radioelectronicsИзвестия высших учебных заведений России. РадиоэлектроникаJournal of the Russian Universities. Radioelectronics1993-89852658-4794Saint Petersburg Electrotechnical University10.32603/1993-8985-2021-24-4-79-89radioelectronics-545Research ArticleПРИБОРЫ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ, КОНТРОЛЯ СРЕДЫ, ВЕЩЕСТВ, МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙMEDICAL DEVICES, ENVIRONMENT, SUBSTANCES, MATERIAL AND PRODUCTИсследование погрешности оценки характеристик поздних потенциалов желудочков по 12-канальной электрокардиограммеInvestigation of Inaccuracies in the Assessment of Ventricular Late Potentials Using 12-lead ECG Recordingshttps://orcid.org/0000-0002-9868-8960ХанадиСолиманHanadiSolieman

Солиман Ханади – аспирантка 2-го курса, ассистент кафедры биотехнических систем Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета "ЛЭТИ" им. В. И. Ульянова (Ленина), ассистент

Южный въезд, Латакия

Hanadi Solieman, post-graduate student of the 2-year, assistant of the Department of Bioengineering Systems, St Petersburg Electrotechnical University, an assistant at the Mechatronics program for Distinguished.

Southern Entrance, Latakia 

khsoliman@stud.etu.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9408-2622НгуенЧонг ТуенNguyenTrong Tuyen

Нгуен Чонг Туен – кандидат технических наук (2018) по специальности "Приборы, системы и изделия медицинского назначения", преподаватель кафедры биомедицинской инженерии.

236 Хоанг Куок Вьет, Ханой

Nguyen Trong Tuyen, Cand. Sci. (Eng.) (2018) in the field of Devices, systems, and medical products, a lecturer at the Department of Biomedical Engineering. Nguyet Chong Tuen graduated with honors from the Bachelor's program (2012), Master's program (2014) in the field of Bioengineering Systems and Technologies.

236 Hoang Quoc Viet, Hanoi 

nguyentuyen1988@gmail.comУниверситет ТишринСирияTishreen UniversitySyrian Arab RepublicТехнический университет имени Ле Куй ДонаВьетнамLe Quy Don Technical UniversityViet Nam2021280920212447989Copyright © Ханади С., Нгуен Ч.Т., 20212021Ханади С., Нгуен Ч.Т.Hanadi S., Nguyen T.T.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://re.eltech.ru/jour/article/view/545

Введение. Поздние потенциалы желудочков являются предиктором ряда серьезных нарушений сердца, таких как синдром внезапной смерти, инфаркт миокарда, желудочковые тахиаритмии. Оценка характеристик поздних потенциалов желудочков позволяет судить о степени таких нарушений и возможных для жизни человека опасных последствиях.Цель работы. Исследование погрешности оценки характеристик поздних потенциалов желудочков по 12-канальной электрокардиограмме (ЭКГ) высокого разрешения.Методы и материалы. Поздние потенциалы желудочков выявляются путем определения модуля электрического вектора сердца по сигналам ортогональных отведений. Для оценки погрешности преобразования использовались синхронные записи ЭКГ-сигналов 12-канальных и ортогональных отведений, методы цифровой фильтрации для снижения уровня шумов и помех, методы выделения характерных точек QRS-комплекса и поздних потенциалов желудочков.Результаты. Преобразование ЭКГ-сигналов 12-канальных отведений в сигналы ортогональных отведений приводит к появлению погрешностей оценки модуля электрического вектора сердца и всех показателей VLP-сигнала. Показана целесообразность использования преобразования Корса. Оно обеспечивает минимальные погрешности оценки модуля электрического вектора сердца на участке QRS-комплекса, погрешности оценки VRMS не более 0.084 %. Для оценки погрешности QRSd и LAS необходимо учитывать характер изменения VLP-сигнала и зоны неопределенности их оценки. Неоднозначность результатов оценки границ нарушений и отсутствия патологии деполяризации желудочков сердца говорит о влиянии большого количества факторов на точность результатов исследований. Погрешности их оценки могут быть причиной гипо- и гипердиагностики опасных нарушений ритма сердца, прогнозирования рисков ухудшения состояния здоровья пациента.Заключение. Результаты исследования позволяют выделить пути снижения погрешности оценки показателей поздних потенциалов желудочков, повысить точность диагностики опасных нарушений ритма сердца и прогноза обострения заболевания из-за структурно-морфологических нарушений миокарда.

