Автоматическая интерпретация ЭКГ в покое

Матус К. М.

В середине прошлого столетия международной медицинской общественностью в качестве неофициального стандарта исследований ЭКГ в покое были приняты врачебные правила интерпретации ЭКГ, зарегистрированных в 12 общепринятых отведениях. К этому же времени, благодаря успешному развитию вычислительной техники и получению доступа к ней ученых, многие из них в разных странах практически одновременно увлеклись задачей формализации врачебных правил расшифровки ЭКГ с целью разработки алгоритмов и программ для автоматизации данного исследования. Создание таких программ должно было избавить врачей от рутинной работы (измерение амплитудно-временных параметров кардиокомплексов и формирование синдромального заключения). Первая коммерческая программа для автоматической обработки ЭКГ была создана в 1962 г. группой американских  ученых под руководством К.Кайсериса.

В шестидесятых годах прошлого столетия в разных городах Советского Союза также сформировались группы исследователей компьютерной электрокардиографии:

• Горький (Ю.Г.Васин);
• Каунас (З.И.Янушкевичус, А.А.Кирмонас, С.Л.Корсакас);
• Ленинград (М.Б.Тартаковский, Ю.Ф.Варламов, Э.В.Земцовский, А.Н.Санкин);
• Ленинград (Л.В.Чирейкин, Г.В.Кашин);
• Москва (В.В.Шакин);
• Москва (М.В.Пачин, А.Г.Чепайкин);
• Москва (В.П.Булыгин);
• Пущино на Оке (О.В.Баум);
• Саратов (Э.Ш.Халфен).

Первая отечественная коммерческая система (аппаратура для автоматизированной синдромальной электрокардиографической диагностики "Анамнез-МТ") была разработана в 1980 г. в ЛНПО "Гранит" (г. Ленинград) под руководством Ю.Ф.Варламова при участии Э.В.Земцовского (медицинское сопровождение), А.Н.Санкина (алгоритмы и программы), К.М.Матуса (аппаратная часть).

В настоящее время известны десятки российских и зарубежных производителей компьютерных электрокардиографов (ЭК). Часть врачей активно используют эту технику в своей повседневной практике, другие – ее отвергают.

Сравним работу специалистов, использующих обычные и компьютерные ЭК. После наложения электродов и регистрации ЭКГ на обычном ЭК врачу предоставляется только бумажная лента с записанным графиком снятого сигнала. Для интерпретации ЭКГ необходимо измерить диагностически значимые амплитудно-временные параметры кардиокомплесов, умозрительно, используя врачебные правила, сформировать синдромальное заключение и записать его от руки в карте исследования.

При работе с компьютерным ЭК врач получает:

• полноценный график снятого сигнала (12 отведений синхронно) (рис. 1);



Рис. 1 ЭКГ в 12 отведениях, снятых синхронно.

• автоматически размеченные кардиокомплексы во всех 12 отведениях, на которых выделены диагностически значимые интервалы (рис. 2);



Рис. 2 Автоматически размеченные кардиокомплексы.

• измеренные значения амплитудно-временных параметров ЭКГ (рис. 3);



Рис. 3 Таблица измеренных значений амплитудно-временных параметров ЭКГ.

• зарегистрированную ЭКГ вместе со снятыми ранее для исследования динамики (рис. 4);



Рис. 4 ЭКГ в динамике.

• автоматическое синдромальное заключение (рис. 5);



Рис. 5. Автоматическое синдромальное заключение.

• программный инструмент "Линза"  для "ручного" измерения амплитудно-временных параметров кардиокомплексов (рис 6).

Рис. 6 Программный инструмент "Линза"

Как видно из приведенного сравнения, в распоряжении доктора при работе с компьютерным ЭК намного больше информации, чем  при работе с обычным. Однако следует заметить, что ни один диагностический автомат не может дать абсолютно достоверный результат. Всегда существует определенная вероятность ошибки. Поэтому врач, получив данные компьютерного анализа, обязан оценить их правильность и, если считает необходимым, откорректировать.

