Спосіб реєстрації магнітокардіограм

Спосіб реєстрації магнітокардіограм серця людини на основі неінвазивного методу магнітокардіографії (МКГ) з метою діагностики кардіологіч 3 21299 4 різних клінічних ситуацій. лів не розглядається. Аналогічно патент WO Для застосування методу МКГ необхідна ме0205713 захищає спосіб обробки даних та виявтодика реєстрації магнітокардіограм, що включала лення траєкторії збудження в міокарді при фібриб чіткий і зрозумілий як лікарям, так і середньому ляції передсердь. При цьому теж власне методика медичному персоналу алгоритм дій, в результаті реєстрації та запису магнітокардіограм не розгляяких реєстрація буде успішно виконана, а отримадаються. ний сигнал буде мати якість, портібну для діагносПатент WO 0106907 та його національний тики. Сучасний рівень техніки характеризується аналог DE10037519, які тут взято за прототип, розтим, що у медичній літературі відсутній опис такої глядають як 7-канальний магнітокардіограф, так і методики [див. наприклад - Виноградова Т.С, Акучастково методику обстеження. При цьому захилова Ф.Д., Белоцерковский З.Б. и др., Инструменщається наступне: (в дужках вказано відповідний тальные методы исследования сердечнопункт формули WO 0106907) сосудистой системы - М.: Медицина, 1986. - 416с.]. 1. Вимірювання проводяться за допомогою Причина полягає в тому, що даний метод є новим, СКВІД-магнітометра, що працює в імпульсноа тому для нього відсутня стандартна методика релаксаційному режимі (1). реєстрації. 2. Використовується переміщення об'єкта виПитання конструкції технічних засобів, а також мірювань відносно вхідної котушки (28). методик обстежень, обробки та діагностики на 3. Використовується переміщення об'єкта на основі вивчення магнітних сигналів відображені у одну чи декілька позицій (41). винаходах, що належать класу А61В5/04. Патент4. При переміщенні об'єкту відносно вхідної ний пошук по більш детальному європейському котушки, вхідна котушка нерухома (42). класифікатору, що дає клас А61В5/04М вказує на 5. Вимірювання проводяться в 36-ти просто106 патентів. Проте більшість з них присвячена рових точках прямокутної решітки з кроком 4см приладам, а лише в 38-ми розглядаються питання (43). застосування. 6. Пристрій призначено для вимірювань в неОднак, більша частина винаходів присвячена екранованих умовах (44). способам обробки даних та способам діагностики Патент WO 0200108 та його національний патологій серця. Крім того, більшість патентів опианалог DE 10128293 розглядають спосіб обробки сують методики для вимірювання біомагнітних та пошуку діагностичних параметрів на поєднанні полів незалежно від джерела поля, а тому не враЕКГ і МКГ (кут між напрямками електричного векховують специфіки реєстрації магнітокардіограм. тору серця та еквівалентного струмового диполя). Серед патентів було знайдено 6, що відносяться Вони використовують спосіб та прилад, описані в до реєстрації саме кардіомагнітних полів та захипатентах WO 0106907 та DE 10037519. щають саме (або і в тому числі) спосіб: В Україні відомо такі патенти та заявки, що 1. WO 0217769, Ischemia identification, quantifiстосуються МКГ: cation and partial localization in MCG, A. Bakharev, 1. Спосіб діагностики інфаркту міокарда, UA USA, 2002. 53455, Стаднюк Л., Козловський В., Будник М., 2. WO 0205713, Cardiac magnetic field diagНіженківський І., 2003. nozer for atrial flutter and atrial fibrillation and method 2. Спосіб діагностики не-Q інфаркту міокарда, for identifying electric turning path of atrial flutter, UA 53456, Войтович І., Козловський В., Стаднюк 2002. Л., Будник М., 2003. 3. WO 0106907, Method and device for measur3. Спосіб діагностики ішемічної хвороби серця, ing biomagnetic and in particular cardiomagnetic UA 74466, Козловський В., Будник М., Стаднюк Л., fields, V. Sosnitzky, F. Steinberg, Germany, 2001. Риженко Т., 2005. 