Вопросы радиоэлектроники. 2019; : 41-50
Метод синхронизации по электрокардиограмме при проведении рентгенографии сердца в неонатологии
https://doi.org/10.21778/2218-5453-2019-12-41-50Аннотация
Рассмотрены особенности рентгенодиагностики сердца у новорожденных. Обоснована необходимость синхронизации работы рентгеновского аппарата с электрокардиограммой (ЭКГ). Описаны методы синхронизации по ЭКГ, определены границы их применимости. Приведена структурная схема устройства для регистрации ЭКГ в одном отведении, рассмотрено функциональное назначение каждого блока схемы. Показан пример ЭКГ, зарегистрированной с помощью разработанного устройства. На основе записанной ЭКГ приведен способ распознавания диастолической фазы. Исходный ЭКГ-сигнал обрабатывается фильтром «скользящее среднее», затем вычисляется его первая производная. Полученный сигнал также проходит через фильтр «скользящее среднее» и затем дифференцируется, становясь второй производной от исходного ЭКГ-сигнала. Задаются пороги срабатывания, в пределах которых должны находиться первая и вторая производные для включения рентгеновского аппарата. Усреднение диастолической фазы по 20–30 кардиоциклам позволяет вычислить временное окно, в котором происходит включение рентгеновского аппарата. Применение разработанного метода дает возможность значительно повысить качество рентгеновских снимков благодаря повышению точности управления рентгеновским аппаратом за счет синхронизации его работы с диастолической фазой ЭКГ.
Список литературы
1. Mendis S., Puska P., Norrving B., editors. Global atlas on cardiovascular disease prevention and control. Geneva, World Health Organization, 2011. 164 р.
2. Merrow A. C., Hariharan S., editors. Imaging in pediatrics E-Book. Salt Lake City, Elsevier, 2017. 300 p.
3. Reid J. R., Lee Ed. Y., Paladin A., et al., editors. Pediatric radiology. New York, Oxford University Press, 2014. 525 p.
4. Kim I.-O., editor. Radiology illustrated: pediatric radiology. Berlin, Springer-Verlag, 2014. 1093 p.
5. Yu C.-C. Radiation safety in the neonatal intensive care unit: too little or too much concern? // Pediatrics and Neonatology. 2010. Vol. 51. No. 6. P. 311–319.
6. Edison P., Chang P. S., Toh G. H., et al. Reducing radiation hazard opportunities in neonatal unit: quality improvement in radiation safety practices // BMJ Open Quality. 2017. Vol. 6. No. 2. P. e000128.
7. Mazurov A. I., Potrakhov N. N., Potrakhov Yu. N. Current x-ray diagnosis technology in neonatology // Biomedical Engineering. 2019. Vol. 53. Iss. 1. P. 66–70.
8. Potrakhov N. N. Modern technical means of x-ray diagnostics in neonatology // AIP Conference Proceedings. 2019. Vol. 2089. P. 020017.
9. Hlaihel C., Boussel L., Cochet H., et al. Dose and image quality comparison between prospectively gated axial and retrospectively gated helical coronary CT angiography // The British Journal of Radiology. 2011. Vol. 84. P. 51–57.
10. Litmanovich D. E., Tack D. M., Shahrzad M., Bankier A. A. Dose reduction in cardiothoracic CT: review of currently available methods // Radiographics. 2014. No. 6. P. 1469–1486.
11. Сильченко Н. С., Насникова И. Ю., Морозов С. П. Низкодозовая МСКТ коронарных артерий с проспективной кардиосинхронизацией // Кремлевская медицина. Клинический вестник. 2010. № 2. C. 50–54.
12. Коков А. Н., Семенов С. Е., Масенко В. Л. и др. Мультиспиральная компьютерная томография в диагностике врожденных пороков сердца у детей первых лет жизни // Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2013. № 4. С. 42–49.
13. Mortara D. W. Digital filters of ECG signals // Computers in Cardiology. 1977. P. 511–514.
14. Ahlstrom M. L., Tompkins W. J. Digital filters for real-time ECG signal processing using microprocessors // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 1985. Vol. 32 (9). P. 708–713.
