اشتقاق هاي جانبي بيمار

به منظور نگاشت و مصورسازي شش اشتقاق جانبي شخص بيمار از سيگنالي كه تنها ليد‌aVF آن داراي موجR كوچك و نيز قسمت‌T آن معكوس شده است استفاده كرديم (شکل 1) نمايش سيگنال شرح داده شده را نشان مي دهد. با توجه به (شکل 2) و (شکل 3) مي توان بيان كرد كه در تصوير حاصل از داده هاي دامنه يا ولتاژ سيگنال ( شکل 1) به خوبي بيانگر شش ليد جانبي شخص بيمار است.همانگونه كه انتظار مي رفت با توجه به اينكه در ليدaVF موج‌R كاهش قابل ملاحظه اي داشته است بنابراين يك گسستگي در تصوير (شکل 2و3) ديده مي شود.همچنين با توجه به اينكه موج‌‌T در اين ليد به حالت معكوس در آمده است به همين دليل در تصوير (شکل 2و3) از همواري تصوير حاصل از موج‌T در قسمت ليدaVF كاسته شده است.همچنين مي توان گفت كه كارايي تبديل ويولت در نشان دادن الگوهاي سيگنال به مراتب بهتر از روش هاي ديگر بوده و استفاده از چگالي تخمين طيف نيز با شدت كمتري اين تغييرات را نشان داده است.

(شکل 1)

(شکل 2)

(شکل 3)
نتيجتا در اين بررسي‌ ‌يك روش جديد به منظور مصور كردن 12 ليد سيگنال‌‌ ECG ارائه شد. همانطور كه در اين مقاله نشان داده شد، نگاشت و مصور سازي‌ECG با استفاده از 12 الكترود استاندارد مي تواند به عنوان يك ابزار مكمل و كمكي، سرعت و صحت تشخيص عارضه هاي قلبي توسط پزشك را افزايش دهد. در اين روش، اطلاعات مربوط به محل و شدت گرفتگي عروق كرونر بيمار، به صورت يك تصوير دو بعدي و سه بعدي در اختيار پزشك قرار مي گيرد و سهولت قرائت آن نسبت به تصاوير متداول ECG ، مي تواند سبب افزايش دقت و سرعت فرايند تشخيص عارضه شود.
از قابليت هاي اين روش مي توان به موارد زير اشاره كرد: بسيار ساده و سازگار با 12 ليد سيگنال‌ECG قراردادي است بنابراين تصوير سه بعدي مي تواند به منظور نمايش يك شكل مكمل از 12 سيگنال قراردادي ECG ‌‌‌براي‌ ‌تشخيص بيماري قلبي استفاده شود. سيگنال‌ها به صورت رنگي و بر روي سطح سه بعدي بدن نگاشته مي شوند كه اين عمل سبب افزايش دقت مكاني مي شود. پردازش سيگنال‌ها به صورت خودكار و به وسيله كامپيوتر، ميزان خطاي ناشي از ثبت مكانيكي و پردازش چشمي سيگنال‌ها را به شدت كاهش مي دهد. نمايش سه بعدي سيگنال‌هاي حياتي قلب با دقت مكاني بالا، تصوير واقعي تري نسبت به روش هاي قبلي ايجاد مي كند، زيرا پديده مورد اندازه گيري در يك فضاي سه بعدي اتفاق مي افتد .
به پزشكان اين امكان را مي دهد كه به طور واضح‌تر و دقيق‌تر سيگنال فرد را مورد بررسي و تجزيه وتحليل قرار دهند.برخي تغييرات در فعاليت الكتريكي قلب ممكن است در سيگنال فرد مشاهده نشود كه اين تغييرات در تصاوير سه بعدي بهتر قابل تشخيص است اين روش نگاشت و مصور سازي مي تواند به عنوان نقشي مكمل براي 12 ليد سيگنالECG ‌‌‌ايفا كند. همچنين مي توان با طراحي يك سيستم ثبت پتانسيل الكتريكي سطح بدن بيمار و يك سيستم پردازشگر‌ ‌رايانه اي ، محل وشدت گرفتگي قلبي را با دقت خوبي تعيين كرد. درواقع با وجود چنين سيستمي نياز به تصويربرداري تشديد مغناطيسي كاهش مي يابد و‌ ‌مي توان از مضرات آن جلوگيري كرد‌. ‌همچنين با طراحي چنين سيستمي امكان تشخيص گرفتگي قلبي را مي توان حتي‌ ‌درمراحل اوليه بيماري انجام داد‌.