4. DE 10037519, Apparatus and method for 4. Спосіб оцінки гетерогенності процесів елекmeasuring biomagnetic, especially cardiomagnetic, тричного збудження та відновлення у серці, UA field uses superconducting quantum interference de13427, 2006, Захрабова О., Будник М., Стаднюк Л. vice having current-voltage curve with hysteresis and та ін. operating in relaxation-oscillation mode, V. Sosnitzky, 5. Спосіб магнітокардіографічного обстеження, F. Steinberg, 2001. заявка на винахід №20040605073, Будник М., Мі5. WO 0200108, Method for determining a diagнов Ю., Шпильовий П. nostically relevant parameter from the electro6. Спосіб магнітокардіографічного картування, cardiographical and magnetocardiographical data of a заявка на винахід №20040605074, Будник М., Козpatient, F. Steinberg, M. Budn yk, V. Sosnitzky, 2002. ловський В., Стаднюк Л., Риженко Т., За храбова О. 6. DE10128293, To diagnose cardiac arterial dis7. Спосіб обробки кардіографічних сигналів, ease using patient ECG- and MCG data, a characterзаявка №u200607153, Будник М., Сосницький В., istic phase angle is determined between ECD and Риженко Т. та ін. EMF vectors, V. Sosnitzky, M. Budnyk, F. Steinberg, Проте перші чотири патенти стосуються за2002. стосування МКГ до діагностики різних кардіологічУ патенті WO 0217769 розглядається спосіб ниххвороб, але не розглядають процедури обстедіагностики ішемічної хвороби серця (ІХС), при ження, реєстрації та обробки магнітокардіограм. якому ІХС класифікується на 4 ступені по наявносЗаявка №20040605073 захищає послідовність дій ті змін вертикальної координати (глибини заляганпри виконанні МКГ обстеження як одного з методів ня) ефективного диполя на протязі ST-сегменту. клінічної діагностики. Заявка №u200607153 захиПри цьому розглядається метод обробки та діагщає послідовність дій при виконанні попередньої ностики, а специфіка процедури реєстрації сигнаобробки вже зареєстрованих магнітокардіограм, а 5 21299 6 заявка №20040605074 описує послідовність нає розробка процедури реєстрації у вигляді чіткого і ступних дій оператора по побудові наборів магнітзрозумілого для обслуговуючого персоналу алгоних карт. ритму, що дає змогу записати МКГ сигнал належКрім того, деякі питання реєстрації МКГ розної якості в пам'ять комп'ютера при наявності виглянуто в методичних рекомендаціях по магнітокасокого рівня індустріальних магнітних перешкод. рдіографії [Магнітокардіографія (методика і діагноНовим у порівняні з методом-прототипом є те, стичні можливості) [В.О. Бобров, Л.А. Стаднюк, B.I. що: Козловський та ін. // Методичні рекомендації: МОЗ 1) використано процедуру електронного балаУкраїни, Укр. центр наукової медичної інформації і нсу, яка реалізована програмно, з метою полегпатентно-ліцензійної роботи - Київ. - 1997. - 20с] та шення візуального моніторингу оператором сигнав препринті Інституту кібернетики НАНУ діагностилу при його відображенні на екрані дисплея; чні критерії хронічної ІХС серця на основі реєстра2) з метою підвищення відношення сигнал/шум ції та аналізу магнітокардіограм [Будник М., Войпередбачено повторне проведення вимірювань у тович І., Чайковський І. та ін. // Препринт 2002-5, точках, під час реєстрації яких візуально спостеріНАМ України. Ін-т кібернетики ім.В.М. Глушкова; гались негармонічні та або інші сильні перешкоди; Київ, 2002. - 49с.]. Проте вони ґрунтуються на до3) передбачено використання процедури обсвіді роботи з 1-канальним магнітокардіографом, а нуління при виході сигналу за межі динамічного сама процедура реєстрації викладена схематично. діапазону приладу; Таким чином, аналіз сучасного стану в цій га4) передбачено використання термоциклюлузі показує, що детальний опис методики реєствання сенсора (ів) каналу (ів) методом їх нагріванрації МКГ сигналів у неекранованих умовах клініки ня вище критичної температури надпровідника в відсутній. Причина того, що більшість патентів не разі захвату магнітного потоку; розглядають окремо способи реєстрації МКГ поля5) з метою контролю якості карти передбачено гає в тому, що вони орієнтовані на застосування проведення відразу після реєстрації експресдорогих багатоканальних біомагнітних систем, що обробки з виведенням всіх 36 сигналів на екран потребують використання магнітоекранованої кадисплея; мери (МЕК). 