Подавление помехи донорского сердца в электрокардиографии при его трансплантации
Электрической деполяризацией желудочков сердца человека управляет группа специальных мышечных образований, которые называются атриовентрикулярным (АВ) узлом. Хотя этот узел может функционировать независимо и асинхронно, обычно им управляет аналогичная группа образований — синоатриальный (СА) узел, деполяризация которого инициирует электрический импульс, передаваемый за счет проводимости через атриальную мышцу сердца к АВ узлу. Синоатриальный узел связан с центральной нервной системой, которая, управляя скоростью деполяризации, регулирует частоту сокращения сердца [23, 24].
Метод трансплантации сердца, разработанный Н. Шемуэем из Медицинского центра Станфордского университета, состоит в том, что «новое», или донорское, сердце сшивается с частью атриума «старого» сердца пациента [25]. По линии шва формируется ткань шрама, которая электрически изолирует небольшой остаток старого сердца, содержащий только СА узел, от нового сердца, содержащего как СА, так и АВ узлы. Синоатриальный узел старого сердца остается связанным с центральной нервной системой и оно продолжает сокращаться со скоростью, управляемой центральной нервной системой. Синоатриальный узел нового сердца, который нельзя хирургически соединить с центральной нервной системой, генерирует спонтанные импульсы, что приводит к сокращению нового сердца со своей самопроизвольной скоростью.
В исследованиях по трансплантации сердца, а также в кардиологических исследованиях в целом желательно определять скорость возбуждения старого сердца и наблюдать его электрические сигналы.
Рис. 12.16. Получение и обработка сигналов ЭКГ у пациента с пересаженным сердцем
Такие сигналы из-за помехи сокращения нового сердца нельзя получить обычными средствами электрокардиографии и легко получить при использовании адаптивного подавления этой помехи.
На рис. 12.16 приведена схема применения адаптивного подавления помехи в электрокардиографии при трансплантации сердца. Эталонный сигнал подается с помощью пары обычных датчиков, закрепляемых на груди пациента. Эти датчики принимают сигнал, который поступает в основном от нового сердца, т. е. от источника помехи. Входной сигнал снимается с катетера, который состоит из небольшого коаксиального кабеля, введенного в область атриума старого сердца. Конец катетера длиной в несколько миллиметров представляет собой открытую часть центральной жилы кабеля, которая выполняет роль антенны и воспринимает электрические сигналы сердца. При правильном его размещении сигналы старого и нового сердец принимаются с одинаковой интенсивностью.
На рис. 12.17 показаны характерные входные сигналы и соответствующий выходной сигнал устройства подавления помехи. Эталонный сигнал содержит мощные сигналы QPS, которые в обычной ЭКГ указывают на возбуждение желудочков. Входной сигнал содержит синхронные с сигналами QPS импульсы и отражает процесс сокращения нового сердца, а другие видимые составляющие возникают из-за сокращения с другой скоростью старого сердца.
Рис. 12.17. ЭКГ пациента с пересаженным сердцем: а — сигнал на эталонном входе (от нового сердца); б — входной сигнал (от нового и старого сердец); в — сигнал на выходе устройства подавления (от старого сердца)
При адаптивной фильтрации и вычитании из входного сигнала эталонного сигнала получаем сигнал, показанный на рис. 12.17, в, который представляет собой сигнал старого сердца с очень слабыми импульсами от нового сердца. Отметим, что импульсы и того и другого сердца легко разделить даже если они возникают в один и тот же момент времени. Кроме того, электрический сигнал нового сердца является установившимся и точным, тогда как сигнал старого сердца значительно меняется от сокращения к сокращению.
В данном эксперименте использован адаптивный трансверсальный фильтр с 48 весовыми коэффициентами и скоростью отсчетов 500 Гц.