مصور سازيECG به منظور تشخيص عارضه ايسكمي

سيگنال هاي الكتروكارديوگرام شامل اطلاعات بسيار مهمي از وضعيت قلب و يكي از ابزارهاي رايج پزشكان در تشخيص بيماري هاي مختلف قلبي هستند. دقت مكاني پايين، محدوديت دقت زماني به علت ثبت شدن با دستگاه هاي مكانيكي مانند كاغذ و قلم و تشابه سيگنال در برخي بيماري ها با سيگنال هاي قلب سالم و احتمال اينکه برخي اطلاعات از ديد پزشك پنهان بماند ، از معايب اين روش به شمار مي رود. اهميت سيگنال هاي الكتريكي قلب و معايب ذكر شده در بالا، ضرورت پرداختن به يك روش بهينه جايگزين براي بيان و نمايش فعاليت قلب را نشان مي دهد. يكي از نارسايي هاي خطرناك قلب، گرفتگي عروق كرونر(ايسکمي قلبي) است كه در صورت تشخيص صحيح و به موقع مي توان از عوارض خطرناک بعدي آن جلوگيري كرد. هر يك از روش هاي متداول براي تشخيص اين عارضه، داراي مزايا و معايبي هستند. در ادامه روشي غير تهاجمي براي تشخيص گرفتگي عروق كرونر بر پايه مصور سازي سيگنال هاي ECG معرفي خواهد شد. در اين روش مي توان با نمايش سيگنال ها با رنگ هاي مجازي روي سطح سه بعدي بدن، تشخيص گرفتگي عروق كرونر را آسان تر کرد. در اين روش مي توان براي افزايش دقت مكاني تعداد الكترودها را نيز افزايش داد.در اين بررسي روش جديدي براي نمايش 12 اشتقاقECG بيان مي شود که در واقع يک ديد کلي صحيح از سيگنال قبلي 12 ليدي را در دو تصوير نشان مي دهد . اين دو تصوير ديد صحيحي از صفحات افقي و جلويي سيگنال قبلي را بيان مي کند. اين روش جديد پزشک را قادر مي سازد با ديدن تنها دو تصوير ديد خوبي نسبت به 12 ليد سيگنالECG داشته باشد. اين روش نمايش جديد مي تواند به صورت روش نمايش مکمل براي سيگنال قبلي استفاده شود و قادر به تشخيص و تمايز بيماري هاي مختلف قلبي است. الکتروکاريوگرام يکي از گسترده ترين ابزارهاي تشخيص به صورت غير تهاجمي براي بيماري هاي قلبي در مراکز کلينيکي به شمار مي رود . اين بيماري ها شامل آريتمي قلبي، ايسکمي ماهيچه قلبي، انفارکتوس ماهيچه قلبي و هيپروتروفي قلبي و ... است .

