RU2448643C2

RU2448643C2 - Electrocardiograph measuring coordinates and parameters of cardiac electrical activity source

Info

Publication number: RU2448643C2
Application number: RU2010123853/14A
Authority: RU
Inventors: Владлен Викторович Лебедев (RU); Владлен Викторович Лебедев; Михаил Николаевич Крамм (RU); Михаил Николаевич Крамм; Галина Владимировна Жихарева (RU); Галина Владимировна Жихарева; Дмитрий Сергеевич Винокуров (RU); Дмитрий Сергеевич Винокуров; Денис Витальевич Филонов (RU); Денис Витальевич Филонов; Николай Олегович Стрелков (RU); Николай Олегович Стрелков
Original assignee: Владлен Викторович Лебедев; Михаил Николаевич Крамм; Галина Владимировна Жихарева; Дмитрий Сергеевич Винокуров; Денис Витальевич Филонов; Николай Олегович Стрелков
Priority date: 2010-06-15
Filing date: 2010-06-15
Publication date: 2012-04-27
Also published as: RU2010123853A

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention relates to medical equipment. An electrocardiograph measures coordinates and parameters of a cardiac electrical activity source. The electrocardiograph comprises electrodes placed on a patient's body and an assembly of electrode potential amplifiers, a programmed assembly of electrode coordinates measurement by patient's body geometry and an assembly of result visualisation. For the purpose of measuring the coordinates of the cardiac electrical activity source, the electrodes are placed so that to cover a myocardial contour, and there are also integrated complementary assembly of subtraction, assembly of calculation and search assembly of the coordinates and parameters of the cardiac electrical activity source. The assembly of subtraction subtracts actual electrode potentials from the potentials calculated by the coordinates and parameters of the cardiac electrical activity source. The assembly of calculation calculates the electrode potentials by the coordinates and parameters of the cardiac electrical activity source. The search assembly of the coordinates and parameters is designed to enable a search pause after achieving minute errors and to transfer the found coordinates and parameters to the assembly of visualisation.

EFFECT: use of the given invention enables higher diagnostic effectiveness of electrocardiography, early diagnostic of the diseases and determination of disorder coordination.

1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для повышения диагностической эффективности электрокардиографии за счет введения дополнительного измерения координат и параметров источника электрической активности сердца. Результаты важны врачам кардиологам (хирургам и терапевтам) для достижения более ранней диагностики заболеваний и определения координат нарушений.The invention relates to medical equipment and is intended to increase the diagnostic efficiency of electrocardiography by introducing an additional measurement of the coordinates and parameters of the source of electrical activity of the heart. The results are important to cardiologists (surgeons and therapists) to achieve an earlier diagnosis of diseases and determine the coordinates of disorders.

Известны стандартные устройства электрокардиографов (ЭК), возникшие в 1903 году. Их структура показана на фиг. 1 и описана в типовых учебниках [Орлов В.И. Руководство по электрокардиографии М., МИА., 2007 г., Мурашко В.В. и др. Электрокардиография. М., ООО "МЕДпресс", 1998 г.], Стандартный ЭК (фиг.1) содержит набор электродов 1, усилители сигналов 2, визуализаторы/регистраторы графиков электрокардиограмм 7. На основе врачебного опыта по этим графикам проводится анализ и выявляется наличие нарушений работы сердца. Расположение областей нарушений указывается примерно при анализе морфологии графиков, с погрешностью 3-4 см, в основном во фронтальной плоскости. Недостатком описанных устройств является отсутствие физического измерения координат и параметров источника электрической активности сердца.Known standard device electrocardiographs (EC), which arose in 1903. Their structure is shown in FIG. 1 and is described in standard textbooks [Orlov V.I. Guidelines for electrocardiography M., MIA., 2007, Murashko V.V. and other electrocardiography. M., OOO "MEDpress", 1998], Standard EC (Fig. 1) contains a set of electrodes 1, signal amplifiers 2, visualizers / recorders of electrocardiogram graphs 7. Based on medical experience, these graphs are analyzed and the presence of malfunctions is detected hearts. The location of the areas of disturbance is indicated approximately when analyzing the morphology of the graphs, with an error of 3-4 cm, mainly in the frontal plane. A disadvantage of the described devices is the lack of physical measurement of the coordinates and parameters of the source of electrical activity of the heart.

