Геометрические методы
Геометрические методы основаны на построении графиков и фигур, позволяющих визуализировать данные методов анализа ВСР и оценивать некоторые показатели. Современные подходы к анализу геометрических методов оценки СР можно представить 3 направлениями:• измерение параметров построенных геометрических фигур-
• описание и интерпретация формы построенных геометрических фигур-
• апроксимация паттерна СР через построение геометрических фигур и математическое преобразование с последующей интерпретацией.
ВАРИАЦИОННАЯ ПУЛЬСОМЕТРИЯ Синоним – гистографический анализ.
Метод был разработан в начале 60-х годов для использования в космической медицине. Сущность метода состоит в изучении закона распределения кардиоинтервалов как случайных величин в исследуемом ряду их значений с помощью специфических показателей статистического анализа.
Основная разработка физиологической интерпретации показателей вариационной пульсометрии принадлежит школе Р. М. Баевского [12].
Анализ основан на интерпретации показателей, получаемых с помощью специального графика – интервальной гистограммы. Для построения графика кардиоинтервалы группируются по своему значению с шириной разряда (с шагом) 0,05 сек., в промежутке времени от 0,4 сек. до 1,3 сек., формируя 18 диапазонов. Значения КИ ниже 0,4 и выше 1,3 секунд не учитываются. Каждый диапазон значений отображается в виде столбика с высотой, соответствующей числу кардиоинтервалов, попавших в данный диапазон. Такую ширину разряда удобно использовать при объёме выборки около
100 КИ. При анализе более длительных записей ширину разряда допускается определять по формуле:
h = (Xmax – Xmin) / k, где:
Xmax – значение самого продолжительного КИ в выборке, Xmin – значение самого короткого КИ в выборке,k – число разрядов, k = 1 + 3,322 х Ig n.
Для методов триангулярной интерполяции шаг гистограммы принимается равным 1/128 секунды (7, 8125 мс).
Визуально различают пять вариантов гистограмм:
1. Нормальная гистограмма – столбец, соответствующий моде, расположен около центра.
2. Ассиметричная гистограмма – столбец, соответствующий моде, расположен ближе к правому или левому краю изображения. Такой график указывает на нарушение стационарности процесса регуляции СР.
3. Эксцессивная гистограмма характеризуется очень узким основанием и заострённой вершиной. Регистрируется при стрессе или нарушении сердечного ритма (монофокусный эктопический водитель ритма).
4. Амодальная гистограмма имеет хаотичное расположение столбцов, не позволяя выделить моду. Такой график встречается при фибрилляции предсердий, частой политопной экстрасистолии и множественных артефактах записи. Характеризуется высокой изменчивостью.
5. Полимодальная гистограмма. Кардиоинтервалы распределяются таким образом, что формируют несколько выраженных столбцов, значение каждого из которых по своей величине близко к значению моды. Такая гистограмма встречается при аллоритмии.
Нормальная гистограмма у здорового пациента Ассиметричная гистограмма у пациентки с нейроциркуляторной дистонией и «тоскливыми вдохами»
Видео: Лекция 1: Вводная
Амодальная гистограмма при мерцательной
аритмии
Полимодальная гистограмма у пациента с тригеминией
В современных системах анализа ВСР столбцы гистограммы часто раскрашиваются в зависимости от минимального значения R-R интервалов в диапазоне каждого из столбцов. Например, столбцы в диапазоне до 0,7 секунд (ЧСС более 85 уд/мин) раскрашиваются красным цветом (относи- тельная тахикардия), в диапазоне 0,7-1,0 сек. (ЧСС от 85 до 60 уд/мин) – зелёным цветом (нормокар- дия), а столбцы, минимальное значение которых равно 1 секунде и более (ЧСС менее 60 уд/мин) – синим цветом (относительная брадикардия).
Гистограмма нормотоника Гистограмма пациента с преобладанием ПСНС
Видео: С6. Параметр на ЕГЭ 2015. Геометрические методы. Урок 3
Гистограмма пациента с преобладанием СНС Гистограмма пациента с желудочковой и суправентрикулярной экстрасистолией
Числовыми характеристиками гистограмм являются следующие показатели:
Мо (мода) – начальное значение диапазона наиболее часто встречающихся R-R интервалов. Величина моды при стационарных процессах близка к значению Хср (математического ожидания). Среднее значение у здоровых людей 18 лет: мужчины – 0,9±0,03 сек., женщины – 0,76±0,05 сек.