6) з метою гарантування якості карти передбаДана корисна модель узагальнює досвід по чена повторна її реєстрація, якщо після експресвикористанню вдосконаленого порівняно із протообробки виявлено, що в деяких точках амплітуда типом, дешевого 7-канального магнітокардіографу, сигналу недостатня; орієнтованого на обстеження без МЕК. Крім того, Основна ідея корисної моделі полягає у тому, наша корисна модель забезпечує можливість прощоб за допомогою вдосконалень, зазначених у ведення обстеження також за допомогою 1п.1-6, покращити якість магнітокардіограми, в реканального магнітокардіографу. зультаті чого підвищується достовірність медичноНедоліки способу-прототипу полягають у тому, го висновку, а також забезпечити оператора чітким що: і логічно зрозумілим алгоритмом дій, в результаті - не вказано на використання засобів очищенякого за допомогою 7-канального приладу реєстня сигналу від перешкод з метою полегшення візурація якісної МКГ карти завжди буде успішно проального моніторингу сигналу оператором під час ведена при наявності великого рівня техногенних реєстрації; магнітних перешкод без МЕК. - не вказано, чи реєструється повторно дане Короткий опис ілюстрацій: вимірювання (точка) при наявності перешкод, і Фіг.1 - Вигляд МКГ сигналу з імпульсною пеяких саме; решкодою, реєстрацію якого в даній точці потрібно - не вказано, чи реєструється повторно дане повторити. вимірювання (точка) при малій амплітуді корисного Фіг.2 - Вигляд МКГ сигналу на екрані монітора сигналу в 1-му ряді сітки; без електронного балансу. - не вказано на дії, що виконуються оператоФіг.3 - Вигляд МКГ сигналу на екрані монітора ром у разі виходу сигналу за межі динамічного з використанням електронного балансу. діапазону магнітокардіографу; Фіг.4 - Вигляд МКГ сигналу, що вийшов за межі - не вказано на випадки захвату (заморожудинамічного діапазону. вання) СКВІДами великого магнітного потоку та на Фіг.5 - Вигляд 36-ти МКГ сигналів після ексдії оператора у цьому зв'язку; прес-обробки, що підлягають перереєстрації (на- не використовується експрес-контроль якості явна імпульсна перешкода в точці 4-1, якій відпосигналів відразу після її реєстрації, відає 5-й ряд, 2-га колонка). - не вказано, чи реєструється повторно вся каФіг.6 - Вигляд 36-ти МКГ сигналів після ексрта і коли це має місце. прес-обробки, що підлягають перереєстрації (наВ основу даної корисної моделі поставлена явна низькочастотна гармонічна перешкода). задача вдосконалення способу реєстрації магнітоФіг.7 - Вигляд 36-ти МКГ сигналів у пацієнта, кардіограм, в якому шля хом застосування нових серце якого зміщено вниз. дій, режимів виконання дій, та емпірично визначеФіг.8 - Вигляд 36-ти МКГ сигналів належної ної їх логічної послідовності забезпечується гаранякості, які не підлягають перереєстрації, а повинні тована реєстрація набору магнітокардіограм серця бути застосовані для подальшої обробки. без магнітного екранування з рівнем відношення Пропонований спосіб заснований на декількох сигнал/шум, достатнім для проведення медичної послідовних діях, що дають змогу провести успішдіагностики. ну реєстрацію магнітокардіограм та їх запис в паІншими словами, метою даної корисної моделі м'ять персонального комп'ютера (ПК). Реєстрацію 7 21299 8 виконує оператор - особа, яка управляє магнітокапацієнта, а тому є постійними. рдіографом, процесом реєстрації МКГ сигналів та В результаті процедура ЕБ не враховує зміну їх записом в ПК, заповнює електронну картку пацішумової обстановки, тому її якість відносно погана єнта, проводить експрес-обробку і знаходиться на і, як правило, недостатня для обробки МКГ сигнаробочому місці перед ПК, і який бажано повинен лів. Тому ми пропонуємо використати ЕБ тільки мати технічну освіту. Процедура реєстрації складля візуалізації, тобто очищенні сигналів МКГ кадається із 3-х етапів: 1) Підготовчий етап, 2) Реналів, що відображуються на дисплеї ПК. В реєстрація МКГ карти, 3) Заключний етап. Розглянезультаті стаціонарні перешкоди промислової часмо їх послідовно у часі як вони виконуються. тоти на дисплеї ПК суттєво зменшуються і стає 1. Підготовчий етап полягає в тому, що пацієнт видно всі слабші сигнали - сигнал серця та імпульвкладається на пересувне ліжко, розміщується сні перешкоди (Фіг.3). відповідно до приймальних антен, ліжко прив'язуПроте, при вимірюваннях без МЕК можливі тається до стандартної МКГ решітки, на нього накож значно сильніші імпульсні перешкоди, що викладаються електроди референтної ЕКГ, та ліжко ходять за межі динамічного діапазону магнітокаржорстко фіксується в початковій точці сітки. Цей діографу (Фіг.4). Реально динамічний діапазон етап становить суть іншого винаходу [заявка обмежується вхідним діапазоном аналого№20040605073, “Спосіб магнітокардіографічного