Известен способ (а.с. СССР №735966 A61B 5/04), заключающийся в том, что ЭКГ регистрируется в двухполюсных отведениях от электродов, расположенных по краю грудины. Форма регистрации и анализа ЭКГ классическая. Вследствие использования только морфологического анализа существенного повышения чувствительности диагностики не ожидается. Недостатком устройств является отсутствие способа определения координат и параметров источника электрической активности сердца.A known method (AS USSR No. 735966 A61B 5/04), which consists in the fact that the ECG is recorded in bipolar leads from electrodes located along the edge of the sternum. The ECG registration and analysis form is classic. Due to the use of only morphological analysis, a significant increase in the sensitivity of diagnosis is not expected. The disadvantage of the device is the lack of a method for determining the coordinates and parameters of the source of electrical activity of the heart.

Известен способ (а.с. СССР №768392, A61B 5/02), заключающийся в том, что при съеме ЭКГ электроды расположены на грудине, а отрицательный электрод перемещается с сохранением межэлектродного расстояния 12-13 см. Форма регистрации ЭКГ классическая, измерение координат и параметров источника электрической активности сердца не производится. Как следствие, существенного повышения чувствительности диагностики не ожидается.A known method (AS USSR No. 768392, A61B 5/02), which consists in the fact that when removing the ECG electrodes are located on the sternum, and the negative electrode moves while maintaining the interelectrode distance of 12-13 cm. The registration form of the ECG is classical, measurement of coordinates and parameters of the source of electrical activity of the heart is not produced. As a result, a significant increase in the sensitivity of diagnosis is not expected.

Известны патенты [а.с. RU 2131698 C1, US 2001/0029338 A1, US 2006/0173372 A1, РФ №55266 - 2006, US 20050192503 A1], где используется нахождение дисперсии отклонений (альтернаций) графиков ЭКГ на группе из 30-40 циклов. (ЭКГ снимается тремя конечностными электродами, как в стандартной методике Эйтховена 1903 года). Малые отклонения (альтернации) потенциалов сердца от цикла к циклу ЭКГ возникают за счет изменения возвратного венозного давления, дыхательного процесса, свойств клеточных структур миокарда, влияния симпатической и парасимпатической нервной системы. Диагностика проводится по эвристическим параметрам. Недостаток метода в том, что отсутствует прямое измерение координат и параметров источника электрической активности сердца.Patents are known [a.s. RU 2131698 C1, US 2001/0029338 A1, US 2006/0173372 A1, RF No. 55266 - 2006, US 20050192503 A1], where the dispersion of deviations (alternations) of ECG graphs is used on a group of 30-40 cycles. (The ECG is taken by three limb electrodes, as in the standard Eithoven method of 1903). Small deviations (alternations) of the potentials of the heart from cycle to cycle of the ECG arise due to changes in the return venous pressure, respiratory process, the properties of the myocardial cell structures, the influence of the sympathetic and parasympathetic nervous system. Diagnostics is carried out according to heuristic parameters. The disadvantage of this method is that there is no direct measurement of the coordinates and parameters of the source of electrical activity of the heart.