همواره تشخيص ايسكمي قلبي به صورت غير تهاجمي هدف بسياري از محققان بوده است چرا كه مي تواند پيشگيري از انفاركتوس قلبي را به دنبال داشته باشد. يكي از روش هاي معمول تشخيصECG داراي ايسکمي بررسي منحني هاي مربوط به بالا يا پايين رفتن قسمت ST ، تغيير شکل قطعه ST يا معكوس شدن موج T مي باشد. براي پيدا کردن سطح فرورفتگي ST ، ابتدا سطح مرجع پيدا مي شود اين کار با کشيدن يک خط بين دو يا بيشتر از دو تا موج P در جايي که به خط مبنا باز مي گردند (يا شروع موج P ) انجام مي شود. قسمت ST قسمتي از ECG بين آفست QRS و آنست موج T است. همچنين دامنه موج T با اندازه گيري فاصله قله T از خط مرجع مشخص مي شود. با تعيين اين دو مقدار، مي توان در مورد اينکه آيا سيکل قلبي شامل رويداد ايسکمي است يا خير، نتيجه گيري کرد.خواندن ECG نياز به وقت حوصله و تخصص كافي دارد ضمن آنكه دقت تشخيص ايسكمي از روي خواندن مستقيم ECG چندان بالا نيست.در اين روش سعي بر آن است كه به كمك پردازش هاي كه بر روي اشتقاق هاي ECG مي شود مشكلات موجود تا حد امكان بر طرف شود. بنابراين بر اساس اطلاعات ECG به تصاويري خواهيم رسيد كه بسيار گوياتر و راحت تر به هدف تشخيص ايسكمي نائل مي شود در واقع از روي اطلاعات موجود از پتانسيل هاي الكتريكي سطحي پوست يعني 12 اشتقاق ECG به اطلاعات مرتبط با توزيع منابع الكتريكي در قلب خواهيم رسيد. هدف آن است كه پردازش ها به گونه اي باشد كه بيماري ايسكمي، خود را بهتر و گوياتر در تصاوير نشان دهد و به نوعي بيماري به صورت High-Light در تصاوير حاصل قابل مشاهده شود.
در اين روش سيگنال هاي ديجيتال شده براي پردازش به بک کامپيوتر شخصي داده مي شود در اين روش يک تصوير دو بعدي و سه بعدي براي نمايش تصاوير 12اشتقاق ECG تعريف شده است در تصوير دو بعدي محور X ( محور زماني) حوزه زماني سيگنال قلبي را بيان مي کند و محورY ( محور مکاني) موقيعت زاويه فاز ليدهاي بازويي و سينه اي را بيان مي کند. مقادير دامنه بين ليدها در محور مکاني به وسيله درون يابي خطي به دست مي آيند تا سطح تصاوير بين ليدها صاف و هموار شود. دامنه سيگنال قلبي بر طبق جدول نگاشت دامنه به رنگ که از ابتدا تعريف شده نمايش داده مي شود و دو تصوير ECG صفحات افقي و جلويي سيگنال قلبي را بيان مي کند. در تصوير افقي ECG سيگنال هاي قلبي(V1تاV6) به صورت رشته اي در حوزه مکان چيده شده اند. در تصوير صفحه جلويي (فرونتال) سيگنال ها (aVL,I,aVR,II,aVF,III) به صورت رشته اي و به ترتيب مرتب شده اند و با زاويه 30 درجه نسبت به ديگري قرار دارند. براي نمايش تصويري سه بعدي 12 ليد ( اشتياق) ECG ، سه محور زمان ، مکان و دامنه نياز است که محور زماني بيانگر حوزه زمان سيگنال قلبي و محور مکاني موقعيت ليدها را بيان مي کند. محور دامنه نيز بيانگر ولتاژ سيگنال قلبي است 6 ليد براي نمايش صفحه افقي و 6 ليد از 12 ليد ديگر به مظور نمايش صفحه جلويي استفاده مي شوند . ولتاژ سيگنال قلبي بيانگر رنگ هاي رنگين کمان است . براي انتقال نقاط مابين ليدهاي همسايه از تکنيک درون يابي استفاده شده است که اين کار باعث هموار شدن تصوير سه بعدي نيز مي شود . تصوير سه بعدي براي سه شخص نرمال ، داراي بيماري ايسكمي قلبي و LBBB با استفاده از 12 ليدECG نشان داده شد اين روش سه بعدي علاوه بر نمايش 12 ليد سيگنال ECG، به پزشکان اين امکان را مي دهد که بتوانند بيماري قلبي را بهتر و صحيح تر از روي تصوير سه بعدي به دست آمده تشخيص دهند.
به منظور نمايش 12 ليد ECG که ماکزيمم قابليت تشخيص را داشته باشد چندين روش پيشنهاد داده شده است . عمده ترين روش هاي نمايشECG ، تصوير کردن بردارها (VCG)و نگاشت پتانيسل سطح بدن(BSPM) هستند . هر دو اين روش ها مي توانند ديد بهتر و صحيح تر به پزشکان به منظور درک بهتر فعاليت الکتريکي قلب دهند. در اين اين تحقيق از تکنيکBSPM براي نمايش سه بعدي 12 ليد ECG استفاده شده است .در اين روش سيگنال هاي قلبي در صفحه هاي افقي از ليدV1 تا V6 در يک گراف سه بعدي نمايش داده مي شوند در گراف سه بعدي ديگر سيگنال قلبي از ليدهاي III تاaVL نشان داده شدند . اين گراف مي تواند ديد صحيحي از توزيع مکاني و سنجش زماني از سيگنال قلبي را فراهم کند .

