medalphabetМедицинский алфавитMedical alphabet2078-56312949-2807ООО «Альфмед»10.33667/2078-5631-2024-15-24-30medalphabet-3817Research ArticleСОВРЕМЕННАЯ ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ДИАГНОСТИКАMODERN FUNCTIONAL DIAGNOSTICSВычислительная векторэлектрокардиография: сравнение представлений по МакФи-Парунгао и ФранкуComputational vectorelectrocardiography: comparison of representations according to McPhee-Parungao and Frankhttps://orcid.org/0000-0001-7374-3604ДроздовД. В.DrozdovD. V.

Дроздов Дмитрий Владимирович - к.м.н., руководитель Лаборатории ЭКГ

Drozdov Dmitrii V. - Head of ECG Laboratory

https://orcid.org/0000-0002-7458-4315КозловскаяИ. Л.KozlovskayaI. L.

Козловская Ирина Леонидовна -  к.м.н., научный сотрудник Лаборатории ЭКГ

Kozlovskaya Irina L. - Research Officer, ECG Laboratory

ilkozlovskaya@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9349-0998КожемякинаЕ. Ш.KozhemyakinaE. Sh.

Кожемякина Елена Шамилевна - программист Лаборатории ЭКГ 

Kozhemyakina Elena Sh. - ECG laboratory programmer

https://orcid.org/0000-0002-8040-0770СоболевА. В.SobolevA. V.

Соболев Александр Владимирович -  д.т.н., ведущий научный сотрудник Лаборатории ЭКГ

Sobolev Alexander V. - Doctor of Technical Sciences, leading researcher of the ECG Laboratory

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр кардиологии им. ак. Е. И. Чазова» Минздрава РоссииРоссияE. I. Chazov National Medical Research Center of CardiologyRussian Federation202412082024015"Современная функциональная диагностика" (2)2430Copyright © Дроздов Д.В., Козловская И.Л., Кожемякина Е.Ш., Соболев А.В., 20242024Дроздов Д.В., Козловская И.Л., Кожемякина Е.Ш., Соболев А.В.Drozdov D.V., Kozlovskaya I.L., Kozhemyakina E.S., Sobolev A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.med-alphabet.com/jour/article/view/3817Цель

Цель: сопоставить амплитудно-временные и векторэлектрокардиографические (вЭКГ) показатели, полученные путем пересчета из стандартной электрокардиограммы (ЭКГ) посредством наиболее часто применяемых матричных преобразований.

Материалы и методы

Материалы и методы. Проведен предварительный литературный поиск. Наибольшее число цитирований приходилось на преобразование Корса и обратное преобразование Дауэра для получения вЭКГ по Франку. Кроме того, в анализ было решено включить преобразование Трунова-Айду, применяемое в нашей лаборатории для получения вЭКГ в системе отведений МакФи-Парунгао.В исследование были включены 1250 ЭКГ пациентов НМИЦ кардиологии с различными сердечно-сосудистыми заболеваниями. Для каждой ЭКГ с помощью названных преобразований были получены три вЭКГ с интактным и три вЭКГ с инвертированным направлением оси Z. Сопоставление проводилось по основным амплитудно-временным показателям P-QRS-T, а также по вЭКГ параметрам: пространственному углу QRS-T, площади петли QRS, интегральному вектору QRS, долевым интегралам P и QRS-T. Всего было проведено 9 попарных сравнений 134 показателей для каждой полученной вЭКГ.

Результаты

Результаты. При сопоставлении параметров вЭКГ, полученных вычислительными процедурами из ЭКГ по Корсу, Дауэру и Трунову-Айду наиболее сильная (r > 0.9 либо r < -0.9) и достоверная (p < 0.001) линейная корреляционная связь подтверждена между пространственными показателями: длины петель P, QRS, T и площадь и показатели планарности петли QRS, пространственный угол QRS-T, желудочковый градиент, а также долевыми интегралами QRS. Менее сильная связь отмечена для проекционных показателей и амплитуды P-QRS-T. Наибольшее число корреляций было отмечено между показателями в системах Мак-Фи-Парунгао и Франка в пересчете по Корсу.

