Отзыв ведущей организации (Реконструкция эквивалентных электрических источников сердца по выделенным высокочастотным низкоамплитудным составляющим кардиосигналов)

УТВЕРЖДАЮ: Первый проректор, проректор по научной и инновационной работе федерального государственного оюджетного образовательного учреждения высшего образования «Владимирский ~осударственный университет имени 'Орьевича и НикОлая толстовых» 1Вл ГУ) СОР Валерии 1 ригорьсв11 ч Прокошев » РК '016 г. ОТЗЫВ ведущей организации федерального государственного бнзджетно1 о образовательного учреждения высшего образовании «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая 1 рн1орьевича Столетовых» на диссертацноннун1 работу Афщара .ахеяна на тему «Реконструкции зквивалентных злекгрическнх источников серд1га по выделенным высокочастотным низкоамцлитудным состнвлн1он1нм кардиосигналов», представленной на сонсканпе ученой степени кандпда1а технических наук по специальности 05.12.04 — «Радиотехника, н том числе системы н устройсз ва телевидении» Диссертационная работа Афщара "зхсана посвящена алгоритмам решения задач, Бозникаю1цих при многозлектродном съеме эклектрокардио1ра11Н1'1сских сигналов с поверхности груднои кл~тки и их обраоотке с целью Обнаружения 11ораженных патологическими изменениями участков миокарда.

1. Актуальность проведенных исследований Актуальность темы исследования определяется важностью своевременной и достоверной диагностики состояния сердечно-сосудисгой системы, заболевания которой становятся наиболее частыми причинами состояний, угрожающих жизни пациента. Одним из наиболее мзссово доступных, но эффективных методов исследования сердечно-сосудистой системы является электрокардиография ~ЗКГ) — метод функционального исследования, основанный на регистрации изменений во времени потенциалов, создаваемых электрической активностью сердца. С момента заро кдения и гю настоящее время методики ЗКГ совершенствуются и изменяются. $!одавляющее большинство этих методик основано на анализе распределений потенциалов„являющихся интегральными характеристиками электрической активности сердца.

Возможен другой подход — анализ характеристик эквивалентного источника биоэлектрической активности сердца, реконструированных по значениям потенциалов на поверхности грудной клетки. Также для решения задач ранней диагностики нарушения работы миокарда современные методики ЭКГ используют анализ высокочастотных низкоамплитудных гВЧ НА) составляющих ЭКГ-сигналов. В представленной раооге предложено проводить реконструкциго характеристик эквивалентного исзочника сердца не только по ЭКГ-сигналам, но и по их выделенным ВЧ 1!А составляюгцим.

Разработанные алгоритмы совместного анализа результатов реконструкции призваны повысить информативность диагностических медицинских устройств и их чувствительность к патологическим изменениям миокарда. Диссертационная работа соответствует специальности 05.! 'Л)4, поскольку для решения поставленных в работе задач обработки сигналов используются радиотехнические методы и подходы, 2. Характеристика содержании работы Диссертация состоит из введения„четырех глав, заключения, списка литературы и пяти приложений, Во введении обоснована актуальность темы работы, проведен обзор существукнцих алгоритмов решения обратных задач электрокардиографии (алгоритмов реконструкции характеристик эквивалентного генератора сердца по значениям потенциалов на поверхности грудной клетки), обоснован выбор типа эквивалентного генератора, перечислены современные методы диагностики, работающие с ВЧ НЛ составляющими ЭКГ-сигналов.

Дается общая характеристика диссертационной работы: сформулированы цель, решаемые задачи, перечислены признаки научной новизны и основные практические результаты. В первой главе представлен измерительный аппаратно-программный комплекс, используемый в работе и 17-и электродная система отведений. сигналы которой необходимы для реконструкции характеристик эквивалентного электрического дипольного источника сердца.

1'ассмотрены вопросы предварительной ооработки ЗКГ-сигналов с целью снижения уровня шумов и выделения ВЧ НЛ составляющих. Вклад автора в предварительную обработку ЭКГ-сигналов: алгоритм (1шльграции сетевой помехи и алгоритм автоматической отбраковки нетипичных кардиокомплексов. Необходимость разработки данных алгоритмов была продиктована работой с ВЧ НЛ составляющими„частотный диапазон которых составляет от 25 до 250 Гц, а уровень сигнала не превышает 4О мкВ.

Первый алгоритм, основанный на моделировании сетевой помехи и вычитании из исходного ЭКГ-сигнала„позволяет фильтровать сетевую помеху и ее гармоники, практически не ис~аж~~ ~~~ед~ие ~~с~~~л~ющ~~ спект1та ')К1'- сигнала. Ллгоритм автомат~ческой отбраковки нетипичных карднокомплексов. основанный на взаимном корреляционном анализе всех кардиокомплексов )КГ-сигнала, позволяет выявить нетипичные кардиокомплексы, а также с максимальной точностью определить положения К-зубцов, Эта информация неооходима для работы процедуры синхронного накопления кардиосигна.лов„ которая позволяет существенно улучшить отношение сигназгшум в ")КГ- записи, Корректность процедуры предварительной обработки ЭКГ-сигналов и выделения ВЧ НА составляющих подтверждена путем сопоставления полученных результатов с результатами работы программы, реализующей известную методику ЭКГ высокого разрешения. Вторая глава посвящена моделированию испытательных ЭКГ-сигналов.

