Медицинская Техника / Медицинская техника №3, 2017 / с. 23-27

Современные медико-технические концепции анализа эндокардиальных сигналов при фибрилляции предсердий

А.П. Зарецкий, А.П. Кулешов, Г.А. Громыко

Аннотация

Фибрилляция предсердий (ФП) является наиболее распространенной аритмией, встречающейся в клинической практике, однако окончательного понимания механизмов возникновения, распространения и повторной инициации этой аритмии нет. Описанный факт является лимитирующим не только с научной точки зрения, но и с практической, поскольку из-за отсутствия единой теории не могут быть разработаны регламентирующие документы для лечения данной патологии. В последнее время наблюдается повышенный интерес к теории, базирующейся на том, что спиральные волны, или роторы, имеющие специфические особенности для каждого предсердия, являются источником запуска фибрилляции, поэтому могут служить мишенью для радиочастотного воздействия при эндокардиальных малоинвазивных вмешательствах. Также существует подход, основанный на поиске участков предсердия, в которых могут быть зарегистрированы комплексные фракционированные предсердные эндограммы (КФПЭ). В настоящей статье представлены основные концепции анализа предсердных сигналов во время фибрилляции предсердий, отражающие как технические, так и медицинские аспекты.

Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Алексей Петрович Зарецкий, канд. техн. наук, ст. научный сотрудник,
Аркадий Павлович Кулешов, инженер, кафедра радиотехники и систем управления, Московский физико-технический институт (государственный университет), г. Долгопрудный,
Григорий Алексеевич Громыко, канд. мед. наук, врач, сердечно-сосудистый хирург, отделение рентгенхирургических методов диагностики и лечения тахиаритмий, ФГКУ «ГВКГ им. акад. Н.Н. Бурденко» МО РФ, г. Москва,
e-mail: a.p.zaretskiy@gmail.com