Выводы

Выводы. Существование сильной линейной связи между параметрами вЭКГ, определенными при пересчете по Корсу, Дауэру и Трунову-Айду, свидетельствует о возможности сопоставления результатов, полученных с помощью названных матриц в разных исследованиях

Aim

Aim: to compare amplitude-temporal and vectorcardiographic (VCG) parameters calculated through most commonly used matrix transformations.

Materials and methods

Materials and methods. Preliminary literature search revealed Kors and inverse Dower transformation to be the most commonly used matrices for converting ECG‑12 into Frank VCG. Trunov-Aidu matrix appeared to be the only one for deriving VCG in the McFee-Parungao lead system.The study included 1250 ECGs of patients at the National Medical Research Center of Cardiology with various cardiovascular diseases: arterial hypertension, coronary heart disease, post-infarction cardiosclerosis, aortic stenosis. For each patient, using the above transformations, three VCGs with an intact and three VCGs with an inverted direction of the Z axis (according to Ozol) were obtained. The comparison was carried out based on the main amplitude-temporal indicators of P-QRS-T, as well as on VCG parameters: spatial QRS-T angle, QRS loop area, QRS integral vector, fractional integrals P and QRS. A total of 9 pairwise comparisons of 134 indicators were carried out for each synthesized VCG

Results

Results. The strongest (r > 0.9 or r < -0.9) significant (p < 0.001) linear correlation was found between the spatial metrics: P, QRS, T wave loop lengths, QRS loop area, QRS-T angle, ventricular gradient, and QRS shared integrals. Significant relationship between projection parameters and P-QRS-T amplitude and duration was observed in some cases. The largest number of correlations was noted between parameters calculated in McFee-Parungao and Frank lead system derived by Kors.

Conclusions

Conclusions. Strong linear relationship was found between the VCG parameters determined through Kors, Dower and Trunov-Aidu matrix transformations, which indicates the equivalence of the results obtained through these matrices.

