Sách:Điện từ sinh học/Các hệ số méo trong điện tâm đồ

Từ VLOS
Bước tới: chuyển hướng, tìm kiếm


18.1 GIỚI THIỆU

Nền tảng và thực hiện của sự khác nhau giữa hệ thống lea ECG và VCG được thảo luận trong các chương 15, 16, 17 chỉ ra rằng hệ thống đạo trình không được hiệu chỉnh chứng tỏ hiện tượng méo ảnh hưởng đến chất lượng của tín hiệu điện tim đồ. Trong hệ thống đạo trình đã hiệu chỉnh có nhiều yếu tố được bù bởi nhiều phương pháp thiết kế khác nhau. Các yếu tố biến dạng (méo) tăng lên, thông thường, do điều kiện ban đầu không thỏa mãn. Chẳng hạn như, tín hiệu điện tim đồ trong hệ thống của Frank .

1. Nguồn trong tim có thể được miêu tả rõ giống như vị trí lưỡng cực cố định.

2. Lưỡng cực được định vị ở vị trí giả định bởi Frank.

3. Ngực có dạng giống mô hình của Frank

4. Ngực thì đồng nhất

Không có giả định nào đáp ứng được về phương diện lâm sàng, và do đó, các tín hiệu điện tim đồ lệch hướng với tín hiệu lý tưởng. Ngoài ra, có những lỗi do không đúng vị trí của các bản điện cực, thiếu tiếp xúc điện cực mặt ngoài, và cuối cùng là lỗi do dụng cụ đo. Đặc tính và quy mô của sai số này sẽ được thảo luận trong những phần sau.

18.2. ẢNH HƯỞNG CỦA TÍNH KHÔNG ĐỒNG NHẤT CỦA NGỰC

Người ta giả sử rằng trong hệ thống chuẩn 12 đạo trình điện tim đồ thì nguồn là một lưỡng cực có phân bố cố định và bộ dẫn khối hoặc là thuần nhất vô hạn hoặc là thuần nhất dạng cầu. Nếu như vậy thì các vecto đạo trình trong số 12 đạo trình tạo nên dạng một mô hình sao đối xứng như được mô tả trong hình 10.9. Tuy nhiên, đây không phải là trường hợp có trong thực tế vì trong lồng ngực gồm có một vài vùng không thuần nhất và hình dạng của lồng ngực không phải có dạng hình cầu. Các tính chất thực tế này tạo nên các tác động cần phải quan tâm về các hướng và các biên độ của các vecto đạo trình.

Ảnh hưởng này đã được bàn luận ở rất nhiều các nghiên cứu khác nhau. Trong phần sau đây, một phần của dữ liệu từ một nghiên cứu của Jari Hyttinen (1989, 1993a, b) được trình bày. Hyttinen xây dựng một mô hình máy tính từ dữ liệu trở kháng chuyển đổi của một mô hình thân người vật lý được xây dựng bởi Stanley Rush (1975). Mô hình máy tính sử dụng... nối dữ liệu đến... vecto đạo trình cho tất cả các điểm của bề mặt ngực trong mối liên hệ với tất cả các điểm trong khu vực tim. Các giá trị thực của các vecto đạo trình theo hệ thống 12 đạo trình chuẩn quốc tế đã được tính toán cùng với mô hình này. Các kết quả được mô tả trong hình 10.20. Nó chỉ ra rằng các độ nhạy cảm của các đạo trình V2 và V3 cũng như dạng cải tiến của các lực tác động theo chiều dọc trong mặt phẳng chiếu từ phía trước tới. Mặt phẳng phía trước ị nghiêng về phía sau. Những ảnh hưởng này giống như những thu được từ giới hạn bề mặt ảnh


1801.gif
Hình 18.1-Chuẩn 12 đạo trình điện tim đồ. So sánh với vector lead trong hình 15.9


18.3. HIỆU ỨNG BRODY

18.3.1. MÔ TẢ HIỆU ỨNG BRODY

Daniel Brody đã phát hiện ra ảnh hưởng của khối lượng máu bên trong tim đối với trường dẫn điện tim đồ. Trở kháng của máu trong tim là khoảng 1,6 Ωm và của của cơ tim trung bình khoảng 5,6 Ωm. Tim được bao bọc hầu hết bởi phổi, phổi có trỏ kháng khoảng 10-20 Ωm.