محاسبه 12 ليد سيگنال ECG

براي محاسبه سيگنال قلبي 12 ليد ECGبه دو گروه تقيسم شدند : 6 ليد سينه اي صفحه افقي که از V1 تاV6 را شامل مي شود و دو ليد اندامي صفحه جلويي که ليد I وII نام دارند. چهار ليد صفحه اي جلويي ديگر بر اساس ليد I و IIمحاسبه مي شوند. براي محاسبه ليدIII از قاعده معروف اينتهون استفاده مي شود به اين ترتيب که
1) I+III=II
با محاسبه ليدهايI وII ليدIII از رابطه (1) به دست مي آيد . aVL aVF,aVR,سه ليدتک قطبي اندامي در صفحه جلويي aVL, aVR,aVF بودند که براساس ليدهاي I،II وIII از رابطه (2)، (3)، (4) به دست مي آيند:
2) aVR=-(I+II)/2
3) aVL= (I-III)/2
4) aVF=-(II+III)/2

سيتم سه بعدي متناسب

يک سيستم سه بعدي مستطيلي شکل متناسب ( همگون) و يک جدول نگاشت دامنه به رنگ براي ترسيم گراف سه بعدي استفاده شده است. سيستم سه بعدي داراي يک محور زماني که بيانگر حوزه زماني سيگنال قلبي است ، يک محور مکاني که بيانگر موقعيت ليدها در صفحات افقي و جلويي از بدن است و يک محور دامنه که ولتاژ سيگنال قلبي را نشان مي دهد .

نگاشت دامنه به رنگ

براي نمايش و ديدي بهتر از گراف سه بعدي، ولتاژ 12 ليد سيگنال قلبي بر طبق يک جدول نگاشت دامنه به رنگ که از قبل تعريف شده است به صورت رنگ هاي رنگين کمان بيان مي شود. سيگنال قلبي با ولتاژ متفاوت به يک مجموعه انتخاب شده از رنگ هاي مشخص نگاشته مي شود . اين رنگ ها شامل سفيد ، قرمز، نارنجي ، رزد ، آبي ، ارغواني و سياه که سطوح مختلف ولتاژ را از منفي تا مثبت پوشش مي دهند هستند. بنابراين طول و موقيعت سيگنال از موج P وکمپلکسQRS و موج هايS وT به آساني در يک گراف سه بعدي که به ترتيب بيانگر صفحات افقي و جلويي است قابل مشاهده است .

درون يابي و رسانايي حجمي

بدن انسان از مايع و يون هاي زيادي تشکيل شده است که مي تواند به عنوان يک هادي حجمي رفتار کنند و باعث شوند فعاليت الکتريکي به صورت همگن و پيوسته انجام شود . سيگنال هاي الکتريکي توزيع شده بين ليدهاي قراردادي رابط را مي توان به وسيله تکنيک درون يابي تخمين زد . اين روش درون يابي داراي 2 مزيت عمده است :
1- نياز به جايگزيني الکترودهاي اضافي بين ليدهاي قراردادي رابط نيست،
2- سازگار با سيستم 12 ليدECG رايج است .
به منظور هموار کردن گراف سه بعدي يک درون يابي فضايي به منظور ارتباط مابين ليدها مرتبط در محور مکاني مورد استفاده قرار مي گيرد. 29 نقطه بين دو ليد مرتبط در صفحه جلويي جايگزين شدند که به طور تقريبي يک درجه اختلاف فاز بين نقاط رابط وجود داشت. اين 29 نقطه مشابه همچنين جايگزين ليدهاي مرتبط در صفحه افقي نيز شدند بنابريان گراف سه بعدي در هر صفحه با دامنه يکسان و مشابه حاصل مي شود .