электрокардиографияЭКГэлектрокардиография ортогональнаявекторкардиографияматричное преобразованиесистема отведенийelectrocardiographyECGorthogonalvectorcardiographymatrix transformationlead systemReferencesPérez-Riera A.R., Barbosa-Barros R., Daminello-Raimundo R et al. Electrovectorcardiographic demonstration of bifascicular block associated with ventricular preexcitation. Ann Noninvasive Electrocardiol. 2019:125–132. https://doi.org/10.1111/anec.12550Pérez-Riera A.R., Barbosa-Barros R., Daminello-Raimundo R et al. Electrovectorcardiographic demonstration of bifascicular block associated with ventricular preexcitation. Ann Noninvasive Electrocardiol. 2019:125–132. https://doi.org/10.1111/anec.12550Pérez-Riera A.R., Barbosa-Barros R., Sá Leitão Ramos Borges M. T. et al. Electro-vectorcardiographic demonstration of rate-independent transient left posterior fascicular block. Ann Noninvasive Electrocardiol. 2019:5–11. https://doi.org/10.1111/anec.12600Pérez-Riera A.R., Barbosa-Barros R., Sá Leitão Ramos Borges M. T. et al. Electro-vectorcardiographic demonstration of rate-independent transient left posterior fascicular block. Ann Noninvasive Electrocardiol. 2019:5–11. https://doi.org/10.1111/anec.12600ter Haar C. C., MaanA. C., WarrenS.G., et al. Difference vectors to describe dynamics of the ST segment and the ventricular gradient in acute ischemia. J Electrocardiol. 2013;46(4):302–311.https://doi.org/10.1016/j.jelectrocard.2013.04.004ter Haar C. C., MaanA. C., WarrenS.G., et al. Difference vectors to describe dynamics of the ST segment and the ventricular gradient in acute ischemia. J Electrocardiol. 2013;46(4):302–311.https://doi.org/10.1016/j.jelectrocard.2013.04.004Рябыкина Г. В., Сахнова Т. А., Блинова Е. В. Электровекторкардиографическая диагностика гипертрофии левого желудочка у больных артериальной гипертонией: пособие для практикующих врачей. 2010 г.Ryabykina G. V., Sakhnova T. A., Blinova E. V. Electrovectorcardiographic diagnosis of left ventricular hypertrophy in patients with arterial hypertension: a manual for practicing physicians. 2010Сахнова Т. А. Сопоставление интегральных показателей векторкардиограммы с данными эхокардиографического исследова ния у больных идиопатической и хронической тромбоэмболической легочной гипертензией. Терапевтический архив. 2019:11–16.Sakhnova T. A. Comparison of integral indicators of a vectorcardiogram with data from an echocardiographic study in patients with idiopathic and chronic thromboembolic pulmonary hypertension. Therapeutic archive. 2019:11–16.Lipponen J. A., Kurl S., Laukkanen J. A. Global electrical heterogeneity as a predictor of cardiovascular mortality in men and women. Europace. 2018;20(11):1841–1848. https://doi.org/10.1093/europace/euy113Lipponen J. A., Kurl S., Laukkanen J. A. Global electrical heterogeneity as a predictor of cardiovascular mortality in men and women. Europace. 2018;20(11):1841–1848. https://doi.org/10.1093/europace/euy113Tereshchenko L. G. Global Electrical Heterogeneity: Mechanisms and Clinical Significance. Comput Cardiol. 2018:1–4.https://doi.org/10.22489/cinc.2018.165Tereshchenko L. G. Global Electrical Heterogeneity: Mechanisms and Clinical Significance. Comput Cardiol. 2018:1–4.https://doi.org/10.22489/cinc.2018.165Biering-Sørensen T., Kabir M., Waks J.W. et al. Global ECG Measures and Cardiac Structure and Function: The ARIC Study (Atherosclerosis Risk in Communities). Circ Arrhythm Electrophysiol. 2018:11–18. https://doi.org/ 10.1161/CIRCEP.117.005961Biering-Sørensen T., Kabir M., Waks J.W. et al. Global ECG Measures and Cardiac Structure and Function: The ARIC Study (Atherosclerosis Risk in Communities). Circ Arrhythm Electrophysiol. 2018:11–18. https://doi.org/ 10.1161/CIRCEP.117.005961TereshchenkoL. G., Cheng A., Park J. et al. SMART-AV Trial Investigators. Novel measure of electrical dyssynchrony predicts response in cardiac resynchronization therapy: Results from the SMART-AV Trial. Heart Rhythm. 2015:2402–2410. https://doi.org/10.1016/j.hrthm.2015.08.009TereshchenkoL. G., Cheng A., Park J. et al. SMART-AV Trial Investigators. Novel measure of electrical dyssynchrony predicts response in cardiac resynchronization therapy: Results from the SMART-AV Trial. Heart Rhythm. 