Recommendations for the Standardization and Interpretation of the Electrocardiogram

• Название: Recommendations for the Standardization and Interpretation of the Electrocardiogram
• Анкор: ECG1.pdf
• Дата: 28.03.2017
• Размер: 0.88 Mb.
• Имя файла: ECG1.pdf
• Тип: Документы; #4281
• страница: 1 из 14

Recommendations for the Standardization and
Interpretation of the Electrocardiogram
Part I: The Electrocardiogram and Its Technology
Рекомендации по стандартизации и интерпретации электрокардиограммы
Часть 1: Методики ЭКГ
С
столетие, начиная с введения струнного гальванометра Willem Einthoven
(1
), электрокардиограмма (ЭКГ) стала обычно проводимой сердечно-сосудистой диагностической процедурой и фундаментальный инструментом клинической практики
(2,3
). ЭКГ обязательна для диагностики и быстрого начала терапии у пациентов с острым коронарным синдромом и является самым точным средством диагностики внутрижелудочковых нарушений проводимости и аритмий. Ее интерпретация может помочь в распознавании электролитных нарушений, особенно калия сыворотки и кальция, и помочь обнаружить некоторые формы генетически обусловленных электрических или структурных сердечных отклонений. ЭКГ рутинно используется для контроля лечения антиаритмиками и другими препаратами, в предоперационной оценке пациентов, подвергающихся несердечной операции, в скрининге лиц опасных профессий и, в некоторых случаях, для допуска к спортивным состязаниям. Как инструмент исследования, ЭКГ используется в длительных популяционных наблюдательных исследованиях и в экспериментальных испытаниях препаратов с известными или предполагаемыми сердечными действиями.
Показания ЭКГ исследованию были суммированы в совместном АНА)/АСС сообщении в 1992
(4
). Ввиду широкого применения, очень важна точная регистрация и точная интерпретация ЭКГ. Создание стандартов, профессионально развитых и доказательно подтвержденных для всех фаз ЭКГ процедуры, - важный шаг в обеспечении высокого уровня точности, требуемой и ожидаемой клиницистами и их пациентами
(5
). Однако, не было всестороннего обновления стандартов и критериев ЭКГ с 1978 (
6–14
). С тех пор (1978) было много достижений в технологии электрокардиографии; в понимании анатомической, патологической, электрофизиологической и генетической информация результатов ЭКГ; в клинической корреляции отклонений
ЭКГ. Одно из самых важных изменений в электрокардиографии: широко распространенное использование компьютеризированных систем для хранение и анализа. Многие, если не большинство ЭКГ в США сейчас регистрируются цифровыми, автоматизированными приборами, оборудованными программным обеспечением, которое измеряет интервалы и амплитуды ЭКГ, обеспечивает фактически мгновенную интерпретацию, и часто сравнивает с зарегистрированными ранее ЭКГ той же самой системой. Однако, различные автоматизированные системы могут иметь различные технические характеристики, которые приводят к существенным различиям измерения амплитуд, интервалов и диагностического заключения
(15,16
).
По этим причинам АНА инициировала обновление руководящих принципов для стандартизации и интерпретации ЭКГ. Проект был подтвержден American College of Cardiology, Heart Rhythm Society, и
International Society for Computerized Electrocardiology. Цели этого проекта следующие:
(1
) рассмотреть состояние методов, используемых в настоящее время для записи и интерпретации ЭКГ и определить возможности модификации этих методов;
(2
) упростить и объединить в настоящее время используемые различные описательные, диагностические и модифицированные терминологии, чтобы создать общий и более приспособленный к практике словарь; и
(3
), определить недостатки описательных, объяснительных и сравнительных алгоритмов и рекомендовать изменения, которые включат недавно признанные факторы, упомянутые выше.
Председатель (L.S.G). был отобран Electrocardiography and Arrhythmias Committee of the Council on Clinical
Cardiology of the AHA. Он сформировал консультативную группу для помощи в устанавливании целей и рекомендовать другую группу авторов. Комитет встретился 5 раз, чтобы обсудить цели, определить определенные области, которые требовали обновления. Меньшая группа авторов была выбрана для каждой темы. Это первая из
6 статей по мандату АНА. Приводится глоссарий описательных, диагностических и сравнительных утверждений, что является попыткой минимизировать повторные и неинформативные утверждения. Дополнительные статьи, которые будут опубликованы позже, обсудят ЭКГ интерпретацию внутрижелудочковых нарушений проводимости, отклонения желудочковой реполяризации, гипертрофию и ишемию/инфаркт.