АМо (амплитуда моды, вероятность моды в процентах, максимальная относительная частота гистограммы) – количество КИ, соответствующих диапазону моды, выраженное в процентах от общего количества КИ. Отражает эффект централизации управления ритмом сердца.
Повышение – указывает на повышение активности СНС и высокую мобилизацию органов системы кровообращения.
Снижение – указывает на повышение активности ПСНС и относительно слабую централизацию управления сердечным ритмом.
Среднее значение у здоровых людей до 25 лет: мужчины – 35±3%, женщины – 38,5±1,5%- 26-40 лет:
мужчины – 47±3%, женщины – 43±2,1%- старше 40 лет: мужчины – 32±3%, женщины – 43±2,1%.
ВР (вариационный размах, ?Х) – разница значений максимального и минимального КИ (указывает на максимальную амплитуду колебаний R-R интервалов). В норме отражает уровень вагусной регуляции ритма сердца. При наличии в анализируемом участке записи нарушений ритма и проводимости или артефактов, формирующих очень короткие и длинные КИ, значение вариационного разма- ха возрастает.
Среднее значение у здоровых людей до 25 лет: мужчины – 0,38±0,07 сек., женщины – 0,29±0,02 сек.-
26-40 лет: мужчины – 0,29±0,03 сек., женщины – 0,29±0,03 сек.- старше 40 лет: мужчины – 0,28±0,06
сек., женщины – 0,29±0,03 сек.
ВПР (вегетативный показатель ритма) – отражает вегетативный баланс с точки зрения оценки активности автономного контура регуляции. Чем меньше ВПР, тем выше эта активность и тем в большей мере вегетативный баланс смещён в сторону преобладания ПСНС. ВПР=1/Мо х Хср.
ИВР (индекс вегетативного равновесия) – отношение амплитуды моды к вариационному размаху (ИВР=АМо/Хср). Отражает соотношение между активностью симпатического и парасимпатического отделов ВНС.
ПАПР (показатель адекватности процессов регуляции) – отношение амплитуды моды к моде (ПАПР=АМо/Мо). Отражает соответствие между активностью симпатического отдела ВНС и ведущим уровнем функционирования синусового узла.
ИН (индекс напряжения регуляторных систем, стресс-индекс) – важнейший показатель вариационной пульсометрии, характеризующий состояние центрального контура регуляции (ИН=АМо/2 Хср х Мо). Отличается очень высокой чувствительностью к усилению тонуса СНС: при стрессе или физической нагрузке значение ИН увеличивается в несколько раз. В норме в покое ИН колеблется в пределах 80-150 у. е.
Некоторые показатели вариационной пульсометрии устойчивы к эпизодам нарушений ритма,проводимости и артефактам записи. Именно поэтому метод применим в случаях, когда многие другие методы анализа ВСР (например, спектральный анализ) проводить не рекомендуется.
КОРРЕЛЯЦИОННАЯ РИТМОГРАФИЯ
АНАЛИЗ ДВУМЕРНОЙ СКАТТЕРОГРАММЫ
Синонимы – скаттерограмма (scatter - рассеивание), двумерная скаттерограмма, автокорреляционное облако, плот Лоренца, пятна Пуанкаре.
Метод был разработан и обоснован Hoopen M. и Ю. А. Власовым с соавт. Является наиболее наглядным геометрическим методом оценки ВСР.
Сущность состоит в построении графического изображения точек, каждая из которых соот- ветствует продолжительности двух соседних R-R интервалов, при этом ордината точки соответствует текущему, а абсцисса – последующему R-R интервалу.
Определяются следующие характеристики двумерной скаттерограммы:
• Положение основного облака:
- нормальное- - сдвинуто в сторону угла отсчёта- - сдвинуто в противоположную сторону от угла отсчёта.
• Симметричность основного облака относительно биссектрисы, идущей из угла отсчёта:
- симметричное- - асимметричное.
• Площадь основного облака:
- нормальная- - уменьшенная- - увеличенная.
• Контур наружных краёв:
- ровный- - зубчатый.
• Форма наружных краёв:
- с чётким краем- - с нечётким (расплывчатым) краем.
• Наличие отсевов:
- есть- - нет.
• Локализация отсевов:
- вблизи от основного облака- - вдали от основного облака.
• Количество отсевов:
- единичные- - редкие- - множественные.
