电脑心电定量测量心肌梗塞的方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种生物电学与临床医学、计算机科学与心电学相结合的，运用心脏生物电学原理，建立数学模型，发挥电脑快速计算和实时计测功能，对心肌缺血和心肌损伤面积、心肌坏死和心室肥大体积、心电环瞬间心电向量、心电环瞬时速度和加速度和心电环电轴向量和心室梯度向量提供了定量计测的方法，并给出了临床应用的实施例。本发明专利技术公开了的计测方法及其相应的装置。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及心脏生物电学的测量方法及其装置，更具体地，涉及电脑心电定量测量心肌梗塞的方法及其装置。心肌梗塞是一种死亡率较高的疾病。病人一旦被确诊为心肌梗塞，定性地判断了心肌梗塞的部位和程度，医务人员还需进一步定量地了解病人心肌梗塞范围的大小，掌握病人心肌梗塞面积与体积随时间变化的趋势，这不论是对临床心脏学科定量诊断、定量监护、定量评判治疗方案、定量筛选溶栓药物、定量判断愈后和门诊复查等都是必要的。目前用于心肌梗塞范围的测定较具代表性地方法有酶活性曲线法，ECT(放射断层扫瞄)法和心前区多导测标法等。其中以酶活性曲线法使用最为广泛。酶活性曲线法主要是测定血清中CPK(肌酸磷酸激酶)和CPK-MB(肌酸磷酸同工酶)的浓度随时间变化的酶活性曲线，通过该曲线再进一步测定心肌梗塞范围。该方法要对病人连续抽血三天，每天三次，每次3ml，现虽有改进，但对病人仍具有创伤性。更重要是病人往往入院不及时，难于做到适时抽血检验。另一方面，急性心梗头三天的死亡率最高，不能及时回报。由此可见，酶活性曲线法的弊端较多，很不理想。ECT法是一种通过放射核素摄影与扫描来显示心梗范围大小和方位的方法。它包括主要用于心梗坏死区测定的“热”区(99m碍焦磷酸盐梗塞区)浓集影象，和主要用于急性期心肌缺血、损伤测定的“冷”区(201铊非梗塞区)心肌影象。但是，这两种方法都需静注放射性药物，在测定时需要移动病人，还存在着焦磷酸盐的骨性和扫描方向不易把握等缺陷，因此，难于推广。再一种目前为专家们所看好的是心前区多导标测法。该方法不管心肌梗塞“源”，单纯从体表“场”出发，采用多导联测标方法，由于电极数量大，少则八、九十，多则上百，因此，把电极做在一个背心上，这对急性心梗病人有一定困难。更主要的是这种方法只对电极所到部位，如前间壁，前壁和侧壁的心梗范围能进行标测，而对电极达不到的部位，如易发的下壁、后壁心梗就不能进行标测，所以，在实际使用时有局限性。本专利技术的一个目的在于提供一种电脑心电定量测量心肌梗塞的方法，该方法包括对心肌缺血和心肌损伤面积、心肌坏死和心室肥大体积的计测方法。另一个目的在于提供一种电脑心电定量测量心肌梗塞的装置。首先说明电脑心电定量测量心肌梗塞的计测方法。本专利技术的电脑心电定量测量心肌梗塞的测量方法所采用的导联是Frank导联体系(附图说明图1)，它包括七个体表电极，即A(左腋)，I(右腋)，F(左脚)，H(右颈背)，E(胸前)，M(背后)和C(左前45°)。上述七个体表电极输入到Frank导联体系，经该导联正交化规范化后，输出六个正交导联电极，即±X(左右)，±Y(上下)和±Z(前后)，经放大后，描绘出三个正交导联心电波形(图1)。众所周知，每个周期的心电波形分成P波，QRS波和T波三段，每个波段都有一个起点和终点，因此，一个周期的心电波形有六个分界点，即a，b，c，d，e，f。