ЭКГ и ее методика
Цели этого сообщения
(1
) исследовать зависимость ЭКГ покоя от методики,
(2
) улучшить понимание того, как происхождения современной ЭКГ и ее регистрации и
(3
), выработать стандарты, которые повысят точность и полезность ЭКГ в практике. Специальный акцент будет сделан на цифровых методах регистрации и компьютерной обработке сигнала, которые используются в современных электрокардиографах для автоматизированных измерений и дальнейшего формирования компьютер-генерируемых диагностических эаключений. Группа авторов признает, что технические детали обработки и регистрации ЭКГ могут быть незнакомы клиницистам. Соответственно, главная цель этого документа состоит в том, чтобы предоставить клиницистам обшее понимание недостающего звена между методикой и ее последствиями для клинической интерпретации ЭКГ. Развитие и прикладное использование методики ЭКГ имеет глубокое клиническое значение,

2
что иллюстрируется тем, что измерения, сделанные различными автоматизированными системами ЭКГ одного и того же ЭКГ-сигнала, могут отличаться настолько, что изменится диагностическая интерпретация
(15,17
).
Чувствительность и специфичность компьютерных диагностических утверждений улучшаются, но в то же самое время, это очевидно, что требуется врач для чтения и подтверждения компьютерных ЭКГ- заключений (
15,16,18
).
Предыдущие стандарты и обзоры
Многие рекомендации для стандартизации регистрации ЭКГ и руководящие принципы для интерпретации ЭКГ появились в течение прошлых нескольких десятилетий компьютерной эры. Наиболее всесторонние рекомендации АНА по стандартизации отведений и общие технические требования к электрокардиографам были изданы в 1975 г.
(5
). В 1978 г. целевые группы American College of Cardiology выпустили серию сообщений относительно оптимальной электрокардиографии (
7
), которые направлены на стандартизацию терминологии и интерпретации
(13
), развитие баз данных
(6
), качество заключений ЭКГ
(12
), компьютеры в диагностической кардиологии (
9
), использование ЭКГ в практике
(10
), рентабельность ЭКГ
(11
), и обсуждение будущих руководств
(14
). В Европе международные общие стандарты для количественной ЭКГ (CSE) появились после работы Willems и соавт. (
19–22
). Исследования CSE были разработаны для уменьшения широкого разброса данных в полученных значениях зубцов при компьютерной обработке ЭКГ , оценки и улучшения диагностической классификации программ интерпретации ЭКГ
(22
). Учитывая расширяющееся использование компьтеризированных систем ЭКГ и развитие технологий, рекомендации для частоты и оцифрования сигнала в процессе стандартной автоматизированной ЭКГ была сформулированы в 1990 г. комитетом АНА
(23
). В 1991 г. рекомендации АНА 1975 г. и 1990 г. были включены в обобщающий документ по диагностическим приборам
ЭКГ, который был подготовлен Association for the Advancement of Medical Instrumentation (AAMI) и одобрен
American National Standards Institute (ANSI)
(24
). Этот документ был подтвержден ANSI в 2001 г. Другие рекомендации обращались к родственным проблемам использования ЭКГ и компетентности врача в интерпретация ЭКГ
(16,18,25-27
).
Сигнал ЭКГ и его обработка
Автоматизированный анализ цифровой ЭКГ в 12 отведениях включает анализ сигнала и диагностическую классификациюя (
28
). Обработка ЭКГ происходит за несколько шагов, каждый из которых требует соблюдения методологических стандартов. Эти шаги включают (
1
) ввод сигнала, включая фильтрацию;
(2
) преобразование данных, или подготовка данных для дальнейшей обработки, включая поиск комплексов, классификацию комплексов на "доминирующие" и "недоминирующие" (эктопические) типы, и формирование среднего или срединного комплекса для каждого отведения;
(3
) опознание формы зубца, которое является процессом идентификации начала и окончания диагностических зубцов;
(4
) характерное экстрагирование (сжатие), которое является измерением амплитуд и интервалов; и
(5
) диагностическая классификация. Диагностическая классификация может быть эвристической (то есть, детерминированной, или основанной на правилах, взятых из опыта) или статистической
(29
).
ЭКГ сигнал
Стандартная ЭКГ в 12 отведениях записывает потенциал различный в определенных участках на поверхности тела, который изменяется во время сердечного цикла; это отражает различия в трансмембранном напряжения в миокардиальных ячейках, которые происходят во время деполяризации и реполяризация в пределах каждого цикла. ЭКГ была определена Einthoven и др.