Известен патент (а.с. RU 2131698 C1 6 A61B 5/04), специфика которого заключается в особом расположении ЭКГ электродов. Электроды располагаются в области проекции миокарда в специальной системе координат. Графики регистрации ЭКГ традиционны, однако утверждается, что за счет предлагаемой расстановки электродов достигается уменьшение треморных помех от мышц. Существенного повышения чувствительности диагностики не ожидается, т.к. шумы при стандартной методике могут уменьшаться другими способами, например накоплением циклов ЭКГ. Недостатком метода является отсутствие прямого измерения координат и параметров источника электрической активности сердца.A patent is known (a.s. RU 2131698 C1 6 A61B 5/04), the specificity of which lies in the special arrangement of the ECG electrodes. The electrodes are located in the area of the projection of the myocardium in a special coordinate system. ECG recording schedules are traditional, but it is argued that due to the proposed arrangement of electrodes, tremor interference from muscles is reduced. A significant increase in the sensitivity of diagnosis is not expected, because noise with a standard technique can be reduced in other ways, for example, by accumulation of ECG cycles. The disadvantage of this method is the lack of direct measurement of the coordinates and parameters of the source of electrical activity of the heart.

Наиболее близким прототипом является патент "Sistem and metod for noninvasive electrocardiografic imaidging (ECGI) using generalized minimum residual (GMRes)" [PATENT US №7016719 B2 Mart 21, 2006]. Сущность патента представлена на фиг. 2, а поясняющие рисунки приведены на фиг. 3. Применен многоэлектродный жилет на торсе пациента и одномоментное (изохронное) снятие потенциалов электродов. Координаты электродов находятся с использованием рентгеновского томографа (КТ). Потенциалы электродов обеспечивают построение изохронных карт эквипотенциалей на поверхности тела, далее пересчитываются к эпикарду. В верхней части фиг. 3 показана общая структура устройства, в нижней - более подробная.The closest prototype is the patent "Sistem and metod for noninvasive electrocardiografic imaidging (ECGI) using generalized minimum residual (GMRes)" [PATENT US No. 7016719 B2 Mart 21, 2006]. The essence of the patent is presented in FIG. 2, and explanatory drawings are shown in FIG. 3. A multi-electrode vest on the patient’s torso and simultaneous (isochronous) removal of electrode potentials were used. The coordinates of the electrodes are found using an X-ray tomograph (CT). The potentials of the electrodes provide the construction of isochronous maps of equipotentials on the surface of the body, then are recounted to the epicardium. At the top of FIG. 3 shows the general structure of the device, in the lower - more detailed.

Математическая обработка обеспечивает установление связи между потенциалами электродов, координатами электродов и эквипотенциалями поверхности тела, затем пересчитываются к эквипотенциалям эпикарда (узлы 141 на фиг.3). Проводится расчет многомерной матрицы A (связывающей массив потенциалов на поверхности торса V_T с массивом потенциалов на поверхности эпикарда V_E) и вычисление V_T=AV_E. Основная трудоемкость математической обработки заключается в обращении матрицы A, для чего авторы предлагают использовать итерационную процедуру с регуляризацией по Тихонову. Однако регуляризация по Тихонову накладывает ограничения на величину пространственных производных рассчитываемых потенциалов. Авторы предлагают дополнить метод Тихонова методом GMRes (PATENT US №7016719 B2 Mart 21, 2006), в котором аппроксимация искомой обратной матрицы A^-1 в n-й итерации ищется как проекция матрицы на подпространство Крылова К(n), причем число итераций может контролироваться с помощью матрицы Гессенберга. В результате обращения матрицы А определяется одномоментный массив потенциалов на поверхности эпикарда (узел 144, фиг.3). Конечная обработка массива потенциалов на эпикарде приводит к построению карт эквипотенциалей (линий равного потенциала) для выбранных моментов времени (узел 145, фиг.3). Результаты визуализации предназначены для диагностических заключений врачей.Mathematical processing ensures the establishment of a connection between the potentials of the electrodes, the coordinates of the electrodes and the equipotentials of the surface of the body, then are converted to the equipotentials of the epicardium (nodes 141 in figure 3). A multidimensional matrix A is calculated (connecting the potential array on the torso surface V _T with the potential array on the epicardial surface V _E ) and V _T = AV _{E is} calculated. The main complexity of mathematical processing is the inversion of matrix A, for which the authors propose using an iterative procedure with Tikhonov regularization. However, the Tikhonov regularization imposes restrictions on the magnitude of the spatial derivatives of the calculated potentials. The authors propose to supplement the Tikhonov method with the GMRes method (PATENT US No. 7016719 B2 Mart 21, 2006), in which the approximation of the desired inverse matrix A ^-1 in the nth iteration is sought as the projection of the matrix onto the Krylov subspace K (n), and the number of iterations can be controlled using the Hessenberg matrix. As a result of the inversion of matrix A, an instantaneous array of potentials is determined on the surface of the epicardium (node 144, Fig. 3). The final processing of the potential array on the epicardium leads to the construction of maps of equipotentials (lines of equal potential) for the selected time instants (node 145, Fig. 3). Imaging results are intended for diagnostic reports by doctors.

