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: 2 из 14

Рекомендация
АНА документ 1990 г. для уменьшения артефактов сегмента ST рекомендовал низкочастотную границу 0.05 Гц для обычных фильтров. Но это требование может быть до 0.67 Гц или ниже для линейных цифровых фильтров с нулевым искажением фазы
(23
). Рекомендации ANSI/AAMI 1991 г., подтвержденные в 2001 г., подтвердили эти смягченные пределы для низкочастотного фильтра стандартных ЭКГ с 12 отведениями, предусмотрен повторный вход сигнала при превышении максимально допустимых ошибок
(24
). Эти стандарты по-прежнему рекомендуются.
Высокочастотная фильтрация
Технология
Цифровая частота выборки (выборки в секунду) определяет верхний предел частоты сигнала, которая может быть достоверно представлена. Согласно теореме Nyquist, цифровые выборки должен выполняться с двойной частотой по отношению к желаемой высокочастотной границе. Поскольку эта теорема действительна только для бесконечный выборочного интервала, в 1990 г. АНА сообщили о рекомендуемой выборке частотой в 2 или 3 раза больше теоретического минимума
(23
). Ряд исследований указывают, что данные из 500 выборок в секунду необходимы, чтобы использовать высокочастотную границу цифрового фильтра 150 Гц, которая уменьшает ошибку измерения амплитуды до приблизительно 1 % у взрослых (
43,44
). БОльшая полоса пропускания может потребоваться для точного определения амплитуд у младенцев
(35,45,46
). Европейская группа CSE рекомендовала, что формы зубца должны быть опознаны, если их амплитуда, по крайней мере, 20 мкВ и продолжительность, по крайней мере, 6 миллисекунд
(23
). Это подразумевает высокочастотный фильтр в диапазоне 150 Гц. В 2001 г. Dutch report показал, что для того, что бы избежать ошибки при амплитуде < 25 мкВ в
> 95 % случаев, полоса пропускания до 250 Гц необходима для детей и до 150 Гц - для подростков
(35
).
Клиническое значение
При более высокой частоте после фильтрации более точным будет измерение быстрой воходящей части, пиковой амплитуды и зубцов маленькой длитеьности
(44
). Неадекватный высокочастотный фильтр уменьшает амплитуду
QRS и вероятность обнаружения маленьких отклонений. Поскольку у цифровых электрокардиографов есть временное разрешение в миллисекундах и амплитуды в микроВт, рекомендации для высокочастотной границы электрокардиографов изменились за эти годы. Высокочастотный филтр 100 Гц считался адекватным АНА в 1975, чтобы поддержать диагностическую точность во время визуального осмотра прямой записи электрокардиографов
(5
). Даже в этом случае, долго признавалось, что компоненты более высокой частоты комплекса QRS распознаются правильно
(47,48
) и что эти компоненты могут иметь клиническое значение у пациентов с различными формами сердечного заболевания (
49–51
). Для точного измерения обычной продолжительности и амплитуды у взрослых, подростков и детей требуется ограничение верхней частоты, по крайней мере, 150 Гц;

