежных отведения из V2, V3 и V4, которые имеют амплитуду зубца T меньше чем 0,5 мВ; случаи как с опущением ST, так и с подъемом ST исключены; зубцы T в отведениях V2-V4 должны быть симметричными; QTc составляет больше 460 мс для женщин и 450 мс для мужчин; длительность QRS составляет меньше чем 130 мс; и случаи с автоматизированной интерпретацией инфаркта миокарда, блокадой пучка Гиса и гипертрофией желудочков исключены. Автоматизированное измерение симметрии зубца T основано на отношении максимального наклона на восходящих и нисходящих глобальных зубцах T; отношении наклона восходящих и нисходящих секущих линий; и отношение участков до и после пика глобального зубца T. Как указано выше, глубоко инвертированные зубцы T в грудных отведениях с V2 до V4 указывают или на окклюзию проксимальной LAD или менее часто на цереброваскулярную катастрофу (CVA).
Когда пациент демонстрирует симптомы сердечного приступа, но ЭКГ-измерения не выявляют значительного подъема ST в каком-либо отведении, отведения следует оценивать на предмет какого-либо из вариантов опущения ST, перечисленных выше. Присутствие указаний на опущение ST, характерных для конкретной обструкции без подъема ST, указывает на частичную блокаду или приближающуюся полную обструкцию рассматриваемой коронарной артерии, и лечащему кардиохирургу следует сообщать об этом для рассмотрения с другими указаниями, найденными врачом.
В дополнение к подъему и опущению ST также можно использовать характеристики, описанные выше, другие ЭКГ-измерения, такие как амплитуды и длительности зубца Q, зубца R, зубца T и интервалы между зубцами, такие как QRS и QT, насколько они применимы к идентификации виновной коронарной артерии. Использование наборов отведений более высокого порядка, включая ЭКГ-системы с использованием от 13 до 18 отведений и ЭКГ карты поверхности тела с 64 и 128 отведениями может обеспечивать дополнительную инкрементальную информацию для повышения точности идентификации виновной коронарной артерии. Для систем с менее чем 12 отведениями, дополнительные сигналы отведений можно получать для того, чтобы реализовать способ по настоящему изобретению с потенциально сниженной точностью.
Финальные выходные данные реализации настоящего изобретения относятся к указанию на одно из следующего: окклюзия проксимальной LAD, средней/дистальной LAD, проксимальной RCA, средней/дистальной RCA или LCx. Эти выходные данные будут наиболее вероятно составлять часть выходного текста алгоритма DXL для 12-ти отведений в покое.