цифрового перетворювача (АЦП), який у даній обстеження", пріоритет від 29.06.2004]. Він повиреалізації становить ±10В. У цьому випадку сигнал нен виконуватися іншою особою, що має медичну не потрібно реєструвати, тому процедуру накопиосвіту. чення на жорсткий диск даних пропонується переПредметом даної корисної моделі є алгоритм рвати. У даній реалізації це відбувається автомадій, що виконує власне оператор. Оператор протятично програмою реєстрації даних і не потребує гом цього етапу відкриває нове обстеження в елевтр учання оператора. ктронній базі даних, заповнює електронну картку Для повернення сигналу в межі динамічного пацієнта та активізує програму реєстрації даних. діапазону у даній корисній моделі застосовано 2. Реєстрація МКГ карти. Реєстрація карти пообнуління, що є стандартним технічним прийомом лягає у послідовній реєстрації сигналів серця у 36 для приладів з негативним зворотнім зв'язком, просторових точках. Спосіб переміщення ліжка у якими є сенсори магнітного поля на основі СКВІДів просторі залежить від кількості каналів магнітока(надпровідникових квантових інтерференційних діографа і також є предметом вказаної заявки. В датчиків) [деталі дивись у патенті UA 75434, Сенданій реалізації тривалість реєстрації в одній точці сор надслабких магнітних полів, Ю. Мінов, М. Будможе бути встановлена від 30с до 2хв. Під час ник, П. Шпильовий, 2006]. реєстрації сигналу в точці оператор проводить У даній реалізації таке обнуління відбувається візуальний моніторинг якості сигналу. Це необхідавтоматично за допомогою функції Autorezet (авно з огляду на те, що негармонічні імпульсні пето-нуль) системи керування магнітокар-діографом решкоди (стрибки та одиночні імпульси) погано [див. патент U A 74679, Мікропроцесорна система фільтруються, бо їх частотний спектр лежить у управління багатоканальним СКВІДширокий смузі частот. магнітометром, П. Сутковий, А. Русанов, М. БудПри цьому сильні перешкоди, що в декілька ник, 2006]. Проте, якщо сигнал на протязі декільразів перевищують амплітуду МКГ сигналу, мокох секунд не повернувся у зазначені межі, дана жуть бути автоматично видалені за рахунок встакорисна модель передбачає, що оператор повиновлення у програмі певної амплітуди, при перенен сам натиснути кнопку обнуління та після повевищенні якої перешкоди видаляються. Але більш рнення сигналу в межі діапазону повторити реєстслабкі перешкоди, амплітуди яких приблизно рівні рацію даної точки. або менші максимальному (як правило, R) зубцю Крім того, мають місце випадки, коли багатоМКГ сигналу, необхідно видаляти вручну. При рекратне застосування обнуління не призводить до єстрації в неекранованих умовах, коли такі імпульпояви сигналу на екрані дисплея. Це означає, що в сні перешкоди мають місце (Фіг.1) оператор повиданому каналі СКВІД захопив значний магнітний нен повторити реєстрацію цієї точки. потік. Це паразитне явище, яке витікає із фізичної Проте, без МЕК в умовах міської клініки гарприроди надпровідників і пов'язане з явищем квамонічна перешкода частоти мережі (50Гц та її гарнтування магнітного потоку. Причиною такого моніки) значно перевищує як корисний МКГ сигявища можуть бути надзвичайно сильні імпульсні нал, так і всі інші перешкоди (Фіг.2). Тому оператор перешкоди, що можуть внести в СКВІД декілька не може розпізнати імпульсні перешкоди та користисяч квантів магнітного потоку. В такому разі нений сигнал серця на фоні гармонічних перешкод. обхідно виконати процедуру термоциклювання Для реалізації такої можливості у даній корисСКВІДа. Вона полягає у його відігріванні вище криній моделі пропонується застосувати процедуру тичної температури надпровідника та наступному електронного балансу (ЕБ). Вона полягає у відніохолодженні нижче вказаної температури (у даній манні від сигналів МКГ каналів сигналів перешкод, реалізації це температура кипіння рідкого гелію що реєстр уються референтним векторним магні4,2К). тометром (РВМ) [більш детально про ЕБ - Будник Для цього оператор повинен перейти в режим М-, Назаренко Б., Риженко Т., Майстренко В., Бакерування та ініціювати процес нагрівання СКВІДУ гатоканальний магнітокардіограф, Вісник НТУУ відповідного (их) канала (ів). При цьому СКВІД КПІ. Приладобудування. №25, 2003, с.126-133]. переходить у нормальний (резистивний) стан і При