5
ограничение верхней частоты 250 Гц является более соответствующим для младенцев. Очевидное последствие этих рекомендаций то, что устранение шума при установлении высокочастотной границы стандартной ЭКГ или мониторинга ЭКГ 40 Гц лишит законной силы любые измерения амплитуды, используемые для диагностической классификации (
52
).
Рекомендации
Стандарт ANSI/AAMI 1991, подтвержденный в 2001 г., рекомендует высокочастотную границу, по крайней мере
150 Гц для стандартной ЭКГ в 12 отведениях
(24
). Документ ANSI/AAMI также уточняет максимум допустимых ошибок для отдельных определителей полного входного сигнала, который выходит за пределы настоящего доклада, но важны как руководящие принципы для изготовителей
(24
). Эти новая граница по-прежнему рекомендуется для подростков и для взрослых, с расширением высокочастотной границы до 250 Гц у детей
(35
). Электрокардиографы должны автоматически быть готовы к использованию с подоптимальной высокочастотной границей 40 Гц, и надлежащая высокочастотная граница должно автоматически восстанавливаться перед последующей обычной стандартной регистрацией ЭКГ.
Формирование репрезентативного комплекса в одном отведении
Технология
Амплитуды, формы и продлолжительность QRS меняются от сокращения к сокращению, в том числе и взависимости от дыхания. Соответственно, стандарты ANSI/AAMI рекомендуют наибольшие отклонения амплитуды в каждом отведении
(24
). Измерения оцифрованных записей более воспроизводимы чем аналоговых
(53
). Цифровые электрокардиографы могут уменьшить или устранить нежелательный колебания комплекса, формируя "шаблоны" для каждого отведения, которые служат репрезентативными комплексами. Willems и др.
(54
) показали, что программы для анализа усредненного комплекса показали значительно меньше отклонений, чем программы, которые каждый комплекс; о подобных результатах сообщают Zywietz и коллеги
(55
).
Усредненный комплекс отведения или средне-комплексные шаблоны могут быть получены из отдельных точно сглаженных комплексов. Один алгоритм комбинирует методы для использования средних величин нескольких усредненных циклов. Применяются различные методы для точного сглаживания нормальных комплексов PQRST, но вообще используют соответствующий шаблон и кросс-корреляционные алгоритмы, которые убирают недоминирующие участки зубца. Сглаживание важно для успешного процесса измерения, который следует после формирования шаблона. Шум, измеренный как СКО (среднее квадратичное отклонение) остаточной ошибки в сглаженных репрезентативных комплексах, может затронуть измерения продолжительности зубцов и изменить чувствительность и специфичность критериев инфаркта
(56
). Остаточная ошибка уменьшается объединением большего количества комплексов в репрезентативный комплекс. Zywietz
(43
) продемонстрировал, что шумовые уровни в построенном комплексе могут быть уменьшены ниже 5 мкВ при позволенных отклонениях 20 мкВ и ошибке меньше 10 %. Однако, не вся разница между комплексами относится к шуму, и исследование, используя базу данных CSE, предложило, что диагностическая ценность репрезентативного комплекса может быть улучшена при некоторых обстоятельствах рассмотрением классификации отдельных комплексов
(57
). Хотя применимость стандартов АНА документов 1990 г.для других особенностей ЭКГ несомненна (
23
), нет таких стандартов для точного строительства комплекса.
Клиническое значение
Некоторая биологическая вариабельность сердечных сокращений несомненно присутствует в электрической деятельности сердца, не считая дыхательной вариабельности ЭКГ. Для специальных целей, таких как обнаружение альтернации QRS и T, может возникнуть необходимость сохранить изменения колебений ЧСС и комплексов. Для рутинной регистрации ЭКГ, однако, необходимо уменьшение шума формированием одиночного и устойчивого репрезентативного комплекса и анализа результатов каждого отведения для исключения изменения от цикла к циклу. Цифровые электрокардиографы контролируют дыхательную вариабельность и уменьшение шума, чтобы улучшить точность измерения в каждом отведении, формируя репрезентативный комплекс в каждом отведении. Автоматизированные измерения осуществляются в репрезентптивных шаблонах, но не в каждом комплексе. Средние кмплексные шаблоны сформированы из средней амплитуды в каждой точке цифровой выборки для отобранных комплексов. Срединные комплексные шаблоны сформированы из срединной амплитуда в каждой точке цифровой выборки. В результате, точность измерения строго зависит от аккуратности формирования репрезентативных шаблонов.
Рекомендации
Цифровые электрокардиографы должны обеспечить сглаживание сокращения, что позволяет сделать выборочное усреднение или формирование репрезентативного комплекса с точностью, адекватной для диагностики компьютерными ЭКГ программами. Должны быть созданы точные стандарты для построения репрезентативных комплексов.
Общие измерения нескольких отведений
Технология
Некоторые, но не все, цифровые электрокардиографы используют последовательную обработку одновременно поступающих репрезентативных комплексов для получения "общих" измеренных интервалов. Временная

6
суперпозиция комплексов позволяет идентифицировать начало и окончание зубца для измерения интервалов более точно чем, чем при анализе одного отведения. Это может быть сделано путем поиска самого ранней точки и последней точки быстрого изменения напряжения через временно сглаженные отдельные комплексы.
Альтернативно, пространственный вектор может быть создан для нескольких отведений, как пример, для 3 отведений
(x
2
+
y
2
+
z
2
)
1/2
, и базовые точки могут быть определены по величинге этой функции. Так же полезная функция может быть получена как |