شکل نمايش سه بعدي

نمايش سه بعدي بيان شده در اين بررسي دو ديد خوب نسبت به تصوير را مي دهد : ديد پرسپکتيو و ديدي موسوم به چشم پرنده، مورد دوم حالت خاصي از ديد پرسپکتيو است. در نمايش سه بعدي محور X بيانگر سنجش زمان سيگنال قلبي در مقياس ميلي ثانيه، محورY بيانگر موقعيت مکاني ليدها و محورZ ولتاژ سيگنال قلبي در مقياس ميلي ولت است. شکل 1 ترتيب زاويه فاز براي ليدهاي صفحه جلوي مطابق با گراف سه بعدي را نشان مي دهد .

بخش کلينکي روش جديد

براي بررسي بيشتر ايت روش يک گراف ECG سه بعدي از سه شخص نرمال ،داراي بيماري ايسکمي ماهيچه قلبي و داراي بيماريLBBB براي نمايش به پزشک معالج براي تشخيص و تمايز بيماري گرفته شد که نتايج به شرح زير است :

شخص نرمال

( شکل 3) ، 12 ليد سيگنالECG و الکتروکارديوگرام سه بعدي متناظر شخص زمان را نشان مي دهد، ( شکل 3) ، 12 خط تقسيم شده در 12 ليد ECG استاندارد را نشان مي دهد، ( شکل 3) پرسپکتيو و ديد چشم پرنده را در دو صفحه جلويي ECG سه بعدي نمايش مي دهد و ( شکل 5) و ( شکل 4) پرسپکتيو و ديد چشم پرنده را در دو صفحه افقي ECG سه بعدي نشان مي دهد. موج P به وسيله يک برآمدگي کوچ زرد رنگ بيان مي شود که از ليدIII تا aVR-کشيده شده است .
در صفحه جلويي موج Rمانند يک تپه زرد مايل به نارنجي که از ليد III تا Iکشيده شده که با يک ولتاژ mv2/1 در حوالي ليد II به حالت نوک تيز در آمده است .
در صفحه جلويي موج Rبه صورت يک تپه زرد مايل به نارنجي که از ليد V1 تاV6 کشيده شده است با يک ولتاژ بالاي mv 2/1 در ليد V4 نشان داده شده است. موج S منفي نيز به صورت يک دره آبي مايل به ارغواني که از ليدV1 تا V4 کشيده شده و يک به ولتاژ 2/1 ميلي ولت در ليد V2 مشخص است. موج Tمثبت نيز به صورت يک برآمدگي زرد رنگ هم مرکز که از ليد V1 تاV6کشيده شده و داراي پهناي ms 100 در ليدV3 است.
( شکل 5) خط تقسيم شده قراردادي از12 ليد ECG شخص نرمال،(b).ديد پرسپکتيو،(c).ديد چشم پرنده از ECG سه بعدي صفحه جلويي،(d). ديد پرسپکتيو، ( شکل 4) ديد چشم پرنده از ECG سه بعدي صفحه افقي

( شکل 4)

( شکل 5)

ايسکمي ماهيچه قلبي

( شکل 6) ، 12 ليد ECG و همچنين ECG سه بعدي متناظر با يک بيمار داراي ايسکمي ماهيچه قلبي را نشان مي دهد. در شکل (a)3، 12 خط تقسيم شده از 12 ليد ECG استاندارد که شامل موج Qو برامدگي قطعهST در ليد V1 تا V4 معکوس شدن موج Tدر همه ليدهاي سينه اي و موج R به صورت کوچک در ليد V3 تا V6را نشان مي دهد. شکل (b)11 و (c)11 پرسپکتيو و ديد چشم پرنده را از صفحه جلويي ECG سه بعدي نشان مي دهد و شکل (d)11 و (e)11 پرسپکتيو و ديد چشم پرنده را از صفحه افقي بيان مي کند
LBBB
( شکل 6) ،12 ليد سيگنال ECG و متناظر با آن تصويرECG سه بعدي از بيماري با عارضه LBBBرا نشان مي دهد. در شکل (a)12 پهناي کمپلکس QRSدر 12 ليدECG استاندارد در هر دو صفحه جلويي و افقي آشکار شده است. پهناي کمپلکس QS غير نرمال مي تواند به آساني به صورت يک سينک آبي رنگ کشيده شده از ليدIII تاaVF در صفحه جلويي از شکل (c)12 و سينگ آبي مايل به ارغواني کشيده شده از ليد V1 تا V4در صفحه افقي در شکل (e)12 نشان داده شود.