2015:2402–2410. https://doi.org/10.1016/j.hrthm.2015.08.009Сахнова Т. А., Блинова Е. В., Саидова М. А. Значение пространственного угла QRS-T для оценки тяжести поражения сердца у больных артериальной гипертонией. Кардиология. 2021:49–56SakhnovaT. A., BinovaE. V., Saidova M. A. The value of the spatial QRS-T angle for assessing the severity of heart damage in patients with arterial hypertension. Cardiology. 2021:49–56.СахноваТ. А. Факторы, связанные с увеличением пространственного и фронтального углов QRS-T у больных инфарктом миокарда передней локализации. Кардиология. 2021:22–30.SakhnovaT. A. Factors associated with an increase in spatial and frontal QRS-T angles in patients with anterior myocardial infarction. Cardiology. 2021:22–30. https://doi.org/10.33667/2078–5631–2023–7–34–40.ГасановаМ.Э., ДроздовД.В., КозловскаяИ.Л., КожемякинаЕ.Ш. Устойчивость пространственного угла QRS-T векторкардиограммы к влиянию фильтрации сигнала: пилотное исследование. Медицинский алфавит. 2023;1(7):34–40. https://doi.org/10.33667/2078–5631–2023–7–34–40.Gasanova M. E., Drozdov D. V., Kozlovskaya I. L., Kozhemyakina E. Sh. Sustainability of spatial QRS-T angle of vectorcardiogram to filtration: a pilot study. Medical alphabet. 2023;1(7):34–40. (In Russ.) https://doi.org/10.33667/2078–5631–2023–7–34–40.Vozda M., Cerny M. Methods for derivation of orthogonal leads from 12lead electrocardiogram: A review. Biomedical Signal Processing and Control. 2015: 23–34. https://doi.org/10.1016/j.bspc.2015.03.001.Vozda M., Cerny M. Methods for derivation of orthogonal leads from 12lead electrocardiogram: A review. Biomedical Signal Processing and Control. 2015: 23–34. https://doi.org/10.1016/j.bspc.2015.03.001.Vondrak J., Penhaker M., Jurek F. Selected transformation methods and their comparison for VCG leads deriving. Alexandria Engineering Journal. 2022: 3475–3485. https://doi.org/10.1016/j.aej.2021.08.068.Vondrak J., Penhaker M., Jurek F. Selected transformation methods and their comparison for VCG leads deriving. Alexandria Engineering Journal. 2022: 3475–3485. https://doi.org/10.1016/j.aej.2021.08.068.Kors J. A., van Herpen G., Sittig A. C., van Bemmel J.H. Reconstruction of the Frank vectorcardiogram from standard electrocardiographic leads: diagnostic comparison of different methods. Eur Heart J 1990;11:1083–1092. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.eurheartj.a059647Kors J. A., van Herpen G., Sittig A. C., van Bemmel J.H. Reconstruction of the Frank vectorcardiogram from standard electrocardiographic leads: diagnostic comparison of different methods. Eur Heart J 1990;11:1083–1092. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.eurheartj.a059647Edenbrandt L., Pahlm O. Vectorcardiogram synthesized from a 12lead ECG: Superiority of the inverse Dower matrix. Journal of electrocardiology. 1988:361–367. https://doi.org/10.1016/0022–0736(88)90113–6.Edenbrandt L., Pahlm O. Vectorcardiogram synthesized from a 12lead ECG: Superiority of the inverse Dower matrix. Journal of electrocardiology. 1988:361–367. https://doi.org/10.1016/0022–0736(88)90113–6.Dower G., Machado H., Osborne J. On Deriving the Electrocardiogram from Vectorcardiographic Leads. Clinical cardiology. 1980:87–95. https://10.1002/clc.1980.3.2.87.Dower G., Machado H., Osborne J. On Deriving the Electrocardiogram from Vectorcardiographic Leads. Clinical cardiology. 1980:87–95. https://10.1002/clc.1980.3.2.87.Kors J.A., TalmonJ. L., van Bemmel J.H. Multilead ECG analysis. Computers and Biomedical Research.1986:28–44. https://doi.org/10.1016/0010–4809(86)90004–2.Kors J.A., TalmonJ. L., van Bemmel J.H. Multilead ECG analysis. Computers and Biomedical Research.1986:28–44. https://doi.org/10.1016/0010–4809(86)90004–2.GuillemM. S., Sahakian A. V., Swiryn S. Derivation of orthogonal leads from the 12lead electrocardiogram. Performance of an atrial-based transform for the derivation of P loops. J Electrocardiol. 2008;41(1):19–25. https://doi.org/10.1016/j.jelectrocard.2007.07.003.GuillemM. S., Sahakian A. V., Swiryn S. Derivation of orthogonal leads from the 12lead electrocardiogram. Performance of an atrial-based transform for the derivation of P loops. J Electrocardiol. 2008;41(1):19–25. https://doi.org/10.1016/j.jelectrocard.2007.07.003.Трунов В. Г., Айду Э. А., Блинова Е. В., Сахнова Т. А. Синтез сигналов корригированных ортогональных отведений Макфи-Парунгао по данным электрокардиограммы в 12 отведениях. Медицинский алфавит. 