Метод, предложенный в патенте прототипа, громоздок и дорог. Представляемая врачу информация объемная и многоплановая, что затрудняет восприятие и постановку диагноза. Карты эквипотенциалей многочисленны, т.к. привязаны к последовательности всех моментов времени (для цикла ЭКГ это десятки точек времени). Применение многоэлектродного жилета затруднительно, ибо пациенты имеют разную конституцию тела, а одномоментный ввод в ЭВМ сигналов 240 электродов громоздок. Нахождение координат электродов требует использования рентгеновского томографа. Обращение матрицы А большой размерности, связывающей массивы потенциалов на поверхности эпикарда с потенциалами на поверхности торса, требует больших вычислительных мощностей ЭВМ. Процедура длительная. Все это исключает применение комплекса для мобильных и оперативных обследований, для массового применения в системе здравоохранения, в каждой поликлинике и больнице. В прототипе прямого измерения координат и параметров источника электрической активности сердца не производится. Диагностические заключения предлагается делать на основании морфологического анализа карт эквипотенциалей и ЭКГ. Это доступно только специально подготовленным врачам высокой квалификации.The method proposed in the prototype patent is cumbersome and expensive. The information presented to the doctor is voluminous and multifaceted, which complicates the perception and diagnosis. Equipotential maps are numerous, because tied to a sequence of all points in time (for an ECG cycle, these are dozens of time points). The use of a multi-electrode vest is difficult, because patients have different body constitutions, and simultaneous input of 240 electrodes signals into a computer is cumbersome. Finding the coordinates of the electrodes requires the use of an X-ray tomograph. Inversion of a large-dimensional matrix A, connecting arrays of potentials on the surface of the epicardium with potentials on the surface of the torso, requires large computing power of the computer. The procedure is lengthy. All this excludes the use of the complex for mobile and operational examinations, for mass use in the healthcare system, in every clinic and hospital. In the prototype, direct measurement of the coordinates and parameters of the source of electrical activity of the heart is not performed. Diagnostic conclusions are proposed to be made on the basis of morphological analysis of maps of equipotentials and ECG. This is available only to specially trained highly qualified doctors.

В рассмотренных аналогах, в прототипе и в предлагаемом нами устройстве общим является наличие электродов на поверхности тела пациента, усилителей с АЦП и узла визуализации 7 (см. фиг. 1). Полностью предлагаемое устройство показано на фиг. 4. Новое устройство позволяет устранить недостатки приведенных патентов за счет того, что дополнительно к стандартной ЭКГ производится а) измерение координат и параметров источника электрической активности сердца; б) отображается на общем графике движение во времени координат и параметров источника электрической активности сердца (для комплексов Р, QRS, Т в виде графиков - треков); в) габариты нового устройства и методика сьема ЭКГ мало отличаются от таковых для стандартных электрокардиографов.In the considered analogues, in the prototype and in the device we offer, the common thing is the presence of electrodes on the surface of the patient’s body, amplifiers with ADC and imaging unit 7 (see Fig. 1). The fully proposed device is shown in FIG. 4. The new device allows to eliminate the disadvantages of the patents due to the fact that in addition to the standard ECG, a) measurements of the coordinates and parameters of the source of electrical activity of the heart are performed; b) the motion in time of the coordinates and parameters of the source of electrical activity of the heart is displayed on the general graph (for complexes P, QRS, T in the form of graphs - tracks); c) the dimensions of the new device and the method of ECG recording are not much different from those for standard electrocardiographs.