x|+|

y|+|

z|, где

x - разница амплитуд между 2 последовательными образцами в отведении x, и т.д, которая является пространственной скоростной функцией. Когда только несколько отобранных репрезентативных комплексов включены в общее измерение, интервалы могут быть не определены, если начало и конец времени смещения не обнаружены. Наоборот, общие измерения могут преувеличить интервалы из-за включения информации от одного отведения, которая не была визуально проверена человеком. Различия в измерениях также следуют из различий в методе сглаживания отведения или формирование шаблона и от различий в определение начала и конца зубца различными алгоритмами различных изготовителей. Это видно на примере определения интервала QT, где различные подходы к определению окончания зубца T могут изменять воспроизводимость
(58,59
). В этом контексте должны быть известны различия в измерении ЭКГ разных компьютерных программ анализа ЭКГ
(15,17
).
Клиническое значение
Способность к одновременному получению и накоплению данных в 12 отведениях современного цифрового электрокардиографа обязывает к повторному рассмотрению стандартов измерения и методов оценки интервалов, которые были первоначально получены при аналоговой одноканальной регистрации. Изоэлектрический компонент начального или конечного компонента зубца будет зарегистрирован в любом отведении тогда, когда векторная ориентация этого отведения приблизительно перпендикулярна сердечному вектору в течение начальной или конечной части зубца ЭКГ. Поскольку не может быть точного временного сглаживания в отведениях при одноканальной регистрации, измерения продолжительности в отдельных отведениях в большинстве случаев будет не в состоянии обнаружить начало или конец зубца. В результате, измерения в единственном отведении систематически недооценивает продолжительность компонентов комплекса PQRST
(21
). Наглядно это явление видно при измерении дисперсии QT, которая высчитывается по изоэлектрическим компонентам зубца T в нескольких отведениях нормальной ЭКГ
(60,61
).
Измерение одновременно в нескольких отведениях обеспечивает идентификацию начала и конца зубца, которая используется для измерений продолжительности. Измерения зубцов, проведенные в сглаженном отведении будут систематически больше, чем соответствующие измерения, сделанные в единственном отведении или усредненные измерения в нескольких отведениях. Продолжительность зубца P, интервала PR, QRS и интервала QT в популяционных исследованиях больше, когда они измеряются во временно сглаженных нескольких отведениях или в пространственном векторном шаблоне отведения, чем измерения в отдельных отведениях. Кроме того, общее измерение может затронуть продолжительность Q-зубца, который определяет ЭКГ диагноз инфаркта миокарда. Соответственно, потребовалось переопределение критериев для первой степени атриовентрикулярного блока, продолжительности зубца Р, продолжительности зубца Q при инфаркте
(относительно начала комплекса QRS), продолжительности QRS и интервалов QT, измеренных одновременной электродной методикой. Несколько исследований нормальных границ ЭКГ-измерений 12 одновременно зарегистрированных отведений ЭКГ уже изданы (
62–66
). Общее измерение интервала QT желательно для рутинной электрокардиографии, но общее измерение QT остается проблематичным, даже когда производится по временно выравненным комплексам. Это вызвано отчасти различиями в доступных в настоящее время алгоритмах определения конца зубца T
(59
). Пока воспроизводимая методология будет установлена в этой области, сравнительный анализ электрокардиографов должен учитывать возможное действие различных алгоритмов на резельтаты измерений в синхронизированном отведении. Специальные ситуации, такие как QT мониторинг в медикаментозных исследованиях, может потребовать альтернативных методов измерения QT в одном или нескольких отведениях.
Рекомендации
Общие измерения интервалов должны быть сделаны в реальном времени в нескольких отведениях, отмечая начало и конец зубца. При рутинном исследовании общие измерения продолжительности зубца P, интервала PR, продолжительности QRS и продолжительности QT должны быть зафиксированы в заключении ЭКГ. Необходимо сравнть общие измерения, сделанные различными методами со ссылкой на стандарта. Различия общих алгоритмов измерения и методов измерения должны быть минимизированы, чтобы улучшить стандартизацию, но эти различия должны составляться в сравнительных исследованиях на одном пациенте и между пациентами.
Внимание должно быть обращено на определение нормальных диапазонов кардиограммы у детей и подростков, так же как и у взрослых, со стратификацией для определенных возрастных групп, пола и расы. Для измененных методов должны быть созданы алгоритм-специфические нормальные диапазоны для интервалов. В отношении итнервала QT конец волны T, определенный глобально (везде) должен совпадать с четким затуханием T-зубца, по крайней мере в 1 из отвдений. Альтернативные методы измерения QT в одном или нескольких отведениях, может быть употреблены в специальных целях, такой как оценка препарата, но повод для введения этих методов в сравнительные испытания различных методов измерения интервала QT.
Сжатие данных для передачи, хранения и поиска ЭКГ