其中，ab是p波的波宽，cd是QRS波群的波宽，ef是T波的波宽，把ac叫做PR间期，cf叫做QT间期，de区间心电波的平均高度叫做ST段。本专利技术的方法通过数学模型，用T波计测心肌缺血面积，用ST段计测心肌损伤面积，用QRS波群计测心肌坏死面积和心肌坏死与心室肥大体积(图2)。对于不同的人，心电周期不尽相同，即使对同一个人也可能存在心律不齐，为便于计算、分析与比较，专利技术人引用位相概念将心电周期归一化，令心电活动t时刻的位相τ=t／T、当时间为一个周期，即t=T，这时位相τ=1。第一，获取正常人心电图数据本专利技术的方法是基于患者的心电图数据与正常人的心电图数据之间的比较。但是，目前我国还没有国人的正常人标准的正交导联的心电数据，为此，按儿童、少年、青年、壮年和老年分成五个年龄组，每个年龄组又分成男女两组，共10个组，每组按随机抽取120-140人，总共1200-1400例数据。按图3所示的程序产生各年龄组(男、女)的正常标准正交导联心电波形xo(t)，yo(t)，zo(t)，存储于正常标准心电图库之中，其步骤参见图3，说明如下步骤S301，采集样本个体心电图波形(xi(t)，yi(t)，zi(t))，步骤S302将所采集的个体心电波形按前述的定义，将周期归一化，获得xi(τ)，yi(τ)，zi(τ)；然后在步骤S303对每组大样本的每个个体的心电波形迭加，求得∑xi(τ)，∑yi(τ)，∑zi(τ)，在步骤S304对其取平均值，获得各瞬时值的平均值，按步骤S304所得到的瞬时平均值制作出正常人群标准心电图库xo(τ)，yo(τ)，zo(τ)(步骤S305)，最后在步骤S306制作成正常人群标准空间心电向量环=(xo(τ)，yo(τ)，zo(τ))。为方便起见，下文将位相仍记为时间t。从以上得出的人群标准心电波形和心电向量环，对个体的心电波形(x(t)，y(t)，z(t))和心电向量环给出了正常范围，该范围为 x(t) =Xo(t)+1．96SDx (1) y(t)=yo(t)+1．96SDy(2) z(t)=zo(t)±1．96SDz (3) 式中xo(t)，yo(t)，zo(t)是正常人群正交导联的标准心电波形；Vo(t)=(xo(t)，yo(t)，zo(t))是正常人群标准心电向量环；SDx，SDy，SDz是相应分量的标准差，SD=(SDx，SDy，SDz)是空间心电向量环V0(t)的标准差向量；±1．96SDx，±1．96SDy，±1．96SDz及1．96是相应的正常允差范围。由统计学可知，正常人个体心电波形和心电向量环超出正常允差范围的概率不超过5％。第二，计测心肌缺血，损伤及坏死面积的数字模型设患有心肌缺血、损伤和坏死的病人的正交导联心电波形为x(t)，y(t)，z(t)，按专利技术人专利技术的计测心肌缺血，损伤与坏死面积的数理模型为式中S是心肌缺血，损伤或坏死面积(cm2)， U是缺血面伤面或坏死面上电偶层间的电位差，实验确定，心肌缺血或损伤时U=37．7mv，坏死时U=32．2mvR是导联轴的长度，即从心脏坐标原点(室间隔左侧上三分之一左束支分岔点处)到体表观测点的距离。由基础实验确定，Frank导联体系等效值R=15．8cm，V是缺血和损伤或坏死向量在体表观测场点上产生的电位向量v的模量，即当计测心肌缺血面积时，如前所述，取T波，其积分的上下限分别为T波的起点和终点，即t1=te，t2=tf。当计测损伤面积时，取ST段，积分的上下限分别为de区间的起点和终点，即t1=td，t2=te。当计测坏死面积时，取QRS波群，积分的上下限分别为QRS波群的起点和终点，即t1=tc，t2=td。