Almanac of Clinical MedicineAlmanac of Clinical MedicineАльманах клинической медицины2072-05052587-9294Moscow Regional Research and Clinical Institute (MONIKI)33510.18786/2072-0505-2016-44-2-120ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИPRACTICAL IMPLEMENTATION OF IMPEDANCE REOGRAPHY IN CARDIOLOGY – NEW APPROACHESПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ИМПЕДАНСНОЙ РЕОГРАФИИ В КАРДИОЛОГИИ – НОВЫЕ ПОДХОДЫDumlerA. A.ДумлерА. А.
Russian Federation

MD, PhD, Associate Professor, Chair of Therapy No 11

канд. мед. наук, доцент кафедры пропедевтики внутренних болезней № 11

rodion@icmm.ruPodtaevS. Yu.ПодтаевС. Ю.
Russian Federation

PhD (in Physics and Mathematics), Research and Development Director

канд. физ.-мат. наук, директор по научно- исследовательским и опытно- конструкторским работам

rodion@icmm.ruStepanovR. A.СтепановР. А.
Russian Federation

PhD (in Physics and Mathematics), Leading Research Fellow

д-р физ.-мат. наук, вед. науч. сотр.

rodion@icmm.ruFrickP. G.ФрикП. Г.
Russian Federation

PhD (in Physics and Mathematics), Professor, Head of Laboratory of Physical Hydrodynamics

д-р физ.- мат. наук, профессор, заведующий лабораторией физической гидродинамики

rodion@icmm.ruPerm State Medical University named after E.A. WagnerГБОУ ВПО «Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера» Минздрава России26 Petropavlovskaya ul., Perm, 614990, Russian Federation614990, г. Пермь, ул. Петропавловская, 26, Российская ФедерацияNTC “FM Diagnostics”НТЦ «ФМ Диагностика»10 Lenina ul., Perm, 614000, Russian Federation614000, г. Пермь, ул. Ленина, 10 (КЭД), Российская ФедерацияInstitute of Continuous Media Mechanics of the Ural Branch of Russian Academy of SciencesФГБУН «Институт механики сплошных сред» УрО РАН1 Akademika Koroleva ul., Perm, 614013, Russian Federation614013, г. Пермь, ул. Академика Королева, 1, Российская Федерация150320164421791852606201626062016Copyright ©; 2016, Dumler A.A., Podtaev S.Y., Stepanov R.A., Frick P.G.Copyright ©; 2016, Думлер А.А., Подтаев С.Ю., Степанов Р.А., Фрик П.Г.2016Dumler A.A., Podtaev S.Y., Stepanov R.A., Frick P.G.Думлер А.А., Подтаев С.Ю., Степанов Р.А., Фрик П.Г.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://almclinmed.ru/jour/article/view/335

Background: The impedance rheocardiography is a  simple, inexpensive, noninvasive method of assessment of central hemodynamics that can be used for detection of cardiovascular remodeling and thus promote an improvement of cardiovascular mortality. Modern mathematical methods of data management could help to discover new possibilities of rheographic signal analysis. Aim: To demonstrate the potential of a  wavelet-analysis of rheocardiograms for identification of myocardial remodeling of patients with cardiovascular disorders. Materials and methods: The proposed method was validated in 12  healthy men aged from 20  to 25  years and 14  patients with arterial hypertension. We used a  polyreocardiograph, which records simultaneously the impedance (ICG), the electrocardiogram (ECG) and the phonogram (PCG). The function of the cardiovascular system was assessed based on the two-dimensional time-frequency distributions of wavelet transformed coefficients of differential rheogram curves. Results: The results of an isometric load test confirm the adequacy of stroke volume estimation based on the amplitude of wavelet coefficients and the scale of the E wave. In this technique, ISTI parameter was defined as the time interval between the R wave in the ECG and the maximum of the E wave in the wavelet image. The simultaneous time-frequency analysis of both the pulse and respiratory component of an ICG signal can be a basis for the development of complex functional respiratory tests. Conclusion: The approach proposed demonstrates the possibility to obtain the characteristics of the diastolic phase of the cardiac cycle, and allows for a more precise determination of the stroke volume. Data management is done automatically. These advantages are expected to be used for producing a mobile cardiograph for screening diagnostic.