Технический результат обеспечивается тем, что электроды располагаются пространственно-распределенно относительно проекции сердца на груди пациента, например в виде двух поясов по 6 электродов, первый - по верхней границе сердца на уровне 4-го межреберья, второй - на 8-10 см ниже (фиг. 5). Для определения координат грудных электродов используется модель тела в виде эллиптического цилиндра, для которого вводится три параметра (высота торса пациента Н, ширина 2а и толщина 2b, фиг.5). Координаты электродов рассчитываются программно. Снятый ЭКГ сигнал подвергается обработке на ЭВМ, как и в патенте прототипа. Однако вместо расчета эквипотенциалей, что заявлено в прототипе, находятся координаты и параметры источника электрической активности сердца пациента. Структура прототипа, представленная на фиг. 2, изменяется. Новая структура представлена на фиг. 4. Общие с узлами стандартного электрокардиографа фиг. 1 узлы 1, 2, 7 дополняются узлами 3, 4, 5, 6. В узле 3 происходит вычитание из реальных потенциалов электродов на выходе узла 2 расчетных потенциалов тех же электродов, полученных от узла 5. В узле 6 по данным геометрии торса определяются координаты электродов. В узле 5 потенциалы рассчитываются по значениям координат электродов из узла 6 и по значениям координат и параметров источника электрической активности сердца, итерационно перебираемых в узле поиска 4. По достижении минимума ошибки вычитания (в узле 3) поиск в узле 4 останавливается. Из узла 4 зафиксированные после остановки поиска координаты и параметры передаются в узел 7 для визуализации. Программные узлы прототипа: 141 (расчет геометрических связей между поверхностью грудной клетки и поверхностью эпикарда), 142 (расчет матрицы коэффициентов А для перехода от массива потенциалов эпикарда к массиву потенциалов на поверхности грудной клетки), 144 (определение эпикардиальных потенциалов) и 145 (определение эпикардиальных ЭКГ и эквипотенциалей) исключаются (или могут использоваться дополнительно для научных исследований)..The technical result is ensured by the fact that the electrodes are spatially distributed relative to the projection of the heart on the patient’s chest, for example, in the form of two belts of 6 electrodes, the first one along the upper border of the heart at the level of the 4th intercostal space, the second 8-10 cm lower (FIG. . 5). To determine the coordinates of the chest electrodes, a body model is used in the form of an elliptical cylinder, for which three parameters are entered (the patient’s torso height H, width 2a and thickness 2b, FIG. 5). The coordinates of the electrodes are calculated by software. The recorded ECG signal is processed on a computer, as in the patent of the prototype. However, instead of calculating the equipotentials, which is stated in the prototype, the coordinates and parameters of the source of electrical activity of the patient’s heart are found. The prototype structure shown in FIG. 2, is changing. The new structure is shown in FIG. 4. Common with the nodes of the standard electrocardiograph of FIG. 1, nodes 1, 2, 7 are supplemented by nodes 3, 4, 5, 6. In node 3, the calculated potentials of the same electrodes obtained from node 5 are subtracted from the actual potentials of the electrodes at the output of node 2; in node 6, the coordinates are determined from the torso geometry electrodes. At node 5, the potentials are calculated by the coordinates of the electrodes from node 6 and by the coordinates and parameters of the source of electrical activity of the heart, iteratively sorted through the search node 4. Upon reaching the minimum of the subtraction error (in node 3), the search in node 4 stops. From node 4, the coordinates and parameters recorded after stopping the search are transmitted to node 7 for visualization. Software nodes of the prototype: 141 (calculation of geometric relationships between the surface of the chest and the surface of the epicardium), 142 (calculation of the matrix of coefficients A for moving from the array of potentials of the epicardium to the array of potentials on the surface of the chest), 144 (determination of epicardial potentials) and 145 (determination of epicardial ECG and equipotentials) are excluded (or can be used additionally for scientific research) ..

