СПОСОБ НЕИНВАЗИВНОГО ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СЕРДЦА

1. Способ неинвазивного электрофизиологического исследования сердца, включающий следующие стадии:
закрепление одноразовых регистрирующих электродов на поверхности грудной клетки;
регистрация ЭКГ во множестве однополюсных отведений с поверхности грудной клетки;
обработка ЭКГ-сигналов в режиме реального времени;
ретроспективная обработка полученных ЭКГ;
компьютерная (КТ) или магнитно-резонансная (МРТ) томография грудной клетки пациента закрепленными электродами;
построение и редактирование компьютерных вексельных моделей органов грудной клетки и сердца;
построение при помощи компьютерной программы полигональных моделей торса, сердца, легких и других органов грудной клетки;
определение усредненного коэффициента удельной электропроводности для крупных анатомических структур грудной клетки по данным КТ или МРТ на основе известных соответствий между типом биологической ткани и числом Хаунсфилда (при КТ) или интенсивностью МР-сигнала (при МРТ) и типом биологической ткани и ее удельной электропроводностью;
определение координат регистрирующих электродов на поверхности грудной клетки;
интерполяция значений ЭКГ-сигналов в узлы полигональной сетки (получение изопотенциальных карт на полигональной модели торса);
реконструкция потенциала электрического поля в заданных точках грудной клетки, эпикардиальной поверхности сердца, поверхности межжелудочковой и межпредсердной перегородок на основе модели грудной клетки с кусочно-постоянным коэффициентом электропроводности;
визуализация результатов реконструкции электрического поля сердца в виде эпикардиальных электрограмм, изохронных и изопотенциальных карт, а также динамических карт (propagation maps) на полигональных моделях сердца и его структур;
клиническая оценка результатов.
2. Способ по п.1, в котором для КТ используют наклеиваемые металлические хлор-серебряные электроды, а для МРТ - наклеиваемые графитовые электроды.
3. Способ по п.1, в котором одноразовые электроды закрепляют в виде горизонтальных 5-8 поясов, расположенных на одинаковых расстояниях по вертикали, причем первый пояс располагают на уровне грудинно-ключичного сочленения, а последний пояс - на уровне нижнего края реберной поверхности и каждый пояс включает от 16 до 30 электродов, расположенных на одинаковых расстояниях по окружности грудной клетки.
4. Способ по пункту 1, в котором для построения вексельной модели используют алгоритм факторизации «сдвиг-деформация» для преобразования просмотра (Shear-Warp Factorization of the Viewing Transformation).
5. Способ по п.1, в котором стадия построения полигональных моделей включает следующие этапы:
фильтрация исходных вексельных моделей для уменьшения уровня случайного шума;
построение триангуляционной поверхности методом «марширующих кубов» или «методом исчерпывания» («advancing front method»);
разреживание и улучшение качества сетки с использованием метода пуассоновской реконструкции (Poisson Surface Reconstruction).
6. Способ по п.1, в котором определение коэффициента удельной электропроводности каждой точки грудной клетки определяют на основе известных соответствий между типом биологической ткани и числом Хаунсфилда (при КТ) или интенсивностью МР-сигнала (при МРТ) с одной стороны и типом биологической ткани и ее удельной электропроводностью с другой стороны.
7. Способ по п.1, в котором определение координат регистрирующих электродов проводится в автоматическом режиме по данным КТ или МТР грудной клетки.
8. Способ по п.1, в котором интерполяция значений ЭКГ-сигналов полигональной сетки осуществляют с использованием радиальных базисных функций.
9. Способ по п.1, в котором реконструкцию потенциала электрического поля сердца проводят путем численного решения задачи Коши для уравнения Лапласа методом граничных элементов, включающим итерационное решение итоговой системы матрично-векторных уравнений, причем для решения тех уравнений системы, матрицы которых характеризуются большим числом обусловленности, используют регуляризирующие методы и общее число итераций алгоритма определяют по принципу невязки (принцип Морозова).
10. Способ по п.7. в котором для решения тех уравнений из системы матрично-векторных уравнений, матрицы которых характеризуются большим числом обусловленности, используется метод регуляризации Тихонова, причем параметр регуляризации определяют по формуле
0
где α - параметр регуляризации, α - малый действительный параметр, зависящий от погрешности задания граничных условий обратной задачи электрокардиографии, p - положительный действительный параметр, зависящий от скорости сходимости итерационной процедуры, β - положительный действительный параметр, зависящий от точности начального приближения в итерационной процедуре, k - номер итерации.
11. Способ по п.7, в котором для решения тех уравнений из системы матрично-векторных уравнений, матрицы которых характеризуются большим числом обусловленности, используется регуляризирующий алгоритм на основе SVD-разложения матрицы уравнения с заменой нулями сингулярных чисел, меньших заданного положительного числа ε, причем параметр ε определяют согласно формуле
0
-(k/2)
ε=ε+β·p,
0
где ε - малый действительный параметр, зависящий от погрешности задания граничных условий обратной задачи электрокардиографии, p - положительный действительный параметр, зависящий от скорости сходимости итерационной процедуры, β - положительный действительный параметр, зависящий от точности начального приближения в итерационной процедуре, k - номер итерации.
12. Способ по п.7, в котором для решения тех уравнений из системы матрично-векторных уравнений, матрицы которых характеризуются большим числом обусловленности, используется регуляризирующий алгоритм на основе итерационного метода обобщенных минимальных невязок (Generalized minimal residual method) с ограничением числа итераций, причем требуемое число итераций определяют по формуле
0
n=n+λ·k,
0
где n - число итераций алгоритма, k - номер итерации в общей итерационной процедуре, n и λ - положительные целые числа, зависящие от точности начального приближения и скорости сходимости процедуры (11)-(13).
13. Способ по п.7, в котором уравнения системы матрично-векторных уравнений решаются на основе «быстрого мультипольного метода» (Fast Multipole Method).