Актуальность. Импедансная реокардиография  – простой, недорогой, неинвазивный метод изучения центральной гемодинамики, который может быть использован для выявления процесса ремоделирования сердечно-сосудистой системы и  способствовать снижению смертности от сердечно-сосудистых заболеваний. Современные математические методы обработки данных позволяют открыть новые возможности анализа реографических сигналов. Цель  – показать возможности вей- влет-обработки реографического сигнала для получения информации о  ремоделировании миокарда больных с  сердечно-сосудистыми заболеваниями. Материал и  методы. Для верификации метода проведено обследование 12 здоровых мужчин в возрасте от 20 до 25 лет, составивших группу контроля, и  14  пациентов с  диагнозом гипертонической болезни. Использовался метод полиреокардиографии, в  котором одновременно с  импедансной реокардиограммой регистрировались электро- кардиограмма и  фонокардиограмма. Была использована методика оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы на основе анализа двухмерных частотно-временных распределений вейвлет-коэффициентов преобразования кривых дифференциальной реограммы. Результаты. Данные нагрузочного изометрического теста подтверждают адекватность определения параметра ударного объема на основе амплитуд вейвлет-коэффициентов и  масштаба Е-волны. Параметр ISTI в  рамках этого подхода определяется как временной интервал между R-пиком электрокардиограммы и максимумом вейвлет-представления Е-волны. Одновременный частотно-временной анализ как пульсовой, так и дыхательной составляющей реографического сигнала может служить основой для разработки комплекса функциональных тестов на основе дыхания. Заключение. Предлагаемый подход показывает возможность получения характеристик диастолической фазы сердечного цикла и  позволяет уточнить определение ударного объема. Обработка данных проходит в  автоматическом режиме. Эти преимущества предполагается использовать при создании мобильного кардиографа для скрининговой диагностики. 

rheocardiography impedancephonocardiographystroke volumewavelet analysisимпедансная реокардиографияфонокардиографияударный объемвейвлет-анализ1. Бойцов СА. Сосуды как плацдарм и мишень артериальной гипертензии. Актуальные вопросы болезней сердца и сосудов. 2006;1(3):35–40.2.Чазов ЕИ. Дизрегуляция и гиперреактивность организма как факторы формирования болезни. Кардиологический вестник. 2006;1(1):5–9.3.Devereux RB, Okin PM, Roman MJ. Left ventricular hypertrophy as a surrogate end-point in hypertension. Clin Exp Hypertens. 1999;21(5– 6):583–93.4. Braunwald E. Heart disease. 5th edition. New York: W.B. Saunders company; 1997. 165 p.5. Bour J, Kellett J. Impedance cardiography: a rapid and cost-effective screening tool for cardiac disease. Eur J Intern Med. 2008;19(6):399– 405. doi: 10.1016/j.ejim.2007.07.007.6. Lababidi Z, Ehmke DA, Durnin RE, Leaverton PE, Lauer RM. The first derivative thoracic impedance cardiogram. Circulation. 1970;41(4):651– 8. doi: 10.1161/01.CIR.41.4.651.7. Lozano DL, Norman G, Knox D, Wood BL, Miller BD, Emery CF, Berntson GG. Where to B in dZ/dt. Psychophysiology. 2007;44(1):113–9. doi: 10.1111/j.1469-8986.2006.00468.x.8. Cybulski G. Ambulatory impedance cardiography. The systems and their applications. Series: Lecture notes in electrical engineering. Vol. 76. Berlin; Heidelberg: Springer-Verlag; 2011. doi: 10.1007/978-3-642-11987-3.9. Pickett BR, Buell JC. Usefulness of the impedance cardiogram to reflect left ventricular diastolic function. Am J Cardiol. 1993;71(12):1099– 103. doi: 10.1016/0002-9149(93)90580-6.10. Kubicek WG, Karnegis JN, Patterson RP, Witsoe DA, Mattson RH. Development and evaluation of an impedance cardiac output system. Aerosp Med. 1966;37(12):1208–12.11. Ermishkin VV, Lukoshkova EV, Bersenev EYu, Saidova MA, Shitov VN, Vinogradova OL, Khayutin VM. Beat-by-beat changes in pre-ejection period during functional tests evaluated by impedance aortography: a step to a left ventricular contractility monitoring. In: IFMBE Proceedings. Vol. 17. Berlin; Heidelberg: Springer; 2007. p. 655–8. doi: 10.1007/978-3- 540-73841-1_169.12. Фрик ПГ, Подтаев СЮ, Попов АВ, Думлер АА, Степанов РА. Диагностика состояния сердечно-сосудистой системы на основе вейвлет-анализа данных неинвазивных измерений. Вестник Пермского научного центра УрО РАН. 2010;(1):9–18.13. Малла С. Вэйвлеты в обработке сигналов. Пер. с англ. М.: Мир; 2005. 672 с. 14. Гайтон А, Холл Д. Медицинская физиология. М.: Логосфера; 2008. 1273 с.