Программная обработка в предлагаемом устройстве использует следующую процедуру. Для каждого i-того электрода рассчитываются его потенциал ϕ_i(x, y, z, M_x, M_y, M_z), где x, y, z (координаты), порожденные итерационно перебираемыми параметрами источника электрической активности сердца, и М_x, М_y, М_z - проекции мощности источника. Рассчитанные значения Ф_i сравниваются с реально измеренными для каждого из i-электродов. Различие реальных и расчетных потенциалов является мерой ошибки в процедуре поиска. В условиях, когда измеренные потенциалы имеют аддитивную шумовую составляющую с гауссовым законом распределения, оптимальной по критерию минимума среднего квадратичного отклонения является стратегия поиска характеристик оценок

,

, с минимизацией невязки f:Software processing in the proposed device uses the following procedure. For each i-th electrode, its potential ϕ _i (x, y, z, M _x , M _y , M _z ) is calculated, where x, y, z (coordinates) generated by iteratively sorted parameters of the source of electrical activity of the heart, and M _x , M _y , M _z - projection of the source power. The calculated values of Ф _{i are} compared with the actually measured for each of the i-electrodes. The difference between real and calculated potentials is a measure of the error in the search procedure. Under conditions when the measured potentials have an additive noise component with a Gaussian distribution law, the search strategy for the characteristics of estimates is optimal according to the criterion of the minimum standard deviation

,

, minimizing the residual f:

где f - сумма квадратов разностей измеренных потенциалов

от расчетных. Последовательными итерациями параметры источника электрической активности сердца изменяются до тех пор, пока различие расчетных и реально измеренных потенциалов на электродах, а следовательно, и невязка f не станет минимальной (допустимой). Найденные в этот момент параметры отождествляются с параметрами реального источника электрической активности сердца и выводятся на график.where f is the sum of the squared differences of the measured potentials

from settlement. By successive iterations, the parameters of the source of the electrical activity of the heart change until the difference between the calculated and actually measured potentials on the electrodes, and therefore the residual f, becomes minimal (permissible). The parameters found at this moment are identified with the parameters of the real source of electrical activity of the heart and are displayed on the graph.

Используемые в предлагаемом устройстве узлы 3, 4, 5, 6 просты по реализации и не дороги, не требуют большой мощности ЭВМ (достаточно типового ПК или ноутбука), а в прототипе неизбежно использование мощной супер ЭВМ, что определяется расчетом матриц высокой размерности. Выходные параметры предлагаемого электрокардиографа конкретны и физически понятны - это координаты и параметры (амплитуда и углы) источника электрической активности сердца, в то время как прототип в качестве выходных данных предлагает набор карт эквипотенциалей для последовательности моментов времени. По картам эквипотенциалей диагностические заключения может делать только специально обученный врач высокой квалификации.The nodes 3, 4, 5, 6 used in the proposed device are simple to implement and not expensive, do not require a large computer power (a typical PC or laptop is enough), and a powerful super computer is inevitable in the prototype, which is determined by the calculation of high-dimensional matrices. The output parameters of the proposed electrocardiograph are specific and physically understandable - these are the coordinates and parameters (amplitude and angles) of the source of electrical activity of the heart, while the prototype offers a set of equipotential maps for a sequence of time points as output data. On the cards of equipotentials, diagnostic conclusions can only be made by a specially trained, highly qualified doctor.

