Projekt vedeckej grantovej agentúry VEGA 2/4089/26

Doba riešenia: 01/2004 - 12/2006

Vedúci projektu: Ing. Milan Tyšler, CSc.

Anotácia projektu

 Projekt je zameraný na výskum meracích metód na báze mnohozvodového merania EKG, ktoré by umožnili včasnú neinvazívnu identifikáciu zmien repolarizácie srdca pri jeho lokálnom poškodení. Cieľom je navrhnúť hodnotenie nameraných EKG potenciálov na báze modelovej predstavy o srdci ako zdroji elektrického poľa a porovnať jeho efektívnosť s doteraz používanými metódami využívajúcimi väčšinou štatistické prístupy. Presnosť a spoľahlivosť navrhovaných riešení bude testovaná pomocou experimentov na simulovaných dátach, pri ktorých budú využité a adaptované elektrofyziologické modely srdca a riešenie priamej úlohy vyvinuté na pracovisku v predošlom období, resp. implementované v rámci medzinárodnej spolupráce. V náväznosti na teoretické riešenie bude vyvinutý mnohozvodový merací systém na dlhodobé monitorovanie pacienta, schopný pracovať aj počas jeho fyzickej záťaže. V prístroji budú implementované špecifické metódy potlačenia rušenia v meraných EKG signáloch a systém bude spolupracovať s modalitami na určenie geometrie a elektrických parametrov hrudníka.

Navrhnuté riešenie bude experimentálne overené v spolupráci so Slovenským ústavom srdcových a cievnych chorôb a s Ústavom lekárskej fyziky a biofyziky Lekárskej fakulty UK v Bratislave.

Dosiahnuté výsledky

Bola navrhnutá metóda na neinvazívnu identifikáciu ložiskovej ischémie myokardu na základe mnohozvodových meraní EKG a znalosti geometrie a štruktúry hrudníka. Pomocou dipólového modelu elektrického generátora, reprezentujúceho ischemickú oblasť srdca so zmenenou repolarizáciou myocytov, a pomocou EKG potenciálov v stave s manifestáciou ischémie a v stave bez nej metóda umožňuje lokalizovať ischemické ložisko do niektorej z vopred vybraných oblastí myokardu s rozlíšením lepším ako 0,6 cm.

Na základe simulačných experimentov boli stanovené požiadavky na počet meraných EKG zvodov, kvalitu meraní a znalosť geometrie hrudníka (aspoň 62 EKG zvodov, náhodné poruchy v rozdielových integrálových mapách do 2 mV.ms, znalosť tvaru hrudníka a polohy srdca s presnosťou lepšou ako 1 cm) tak, aby očakávaná priemerná chyba lokalizácie ložiska bola do 1,5 cm a chyba orientácie dipólu do 20 stupňov.

Boli navrhnuté parametre umožňujúce posúdiť vhodnosť metódy pre konkrétne namerané údaje a odhadnúť spoľahlivosť získaného výsledku. Pokusne bola metóda použitá na určenie miesta ovplyvnenia myokardu u pacientov, ktorí sa podrobili koronárnej intervencii. 

Bol navrhnutý mnohozvodový merací systém umožňujúci implementáciu metódy v experimentálnej klinike.

 Splnenie cieľov projektu

Všetky hlavné ciele projektu boli splnené:

Bola navrhnutá neinvazívna metóda umožňujúca určenie oblasti ložiskových zmien repolarizácie, ktorá je založená na mnohozvodovom meraní EKG a dipólovom modeli zdroja. Metóda bola overená pomocou modelu aktivácie a repolarizácie srdca, ktorý bol rozšírený o možnosť simulácie zmien akčných potenciálov myocytov v zadanej oblasti. Pomocou tohto modelu bola na simuláciách vyhodnotená citlivosť metódy na výber počtu meracích elektród, na poruchy v meraných EKG signáloch a na nepresnosť parametrov hrudníka ako objemového vodiča  a boli stanovené požiadavky na počet meraných zvodov, kvalitu  meraných EKG a rozsah geometrických dát.

Možnosti metódy boli overené v NÚSCH Bratislava na skupine pacientov po infarkte, u ktorých bola vykonaná koronárna intervencia a na dátach pacientov z Dalhousie University meraných pred a po krátkodobom uzavretí koronárnej cievy. V porovnaní s odchýlkovým mapovaním bola navrhnutá metóda schopná lokalizovať zmeny repolarizácie presnejšie. Otestovanie metódy na pacientoch s malými ischemickými zmenami však bude treba urobiť v ďalšom období .

Na základe požiadaviek, ktoré vyplynuli z analýzy metódy, bol navrhnutý potrebný merací systém s aktívnymi elektródami, vysokým rozlíšením a potrebným počtom meracích kanálov. Boli overené jeho funkčné bloky a začala sa realizácia funkčného vzoru systému so 68 meracími kanálmi (s prispením grantu APVV- 51- 059005).