Từ dữ liệu trên chúng ta thấy rằng độ dãn tăng lên khoảng 10 lần ở ngực so với khối máu bên trong tim. Do đó, đường dẫn dòng trường dẫn có xu hướng bao gồm khối máu bên trong tim có độ dẫn cao. Do đó, trường dẫn uống cong từ hướng tuyến tính của mô hình thuần nhất theo hướng bán kính như trong hình 18.2. Tiếp sau đó, đạo trình điện tim đồ có độ nhạy cảm theo hướng bán kính cao hơn so với các thành phần lưỡng cực tiếp tuyến ngược lại đối với mô hình thuần nhất mà nó miêu tả rằng độ nhạy cảm là chuẩn không liên quan tới giải phẫu cơ tim. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng Brody. Hiệu ứng Brody, trên thực tế, phức tạp hơn nhiều so với hiệu ứng được mô tả trên đây.


1802.gif
Hình 18.2-Hiệu ứng Brondy, thể tích cầu mô tả tính dẫn điện của máu. Nó ảnh hưởng đều tới mạch nó chỉ ra sự tăng về bán kính và giảm về góc của điện cực trong khoảng cơ tim


18.3.2. ẢNH HƯỞNG CỦA KHỐI TÂM THẤT

R.W.Millard thực hiện một chuỗi các thí nghiệm rất thú vị nhằm chỉ ra hiệu ứng Brondy đối với tín hiệu điện tim đồ. Ông đã ghi lại các tín hiệu theo trục x, y, z của một chú chó bằng cách sử dụng hệ thống đạo trình Nelson và tính toán biên độ và hai góc của Vecto tim trong các tọa đọ trực giao dạng cầu. Các kết quả chỉ ra trong hình 18.3.


1803.gif
Hình 18.3-Điện cực vector tim của chó trong hệ tọa độ cầu nhất quán trực giao (M = độ lớn, E = góc cao, A = góc cực.


Các nhà nghiên cứu này đã chỉ ra rằng trong suốt quá trình tạo dạng tín hiệu QRS thì vecto điện tim biểu diễn 3 đỉnh khác nhau mà chúng được đặt tên lượt là M1, M2, M3. Người ta cũng được biết rằng từ các đỉnh này, đỉnh M1 và M2 tăng chủ yếu do lực điện hướng tâm và đỉnh M3¬ tăng chủ yếu do, lực tiếp tuyến. Millard đã thay đổi phạm vi hiệu ứng Brody bằng cách thay đổi khối tâm thất trái trong suốt quá trình tạo tín hiệu QRS thông qua việc mở tĩnh mạch. Tiếp sau đó, đỉnh M2 giảm và M¬3 tăng lên. Hiệu ứng này mạnh hơn so lưu lượng máu đi ra khỏi tâm thất nhiều hơn như được chỉ ra trên hình 18.4.

Các kết quả thực nghiệm này rất dễ giải thích. Như đã nói ở phần trên thì đỉnh M2 được tạo nên từ lực hướng tâm mà điều này làm tăng lên hiệu ứng Brody. Nếu hiệu ứng này bị suy giảm bởi việc mở tĩnh mạch máu thì đỉnh tương ứng sẽ bị suy giảm. Đỉnh M3 được tạo nên từ các lực tiếp tuyến mà các lực này lại bị suy giảm do hiệu ứng Brody. Nếu hiệu ứng Brody bị giảm bởi việc mở tĩnh mạch thì tín hiệu đỉnh M3 tương ứng sẽ bị suy giảm ít hơn.


1804.gif
Hình 18.4-Ảnh hưởng của việc tăng thể tích lão thất khi khuếch đại điện cực vector tim.