(30
), как возбуждение с постоянной временной зависимостью однодипольного источника, который может быть представлен вектором, сердечным вектором. В этой модели вольтаж (амплитуда) зубцов в любом отведении объяснялся проекцией сердечного вектора на прямую линию оси отведений. Burger и другие
(31,32
) расширили это понятие, рассматривая оси отведений как векторы. A вектор отведения, имеет еще и напрвление, которого нет у оси отведениея, и как последний имеет длину. Вольтаж в отведении не просто проекция сердечного вектора на ось отведения, но также и его проекция на временной вектор длины (то есть, "сила") вектора отведений. Направление и сила вектора отведений зависит от геометрии тела и от изменений электрического импеданса тканей в туловище
(31,32
). Пары электродов (или комбинация электродов из 1- 2 электродов) известны как отведения. Размещение электродов на теле отличается от прямого размещения на сердце, потому что сила сигнала по сравнению с с прямым контактным электродом заметно уменьшена и изменена неоднородностью тканей тела. В каждый момент времени электрическая деятельность сердца состоит из различгых направлений силы. Соответственно, потенциал в любой точке на поверхности тела представляет мгновенную величину электрической силы сердца, которая также зависит на неоднородности туловища. Для дальнейшего чтения, см. всесторонний теории отведений Horacek в 1989
(33
).
Чем дальше электроды помещаются от сердца, тем больше уменьшается сила сигнала вместе с силой отведения.
Величина сигнала может быть связана с пространственными и непространственными факторы
(34
).
Непространственные факторы включают величину трансмембранной разницы потенциалов в пределах границ сердца. Пространственные факторы включают проекции разницы потенциалов на область сферы единичного размера.

3
Основная частота для комплекса QRS на поверхности тела составляет приблизительно 10 Гц, большая часть диагностической информации содержится ниже 100 Гц у взрослых, хотя и низкоамплитудные, высокочастотные компоненты 500 Гц и выше были обнаружены и изучены. QRS младенцев часто содержит важные компоненты
250 Гц и выше
(35
). Основная частота зубцов T составляет приблизительно 1 - 2 Гц (
23
). Фильтрация сигнала
ЭКГ в диапазоне 1 - 30 Гц дает устойчивую ЭКГ, которая вообще свободна от артефактов, но эта полоса пропускания недопустим для диагностической регистрации, потому что это ведет к искажению и высоко - и низкочастотные компонентов сигнала. Высокочастотные компоненты сигнала ЭКГ определяют наиболее быстро изменяющиеся части сигнала, включая Q зубцы и компоненты комплекса QRS. Поскольку измерение амплитуды
QRS зависит от точного обнаружения пика зубца R, неадекватный высокочастотный фильтр приводит к систематической недооценке амплитуды сигнала и к сглаживанию зубцов Q. С другой стороны, неадекватный низкочастотный фильтр может привести к искажению реполяризации. Соответственно, передающие функции фильтрующих алгоритмов аналоговых и цифровых электрокардиографов оказывают большое воздействие на итоговую ЭКГ.
Обработка сигнала ЭКГ
Обработка сигнала ЭКГ цифровым электрокардиографом включает начальную выборку сигнала от электродов на поверхности тела. Затем, цифровая ЭКГ должна устранить или подавить низкочастотный шум в результате дрейфа изолинии, дрожи и дыхания и более высокочастотный шум в результате мышечных артефактов, линии электропередачи или электромагнитного излучения
(36
). В результате сигнал ЭКГ с поверхности тела должен быть отфильтрован и усилен электрокардиографом. Цифровые фильтры имеют линейные фазовые характеристики, что уменьшает искажения классических аналоговых фильтров. После фильтрации блоки, отдельные для каждого отведения, выбирают из сигнала доминирующие комплексы, опираясь на которые измеряются амплитуда и продолжительность интервалов. Основные измерения делаются в каждом отведении или в математической комбинации одновременно нескольких отвелений. Ошибка измерения оказывает большое влияние на точности диагностического ЭКГ заключения
(37
). В ссылка Zywietz
(38
) проведен всесторонний анализ технических факторор ЭКГ. В настоящем сообщении факторы, влияющие на обработку сигнала ЭКГ, будут обсуждаться в плане методики, клинического значения и рекомендаций.
Осуществление выборки ЭКГ сигнала
Технология
Непосредственно записывающие электрокардиографы, которые были преобладающими до 1970-ых гг., регистрировали сигналы, которые были аналоговыми, то есть непрерывными, по природе. Почти все электрокардиографы современного поколения преобразовывают аналоговый сигнал ЭКГ в цифровую форму перед дальнейшей обработкой. Аналого-цифровое преобразование в современные цифровые электрокардиографах вообще происходит в модуле кабеля отведения. Частота начальной выборки во время аналого-цифрового преобразование в модуле кабеля отведения выше, чем частота выборки, которая используется для дальнейшей обработки ЭКГ сигнала. Сверхвыборка была первоначально введена, чтобы обнаружить внешний стимул пейсмекера, продолжительность которого < 0.5 миллисекунды. Выборка в модуле отведения выполняется с частотой от 1000 до 2000 в секунду, а более новые преобразователи с частотой 10 000 - 15 000 в секунду или даже выше; другие преобразователи адаптированы к частоте пропорционально имеющемуся сигналу.