Introduction. Ventricular late potentials (VLP) are predictors of cardiac disorders such as sudden death syndrome, myocardial infarction and ventricular tachyarrhythmias. Therefore, VLP assessment allows the severity and possible dangerous consequences of such disorders to be predicted.Aim. To determine errors associated with VLP assessment by high-resolution 12-lead ECG recordings.Materials and methods. VLPs were determined by the modulus of the cardiac electrical vector using signals from orthogonal leads. The conversion error was assessed using synchronous ECG recordings of 12-channel and orthogonal leads, the method of digital filtering (to reduce noise and interference) and the method of identifying characteristic points of the QRS complex and VLPs.Results. The conversion of 12-lead ECG signals into orthogonal signals results in errors associated with the assessment of both the modulus of the cardiac electrical vector and all VLP indicators. The Kors transformation was shown to provide the minimum errors when assessing the cardiac electrical vector modulus in the QRS area, with the errors related to the VRMS assessment not exceeding 0.084 %. The estimation of the QRSd and LAS errors should consider the nature of VLP variations and the zone of uncertainty in their assessment. The ambiguity of the results of assessing the boundaries of violations and the absence of pathologies in cardiac ventricular depolarization indicates the influence of a large number of factors on research accuracy. Errors in the assessment of these factors may result in under- and overestimation of dangerous heart rhythm disturbances and incorrect prediction of the patient' state.Conclusion. The obtained results can be used for reducing errors associated with the assessment of VLP indicators, improving the diagnostic accuracy of dangerous heart rhythm disturbances and predicting disease exacerbation due to structural and morphological disorders of the myocardium.