цьому вагові коефіцієнти каналів РВМ виразгаданий магнітний потік виходить зі СКВІДа. Для ховуються при реєстрації перешкод у відсутність цього конструкція сенсора передбачає спеціальні 9 21299 10 нагрівачі (UA 75434), а сам процес відігрівання зультаті сигнал від серця у верхньому, тобто 1-му, відбувається автоматично під управлінням вказаряді решітки дуже слабкий (Фіг.7). В такому разі ної системи керування (UA 74679). Після термоциоператор повинен повернутися в режим вимірюклювання сенсора [ів) оператор повинен налаговання та перереєструвати МКГ карту. дити відповідний канал (встановити робочу точку, При цьому з метою збільшення корисного сигзамкнути зворотний зв'язок, провести обнуління), налу в 1-му ряді у даній корисній моделі пропонупісля чого він здатний реєструвати магнітне поле ється застосувати дії, описані в заявці та повторити реєстрацію даної точки. №20040605073. Після проведення реєстрації або 3. Заключний етап. Оператор запам'ятовує реповторної реєстрації якість МКГ сигналів та їх відзультати обстеження у базу даних та проводить носне розташування повинно мати вигляд, подібпопередню обробку та усереднення 36 МКГ сигнаний до магнітокардіограм, поданих на Фіг.8. лів в автоматичному режимі. Це так звана експресТаким чином, до переваг даного підходу відобробка, в результаті якої є змога проконтролюваноситься те, що він орієнтований на використання ти якість зареєстрованих магніто-кардіограм. Якщо порівняно дешевого 7-канального магнітоякість усереднених магнітокардіограм у деяких кардіографа та на виконання обстежень без магніточках вимірювальної решітки є недостатньою. тоекранованої кімнати. При цьому основні проНаприклад, на Фіг.5 - наявна імпульсна перешкода блеми під час реєстрації створюються сильним в точці 4-1 (5-й ряд, другий стовпчик), або на Фіг.6 магнітним забрудненням сучасних медичних за- наявна низькочастотна гармонічна перешкода в кладів, які мають місце у великих містах. усі х точках, тоді оператор повинен повернутися в Стійкість пропонованого способу реєстрації режим вимірювання та перереєструвати магнітомагнітокардіосигналів по відношенню до негативкардіограми. ного впливу магнітних перешкод дозволяє провоНеобхідність експрес-обробки визначається дити обстеження в умовах звичайної клініки без двома причинами. Перша полягає в тому, що при використання коштовної МЕК, і таким чином, здевисокому рівні перешкод, навіть з використанням шевлює вартість обстеження, що особливо актуаЕБ, оператор може не помітити перешкод, які мально в умовах України. ють місце при реєстрації. Це спостерігається у разі Конкретна реалізація способу у корисній мозанадто великої перешкоди частоти мережі та/або делі детально описана з метою ілюстрації. Вказаїї сильній нестаціонарності. Іншим прикладом моний спосіб може бути, використано не тільки при же слугувати послідовність (пачка) радіоімпульсів, роботі з магнітокардіографом, але і в складі інших що мають високочастотне заповнення (несучу). приладів - наприклад, магнітокардіографічному Звичайно, при попередній обробці даних [закомплексі або кардіомагнітному сканері. Ілюстрації явка №u200607153] також передбачено ручний наведено тільки з метою ілюстрації конкретної режим, під час якого можна видалити кардіоцикли, реалізації; даний спосіб може бути застосовано з що мають небажані перешкоди, які залишилися будь-яким іншим програмним забезпеченням, яке після автоматичної обробки. Але під час реєстрації реалізує функції обробки, описані в патенті. точно невідомо чи вдасться це зробити, тобто інЗрозуміло, що на практиці, люди, досвідчені як шими словами, невідомо, скільки МКГ комплексів у проведенні реєстрації магнітокардіограм пацієнзалишиться, і чи отриманий в результаті ручної тів в клініці так і технології МКГ взагалі, можуть обробки сигнал буде мати потрібну діагностичну внести деякі зміни і модифікації у пропоновані дії якість. та послідовність їх застосування. Проте, якщо ці Інша причина необхідності експрес-обробки модифікації зроблені без суттєвих відхилень від полягає у низькому розташуванні серця у деяких даної корисної моделі, вони підпадають під дію цієї пацієнтів, що часто є наперед невідомим. В рекорисної моделі. 11 Комп’ютерна в ерстка В. Мацело 21299 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601