Клиническое значение
Начальная частота используется компьютером для преобразования аналогового электрического сигнала в ряд дискретных цифровых точек (вообще представленная в виде выборок в секунду, или, неточно, как частота выборок x Гц), чаще всего во много оаза больше, чем необходимо для дальнейшей обработки сигнала ЭКГ. Это известно, как "сверхвыборка". Стимулы пейсмекера вообще короче чем 0.5 миллисекунды, и, поэтому, они не могут быть надежно обнаружены обычной обработкой сигнала 500 - 1000 гц. Соответственно, первейшая выгода сверхвыборки - обнаружение узких пульсаций пейсмекера. Обнаружение пейсмекера не надежно или не точно выполняется всеми современными системами. Сверхвыборка также может улучшить качество сигнала при высокочастотном сокращении. Отвлекаясь от трудностей, связанных с очень коротким стимулом пейсмекера, очень маленькие амплитуды сигналов современного биполярного пейсмекера часто являются слишком маленькими, чтобы распознаваться на стандартной ЭКГ; проблема, которая требует решения без искусственного увеличения сигнала пейсмекера пока рассматривается.
Рекомендации
Сверхвыборка с наибольшей частотой рекомендуется для обеспечения рекомендуемой полосы пропускания в переведенном в цифровую форму сигнале. Изготовители должны продолжать усовершенствовать алгоритмы для идентификации и количественного представления стимулов пейсмекера и для их сохранения и поиска в архиве
ЭКГ. Амплитуда низко-амплитудного сигнала пейсмекера не должна быть искусственно увеличена для опознания, потому что это искажает форму зарегистрированной ЭКГ. Вместо этого изготовтелю рекомендуется включить в отдельную разработку обнаружение стимула пейсмекера в одном ряду со стандартным отслеживанием, что помогло бы идентифицировать предсердные, желудочковые и бивентрикулярные индуцированные сигналы. Выбранный ряд может быть полосой ритма из 3 стандартных отведений в 4 колонках, или в отсутствии полосы ритма, один из стандартных рядов мог бы быть выбран с этой целью.

4
Низкочастотная фильтрация
Технология
Частота сердечных сокращений в ударах (циклах) в минуту (чсс) разделенная на 60 (сило секунд в минуте) формирует более низкочастотную составляющуб в Герцах (Гц, циклы в секунду). На практике это вряд ли будет ниже чем 0.5 Гц, что соответствует сердечной частоте 30 чсс; сердечная частота ниже 40 ЧСС (0.67 Гц) редки в практике
(23
). Однако, при традиционной аналоговой фильтрации, низкочастотный фильтр 0.5 Гц приводит к значительному искажению ЭКГ, особенно относительно уровня сегмента ST
(39, 40
). Это искажение является результатом нелинейных областей ЭКГ сигнала, где частота и амплитуда зубца изменяются резко, как, например, где конец комплекса QRS переходит в сегмент ST. Цифровая фильтрация увеличивает низкочастотные сигналы без фазового искажения
(23
). Это может быть достигнуто двунаправленным фильтром посредством второго фильтрационного прохода в проивоположном времени
(41
), то есть, от конца зубца T к началу зубца P. Этот подход можно применить к сигналам ЭКГ, которые сохранены в памяти компьютера, но он невозможен в режиме реального времени без временной задержки. Альтернативно, изменение нулевой фазы может быть достигнуто посредством повторного фильтра
(42
), который позволяет сократить дрейф изолинии без низкочастотного искажения.
Клиническое значение
Низкочастотный шум, такой как дыхательный, заставляет рассматривать дрейф изилнии выше и ниже. A
Низкочастотный фильтр 0.5 Гц, которое когда-то широко использовалось в мониторах ритма ЭКГ, уменьшает дрейф изолинии из-за более низкой частоты дыхательных движений, но в результате может произойти искажение реполяризации, которое создает артефакт отклонения сегмента ST
(39
). Рекомендации АНА 1975 г. включают низкочастотный фильтр 0.05 Гц для диагностической электрокардиографии
(5
). Эта рекомендация сохраняет нетронутость реполяризации, но это не устраняет проблему дрейфа изолинии. Подавление дрейфа изолинии необходимо для когерентного выравнивания последовательных комплексов, которые многие современные системы ЭКГ используют в формировании характерного комплекса PQRST иногда называемого шаблоном; иначе, дрейф изолинии может исказить амплитуды шаблона. Более новые цифровые фильтры могут исправить дрейф изолинии сохраняя нетронутость уровня сегмента ST, и эти цифровые методы требуют пересмотра предшествующих стандартов для аналоговых фильтров.