• Характер отсевов (определяется сравнением с эталонами нарушений ритма и проводимости).
В норме двумерная скаттерограмма имеет форму эллипса, вытянутого вдоль продольной оси. Такая форма эллипса означает, что к дыхательной аритмии прибавлена некоторая величина недыхательной аритмии.
Скаттерограмма нормотоника Скаттерограмма пациента с преобладанием активности ПСНС
Скаттерограмма пациента с преобладанием активности СНС
Скаттерограмма пациента с желудочковой и
суправентрикулярной экстрасистолией
Основными показателями двумерной скаттерограммы являются:
L (а, длина продольной оси скаттерограммы) – соответствует вариационному размаху. Отражает максимальную амплитуду колебаний интервалов R-R.
Среднее значение у здоровых людей до 25 лет: мужчины – 0,38±0,07 сек, женщины – 0,29±0,02 сек-
26-40 лет: мужчины – 0,29±0,03 сек, женщины – 0,29±0,03 сек- старше 40 лет: мужчины – 0,28±0,06 сек, женщины – 0,29±0,03 сек.
w (b, длина поперечной оси скаттерограммы) – отражает выраженность апериодических, случайных влияний на сердечный ритм.
L/w (а/b, отношение продольной оси к поперечной) – отражает выраженность медленной периодики сердечного ритма. Чем более выраженной является медленная периодика, тем больше отношение L/w.
S (площадь скаттерограммы). Рассчитывается по формуле: S = ? х L х w/4. Показатель очень
чувствителен к артефактам записи и эпизодам нарушения ритма и проводимости.
ИФС (индекс функционального состояния) – отражает напряжённость регуляторных механизмов. Высокие значения встречаются при низком, а низкие – при высоком напряжении механизмов регуляции СР.
Поскольку значительные и резкие изменения продолжительности R-R интервалов существенно изменяют фазовые координаты точек, метод позволяет выявлять и анализировать аритмии в тех случаях, когда методы статистического и спектрального анализа ВСР малоинформативны или неприемлемы.
АНАЛИЗ ГИСТОГРАММЫ СКАТТЕРОГРАММЫ
Сущность состоит в построении трёхмерного графического изображения, при котором в горизонтальной плоскости условно строится разделённая на квадраты двумерная скаттерограмма, а по вертикальной оси откладывается общее количество кардиоинтервалов, попавших в данный квадрат двумерной скаттерограммы.
Определяются следующие характеристики гистограммы скаттерограммы:
• Отношение высоты к ширине:
- пикообразная гистограмма скаттерограммы-
- уплощённая гистограмма скаттерограммы-
- плоская гистограмма скаттерограммы.
• Количество больших пиков:
- одновершинная гистограмма скаттерограммы-
- двухвершинная гистограмма скаттерограммы-
- многовершинная гистограмма скаттерограммы.
• Преобладание основного пика:
- значительное- - умеренное.
В норме гистограмма скаттерограммы имеет вид многовершинной горы с основанием овальной формы. При многих нарушениях ритма и проводимости кроме основного облака будут наблюдаться отдельно расположенные изолированные возвышения.
Гистограмма скаттерограммы
пациента с желудочковой и суправентрикулярной экстрасистолией
Гистограмма скаттерограммы пациента с преобладанием активности СНС
Гистограмма скаттерограммы пациента с дисфункцией СУ. Верхняя граница R-R интервалов увеличена до 1,7 сек.
Преимуществом метода является оптимальная визуализация всей анализируемой группы КИ для быстрой оценки нарушений ритма, проводимости и артефактов записи.
Гистограмма скаттерограммы применяется также для проведения срезов и последующего их анализа.
АНАЛИЗ СРЕЗОВ ГИСТОГРАММЫ СКАТТЕРОГРАММЫ
Для анализа используются горизонтальные срезы гистограммы скаттерограммы на различных уровнях, задаваемых исследователем. В норме фигура, полученная при срезе нижней трети гистограммы скаттерограммы, имеет форму усечённого конуса, при взгляде сверху напоминающего двумерную скаттерограмму с просветлением в центре. У здоровых людей наружные и внутренние края полученного изображения ровные и чёткие. Величина просветления будет зависеть от верхнего уровня среза, а наличие или отсутствие отсевов – от нижнего.
Для получения корректного изображения следует анализировать гистограмму скаттерограммы, построенную при продолжительности записи не менее 10-15 минут (около 750 КИ).