В ней автором сформулирована и программно реализована математи !еская модель автоволновых процессов в сердце. Автоволны в активной среде моделируются с помощью клеточных автоматов. Кроме того. смоделированы особенности поведения автоволн при наличии областей с задержангплм проведением возбуждения. Такая ситуация характерна, например„ для клеток миокарда при острой ишемии. На основе сформулированной модели э!!ектрической активности сердца предложен ялгОритм расчета испьггатсльных ')КГ-сигналов, С исследовательскими целями составлен банк испьпательных ЭКГ-сигналов при различном положении сердца в грудной клетке, а также при наличии патологических областей различного размера и положения. Адекватность моделирования испытательных 'ЭКГ-сигнаэ!Ов оценена путем исследования амплитудных и временных характеристик моделированных ")КГ-сигналов во втором стандартном отведении при Отсутствии патологических изменений.

Адекватность моделирования сигналов с замедленным проведением возбуждения подтверждена результатами анализа спектров ЭКГ-сигналов и их ВЧ НА составляющих, а также выявлением признаков поздних потенциалов желудочков методикой ЭКГ высокого разре!пения, В третьей главе рассмотрен алгоритм реконструкции характерис1их электрическОго генератора сердца в виде точечнОго электрическОго диполя и Особенности его реализации при работе с ВЧ НА составляющими. Данный алгоритм применен автором для реконструкции характеристик электрического генератора сердца по испытательным ЭКГ-сигналах! и их ВЧ НА составляющим, а также для аналогичной реконструкции по реальным 3КГ- записям.

Всего было обработано 444 набора моделированных ')КГ-с!Иналов (по 16 отведений в каждом) и 170 наборов реальных кардиозаписей. Анализ полученных результатов показал качественные отличия в результатах реконструкции по сигналам без признаков патологии и содержащих информацию о патологических изменениях миокарда. В четвертой главе для количественного определения различий в результатах реконструкции по сигналам с патологическими изменениями и в норме автором предложены и исследованы десять числовых параметров.

! !утсм проведенного статистического исследования отобраны пять из них, наиболее чувствительных к наличию патологических областей. Сформулирована методика определения наличия патологических* изменений в миокарде типа замедления проведения возбуждения, основанная на анализе значений этих пяти информативных параметров. Чувствительность и специфичность предложенной методики были оценены посредством ее применения к моделированным и реальным "ЭКГ-сигналам в но1зме и с известным диагнозом. В заключении приведен перечень основных результ.ггов диссертационной раооты. 3.

Научная новизна 1. При реконструкции характеристик эквивалентного электрического генератора сердца на этапе предварительной обработки 3К! -сигналов предложены алгоритм фильтрации сетевой помехи путем определения сс параметров, моделирования сигнала сетевой помехи и вычитания его из 1К1- сигналов и алгоритм автоматической отбраковки нетипичных ка1здиоциклов, основанныи* на взаимном корреляционном анализе кардиоциклов. Разработана динамическая модель обьемного электрического генератора сердца на базе клеточных автоматов для расчета испытательных 3КГ-сигналов различных систем отведений, в том числе и при патологических изменениях миокарда, связанных с замедлением или полной олокировкОЙ проведения возбуждения.

3. Предложены информативные параметры, определяемые по результатам реконструкции характеристик эквивалентного электрического генератора сердца по ЭКГ-сигналам ! 7-и электродной ЭКГ-системы и их ВЧ НЛ составляюгцим, наиболее чувствительные к патологии миокарда. 4. Предложена методика установления наличия патологии в миокарде на основе анализа значений информативных параметров, оп1эеделяемых по результатам реконструкции, 4. Иракгичеекая значимость Практическая значимость результатов работы определяется возможностью и целесообразностью их использования при разработке новых диагностических приборов и комплексов с улучшенными возможностями по локализации и дифференциации патологических изменений в миокарде. Поскольку аппаратная часть кардиографической аппаратуры уже развита в степени, достаточной для получения надежных и обширных исходных данных. на первое место в дальнейшем совершенствовании диагностических методов вышла разработка новых алгоритмов обработки этих данных, среди которых, несомненно, найдут свое место и развитые диссертантом методики пространственно-временной обработки многоэлектродных ЭКГ-сигналов.

5. Автореферат и публикации Автореферат полностью отражает содержание диссертации. Основные результаты исследования полно отражены в 8 публикациях, в том числе э в журнале из списка ВАК. 6. Замечания по работе 1. При решении прямой 1моделировании электрического поля сердца! и обратной задач электрокардиографии использован математический аппарат электродинамики квазистационарных токов для однородной безграничной проводящей среды.

Ио тело человека граничит с диэлектрической средой ~воздухом). кроме того, Органы грудной клетки имеют различную проводимость. Не обосновано использование электродинамической модели грудной клетки и окружающей ее среды. 2. Из текста работы не ясно, каким образом осуществляется регуляризация алгоритма реконструкции эквивалентного электрического ~ен~ратора сердца по ЭКГ-сигналам.