( شکل 6)
ماکزيمم طول سينک آبي مايل به ارغواني در صفحه افقي مي تواند 128 ميلي ثانيه در ليد V2 تخمين زده شود پهناي موج QS زمان دپلاريزاسيون بطن چپ را بيان مي کند که دليل غير نرمال بودن آن به خاطر بيماري LBBB است.
بالا آمدن قطعهST در ليدهاي V1-V4 به صورت يک برآمدگي زرد مانند و موج Tمعکوس شده به صورت يک ناحيه آبي رنگ کشيده شده R که از ليد-aVR تا aVL و از ليد V5تاV6 بيان مي شود.ECG سه بعدي يک مشاهده آسان از مشخصات تغيرات غير نرمال در بيماري LBBB را بهبود مي بخشد.
تغير تدريجي پهناي کمپلکس موجQS به پهناي موجR در 12 ليد ECG به وضوح آشکار نبود اما درECG سه بعدي به صورت ( شکل 4) کاملا مشخص و واضح بود.
تغير تدريجي بالا رفتن ST به پايين رفتنST در 12 ليد ECG نمايان نيست، اما در تصوير ECG سه بعدي در ( شکل 4) به وضوح ديده مي شود.
در اين يک روش جديد به منظور مصور کردن 12 ليدECG ارائه شد از قابليت هاي اين روش مي تواند به موارد زير اشاره کرد:
1- بسيار ساده و سازگار با 12 ليد سيگنال ECG قراردادي است. بنابراين سه بعدي مي تواند به منظور نمايش يک شکل مکمل از 12 خط تقسيم شده قراردادي سيگنال ECG براي تشخيص بيماري قلبي استفاده شود.
2- به پزشکان اين امکان را مي دهد که به طور واضح تر و دقيق تر سيگنال فرد را مورد بررسي و تجزيه وتحليل قرار دهند.
3- برخي تغييرات در فعاليت الکتريکي قلب ممکن است در سيگنال فرد مشاهده نشود که اين تغييرات در تصاوير سه بعدي بهتر قابل تشخيص است.
4- اين روش سه بعدي مي تواند به عنوان نقشي مکمل براي 12 ليد سيگنال ECGايفا کند.
( شکل 7) 12شتقاق سيگنالECG همراه با گراف سه بعدي ECG براي بيماري LBBB

( شکل7)
منابع :
http://www.iranbmemag.com
http://medicblog.blogfa.com
http://ino.blogfa.com
http://medicblog.blogfa.com
REFRENCES
[1] W. B. Fye, “A history of the origin, evolution, and impact of electrocardiography,”Amer. J. Cardiol., vol. 73, pp. 937–949, 2000.
[2] M. J. Goldman, Principles of Clinical Electrocardiography. Los Altos, CA: Lange Medical, 1996.
[3] D. Novosel, G. Noll, and T. F. Lüscher, “Corrected formula for the calculation of the electrical heart axis,” Croatian Med. J., vol. 40, pp. 77–79,2002.
[4] J. G.Webster, Medical Instrumentation Application and Design. New York: Wiley, 1998.
[5] E. Cabrera, Bases Electrophysiologiques de L’ électrocardiographie:Ses Applications Cliniques. Paris, France: Masson, 2000.
[6] S. T. Anderson, O. Pahlm, R. H. Selvester, J. J. Bailey, A. S. Berson, S. S. Barold, P. Clemmensen, G. E. Dower, P. P. Elko, P. Galen,W. K. Haisty, F. Kornreich, M. W. Krucoff, M. Laks, H. J. L. Marriott, P. W. Macfarlane, N. Okamoto, R. L. Page, S. T. Palmeri, P. Rautaharju, G. Tolan, R. White, T. White, and G. S. Wagner, “Panoramic display of the orderly sequenced 12-lead ECG,” J. Electrocardiol., vol. 27, pp. 347–352, 1998.
/خ