Материалы Всероссийской научно-технической конференции

“Актуальные проблемы радиоэлектроники”

Самара, СГАУ, 2003., стр. 108,109

Пространственная модель электрического генератора сердца

2003 г.

УДК 615.47

Пространственная модель электрического

генератора сердца.

В.Л. Калакутский

Самара, Самарский государственный аэрокосмический университет

Вариационная пульсометрия является одним из наиболее современных методов диагностики состояния организма человека. Основой метода является регистрация R-R интервалов кардиограммы и дальнейшая математическая обработка длительностей кардиоциклов с целью вычисления диагностических показателей стресса. Актуальным является применение метода вариационной пульсометрии в перинатологии для диагностики состояния плода в утробе матери. В этом случае, регистрация сердечной деятельности плода дает врачу расширенную информацию о состоянии плода, в частности, степень кислородного голодания.

Сердечная деятельность плода может быть зарегистрирована различными способами, но для целей длительного наблюдения за состоянием плода оказывается возможным применять только неинвазивные методики: ультразвуковую допплерометрию и абдоминальную электрокардиографию. Последний метод является неинвазивным, достаточно точным и не требует больших затрат при реализации. Однако, возникает ряд трудностей при регистрации слабого сигнала плода в абдоминальном отведении: сильная миографическая помеха, различие в динамическом диапазоне полезного сигнала матери и плода, отсутствие единой методики наложения электродов на абдоминальную поверхность, различные положения плода.

Для выяснения основных закономерностей регистрации сигналов электрической активности системы мать-плод предложена пространственная модель, включающая цилиндр, представляющий собой объемный проводник, поверхность которого моделирует распределение потенциалов на поверхности тела человека. Внутри цилиндра размещены два точечных электрических диполя, представляющие собой электрические генераторы сердца матери и плода. Для задания пространственного распределения поля электрического генератора сердца, годографы электрических векторов диполей во времени описывает плоские кардиоиды с частотой и амплитудой, соответствующей средним физиологическим характеристикам сердечной деятельности матери и плода. Кардиоида предложена в качестве кривой движения электрического вектора сердца в соответствии с материалами электрофизиологических исследований. Адекватность выбора кривой обусловлена задачей исследования R-R интервалов ЭКГ, без рассмотрения других характерных элементов ЭКГ. Ориентация плоскости годографа вектора в пространстве и расстояние между точечными диполями определяется углами Эйлера и выбирается, исходя из обобщенных физиологических параметров сердца матери и плода. Моделирование отведения абдоминальной электрокардиограммы осуществляется путем выбора произвольных точек на поверхности цилиндра и расчета разности потенциалов между этими точками. Для исследования выбраны биполярные отведения, т.е. фактически измеряется разность потенциалов между двумя точками на поверхности цилиндра.

Модель позволяет определить закономерности формирования электрокардиографического сигнала матери и плода в различных точках наложения электродов, при различном положении электрической оси сердца, параметров тела и положений плода.