поздние потенциалы желудочковпреобразование ЭКГ-сигналовпогрешностимодуль электрического вектора сердцаоценка характеристикгипо- и гипердиагностиканарушения ритма сердцаventricular late potentialsconversion of ECG signalserrorscardiac electrical vector modulusevaluation of characteristicsunder- and overestimationcardiac arrhythmiasРабота выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ), исследовательские проекты 18-29-02036 и 19-29-01009.This work was supported by the Russian Foundation for Basic Research (RFBR), research projects No. 18-29-02036 and 19-29-01009.ReferencesNon-invasive detection of late potentials in man: A new marker for ventricular tachycardia / G. Breithardt, R. Becker, L. Seipel, R. R. Abendroth, J. Ostermeyer // Eur Heart J. 1981. Vol. 2 (1). P. 1–11. doi: 10.1093/oxfordjournals.eurheartj.a061158Breithardt G., Becker R., Seipel L., Abendroth R. R., Ostermeyer J. Non-invasive detection of late potentials in man: A new marker for ventricular tachycardia. Eur Heart J. 1981, vol. 2 (1), pp. 1–11. doi: 10.1093/oxfordjournals.eurheartj.a061158Олейников В. Э., Лукьянова М. В., Душина Е. В. Предикторы внезапной сердечной смерти у больных, перенесших инфаркт миокарда, определяемые при холтеровском мониторировании ЭКГ // Российский кардиологический журн. 2015. № 3 (119). С. 108-116. doi: 10.15829/1560-4071-2015-03-108-116Oleynikov V. E., Lukianova M. V., Dushina E. V. Sudden death predictors in patients after myocardial infarction by holter ecg monitoring. Russ. J. Cardiol. 2015, no. 3 (119), pp. 108-116. doi: 10.15829/1560-4071-2015-03-108-116Ярченкова Л. Л. Поздние потенциалы желудочков как предикторы нарушений ритма сердца при артериальной гипертонии. Иваново: Изд-во Иван. гос. мед. акад., 2003. C. 227.Yarchenkova L. L. Late ventricular potentials as predictors of cardiac arrhythmias in arterial hypertension. Ivanovo. Izd-vo Ivan. gos. akad. 2003. P. 227.Латфуллин И. А., Ким З. Ф., Тептин Г. М. Поздние потенциалы желудочков // Вестн. аритмологии. 2008. № 53. С. 44-55.Latfullin I. A., Kim Z. F., Teptin G. M. Late ventricular potentials. J. of Arrhythmology. 2008, no. 53, pp. 44-55.Думпис Я. Ю., Вайнштейн А. Б., Яшин С. М. Регистрация поздних потенциалов желудочков с помощью сигнал-усредненной ЭКГ // Клиническая аритмология / под общ. ред. В. А. Ардашова. М.: Медпрактика, 2009. С. 176-194.Dumpis Ya. Yu., Vainshtein A. B., Yashin S. M. Registration of late ventricular potentials using an averaged ECG signal. Clinical arrhythmology. Ed. V. A. Ardashov. M., Medpraktika, 2009, pp. 176-194.Синтез сигналов корригированных ортогональных отведений Макфи-Парунгао по данным электрокардиограммы в 12 отведениях / В. Г. Трунов, Э. А. Айду, Е. В. Блинова, Т. А. Сахнова // Мед. алфавит. Т. 1: Современная функциональная диагностика. 2017. № 14. С. 16-20.Trunov V. G., Aidu E. A., Blinova E. V., Sakhnova T. A. Synthesis of McFee-Parungao corrected orthogonal lead system signals from 12 lead electrocardiogram. Medical alphabet. Vol. 1. Modern functional diagnostics. 2017, no. 14, pp. 16-20.Jaros R., Martinek R., Danys L. Comparison of Different Electrocardiography with Vectorcardiography Transformations // Sensors. Jul. 2019. Vol. 19, iss. 14. Р. 3072. doi: 10.3390/s19143072Jaros R., Martinek R., Danys L. Comparison of Different Electrocardiography with Vectorcardiography Transformations. Sensors, Jul. 2019, vol. 19, iss. 14, 3072 p. doi: 10.3390/s19143072Standards for analysis of late ventricular potentials using high resolution of signal- averaged electrocardiography. A statement of task force committee between the European society of cardiology, the American heart association and college of cardiology / G. Breithardt, M. E. Cain, N. El-Sherif, N. C. Flowers, V. Hombach, M. Janse, M. B. Simson, G. Steinbeck // Eur. Heart J. 1991. Vol. 83, iss. 4. P. 1481-1488. doi: 10.1161/01.cir.83.4.1481Breithardt G., Cain M. E., El-Sherif N., Flowers N. C., Hombach V., Janse M., Simson M. B., Steinbeck G. Standards for analysis of late ventricular potentials using high resolution of signal- averaged electrocardiography. A statement of task force committee between the European society of cardiology, the American heart association and college of cardiology. Eur. Heart J. 1991, vol. 83, iss. 4, pp. 1481-1488. doi: 10.1161/01.cir.83.4.1481Prediction of local abnormal ventricular myocardial electrical activation on surface ECG in patients with structural heart disease / Z. Yuldashev, A. Nemirko, E. Mikhaylov, D. Lebedev, A. Anisimov, A. Skorobogatova, D. Ripka // Proc. of the 13th Intern. Joint Conf. on Biomedical Engineering Systems and Technologies (BIOSTEC 2020). Valletta, Malta, 2020. P. 395-401. doi: 10.5220/0009374103950401Yuldashev Z., Nemirko A., Mikhaylov E., Lebedev D., Anisimov A., Skorobogatova A., Ripka D. Prediction of local abnormal ventricular myocardial electrical activation on surface ECG in patients with structural heart disease. Proc. of the 13th Intern. Joint Conf. on Biomedical Engineering Systems and Technologies (BIOSTEC 2020), Valletta, Malta. 