Single Fibre-based Heart Activity Model (SFHAM)

Model elektrycznej pracy serca SFHAM został opublikowany w recenzowanym czasopiśmie medycznym Medical Engineering & Physics

Innowacyjne podejście do analizy EKG

Model SFHAM stanowi podstawę dla zastosowanych w oprogramowaniu SATRO ECG algorytmów, które umożliwiają ocenę aktywności elektrycznej mięśnia sercowego na podstawie cyfrowych zapisów spoczynkowego EKG.

Analiza SATROECG pozwala na obliczenie parametrów chwilowych potencjałów i pobudzeń obszarów lewej komory serca, w tym przegrody między-komorowej (PR) oraz ścian: przedniej (SP), dolnej (SD), bocznej (SB) oraz tylnej (ST).

Uwzględniając przy tym wpływu czynników fizjologicznych oraz patologicznych, co pozwala na wykrycie nawet niewielkich zmian w aktywności elektrycznej mięśnia sercowego. Dodatkowo przyjęte klasyfikatory pozwalają ocenić uzyskane wyniki i określić, czy obserwowane zmiany wynikają z zaburzeń perfuzji mięśnia sercowego - co wykazano w ocenie klinicznej.

layout styles

SATROECG & SFHAM

W modelu poszczególne anatomiczne obszary mięśnia reprezentowane są poprzez wiązki włókien mięśniowych. W trakcie procesu depolaryzacji następuje w nich zmiana gęstości ładunku co objawia się powstałą różnicą potencjału na powierzchni klatki piersiowej – rejestrowaną w EKG.

Na wykresie po lewej stronie przedstawiono wynik analizy SATROECG z wykorzystaniem modelu SFHAM dla 10 chwilowych potencjałów. Odpowiednio potencjał 1 i 2 dla przegrody, 3 i 4 dla ściany przedniej, 5 i 6 dolnej, 7 i 8 bocznej oraz 9 i 10 dla tylnej. Model uwzględnia również zmiany potencjału dla części W – podwsierdziowej, komórek M oraz N – ponadsierdziowej dla każdego z rozpatrywanych obszarów.

Analiza EKG z wykorzystaniem SFHAM

Ze względu na nowatorskie podejście do oceny EKG - sposób przeprowadzania analizy uzyskał ochronę patentową na podstawie międzynarodowego patentu w ramach PCT/IB2020/050639, opublikowanego także przez Urząd Patentowy w USA (USPTO).

Przygotowanie danych

Card Image

Zmierzone przy pomocy aparatu EKG krzywe elektrokardiograficzne zostają uśrednione oraz przekształcone do postaci współrzędnych ortogonalnych X, Y oraz Z.

Analiza SATROECG

Card Image

Zaawansowane algorytmy bazujące na modelu SFHAM pozwalają obliczyć funkcje opisujące przebieg fali depolaryzacji w poszczególnych obszarach mięśnia sercowego pacjenta.

Raport z analizy

Card Image

Parametry funkcji zdefiniowanych w SFHAM i obliczonych dla konkretnego pacjenta pozwalają na określenie aktywności elektrycznej.

Walidacja modelu SFHAM

Model w sposób spójny opisuje zależności przestrzenno- czasowe pojawiających się potencjałów podczas depolaryzacji komór serca z uwzględnieniem czynników zarówno patologicznych jak i fizjologicznych.

Rozkład potencjału na powierzchni klatki piersiowej

W celu weryfikacji modelu porównano mapy aktywności elektrycznej na powierzchni klatki piersiowej uzyskane z pomiarów doświadczalnych (D) oraz obliczone teoretycznie (T).

Dane doświadczalne (D) zostały zmierzone poprzez przyklejenie 144 elektrod w równomiernie rozłożonych miejscach z przodu i tyły klatki piersiowej.

Natomiast dane teoretyczne (T) uzyskano na podstawie zapisów 10 kanałowego EKG zmierzonego w spoczynku stosując wzory i zależności zdefiniowane w modelu SFHAM.

Dla danych doświadczalnych i teoretycznych przy pomocy algorytmu SATROECG obliczono chwilowe potencjały, na których podstawie wyznaczono mapy aktywności elektrycznej. Zaznaczono na nich kolorem niebieskim obszary, dla których amplitudy kolejnych potencjałów przyjmowały wartości ujemne oraz czerwonym dodatnie.

Porównując mapy dla 10 chwilowych potencjałów odpowiadających depolaryzacji kolejnych obszarów mięśnia sercowego uzyskano wysoką zgodność w zakresie rozkładu przestrzennego potencjału obliczonego teoretycznie w stosunku do rzeczywistego zmierzonego u pacjenta. Oznacza to, że opisane w modelu zależności czasowo-przestrzenne w sposób spójny opisują proces depolaryzacji komór serca. Wyniki tego doświadczenia przedstawiono w publikacji dot. modelu SFHAM.