Список литературы

1. Bollmann А., Husser D., Mainardi L., Lombardi F., Langley P., Murray A., Rieta J.J., Millet J., Olsson S.B., Stridh M., Sцrnmo L. Analysis of surface electrocardiograms in atrial fibrillation: Techniques, research, and clinical applications // Europace. 2006. Vol. 8. № 11. PP. 911-926.
2. Sцrnmo L., Stridh M., Husser D., Bollmann A., Olsson S.B. Analysis of atrial fibrillation: From electrocardiogram signal processing to clinical management // Philos Transact: A Math. Phys. Eng. Sci. 2009. Vol. 367. № 1887. PP. 235-253.
3. Slocum J., Byrom E., McCarthy L., Sahakian A., Swiryn S. Computer detection of atrioventricular dissociation from surface electrocardiograms during wide QRS complex tachycardias // Circulation. 1985. Vol. 72. № 5. PP. 1028-1036.
4. Rieta J.J., Castells F., Sбnchez C., Zarzoso V., Millet J. Atrial activity extraction for atrial fibrillation analysis using blind source separation // IEEE Trans. Biomed. Eng. 2004. Vol. 51. № 7. PP. 1176-1186.
5. Holm M., Pehrson S., Ingemansson M., Sцrnmo L., Johansson R., Sandhall L., Sunemark M., Smideberg B., Olsson C., Olsson S.B. Non-invasive assessment of the atrial cycle length during atrial fibrillation in man: Introducing, validating and illustrating a new ECG method // Cardiovasc Res. 1998. Vol. 38. № 1. PP. 69-81.
6. Niwano S., Sasaki T., Kurokawa S., Kiryu M., Fukaya H., Hatakeyama Y., Niwano H., Fujiki A., Izumi T. Predicting the efficacy of antiarrhythmic agents for interrupting persistent atrial fibrillation according to spectral analysis of the fibrillation waves on the surface ECG // Circulation. 2009. Vol. 73. № 7. PP. 1210-1218.
7. Bollmann A., Kanuru N.K., McTeague K.K., Walter P.F., DeLurgio D.B., Langberg J.J. Frequency analysis of human atrial fibrillation using the surface electrocardiogram and its response to ibutilide // American Journal Cardiology. 1998. Vol. 81. № 12. PP. 1439-1445.
8. Langberg J., Burnette J.C., McTeague K.K. Spectral analysis of the electrocardiogram predicts recurrence of atrial fibrillation after cardioversion // Journal Electrocardiology. 1998. Vol. 31. PP. 80-84.
9. Faes L., Nollo G., Antolini R., Gaita F., Ravelli F. A method for quantifying atrial fibrillation organization based on wave- morphology similarity // IEEE Trans. Biomed. Eng. 2002. Vol. 49. № 12. PP. 1504-1513.
10. Alcaraz R., Rieta J.J. A review on sample entropy applications for the non-invasive analysis of atrial fibrillation electrocardiograms // Biomed. Signal Process Control. 2010. Vol. 5. PP. 1-14.
11. Sih H.J. Measures of organization during atrial fibrillation // Annali dell’Istituto superior di sanitа. 2001. Vol. 37. № 3. PP. 361-369.
12. Nademanee K., McKenzie J., Kosar E., Schwab M., Sunsaneewitayakul B., Vasavakul T., Khunnawat C., Ngarmukos T. A new approach for catheter ablation of atrial fibrillation: Mapping of the electrophysiologic substrate // J. Am. Coll. Cardiol. 2004. Vol. 43. № 11. PP. 2054-2056.
13. Shan Z., Van Der Voort P.H., Blaauw Y., Duytschaever M., Allessie M.A. Fractionation of electrograms and linking of activation during pharmacologic cardioversion of persistent atrial fibrillation in the goat // J. Cardiovasc. Electrophysiol. 2004. Vol. 15. № 5. PP. 572-580.
14. Dosdall D.J., Ideker R.E. Intracardiac atrial defibrillation // Heart Rhythm. 2007. Vol. 4. № 3. PP. 51-56.
15. Shkurovich S., Sahakian A.V., Swiryn S. Detection of atrial activity from high-voltage leads of implantable ventricular defibrillators using a cancellation technique // IEEE Trans. Biomed. Eng. 1998. Vol. 45. № 2. PP. 229-234.
16. Mase M., Faes L., Antolini R., Scaglione M., Ravelli F. Quantification of synchronization during atrial fibrillation by shannon entropy: Validation in patients and computer model of atrial arrhythmias // Physiological Measurement. 2005. Vol. 26. № 6. PP. 911-923.
17. Houben R.P., Allessie M.A. Processing of intracardiac electrograms in atrial fibrillation. Diagnosis of electropathological substrate of AF // IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine. 2006. Vol. 25. № 6. PP. 40-51.
18. Rieta J.J., Hornero F. Comparative study of methods for ventricular activity cancellation in atrial electrograms of atrial fibrillation // Physiol. Meas. 2007. Vol. 28. № 8. PP. 925-936.
19. Widrow B., Glover J.R., McCool J.M. et al. Adaptive noise cancelling: Principles and applications // Proceedings of the IEEE. 1975. Vol. 63. № 12. PP. 1692-1716.
20. Malmivuo J., Plonsey R. Bioelectromagnetism: Principles and Applications of Bioelectric and Biomagnetic Fields. – Oxford University Press, 1995. P. 358.
21. Hyvarinen A., Karhunen J., Oja E. Independent Component Analysis. – John Wiley & Sons, Inc., 2001. P. 412.
22. Welch P.D. Use of Fast Fourier Transform for estimation of power spectra: A method based on time averaging over short modified periodograms // IEEE Trans. Audio and Electroacustics. 1967. Vol. 15. № 2. PP. 70-73.
23. Hamming R.W. Digital filters. Prentice-Hall signal processing series. – N.J.: Prentice-Hall, Englewood Cliffs, 1977. P. 283.
24. Manolakis D.G., Ingle V.K., Kogon S.M. Statistical and adaptive signal processing: Spectral estimation, signal modeling, adaptive filtering, and array processing. – Boston: Artech House, 2005. P. 485.
25. Najim M. Modeling, estimation and optimal filtering in signal processing. Digital signal and image processing series. – London: J. Wiley & Sons, 2008. P. 372.
26. Stridh M., Sцrnmo L., Meurling C. J., Olsson S.B. Characterization of atrial fibrillation using the surface ECG: Time-dependent spectral properties // IEEE Trans. Biomed. Eng. 2001. Vol. 48. № 1. PP. 19-27.
27. Shkurovich S., Sahakian A.V., Swiryn S. Detection of atrial activity from high-voltage leads of implantable ventricular defibrillators using a cancellation technique // IEEE Trans. Biomed. Eng. 1998. Vol. 45. № 2. PP. 229-234.
28. Kuleshov A.P., Ilyin A.V., Zaretsky A.P. Continuous Visualization of P–Q Intervals in Portable Devices for Monitoring Human Organism Functional State // Sovremennye tehnologii v medicine. 2016. Vol. 8. № 1. PP. 41-47.
29. Cohen L. Time-frequency analysis. – Prentice Hall PTR, Englewood Cliffs, N.J., 1995. P. 451.
30. Boashash B. Estimating and interpreting the instantaneous frequency of a signal. Algorithms and applications // Proceedings of the IEEE. 1992. Vol. 80. № 4. PP. 540-568.
31. Everett T.H., 4th, Moorman J.R., Kok L.C., Akar J.G., Haines D.E. Assessment of global atrial fibrillation organization to optimize timing of atrial defibrillation // Circulation. 2001. Vol. 103. № 23. PP. 2857-2861.
32. Stridh M., Sцrnmo L., Meurling C.J., Olsson S.B. Sequential characterization of atrial tachyarrhythmias based on ECG time- frequency analysis // IEEE Trans. Biomed. Eng. 2004. Vol. 51. № 1. PP. 100-114.
33. Sandberg F., Stridh M., Sцrnmo L. Frequency tracking of atrial fibrillation using hidden Markov models // IEEE Trans. Biomed. Eng. 2008. Vol. 55. № 2. PP. 502-511.