Гистограмма скаттерограммы здорового обследуемого 45 лет
Гистограмма скаттерограммы пациента с желудочковой экстрасистолией
Срез гистограммы скаттерограммы на уровне 10-40%.
Срез гистограммы скаттерограммы того же пациента на уровне 10%-40%
Исследуются следующие характеристики среза гистограммы скаттерограммы:
• Площадь основного облака:
- нормальная- - уменьшенная- - увеличенная.
• Контур наружных краёв:
- ровный- - зубчатый.
• Контур внутренних краёв:
- ровный- - зубчатый.
• Наружный край:
- чёткий- - нечёткий.
• Заполненность внутренней области среза:
- заполнена значительно- - заполнена частично- - не заполнена.
Анализ срезов гистограммы скаттерограммы является информативным методом оценки функции водителя ритма, в частности, для анализа нарушений взаимодействия между функциональными элементами СУ. Такие нарушения, по-видимому, предшествуют более выраженным изменениям функции водителя ритма – синусовой экстрасистолии, эктопической экстрасистолии, СССУ.
У пациентов с дисфункцией СУ срез гистограммы скаттерограммы выглядит в виде эллипса с нечёткими наружными и внутренними краями, и просветлением, неравномерно заполненным точками.
АНАЛИЗ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ГИСТОГРАММЫ
Построение данного типа гистограммы проводится на основании разности величин между каждой парой кардиоинтервалов (значение продолжительности предыдущего R-R интервала вычитается от последующего).
Формирование дифференциальной гистограммы происходит из трёх вариантов взаимодейст-
вия пар соседних кардиоинтервалов:
1. Если последующий кардиоинтервал не отличается от предыдущего, разница величин равна нулю,тогда значение разницы откладывается в среднем (нулевом) полигоне.
2. Если последующий кардиоинтервал длиннее предыдущего, получается положительное значение разницы кардиоинтервалов, откладываемое справа от нулевого значения на величину, соответствую- щую полученной разнице.
3. Если последующий кардиоинтервал короче предыдущего, получается отрицательное значение разницы кардиоинтервалов, откладываемое слева от нулевого значения на величину, соответствую- щую полученной разнице.
Наиболее важной количественной характеристикой дифференциальной гистограммы является ширина ее основания – разброс дифференциальной гистограммы (РДГ).
В норме дифференциальная гистограмма характеризуется симметричностью, которая свидетельствует о примерно равном соотношении периодов увеличений и уменьшений разницы между соседними КИ. Асимметрия, связанная с увеличением левого полигона, свидетельствует о преобладании стимулирующих влияний в генерации сердечного ритма, что характерно для больных с синусовой тахикардией и преобладанием симпатических влияний на сердечный ритм. Правая асимметрия говорит о преобладании пауз ритма (тормозных влияний), что характерно для больных с синусовой брадикардией и преобладанием парасимпатических влияний на сердечный ритм.
При нарушениях ритма и проводимости дифференциальная гистограмма хорошо отражает продолжительность интервалов сцепления и компенсаторных пауз, которые легко обнаружить по появлению столбцов гистограммы, расположенных вдали от основной части гистограммы (элементы гистограммы, расположенные в левом полигоне характерны для интервалов сцепления экстрасистол, а столбцы, расположенные в правом полигоне обычно отражают компенсаторную паузу).
Специфический трёхмодовый паттерн дифференциальной гистограммы («бабочка») регистрируется при развитии синоатриальной блокады, когда на фоне постепенного повышения ЧСС, увеличивающей левый полигон, регистрируются внезапные паузы ритма, увеличивающие правый полигон.
Дифференциальная гистограмма пациента с желудочковой и суправентрикулярной экстрасистолией
Дифференциальная гистограмма пациента с преобладанием активности ПСНС
Дифференциальная гистограмма пациента с синоатриальной блокадой
(суточный паттерн)
Преимуществом метода является возможность наглядного определения выраженности стимулирующих и тормозных влияний на СР по внешнему виду и величине правого и левого полигонов дифференциальной гистограммы.
ОЦЕНКА КУПОЛА ГИСТОГРАММЫ ПО Л. Н. ЛЮТИКОВОЙ
Целью применения метода является исключение из анализа экстрасистолических кардиоинтервалов и артефактов записи, которые могут искажать результаты других методов исследования ВСР.
