НЕИНВАЗИВНОЕ КАРТИРОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ АКТИВАЦИИ МИОКАРДА НА ОСНОВЕ ЧИСЛЕННОЙ РЕКОНСТРУКЦИИ БИПОЛЯРНЫХ ЭЛЕКТРОГРАММ

В настоящее время активно развиваются методы неинвазивного электрофизиологического исследования (ЭФИ) сердца, основанные на решении обратной задачи электрокардиографии, а именно, реконструкции потенциала электрического поля на эпикардиальной поверхности сердца по данным поверхностного картирования ЭКГ. Одной из важных задач ЭФИ является определение последовательности возбуждения миокарда - активационное картирование. Для построения активационных карт, большинством исследователей используется подход, при котором как время прихода возбуждения в заданную точку миокарда регистрируется так называемое время внутреннего отклонения униполярного сигнала, реконструированного в результате решения обратной задачи электрокардиографии. Однако этот метод, заимствованный из практики катетерного ЭФИ, не всегда дает удовлетворительные результаты. В связи с этим, разработка более эффективных методов активационного картирования является актуальной задачей ЭФИ сердца. В настоящей работе нами предлагается новый метод активационного картирования, включающий два этапа: реконструкцию векторного поля направлений возбуждения миокарда и последующее построение изохронных карт. Определение направлений активации миокарда основано на анализе биполярных электрограмм, реконструированных вычислительным путем по данным поверхностного картирования ЭКГ. Направле-ние фронта возбуждения в миокарде выбирается с учетом результатов моделирования как направление оси биполярного электрода, на котором наблюдается максимальная амплитуда и симметрия сигнала. Для верификации метода нами обследовано 56 пациентов, находившихся в 2010-211 годах в отделении хирургического лечения нарушений сердечного ритма НЦ ССХ имени А.Н. Бакулева (Москва). Из них, 18 пациентов - с синдромом WPW, 12 пациентов - с эктопической предсердной экстрасистолией, 26 пациентов - с эктопической желудочковой экстрасистолией. Всем пациентам проводилось неинвазивное активационное картирование, и затем инвазивное электрофизиологическое исследование, в том числе с использованием системы CARTO, и операция катетерной аблации. Неинвазивное активационное картирование осуществлялось при помощи диагностической системы «Амикард». Дополнительно к возможностям, описанным в литературе, в системе также реализован метод одновременного эпикардиального и эндокардиального картирования. Во всех случаях полученные в результате неинвазивного исследования изохронные карты соответствовали ожидаемому ходу возбуждения миокарда и удовлетворительно совпадали с эндокардиальными изохронными картами, построенными при помощи системы CARTO. Карты, построенные по векторному полю направлений деполяризации, имели высокое пространственное разрешение: области ранней активации хорошо совпадали с локализацией эктопических фокусов и зон преэкзитации. При этом области ранней активации были существенно уже, чем зоны ранней активации на изохронных картах, построенных по времени внутреннего отклонения униполярных электрограмм.

обратная задача электрокардиографии, неинвазивная электрокардиографическая визуализация, активационное картирование, биполярные электрограммы, направление активации миокарда, катетерная аблация

1. Ramanathan C, Ghanem RN, Jia P te al. Electrocardiographic imaging (ECGI): a noninvasive imaging modality for cardiac electrophysiology and arrhythmia // Nature Medicine 2004; 10: 422-428.

2. Rudy Y, Ramanathan C, Ghanem RN, Jia P. System and methods for noninvasive electrocardiographic imaging (ECGI) using generalized minimum residuals (GMRes). USA Patent No. 7016719.

3. MacLeod RS, Brooks DH. Recent progress in inverse problems in electrocardiology // IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine 1998; 17 (1): 73-83.

4. Rudy Y. Noninvasive imaging of cardiac electrophysiology and arrhythmia // Annals N.Y. Academy of Sciences 2010; 1188: 214-221.

5. Lindsay BD, Dubois R, Shah A et al. Novel directional activation map using local propagation between adjacent electrograms // Heart Rhythm 2011; 8 (5, May supplement): 312.

6. Аносов О.Л., Хасанов И.Ш., Хензель Б. и др. Метод мониторинга изменений паттерна возбуждения в миокарде in vivo // Вестник аритмологии 2007; № 48: с. 28-34.

7. Хасанов И.Ш., Хензель Б. Форма биполярных сигналов волны возбуждения в квази-трехмерной модели миокарда. Материалы III Всероссийского съезда аритмологов, Москва, 8-10 июня 2009 года // Анналы аритмологии 2009; № 2: с. 9.

8. Nygren A, Fiset C, Firek L et al. Mathematical model of an adult human atrial cell: the role of K+ currents in repolarization // Circulation Research 1998; 82: 63-81.

9. Денисов А.М., Захаров Е.В., Калинин А.В., Калинин В.В. Применение метода регуляризации Тихонова для решения обратной задачи электрокардиографии // Вестник МГУ Серия 15. Вычислительная математика и кибернетика 2008; № 2: с. 5-10.

10. Денисов А.М., Захаров Е.В., Калинин А.В., Кали нин В.В. Численные методы решения некоторых обратных задач электрофизиологии сердца // Дифференциальные уравнения 2009; 45 (7): с. 1014-1022.

11. Ghosh S, Rudy Y. Application of L1-norm regularization to epicardial potential solution of the inverse electrocardiography problem // Annals of Biomedical Engineering 2009; 37: 902-912.

12. Kalinin AV Iterative algorithm for the inverse problem of electrocardiography in a medium with piecewise-constant electrical conductivity // Computational Mathematics and Modeling 2011; 22: 30-34.

13. Ramanathan C, Jia P, Ghanem RN et al. Noninvasive electrocardiographic imaging (ECGI): application of the generalized minimal residual (GMRes) method // Annals of Biomedical Engineering 2003; 31: 981-994.

14. Gray LJ, Phan A-V, Kaplan T. Boundary integral evaluation of surface derivatives // SIAM J. Sci. Comput 2004; 26: 294-312.

15. Sutradhar A, Paulino GH, Gray LJ. Symmetric Galerkin Boundary Element Method. City: Publishing House 2008.

16. Zakharov EV, Kalinin AV Algorithms and numerical analysis of dc fields in a piecewise-homogeneous medium by the boundary integral equation method // Computational Mathematics and Modeling 2009; 20: 247-257.

17. Бокерия Л.А., Ревишвили А.Ш., Калинин А.В. и др. Программно-аппаратный комплекс для неинвазивного электрофизиологического исследования сердца на основе решения обратной задачи электрокардиографии // Медицинская техника 2008; №6: с. 1-7.

18. Бокерия Л.А., Ревишвили А.Ш., Ляджина О.С. и др. Неинвазивное эндокардиальное картирование желудочков сердца на основе решения обратной задачи электрокардиографии // Вестник аритмологии 2009; №57: с. 24-28.