18.3.3. ẢNH HƯỞNG CỦA TRỞ KHÁNG MÁU

Nelson và các đồng sự đã nghiên cứu hiệu ứng Brody nhưng theo cách khác. Họ đã thay đổi trở kháng máu bằng cách thay đổi tỷ lệ thể tích huyết cầu. Bằng cách đó họ đã có thể làm thay đổi trở kháng từ một nửa tới 4 lần so với bình thường. Sau đó là ứng với trở kháng trung bình của cơ tim. Khi trở kháng máu giảm xuống còn một nửa giá trị thông thường, hiệu ứng Brody tăng lên và do đó làm tăng M2 mà nó chắc chắn là tương ứng với phần bán kính của hoạt động. Đỉnh M3 giảm. Khi trở kháng tăng lên gấp 4 lần thì hiệu ứng ngược lại được tạo ra tại vecto điện tim như được biểu diễn trong hình 18.5. Chú ý rằng trong trường hợp sau đó hiệu ứng Brody không nên tăng lên và trường dẫn có thể bị méo ít hơn bởi vì trở kháng bên trong khoang và cơ là không đẳng hướng nên các giá trị này chỉ có thể là các giá trị xấp xỉ.


1805.gif
Hình 18.5-Ảnh hưởng của trở kháng máu đối với biên độ của vecto điện tim.


18.3.4. CÁC ẢNH HƯỞNG TỔ HỢP(CÁC NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH)

Các nghiên cứu gần đây về hiệu ứng của tính không thuần nhất này là dựa trên nghiên cứu mô hình. Rudy đã sử dụng mô hình hình cầu đĩa lệch tâm của tim và ngực mà nó nằm trong phổi, màng ngoài tim, cơ và chất béo tại bề mặt cơ thể, cũng như máu bên trong khoang có thể được biểu diễn. Một vài kết luận thu được thông qua các nghên cứu trên có thể được liệt kê ra sau đây:

- Mặc dù hiệu ứng Brody của máu ben trong khoang rõ ràng là được giải thích thì hiệu ứng được giảm bớt trong khi có cả việc duy trì tính không thuần nhất. - Cả hai độ dẫn cao và thấp không bình thường làm giảm biên độ của các điện thế bề mặt. - Độ dẫn của cơ xương thấp lại nâng cao điện thế bề mặt. - Độ dẫn của tim tăng lên tạo ra do sự tăng lên của điện thế bề mặt.

Các nghiên cứu khác đã sử dụng mô hình thực của phần thân người, phổi, tim,… nhằm xác định các ảnh hưởng của tính không thuần nhất.


18.4.ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ THỐNG HỘ HẤP

Cả trở kháng và vị trí của phổi luôn thay đổi trong suốt thời gian hô hấp. Hướng và phân bố của tim cũng thay đổi trong quá trinh hô hấp. RuttkayNedeckys đã mô tả những thay đổi chu trình tự nhiên trong việc đo vecto điện tim theo những biến đổi của hệ thống hô hấp. Hình 18.6 sẽ miêu tả sự thay đổi của biên độ vecto tín hiệu QRS và T giữa nửa hệ thống hô hấp và hệ thống hô hấp đầy đủ. Hình 18.6: Tác động của hô hấp tới các góc tới và góc phương vị của các sóng QRS và T trong hệ tọa độ Đề các. Hình 18.7 chỉ ra hiệu ứng của hệ thống hô hấp đối với hình chiếu vecto tim được so sánh với trạng thái giữa hô hấp. Tác động này mang ý nghĩa thống kê chỉ có ý nghĩa tại 1/10 chu kỳ thời gian tạo tín hiệu phức QRS được chuẩn hóa. Ảnh hưởng này của quá trình hô hấp đối vói góc phương vị của các vecto tín hiệu QRS và T được mô tả trong hình 18.8.


1806.gif
Hình 18.6-Ảnh hưởng của sự hút các vector diện cực tim trong khi QRS kết hợp vói sóng ST-T


1807.gif
Hình 18.7-Ảnh hưởng của sự hút lên tính thăng bằng góc thời gian trung bình vector tim cho QRS kết hợp với sóng T


1808.gif
Hình 18.8-Ảnh hưởng của sự hút lên góc cực and elvà sự cân bằng góc của QRS và T vector


18.5. ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ PHÂN BỐ ĐIỆN CỰC

Simonson đã nghiên cứu ảnh hưởng của việc thay thế điện cực đối với dạng QRS khi ghi được bằng các hệ thống SVEC III, Frank và McFee. Các điện cực được đổi chỗ tới các vị trí cao hơn và thấp hơn 2cm so với vị trí chuẩn trong hai hệ thống đầu tiên và 9 cm trong hệ thống McFee. Các kết quả này được chỉ ra trên hình 18.9. Các tác giả đã kết luận rằng SVEC III có độ nhạy kém nhất và Frank có độ nhạy lớn nhất khi đổi chỗ các điện cực. Thêm vào đó, lỗi do việc thay thế điện cực phụ thuộc và hình dạng cơ thể của con người.


