Вычислительная векторэлектрокардиография: сравнение представлений по МакФи-Парунгао и Франку

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

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. 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. 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

1. Pérez-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.12550

2. Pérez-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.12600

3. ter 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.2013.04.004

4. Рябыкина Г. В., Сахнова Т. А., Блинова Е. В. Электровекторкардиографическая диагностика гипертрофии левого желудочка у больных артериальной гипертонией: пособие для практикующих врачей. 2010 г.

5. Сахнова Т. А. Сопоставление интегральных показателей векторкардиограммы с данными эхокардиографического исследова ния у больных идиопатической и хронической тромбоэмболической легочной гипертензией. Терапевтический архив. 2019:11–16.

6. 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/euy113

7. Tereshchenko L. G. Global Electrical Heterogeneity: Mechanisms and Clinical Significance. Comput Cardiol. 2018:1–4.https://doi.org/10.22489/cinc.2018.165

8. Biering-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.117.005961

9. TereshchenkoL. 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.2015.08.009

10. Сахнова Т. А., Блинова Е. В., Саидова М. А. Значение пространственного угла QRS-T для оценки тяжести поражения сердца у больных артериальной гипертонией. Кардиология. 2021:49–56

11. СахноваТ. А. Факторы, связанные с увеличением пространственного и фронтального углов QRS-T у больных инфарктом миокарда передней локализации. Кардиология. 2021:22–30.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.a059647

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. 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.

21. 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/

22. RipleyB.D. et al. The R project in statistical computing //MSOR Connections. The newsletter of the LTSN Maths, Stats & OR Network. 2001:23–25.

23. Wickham H. ggplot2: Elegant Graphics for Data Analysis. Springer-Verlag New York, 2016.

24. Мастицкий С. Визуализация данных с помощью ggplot2.— М.: ДМК Пресс, 2017.— 222 c.

25. McFee R., Parungao A. An orthogonal lead system for clinical electrocardiography. Am. Heart J. 1961: 93–100. https://doi.org/10.1016/0002–8703(61)90488–4

26. 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.

27. 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.29.4.533

28. Fischrnann 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)90180–2

29. 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.

30. Jaros R., Martinek R., Danys L. Comparison of Different Electrocardiography with Vectorcardiography Transformations. Sensors. 2019;19(14):3072. https://doi.org/10.3390/s19143072

31. Burger 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)90181–4

32. Liebman 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.48.4.735

33. 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.