2017:16–21.V. Trunov, E. Aidu, V. Fedorova, E. Blinova, T. Sakhnova 213 Derivation of McFee-Parungao Orthogonal Leads from Standard Electrocardiogram Electrocardiology 2014 — Proceedings of the 41st International Congress on Electrocardiology P213.R Core Team (2022). R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. URL https://www.R-project.org/R Core Team (2022). R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. URL https://www.R-project.org/RipleyB.D. et al. The R project in statistical computing //MSOR Connections. The newsletter of the LTSN Maths, Stats & OR Network. 2001:23–25.RipleyB.D. et al. The R project in statistical computing //MSOR Connections. The newsletter of the LTSN Maths, Stats & OR Network. 2001:23–25.Wickham H. ggplot2: Elegant Graphics for Data Analysis. Springer-Verlag New York, 2016.Wickham H. ggplot2: Elegant Graphics for Data Analysis. Springer-Verlag New York, 2016.Мастицкий С. Визуализация данных с помощью ggplot2.— М.: ДМК Пресс, 2017.— 222 c.Mastitskyi S. Data visualization with ggplot2. DMK Press, 2017, 222pMcFee R., Parungao A. An orthogonal lead system for clinical electrocardiography. Am. Heart J. 1961: 93–100. https://doi.org/10.1016/0002–8703(61)90488–4McFee R., Parungao A. An orthogonal lead system for clinical electrocardiography. Am. Heart J. 1961: 93–100. https://doi.org/10.1016/0002–8703(61)90488–4Duchosal P. W. Practical remarks on the McFee and Parungao VCG lead system. Am.Heart J. 1966: 287–288. https://doi.org/10.1016/0002–8703(66)90458–3.Duchosal P. W. Practical remarks on the McFee and Parungao VCG lead system. Am.Heart J. 1966: 287–288. https://doi.org/10.1016/0002–8703(66)90458–3.Brody D. A., Arzbaecher R. C. A comparative analysis of several corrected vectorcardiographic leads. Circulation 1964: 533–545. https://doi.org/10.1161/01.CIR.29.4.533Brody D. A., Arzbaecher R. C. A comparative analysis of several corrected vectorcardiographic leads. Circulation 1964: 533–545. https://doi.org/10.1161/01.CIR.29.4.533Fischrnann E. J. Experimental comparison of «parallel grid leads» with simple bipolar, and the SVEC–III, Frank, and McFee-Parungao systems. Am Heart J. 1965:627–637. https://doi.org/10.1016/0002–8703(64)90180–2Fischrnann E. J. Experimental comparison of «parallel grid leads» with simple bipolar, and the SVEC–III, Frank, and McFee-Parungao systems. Am Heart J. 1965:627–637. https://doi.org/10.1016/0002–8703(64)90180–2Vondrak J., Penhakert M. Statistical Evaluation of Transformation Methods Accuracy on Derived Pathological Vectorcardiographic Leads. iIEEE 2022:1–8. https://doi.org/10.1109/JTEHM.2022.3167009.Vondrak J., Penhakert M. Statistical Evaluation of Transformation Methods Accuracy on Derived Pathological Vectorcardiographic Leads. iIEEE 2022:1–8. https://doi.org/10.1109/JTEHM.2022.3167009.Jaros R., Martinek R., Danys L. Comparison of Different Electrocardiography with Vectorcardiography Transformations. Sensors. 2019;19(14):3072. https://doi.org/10.3390/s19143072Jaros R., Martinek R., Danys L. Comparison of Different Electrocardiography with Vectorcardiography Transformations. Sensors. 2019;19(14):3072. https://doi.org/10.3390/s19143072Burger H., Van Milaan J., Den Boer W. Comparison of different systems of vectorcardiography. Brit. Heart J. 1952:401–408. https://doi.org/10.1016/0002–8703(59)90181–4Burger H., Van Milaan J., Den Boer W. Comparison of different systems of vectorcardiography. Brit. Heart J. 1952:401–408. https://doi.org/10.1016/0002–8703(59)90181–4Liebman J., Lee M.H., Rao P., Mackay W. Quantitation of the Normal Frank and McFee-Parungao Orthogonal Electrocardiogram in the Adolescent. https://doi.org/10.1161/01.cir.48.4.735Liebman J., Lee M.H., Rao P., Mackay W. Quantitation of the Normal Frank and McFee-Parungao Orthogonal Electrocardiogram in the Adolescent. https://doi.org/10.1161/01.cir.48.4.735Reygaert P, Bourgain R, Block P, Lanckriet J, Kornreich F.Multivariate analysis of two orthogonal lead systems: Frank leads and McFee leads. Adv Cardiol. 1976;16:77–81. doi: 10.1159/000398373.Reygaert P, Bourgain R, Block P, Lanckriet J, Kornreich F.Multivariate analysis of two orthogonal lead systems: Frank leads and McFee leads. Adv Cardiol. 1976;16:77–81. doi: 10.1159/000398373.

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