式(5)中的F是缺血面，损伤面或坏死面的方位因子，它的表达式为(12)-(14)式中的cosα，cosβ，cosγ是的方向余弦；是缺血面，损伤面或坏死面方位向量的模量，即从心脏坐标原点到缺血面，损伤面或坏死面间垂直距离(图4)，R是从心脏座标原点到体表导联观测点的距离。据有关实验数据估计，Framk导联体系R=15．8cm，心脏坐标原点到心外膜垂直距离为5．0cm，所以，r平均为4．0cm。G(V)是理论与实验相拟合的非线性修正因子，它是由模型计算值与对照测试值两组数据相回归求得。但是，在样本不够充分的情况下，G(V)可从下式求本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电脑心电定量计测心肌梗塞的方法，包括如下步骤：ａ、用心电图仪按照Ｆｒａｎｋ导联体系在左腋（Ａ），右腋（Ｉ），左脚（Ｆ），右颈背（Ｈ），胸前（Ｅ），背后（Ｍ）和左前４５°（Ｃ）测量并获取正常人的正交导联心电波形和心向量波形。ｂ、采 用上述步骤相同的方法计测并获得被检者的正交导联心电波形（ｘ（ｔ），Ｙ（ｔ），ｚ（ｔ））和心向量环Ｖ（ｔ）。Ｃ、确定被检者正交导联心电波形（Ｘ（ｔ），Ｙ（ｔ），Ｚ（ｔ））的正常容差范围：ｘ（ｔ）＝ｘ↓［０］（ｔ）±１．９６ＳＤｘ， ｙ（ｔ）＝ｙ↓［０］（ｔ）±１．９６ＳＤｙ，ｚ（ｔ）＝ｚ↓［０］（ｔ）±１．９６ＳＤｚ其中（ＳＤ↓［ｘ］，ＳＤ↓［ｙ］，ＳＤ↓［ｚ］）为标准差。ｄ、确定计测心肌缺血、损伤和坏死面积的数据学模型：Ｓ＝Ｇ（Ｖ）（Ｖ／Ｕ）４πＲ↑ ［２］Ｆ↑［－１］其中：Ｓ是心肌缺血、损伤和坏死面积，Ｕ是缺血面、损伤面和坏死面上电偶层间的电位差，对于心肌缺血和心肌损伤，Ｕ＝３７．７ｍｖ；对于坏死，Ｕ＝３２．２ｍｖ；Ｒ是心脏座标原点到体表导联观测点的距离，据估算等于１５ ．８ｃｍ；Ｖ是心肌缺血，损伤和坏死的心电向量在体表观测场点上电位向量＊＝（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）的模量，＊＊＊Ｖ＝（Ｖ↓［ｘ］↑［２］＋Ｖ↓［ｙ］↑［２］＋Ｖ↓［ｚ］↑［２］）↑［１／２］其中积分上下限（ｔ↓［１］，ｔ↓［２］） 对于心肌缺血为Ｔ波的起点和终点；对于心肌损伤为ＳＴ段的起点和终点；对于心肌坏死为ＱＲＳ波的起点和终点；Ｆ是方位因子，Ｆ＝（Ｆ↓［ｘ］↑［２］＋Ｆ↓［ｙ］↑［２］＋Ｆ↓［ｚ］↑［２］）↑［１／２］＊＊＊其中：ｒ是心脏座标原 点到缺血面，损伤面或坏死面的垂直距离，通常平均为ｒ＝４．０ｃｍ；ｃｏｓα，ｃｏｓβ，ｃｏｓγ为＊的方向余弦；Ｇ（Ｖ）是理论与实验相似合的非线性修正因子，＊＊＊其中：Ｇ（Ｖ）及Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ可初步预定，待样机鉴定后通过 大样本测试做最后精确确定；ｅ按数学模型（５）计测被检者心肌缺血和／或心肌损伤和／或心肌坏死面积的大小，排除了个体差异给计测Ｓ带来的假阳性，条件是Ｖ＞１．９６ＳＤ。当Ｖ≤１０９６ＳＤ时，认定Ｖ或Ｓ＝０。ｆ依据所测得的电位向量＊＝（Ｖｘ ，Ｖｙ，Ｖｚ）的经纬角ψ↓［ｖ］θ↓［ｖ］，确定心肌缺血面，损伤面或坏死面的方位向量＊＝（ｒ↓［ｘ］，ｒ↓［ｙ］，ｒ↓［ｚ］）...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曲直，
申请(专利权)人：曲直，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]