Issues of radio electronics. 2019; : 41-50
Method of electrocardiogram synchronization during neonatal heart radiography
https://doi.org/10.21778/2218-5453-2019-12-41-50Abstract
The features of heart x-ray diagnostics in newborns are considered. The necessity of synchronization of x-ray apparatus with electrocardiogram (ECG) is substantiated. Prospective and retrospective methods of ECG synchronization are described, the limits of their applicability are determined. The block diagram of the device for ECG registration in one lead is given, the functional purpose of each block of the scheme is considered. An example of an ECG recorded using the developed device is shown. Based on the recorded ECG, a method for recognizing the diastolic phase is shown. The original ECG signal is processed by the moving average filter, then its first derivative is calculated. The resulting signal also passes through the «moving average» filter, and then differentiates, becoming the second derivative of the original ECG signal. For the first and second derivatives are set thresholds, within which the first and second derivatives must be located to enable the x-ray apparatus. Averaging the diastolic phase of 20–30 cardiocycles allows you to calculate the time window in which the x-ray machine is switched on. The application of the developed method can significantly improve the quality of x-ray images by improving the accuracy of control of the x-ray apparatus by synchronizing its operation with the diastolic phase of the ECG.
References
1. Mendis S., Puska P., Norrving B., editors. Global atlas on cardiovascular disease prevention and control. Geneva, World Health Organization, 2011. 164 r.
2. Merrow A. C., Hariharan S., editors. Imaging in pediatrics E-Book. Salt Lake City, Elsevier, 2017. 300 p.
3. Reid J. R., Lee Ed. Y., Paladin A., et al., editors. Pediatric radiology. New York, Oxford University Press, 2014. 525 p.
4. Kim I.-O., editor. Radiology illustrated: pediatric radiology. Berlin, Springer-Verlag, 2014. 1093 p.
5. Yu C.-C. Radiation safety in the neonatal intensive care unit: too little or too much concern? // Pediatrics and Neonatology. 2010. Vol. 51. No. 6. P. 311–319.
6. Edison P., Chang P. S., Toh G. H., et al. Reducing radiation hazard opportunities in neonatal unit: quality improvement in radiation safety practices // BMJ Open Quality. 2017. Vol. 6. No. 2. P. e000128.
7. Mazurov A. I., Potrakhov N. N., Potrakhov Yu. N. Current x-ray diagnosis technology in neonatology // Biomedical Engineering. 2019. Vol. 53. Iss. 1. P. 66–70.
8. Potrakhov N. N. Modern technical means of x-ray diagnostics in neonatology // AIP Conference Proceedings. 2019. Vol. 2089. P. 020017.
9. Hlaihel C., Boussel L., Cochet H., et al. Dose and image quality comparison between prospectively gated axial and retrospectively gated helical coronary CT angiography // The British Journal of Radiology. 2011. Vol. 84. P. 51–57.
10. Litmanovich D. E., Tack D. M., Shahrzad M., Bankier A. A. Dose reduction in cardiothoracic CT: review of currently available methods // Radiographics. 2014. No. 6. P. 1469–1486.
11. Sil'chenko N. S., Nasnikova I. Yu., Morozov S. P. Nizkodozovaya MSKT koronarnykh arterii s prospektivnoi kardiosinkhronizatsiei // Kremlevskaya meditsina. Klinicheskii vestnik. 2010. № 2. C. 50–54.
12. Kokov A. N., Semenov S. E., Masenko V. L. i dr. Mul'tispiral'naya komp'yuternaya tomografiya v diagnostike vrozhdennykh porokov serdtsa u detei pervykh let zhizni // Kompleksnye problemy serdechno-sosudistykh zabolevanii. 2013. № 4. S. 42–49.
13. Mortara D. W. Digital filters of ECG signals // Computers in Cardiology. 1977. P. 511–514.
14. Ahlstrom M. L., Tompkins W. J. Digital filters for real-time ECG signal processing using microprocessors // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 1985. Vol. 32 (9). P. 708–713.