1809.gif
Hình 18.9-Ảnh hưởng của phân bố điện cực trên tín hiệu VCG.


Tham khảo

-Brody DA (1956): A theoretical analysis of intracavitary blood mass influence on the heart-lead relationship. Circ. Res. 4:(Nov.) 731-8.

-Gulrajani RM, Mailloux GE (1983): A simulation study of the effects of torso inhomogeneities on electrocardiographic potentials using realistic heart and torso models. Circ. Res. 52: 45-56.

-Gulrajani RM, Roberge FA, Mailloux GE (1989): The forward problem of electrocardiography. In Comprehensive

-Electrocardiology: Theory and Practice in Health and Disease, 1st ed. Vol. 1, ed. PW Macfarlane, TDV Lawrie, pp. 237-88, Pergamon Press, New York.

-Horácek BM (1974): Numerical model of an inhomogeneous human torso. In Advances in Cardiology, Vol. 10, ed. S Rush, E Lepeshkin, pp. 51-7, S. Karger, Basel.

-Hyttinen J (1989): Development of aimed ECG-leads. Tampere Univ. Tech., Tampere, Finland, Thesis, pp. 138. (Lic. Tech. thesis)

-Hyttinen J, Eskola H, Malmivuo J (1993): Sensitivity properties of the 12-lead ECG - A realistic thorax model study. : . (To be published).

-Hyttinen JAK, Malmivuo JAV, Walker SJ (1993): Lead field of ECG leads calculated with a computer thorax model - An application of reciprocity. In Proc. 1993 Computers in Cardiology Meeting, ed. A Murray, Imperial College, London.

-Nelson CV, Rand PW, Angelakos TE, Hugenholtz PG (1972): Effect of intracardiac blood on the spatial vectorcardiogram. Circ. Res. 31:(7) 95-104. van Oosterom A, Plonsey R (1991): The Brody effect revisited. J. Electrocardiol. 24:(4) 339-48.

-Rudy Y, Plonsey R, Liebman J (1979): The effects of variations in conductivity and geometrical parameters on the electrocardiogram, using an eccentric spheres model. Circ. Res. 44: 104-11.

-Rush S (1975): An Atlas of Heart-Lead Transfer Coefficients, 211 pp. University Press of New England, Hanover, New Hampshire.

-Ruttkay-Nedecký I (1971): Respiratory changes of instantaneous spatial cardiac vectors. In Vectorcardiography 2. Proc. XIth Internat. Symp. Vectorcardiography, New York 1970, ed. I Hoffman, RI Hamby, E Glassman, pp. 115-8, North-Holland Publishing, Amsterdam.

-Simonson E, Horibe H, Okamoto N, Schmitt OH (1966): Effect of electrode displacement on orthogonal leads. In Proc. Long Island Jewish Hosp. Symposium, Vectorcardiography, ed. I Hoffman, p. 424, North-Holland Publishing, Amsterdam.

-Voukydis PC (1974): Effect of intracardiac blood on the electrocardiogram. N. Engl. J. Med. 9: 612-6.

-Woo EJ (1990): Finite element method and reconstruction algorithms in electrical impedance tomography. Dept. of

-Electrical and Computer Eng., Univ. of Wisconsin, Madison, (Ph.D. thesis)

Tham khảo khác:

-Macfarlane PW, Lawrie TDV (eds.) (1989): Comprehensive Electrocardiology: Theory and Practice in Health and Disease. 1st ed. Vols. 1, 2, and 3. Pergamon Press, New York. 1785 p.


Trang trước Các hệ số méo trong điện tâm đồ Trang tiếp

Liên kết đến đây