2020, pp. 395-401. doi: 10.5220/0009374103950401Processing of Synchronous Recordings of Surface ECG and Intracardiac Potentials for Diagnostics of Dangerous Heart Rate Disturbances / Z. Yuldashev, A. Nemirko, L. Manilo, E. Mikhaylov, D. Lebedev, A. Anisimov // Ural Symp. on Biomedical Engineering, Radioelectronics and Information Technology (USBEREIT). Yekaterinburg, 25-26 Apr. 2019. P. 102-105. doi: 10.1109/USBEREIT.2019.8736673Yuldashev Z., Nemirko A., Manilo L., Mikhaylov E., Lebedev D., Anisimov A. Processing of Synchronous Recordings of Surface ECG and Intracardiac Potentials for Diagnostics of Dangerous Heart Rate Disturbances. Ural Symp. on Biomedical Engineering, Radioelectronics and Information Technology (USBEREIT). Yekaterinburg, 25-26 Apr. 2019, pp. 102-105. doi: 10.1109/USBEREIT.2019.8736673Sadhukhan D., Mitra M. Detection of ECG Characteristic Features Using Slope Thresholding and Relative Magnitude Comparison // Third Intern. Conf. on Emerging Applications of Information Technology (EAIT-2012). Kolkata, India, 29-30 Nov. 2012. P. 122-126. doi: 10.1109/EAIT.2012.6407876Sadhukhan D., Mitra M. Detection of ECG Characteristic Features Using Slope Thresholding and Relative Magnitude Comparison. Third Intern. Conf. on Emerging Applications of Information Technology (EAIT-2012), Kolkata, India, 29-30 Nov. 2012, pp. 122-126. doi: 10.1109/EAIT.2012.6407876Solieman H., Ripka D., Yuldashev Z. M. Investigation of the Transformation Methods Accuracy of 12-Lead ECG to Orthogonal Leads Using Multiple Error Evaluation Metrics // Proc. Ural Symp. on Biomedical Engineering, Radioelectronics and Information Technology, USBEREIT 2021. Yekaterinburg, 13-14 May 2021. P. 70-72. doi: 10.1109/USBEREIT51232.2021.9455108Solieman H., Ripka D., Yuldashev Z. M. Investigation of the Transformation Methods Accuracy of 12-Lead ECG to Orthogonal Leads Using Multiple Error Evaluation Metrics. Proc. Ural Symp. on Biomedical Engineering, Radioelectronics and Information Technology, USBEREIT 2021. Yekaterinburg, 13-14 May 2021, pp. 70-72. doi: 10.1109/USBEREIT51232.2021.9455108Guaragnella C., Rizz M., Giorgio A. Marginal Component Analysis of ECG Signals for Beat-to-Beat Detection of Ventricular Late Potentials // J. Electronics. 2019. Vol. 8(9). P. 1-15. doi: 10.3390/electronics8091000Guaragnella C., Rizz M., Giorgio A. Marginal Component Analysis of ECG Signals for Beat-to-Beat Detection of Ventricular Late Potentials. J. Electronics. 2019, vol. 8(9), pp. 1-15. doi: 10.3390/electronics8091000Юлдашев З. М., Немирко А. П., Рипка Д. С. Алгоритм выявления нарушений электрического возбуждения миокарда желудочков по поверхностной ЭКГ // Биотехносфера. 2019. № 6. С. 21-27. doi: 10.25960/bts.2019.6.21Yuldashev Z. M., NEMIRKO A. P., RIPKA D S. Detection algorithm of the abnormal ventricular myocardial electrical activation on surface ECG. Biotechnosphera. 2019, no. 6, pp. 21-27. doi: 10.25960/bts.2019.6.21ACC Expert Consensus Document: Signal-Averaged Electrocardiography / M. E. Cain, J. L. Anderson, M. F. Arnsdorf, J. W. Mason, M. M. Scheinman, A. L. Waldo // J. of American College of Cardiology. 1996. Vol. 27(1). P. 238–249.Cain M. E., Anderson J. L., Arnsdorf M. F., Mason J. W., Scheinman M. M., Waldo A. L. ACC Expert Consensus Document: Signal-Averaged Electrocardiography. J. of American College of Cardiology. 1996, vol. 27(1), pp. 238–249.Иванов Г. Г., Сыркин А. Л. Электрокардиография высокого разрешения – теоретические предпосылки и методические аспекты использования метода // Новые методы электрокардиографии / под ред. С. В. Грачева. М.: Техносфера, 2007. С. 19–48.Ivanov G. G., Syrkin A. L. High-resolution electrocardiography-theoretical prerequisites and methodological aspects of using the method. New methods of electrocardiography. Ed. by S. V. Grachev. M., Technosphera, 2007, pp. 19–48.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.