Основные отличия от прототипа заключаются в следующем. Во-первых, изменяется структура электродных отведений: вместо матрицы множества электродов (до 240 штук прототипа) используется два пояса по 6 электродов, соответственно уменьшается число усилителей и каналов АЦП, упрощается ввод в ЭВМ. Во-вторых, не требуются ресурсоемкие и затратные в финансовом отношении процедуры рентгеновского сканирования пациента. В-третьих, в программной части вместо сложного расчета матриц высокой размерности, связывающих потенциалы на поверхности эпикарда с поверхностными потенциалами и последующей процедуры обращения матрицы A по Тихонову (или методом GMRes), в предлагаемом методе проводится поиск всего 6-ти параметров источника электрической активности сердца. Требуемая мощность ЭВМ, затраты ресурсов и времени измерения уменьшаются примерно на два порядка. В-четвертых, врачу представляется небольшой объем визуальной информации в виде карт эквипотенциалей, а графики траекторий координат и параметров источника электрической активности сердца. Вид выходных документов электрокардиографа с измерением параметров электрической активности сердца показан на фиг. 6. На верхнем рисунке фиг. 6 представлен график (трек) изменения координат источника электрической активности сердца для комплексов P, QRS, T (P - верхний график, QRS - охватывающий график, T - средний график), на нижнем совмещены треки координат со структурой миокарда. По изменению траектории трека врач судит о наличии нарушения и о координатах области нарушения.The main differences from the prototype are as follows. Firstly, the structure of electrode leads changes: instead of a matrix of many electrodes (up to 240 prototype pieces), two belts of 6 electrodes are used, the number of amplifiers and ADC channels decreases, and computer input is simplified. Secondly, it does not require resource-intensive and financially expensive procedures for x-ray scanning of the patient. Thirdly, instead of a complex calculation of high-dimensional matrices connecting the potentials on the epicardium surface with surface potentials and the subsequent procedure for inverting matrix A according to Tikhonov (or the GMRes method), the proposed method searches for only 6 parameters of the source of electrical activity of the heart . The required computer power, resource costs and measurement time are reduced by about two orders of magnitude. Fourth, a small amount of visual information is presented to the doctor in the form of maps of equipotentials, and graphs of the trajectories of coordinates and parameters of the source of electrical activity of the heart. A view of the output documents of the electrocardiograph with the measurement of the parameters of the electrical activity of the heart is shown in FIG. 6. In the upper figure of FIG. Figure 6 shows a graph (track) of the change in the coordinates of the source of electrical activity of the heart for complexes P, QRS, T (P is the upper graph, QRS is the covering graph, T is the middle graph), the coordinates of the coordinates with the myocardium structure are combined at the bottom. By changing the track path, the doctor judges the presence of a violation and the coordinates of the area of violation.

Электрокардиограф с измерением координат и параметров источников электрической активности сердца работает следующим образом. Электроды 1 располагаются по заданной методике пространственно-распределенно на поверхности грудной клетки, например, согласно фиг. 5. Параметры геометрии грудной клетки пациента (высота торса, ширина и толщина) измеряются и вводятся в узел 6 (фиг. 4), в этом узле рассчитываются координаты электродов по модели тела. В узле 5 рассчитываются потенциалы электродов по данным координат электродов из узла 6 и данным параметров источника электрической активности сердца, получаемым в узле 4. В узле 3 производится вычитание реальных потенциалов электродов (с выхода узла 2) из расчетных (с выхода узла 5). В узле 4 происходит поиск - изменение (итерации) параметров источника электрической активности сердца. При достижении минимальных ошибок вычитания на выходе узла 3 принимается решение об остановке поиска в узле 4, а зафиксированные параметры из узла 4 передаются в узел визуализации 7 для визуализации результатов. Отображаются полученные координаты, треки их движения и изменение параметров во времени.An electrocardiograph measuring the coordinates and parameters of the sources of electrical activity of the heart works as follows. The electrodes 1 are arranged according to a predetermined technique spatially distributed on the surface of the chest, for example, according to FIG. 5. The parameters of the patient’s chest geometry (torso height, width and thickness) are measured and entered into node 6 (Fig. 4), in this node the coordinates of the electrodes are calculated according to the body model. In node 5, the potentials of the electrodes are calculated according to the coordinates of the electrodes from node 6 and the data of the parameters of the source of electrical activity of the heart, obtained in node 4. In node 3, the real potentials of the electrodes (from the output of node 2) are subtracted from the calculated (from the output of node 5). In node 4, a search occurs - a change (iteration) of the parameters of the source of electrical activity of the heart. Upon reaching the minimum subtraction errors at the output of node 3, a decision is made to stop the search in node 4, and the recorded parameters from node 4 are transmitted to visualization node 7 to visualize the results. The resulting coordinates, their motion tracks and the change in parameters over time are displayed.