7
Технология
Переведенные в цифровую форму (500 отсчетов в секунду) 10 секунд записи одного отведения ЭКГ требуют около 10 КБ памяти. Соответственно, 10 секунд несжатой ЭКГ в 12 отведениях переведенных в цифровую форму в рекомендуемых стандартах заняли бы приблизительно 80 - 100 КБ памяти, в дополнение к памяти, необходимой для шаблонов комплексов и демографических данных. Ряд методов сжатия данных ЭКГ применялось для уменьшения продолжительности обработки и минимизации памяти, требуемой для постоянного хранения данных
(67,68
). Методы включают быстрый Fourier, дискретный косинус и мелковолновые преобразования, так же как и методы гибридного сжатия (
69–73
). Эти методы могут обеспечить сжатие с отношением 8:1 - 10:1 со средней квадратичной ошибкой от < 0.5 % до > 2 %
(69,70,74
). Отношение сжатия, вообще, обратно пропорционально средние квадратичной ошибке, так, чтобы недавний алгоритм был в состоянии обеспечить степень сжатия 20:1, но со средней квадратичной ошибкой 4% (
70
). Поскольку сжатие затрагивает высокочастотные компоненты
ЭКГ в большей степени чем низкочастотные, по крайней мере 1 алгоритм использовал бимодальную уничтожение каждого десятого отсчета из сигнала, в котором комплексы QRS сохранены в 500 отсчетах в секунду, в то время как остальная часть записи сжималась, чтобы понизить частоту выборки
(75
). Сжатие данных можно производить до или после обработки сигнала, но в каждом случае сжатие происходит перед передачей сигнала к центральные системы хранения и затрагивает все восстановленные записи. Соответственно, сообщение АНА 1990 рекомендует, что точность восстановленных сжатых данных должна быть в пределах 10 мкВ для соответствующих отсчетов
(23
). Увеличение компьютерных сетей, скорости передачи данных и емкости запоминающих устройств без потерь, связанных с сжатием, могут заменить методы сжатия для некоторых зприложений.
Клиническое значение
Сжатие данных ЭКГ может ускорить передачу и поиск записей, которые сохранены в центральных базах данных и минимизировать память, требуемую для хранения. Алгоритмы, основанные на множестве математических преобразований, могут сжать данные в 8 раз с точностью сохранения сигнала в пределах приблизительно 2% полной ошибки. Однако, ошибка, возможно, не однородна повсюду в цикле ЭКГ. Сжатие данных затрагивает высокочастотные (короткая продолжительность) сигналы больше, чем более сглаженный низкочастотный сигнал.
Поэтому, сжатие имеет больше возможности, чтобы изменить размеры в пределах комплекса QRS, такие как след пейсмекера, продолжительность зубца Q и амплитуда зубца R, чем изменить другие сигналы, такие как сегмент
ST и зубец T. В некоторых случаях, несжатая ЭКГ, зарегистрированная у кровати может отличаться от той же
ЭКГ, позже восстановленной из хранившегося сжатого файла, это может также касаться последующие сравнения оригинальных и восстановленных ЭКГ, когда зубцы ЭКГ повторно анализируются
(76
). Кроме того, различия в методология сжатия могут затронуть сравнение восстановленных записей от различных изготовителей, точно также с различными фильтрами и различным использованием последовательных временных шаблонов, влияющих на измерение сигнала ЭКГ. Эти различия будут минимальны, когда сжатые записи соответствуют установленным или более новым стандартам соответствия оригиналу сигнала (
23,73
). И эти разичия могут быть устранены более новыми методами сжатия без потерь.
Рекомендация
Алгоритмы сжатия должны быть такими, что бы восстановленные данные соответствовали стандартам родства, установленным в 1990 г. АНА в отношении оригинального сигнала.
Стандартные отведения
Локализация стандартных электродов на конечностях и прекардиальных электродов
Технология
Стандартная ЭКГ в 12 отведениях
(5,24
) состоит из 3 отведений от конечностей (отведения I, II и III), 3 усиленных отведений от конечностей, в которых модификация Goldberger центральной терминали Wilson служит как индифферентный электрод, который соединен с активным электродом (отведения aVR, aVL и aVF), и
6 прекардиальных электродов, в которых центральная терминаль Wilson служит индифферентным электродом, который соединен с активными электродами (V
1 -
V
6
). Все электоды фактически “биполярные,” и термин "униполярный" в описании усиленных отведений от конечностей и прекардиальных отведений недостаточно точен. Можно сослаться на всестороннее исследование систем отведений для различных типов электрокардиографии Macfarlane (