Производится оценка ширины гистограммы, построенной с шагом 7,8125 мс на различных уровнях. В зависимости от высоты «среза», ширина основного купола гистограммы оказывается различной.
Основными показателями купола гистограммы по Л. Н. Лютиковой являются:
• W – продолжительность основания купола гистограммы выраженная в миллисекундах. Соответствует вариационному размаху (ВР).
• WN1 (мс) и WN5 (мс) – продолжительность основания гистограммы при срезе на уровне соответственно 1% и 5% от общего количества кардиоинтервалов, использованных для построения графика.
• WAM5(мс) и WAM10 (мс) – ширина основного купола гистограммы при срезе на уровне соответственно 5% и 10% от абсолютного значения амплитуды моды исследуемого графика.
Видео: Натуральная величина треугольника (метод вращения)
Гистограмма пациента с экстрасистолией Гистограмма практически здорового пациента
Нежелательные для анализа кардиоинтервалы чаще всего располагаются по бокам от основного купола, формируя на гистограмме дополнительные пики и (или) малые купола. Срезы, проводимые по методу Л. Н. Лютиковой, как правило, не затрагивают нежелательные столбцы гистограммы. Таким образом, оценка производится не только по значению вариационного размаха W, который очень чувствителен к артефактам и нарушениям ритма и проводимости, но и по значению показате- лей, которые вычисляются без учёта случайных кардиоинтервалов.
Л. Н. Лютикова и соавт. отмечают высокую воспроизводимость показателей ширины основного купола гистограммы у пациентов с артефактами записи. Это подтверждается и нашими наблюдениями, полученными при обследовании пациентов с различной кардиальной патологией (n=47 человек). Воспроизводимость показателей ширины основного купола гистограммы была высока даже при анализе кратковременных участков ЭКГ (5 минут).
Ниже приведены примеры гистограмм одного и того же пациента, полученные при обработке двух пятиминутных кардиоинтервалограмм, записанных друг за другом.
Несмотря на увеличение ширины основания гистограммы (W) во втором участке записи, показатели основного купола гистограммы практически не изменились.
Гистограммы пациента с ишемической болезнью сердца
МЕТОДЫ ТРИАНГУЛЯРНОЙ ИНТЕРПОЛЯЦИИ
Специалисты Лондонской клиники Святого Георга (St. George) для оценки гистограммы СР предложили использовать метод триангулярной интерполяции. Суть метода состоит в представлении гистограммы с шагом 7,8125 мс в виде равнобедренного треугольника. Величина основания смоделированного треугольника (b) вычисляется по формуле: b=2A/h, где h – количество КИ с наиболее часто встречаемой длительностью, А – площадь всей гистограммы, т. е. общее количество всех ана- лизируемых R-R интервалов. Высота фигуры равна высоте столбца с диапазоном моды. Полученная величина называется индексом St. George.
(индекс St. George = 22,8)
Определение индекса «Святого Георга» у пациента с экстрасистолией
(индекс St. George = 18,4)
Одним из важнейших показателей ВСР является триангулярный индекс (HRV) вычисляемый делением общего количества всех R-R интервалов, формирующих гистограмму с шагом 7,8125 мс, на количество КИ в модальном диапазоне. В норме значение триангулярного индекса при суточном мониторировании ЭКГ 37±15 ед.
Несколько более сложной разновидностью метода является определение индекса триангулярной интерполяции (ТINN), предложенного M. Malik et al. . Сущность методики заключается в представлении гистограммы в виде неравнобедренного треугольника. Каждый склон гистограммы приближается отрезком прямой так, чтобы разность площадей смоделированного треугольника и исходной гистограммы была наименьшей. Сближение производится методом наименьших квадратов. Определяется ширина основания полученного треугольника – индекс триангулярной интерполяции.
В обоих случаях величина основания построенного треугольника косвенно отражает СР: чем шире основание, тем больше вариабельность ритма, и чем оно уже, тем регулярнее ритм.
Главное преимущество методов триангулярной интерполяции заключается в их относительной нечувствительности к аналитическому качеству серии RR-интервалов. Самым большим недостатком является необходимость приемлемого количества RR-интервалов для построения геометрической модели. На практике для уверенности в корректности применения методов триангулярной интерполяции нужно использовать записи продолжительностью не менее 15-20 минут (предпочти- тельнее 24 часа).
Поделиться в соцсетях:
Похожие