Электрокардиограф с измерением координат и параметров источников электрической активности сердца может быть выполнен на типовых радиоэлектронных микросхемах. Конструктивно он состоит из трех составляющих: 1) электродов, 2) усилителей и 3) типового ПК, например ноутбук. В качестве программного обеспечения используются следующие программы: 1) расчет потенциалов электродов по заданным параметрам; 2) сравнение вычитанием расчетных и измеренных потенциалов и принятия решения о достижении малых значений разности потенциалов; 3) поиск координат и параметров источника электрической активности сердца до достижения минимального значения разности измеренных и расчетных потенциалов электродов; 4) отображение результатов в виде траекторий параметров источника электрической активности сердца во времени.An electrocardiograph with measuring the coordinates and parameters of the sources of electrical activity of the heart can be performed on standard radio electronic circuits. Structurally, it consists of three components: 1) electrodes, 2) amplifiers and 3) a typical PC, for example a laptop. The following programs are used as software: 1) calculation of electrode potentials according to specified parameters; 2) comparison by subtraction of the calculated and measured potentials and the decision to achieve small values of the potential difference; 3) a search for the coordinates and parameters of the source of electrical activity of the heart until the minimum value of the difference between the measured and calculated potentials of the electrodes is reached; 4) displaying the results in the form of trajectories of the parameters of the source of electrical activity of the heart in time.

Claims

An electrocardiograph with measuring the coordinates and parameters of the source of electrical activity of the heart as part of the electrodes and the electrode potential amplifiers assembly, the software for calculating the coordinates of the electrodes according to the patient’s torso geometry and the results visualization unit, characterized in that it is capable of measuring the coordinates of the electrical activity source of the heart why the electrodes are located with the coverage of the myocardial contour and additionally introduced:
- a node for subtracting the real potentials of the electrodes from the potentials calculated by the coordinates and parameters of the source of electrical activity of the heart, configured to generate a stop command to search for coordinates and parameters when small errors are achieved after subtraction,
- node calculation of the potentials of the electrodes according to the coordinates and parameters of the source of electrical activity of the heart,
- site search coordinates and parameters of the source of electrical activity of the heart, made with the possibility of stopping the search upon reaching small errors and with the possibility of transmitting the found coordinates and parameters to the visualization unit,
moreover, the output of the node of the electrode potential amplifier is connected to the first input of the subtraction node, the second input of the subtraction node is connected to the output of the node for calculating the potentials of the electrodes, the output of the subtraction node is connected to the input of the node for searching coordinates and parameters of the sources of electrical activity of the heart, the first output of the node for searching coordinates and parameters of the electric source activity of the heart is connected to the first input of the node for calculating the potentials of the electrodes, the second input of the node for calculating the potentials of the electrodes is connected to the output of the node for calculating the coordinates of ektrodov, and finally, the second output node search coordinates and parameters of the source of electrical activity of the heart is connected to the input node visualization.