При анализе результатов автоматической обработки ЭКГ прежде всего следует убедиться в правильности разметки интервалов. Если разметка вызывает сомнения, требуется ее исправить при помощи инструмента "Линза". Далее, сопоставляя измеренные значения амплитудно-временных параметров ЭКГ и, при необходимости, результаты динамического исследования с автоматическим заключением, можно приступать к формированию заключения врачебного. Врачебное заключение создается при помощи клавиатуры и мыши путем следующих операций:

• компьютерное заключение копируется в поле врачебного;
• из компьютерного заключения, если это требуется, удаляются синдромы, не подтвержденные врачом;
• в компьютерное заключение добавляются пропущенные, по мнению врача, синдромы.

При определенных условиях компьютерные ЭК позволяют доктору сократить среднее время исследования электрических функций сердца по ЭКГ в покое на 30-50%.

Такими условиями являются:

• качественный и надежный съем ЭКГ;
• автоматическое распознавание неправильно или плохо наложенных электродов;
• высокая вероятность правильного распознавания элементов PQRST комплексов;
• высокая точность измерения амплитудно-временных параметров PQRST комплексов;
• высокая достоверность интерпретации;
• достаточная подробность языка автоматически формируемых диагностических заключений;
• возможность корректировки автоматических заключений в компьютере;
• высокая скорость выполнения всех операций исследования.

Работая с прибором, обладающим перечисленными качествами, доктор контролирует правильность распознавания элементов кардиокомплексов и при выявленных ошибках распознавания корректирует автоматическую разметку. При высокой вероятности правильного распознавания данная ситуация встречается крайне редко, да и на обнаружение ошибок распознавания и их коррекцию затрачивается немного времени – не более 1 минуты. Высокая точность измерения амплитудно-временных параметров PQRST комплексов при правильном распознавании позволяет доктору не контролировать эту операцию исследования и использовать в дальнейшем результат, полученный автоматом. Следующая операция – интерпретация – требует от доктора максимальной интеллектуальной отдачи. Он должен осмыслить полученные автоматически амплитудно-временные параметры кардиокомплексов, а также известные ему дополнительные сведения о пациенте (данные анамнеза, результаты других исследований, жалобы, результаты осмотра и др.) и сопоставить их с автоматическим синдромальным заключением. Если достоверность интерпретации анализатора высокая (например, в 95% случаев автоматический результат соответствует заключению кардиолога высокой квалификации), а машинный язык описания автоматического заключения достаточно подробен, то в 95 исследованиях из 100 доктор просто согласится с заключением автомата и только в 5 откорректирует его результат. Если при всем этом скорость работы автомата настолько высока, что практически не заметна для пользователя (время от момента завершения съема ЭКГ до получения автоматического заключения не более 3-5 секунд), то в результате достигается значительный выигрыш во времени по сравнению с тем же исследованием, выполненным “вручную” при помощи обычного ЭК. Выигрыш в работе врача высокой квалификации достигается за счет того, что автомат выполняет за него все измерительные и письменные операции, оставляя специалисту только его главную функцию - интеллектуальную деятельность. Врач среднего уровня, кроме этого, получает опытного собеседника.

При низком качестве анализатора (частые ошибки в распознавании элементов PQRST комплексов, невысокая точность измерения амплитудно-временных параметров PQRST комплексов, низкая достоверность интерпретации, не достаточно подробный язык автомата, описывающий заключения) эффект не будет получен. Как правило, при эксплуатации таких систем доктор отключает интерпретацию и использует прибор как обычный электрокардиограф. Пользователи при этом говорят: “Пишет всякую белиберду, а что же Вы хотите? – Он же железный”. Данный признак является главным в оценке качества интерпретирующей системы. Системы низкого качества поистине дискредитируют саму идею использования диагностических автоматов и препятствуют внедрению высококачественных машин этого типа.