Вариабельность амплитуды электрокардиограммы

По сравнению с ритмическими характеристиками электрического потен­циала интерпретация амплитудных значений электрического потенциала явля­ется более сложной задачей [14]. Измерительный ЭКГ-электрод регистрирует изменение разности потенциалов на определенных участках тела в сравнении с потенциалом референтного электрода в едином времени.

Амплитуда всех элементов на ЭКГ осциллирует вокруг некоторых устой­чивых значений и зависит от выбранного отведения регистрации. Используе­мые в традиционных методах термины «низкий вольтаж зубцов» и «высокий

вольтаж зубцов» [5] являются описанием сравнительной характеристики и не имеют однозначных критериев, так как до сих пор отсутствуют четкие норма­тивы нормальной амплитуды зубцов в различных отведениях у людей разного пола, возраста, расы и телосложения [3].

Во многих исследованиях амплитуду QRS-комплекса и R-зубца связыва­ют только с изменениями формы и размеров сердца, а также положением его электрической оси, что объясняет затруднения при сравнении результатов раз­личных обследуемых. При этом в подавляющем количестве работ не уделяется должного внимания динамике амплитуд R-зубца и процессам, отвечающим за адаптацию величины систолического потенциала.

В физиологии известно несколько процессов влияющих на среднее зна­чение и динамику амплитуды зубца R в состоянии условной нормы:

1. Симметрия распространения возбуждения в правом и левом желу­дочках;

2. Электропроводность миокарда и среды между поверхностью сердца и ЭКГ-электродами (включая объем легких и объем циркулирующей крови);

3. Частота сердечных сокращений.

Динамика систолического потенциала определяется системой факторов, различных по своим механизмам и степени влияния. При этом их значимость определяется конкретными клиническими условиями и нуждается в дальней­шем уточнении [70]. Имеются исследования, в которых отмечается, что анализ динамики R-зубца в состоянии покоя и при функциональных нагрузках может быть полезным для прогноза нарушений ритма, связанных с изменением харак­теристик электромеханического сопряжения [70,71]. В работе [72] показывается перспективность исследования функционального состояния организма в небла­гоприятных условиях среды как наиболее доступного метода за счёт оценки медленных изменений амплитуды зубца R и связанных с ним биохимических показателей.

При оценке амплитудных характеристик ЭКГ необходимо учитывать си­стемные уровни и разделять динамику усреднённых значений и хаотическую,

осциллирующую составляющую, которая в литературных источниках упомина­ется как микроальтернации ЭКГ [2]. Микроальтернации ЭКГ представляют со­бой вариабельность участка временного сигнала на несколько порядков мень­шую по сравнению с амплитудой зубцов [73].

Микроальтернации оцениваются путём статистического анализа последо­вательных морфологических участков ЭКГ, которые фиксируются относитель­но зубцов и сегментов PQRST-комплексов. В медицинской практике для диа­гностики и локализации патологических процессов в миокарде нашли приме­нения параметры дисперсионных функций ЭКГ в фазе де- и реполяризации [74].

Усредненная динамика амплитуд зубца R связана с положением электри­ческой оси и отведением регистрации [3]. Также имеются подтверждения, что амплитуда зубца R в период нагрузки напрямую связана с объемом левого же- лудочка[75] .

В работах медицинского профиля [75-77] проводится анализ «вольтаж- ных» показателей ЭКГ, их взаимосвязь с физической нагрузкой и выделяется ряд факторов, влияющих на амплитуду ЭКГ и не связанных с электрической активностью сердца. Во многих работах, посвященных исследованию ССС, например в [24-28], амплитудой и вариабельностью зубца R пренебрегают, ис­пользуя методы нормализации PQRST-комплекса. Среди системных методов, исследующих микроструктуру вариабельности ЭКГ, следует выделить метод анализа нормированной изменчивости (АНИ) [78], методику дисперсионного картирования (ДК) [73] и полиметрический метод [79].

Метод АНИ разработан для исследования циклических процессов и в приложении к ЭКГ представляет собой вариант дифференциальной морфомет­рии [78]. В рамках данного метода каждому участку и/или всей ЭКГ в целом назначаются два индекса V1 и V2, характеризующие вариабельность осцилля­ций и её изменения во времени [78]. Индекс V1 представляет собой усреднен­ную оценку непохожести сегментов данных внутри исследуемого фрагмента временного ряда, а индекс V2 является коэффициентом вариации непохожести.

Для вычисления индексов проводится сравнение произвольного сегмента ЭКГ с соответствующим другим сегментом, который принимается за образец. Проце­дура АНИ-анализа представляется функционалом, представленным на рисунке

1.3.

Рисунок 1.3 —Применение АНИ-метода к экспериментальным псевдо-ЭКГ, с различными вариабельностями [78]. Слева - смоделированные ЭКГ, справа - траектории и рассчитанные коэффициенты V1 и V2, рассчитанные в соответ­ствии с АНИ-методом.

На рисунке 1.3. показаны особенности поведения вариации амплитуды ЭКГ, незаметные при визуальном анализе, и которые регистрируются на плос­кости экспериментальных параметров V1 и V2 с помощью параметрических траекторий, которые позволяют сравнить виды аритмий по их параметрическим портретам, характеризующие динамику изменения процессов реполяризации в миокарде.

Имеются данные, что АНИ-метод является информативным методом при исследовании процессов аритмии, происходящих в ЭПСС [78]. Разработчиками метода были получены успешные результаты его применения для оценки дви­жения вихря возбуждения в миокарде. Метод АНИ применяется для монитори­рования стабильности квазипериодических системных процессов в ССС и де­

тальной идентификации жизнеугрожающих аритмий. Данный метод является полезным при выявлении патологических состояний в тех случаях, когда визу­альный анализ ЭКГ оказывается недостаточным, в тоже время он не позволяет исследовать ССС вблизи физиологической нормы.

В методике дисперсионного картирования (ДК) исследуется динамика средних амплитуд PQRST-комплекса с помощью дисперсионных характери­стик [73]. Графическая реализация метода ДК на примере здорового и больного пациента представлена на рисунке 1.4. В рамках метода ДК используют опре­делённую (в зависимости от анамнеза) группу отведений, затем строится дис­персионная карта миокарда, которая является чувствительной к метаболиче­ским изменениям и делает метод эффективным при распознавании начальных стадий сердечно-сосудистой патологии.

Рисунок 1.4 - Низкоамплитудные колебания ЭКГ в последовательных QRST- комплексах I - здорового сердца, II - у больного при инфаркте миокарда (а- от­дельный комплекс, б - 7 синхронизированных комплексов)[73]

Как видно из рисунка 1.4, сравнение одиночных кардиоциклов не позво­ляет однозначно классифицировать больного и оценить его ФСО. Однако даже при визуальном наложении нескольких кардиоциклов у здорового пациента ва­риабельность отдельных участков не значительна, при том, что у больного чет­ко прослеживается большая вариация в области ST сегмента, что не только со­ответствует степени его ФСО, но также позволяет локализовать патологиче­ский процесс[80].

Метод ДК используется для диагностического и динамического наблюде­ния при лечении различных заболеваний [81], при этом данный метод недоста­точно изучен при исследовании ФСО вблизи нормы без кардиологической симптоматики.

1.3.3