Návrh optimální délky části patologického komplexu QRS EKG srdce pro řešení inverzní úlohy v rámci experimentálního měření na pacientech

Abstract

Potenciálové mapování zpovrchu hrudníku (BSPM) je neinvazivní diagnostická metoda, využívaná velektrokardiologii. Znaměřených dat lzevykreslit integrálové mapy, které slouží kvýpočtu řešení inverzní úlohy, tedynalezení parametrů srdečního generátoru, který by mohly sloužit kdiagnostice vybrané patologie. Jednou znich je přítomnost ektopické srdeční aktivity. Dosud ale není jasné, jaký časový interval je pro tvorbu mapoptimální. Cílem této práce je určit nejvhodnější časový interval pro výpočet inverzní úlohy, umožňující lokalizace ektopické srdeční aktivity na bázi dipólového modelu srdečního elektrického generátoru . Bylo naměřeno devět pacientů (z toho šestžen) ve věku 59?13,79letpomocítřechreferenčnícha 96 mapujícíchEKG elektrod. Pacienti bylidálena CT vyšetření, díky kterému byly vytvořeny 3D modely torza a srdce. Pro čtyři pacientybylo analyzováno 11 různých ektopických aktivit, pro každou znich bylo vytvořeno 21 potenciálových map prorůznéčasové intervaly z prvních30ms patologické aktivity. Pro každého pacientabylvytvořen jeden zprůměrovaný signál a dále signály saditivním šumemo SNR20, 30 a 40 dB. Pro všechny signály bylo vypočteno řešení inverzní úlohy na jeden dipól. Za správnéinverzní řešení byla považování lokalizace ektopické aktivity do oblasti, ve které se uskutečnilakatétrová ablace. Pro Pat_002 nebyly výsledky inverzní úlohy správné. Pro Pat_004 byly správné pouhé3% výsledků, u zprůměrněného signálu pak žádný. Pro Pat_005 bylo 97% dipólů lokalizováno správně, u zprůměrovaného a zašuměných signálů všechny. Pro Pat_007 bylo 62 % správně umístěných dipólů, pro zprůměrovaný signál 57 % a 65 % pro zašuměné signály. Optimální časový interval pro tvorbu integrálových map je 5-20ms od počátku ektopické aktivity. Tomuto intervalu odpovídá nejvyšší počet správně lokalizovaných výsledných dipólů asoučasně i nízká hodnota koeficientu RD. Přidání aditivního šumu způsobilo statisticky významně odlišné výsledky. Pro praktické využití inverzní úlohy byly ale výsledky zašuměných signálů porovnatelné sostatními výsledky daného pacienta.

Body surface potential mapping (BSPM) is a noninvasive diagnostic method, which can be used in electrocardiology. It allows us to create integral maps, which are used fo r the inverse problem solution, i.e. finding of cardiac generator parameters that could serve to diagnostics ofselected pathology. One of them is the presence of ectopic cardiac activity. It is unknown, which time interval is optimal for computation of the maps. The aim of this study is to find appropriate time interval for the inverse problem solutionallowing localization of the ectopic cardiacactivity based on a dipole model of the cardiac electrical generator. There were 9 patients (6 female) in the age of 59 ?13.79. Three reference and 96 mappingECG electrodes were used. CT-scans wereused for creating individualized 3D models of torso and heart. Eleven different ectopic beats were analyzed for each of four patients. 21 potential maps werecomputedfor every analyzed beatfor different time intervals from the first 30ms of the premature activity. Then an averaged signal and also signals with additive noise 20, 30 and 40dB were created for each patient. For all the signals the inverse solution to one dipole was computed. Localization of the ectopic activity in the area where successful catheter ablation was performed was considered a correct inverse solution. For Pat_002 were all the results incorrect. For Pat_004 were only 3 % of results correct, for averaged signal 0%. For Pat_005 were 97% of dipoles localized correctly, respectively 100% for averaged signal and signals with noise. For Pat_007 were 62% ofresults correct, respectively57 % for averaged signal and 65% for signal with additive noise. The optimal time interval for creating integral maps is 5-20ms from the beginning of the ectopic activity. There are the best results ofthe number ofcorrect resulting dipoles and also low value of coefficient RD. Simulation of additive noise caused statistically significant results. But from the practical point of view there is no difference when comparingto other signals for the patient.