РАСЧЕТ ИНТЕРВАЛА QT С ПРОГНОЗИРОВАНИЕМ ЖЕЛУДОЧКОВЫХ ТАХИКАРДИЙ
РАСЧЕТ ИНТЕРВАЛА QT С ПРОГНОЗИРОВАНИЕМ ЖЕЛУДОЧКОВЫХ ТАХИКАРДИЙ
Аннотация
Синдром удлиненного интервала QT — это генетическое и приобретенное заболевание, может наблюдаться при приеме некоторых лекарственных препаратов и электролитных нарушениях. Данный синдром способствует развитию жизнеугрожающих нарушений ритма сердца. Для диагностики укороченного интервала QT проводят электрокардиографию (ЭКГ) и холтеровское мониторирование ЭКГ.
В современной медицине для диагностики и прогнозирования заболеваний широко используется математическое и компьютерное моделирование, поэтому актуально внедрять программное обеспечение для использования в данном направлении.
В работе приведен алгоритм и описана разработанная программа расчета интервала по формуле Базетта, для прогнозирования развития жизнеугрожающих нарушений ритма сердца.
1. Введение
Интервал QT показывает на электрокардиограмме (ЭКГ) электрофизиологические процессы, происходящие в желудочках сердца, такие как деполяризация и реполяризация миокарда, что является электрофизиологической систолой желудочков. На ЭКГ интервал QT представляет собой расстояние от начала комплекса QRS до конца зубца Т. Длина интервала QT зависит от частоты сердечных сокращение и рассчитывается по математической формуле Базетта, где RR — длительность одного сердечного цикла . Нормальные и пограничные значения, а также удлинения QT для мужчин, женщин и детей представлены на рисунке 1. Изменение интервала требует более детального обследования пациента.
Рисунок 1 - Продолжительность интервала QT
В то время как врожденное удлинение интервала QT является наследуемым признаком, с высоким риском внезапной сердечной смерти при отсутствии структурных изменений сердца. Такой вид синдрома связан с мутациями, происходящими в генах, которые кодируют субъединицы (альфа и бета) ионных каналов кардиомиоцитов, а также специфических белков, осуществляющие регуляцию ионов внутри самих клеток. Данные мутации в генах приводят к нарушениям функций ионных каналов и структуры белков кардиомиоцитов, что приводит к полной или частичной потере функции ионных каналов. Происходит снижение скорости ионных токов и увеличение продолжительности потенциала действия , .
Врожденное удлинение интервала QT проявляется приступами потери сознания, возникающих на фоне жизнеугрожающих нарушений ритма. Удлинение интервала QT можно зафиксировать на серии ЭКГ-обследований, также подтверждается холтеровским мониторированием ЭКГ. Для еще более точной диагностики удлинения интервала QT используют молекулярно-генетическое тестирование биоматериала.
При обнаружении удлинения интервала QT на ЭКГ, должна быть выяснена причина этого синдрома. Как правило, данные удлинения интервала QT обратимы и проходят после устранения причин.
2. Основные результаты и обсуждение
В медицинской практике используется клиническая классификация синдрома удлиненного интервала QT, которая строится на особенностях его течения. Данная клиническая классификация подразделяется на 4 основных варианта. Первый вариант связан с потерей сознания в сочетании с удлинением интервала QT на ЭКГ. Второй вид характеризуется только удлинением интервала QT, без потери сознания. Третий вариант проявляется потерей сознания, без удлинения интервала QT на ЭКГ. Четвертая форма — скрытая (form frust), протекающая без клинических и инструментальных проявлений, как потеря сознания и изменений на ЭКГ.
В современной кардиологии в настоящее время для описания патологических процессов, установления диагноза и прогнозирования заболеваний, изучения воздействия лекарственных препаратов, разработки новых методов диагностики и лечения широко используется математическое и компьютерное моделирование.
Моделирование, несомненно, является в медицине мощным инструментом, позволяющим исследователям и практикующим врачам глубже понять сложные биологические процессы, патологии и анатомические структуры человеческого организма. Этот метод познания позволяет создавать упрощенные или виртуальные модели, которые помогают анализировать, предсказывать и тестировать различные аспекты здоровья и болезни без необходимости проведения экспериментов на живых субъектах. Оно охватывает широкий спектр подходов, включая физическое моделирование с использованием макетов и симуляторов, математическое моделирование с применением уравнений и компьютерных программ, а также компьютерное моделирование для создания виртуальных моделей организма человека. Эти методы позволяют исследователям изучать воздействие лекарственных препаратов, разрабатывать новые методы диагностики и лечения, а также обучать медицинских специалистов на практических симуляторах.
Однако моделирование в медицине также сталкивается с такими вызовами, как необходимость уточнения и актуализации данных, сложность создания достоверных моделей и ограничения в применении для определенных видов заболеваний. Несмотря на это, моделирование остается неотъемлемой частью современной медицины, играя ключевую роль в улучшении диагностики и прогнозирования заболеваний.
В связи с тем, что компьютерное моделирование позволяет автоматизировать обработку данных, повышает точность и скорость установления диагноза создание компьютерных программ является актуальным , .
Рисунок 2 - Блок-схема алгоритма расчета корригированного интервала QTc – основной алгоритм
Рисунок 3 - Блок-схема алгоритма расчета корригированного интервала QTc – вспомогательный алгоритм
· QT — интервал между зубцами;
· heartRate — частота сердечных сокращений;
· humanQt — пол пациента.
Для разработки программы в качестве инструмента создания кода выбран язык программирования C++ и интегрированная среда разработки Qt Creator, которые позволяют учитывать все качества C++, например, такие как скорость разработки программы, возможность внесения изменений в исходный код и его выполнения, кроссплатформенность и объем занимаемой памяти, разработанным на нем приложением.
Программы, написанные в среде Qt Creator, могут быть запущены во многих операционных системах без изменения исходного кода. Qt Creator содержит классы для написания графического интерфейса (имеет в комплекте визуальную среду Qt Designer), работы с сетями, базами данных, XML.
Разработанный алгоритм в графической форме (см. рис. 2,3) служит основой при создании программы.
Для расчета QTc (корригированное значение интервала QT) и диагноза изменений QTc создан класс QT_Cardio, который принимает три параметра: valQt, heartrate и hum и вызывает метод setQtData() для установки значений и расчета QTc.
Вычисленное значение QTc в программе сравнивается с установленными нормами для различных групп людей и затем определяется, является ли оно нормальным, пограничным или удлиненным значением, угрожающим для жизни человека нарушением ритма сердца.
Интерфейс программы (см. рис. 4) интуитивно понятен и включает следующие 4 элемента (см. рис. 5):
· строку заголовка;
· два поля с счетчиками для ввода значений интервала QT и частоты сердечных сокращений, в которых по умолчанию выводится значение 0, а изменять данное значение можно с помощью стрелок или же непосредственно с клавиатуры;
· поле с выпадающим списком, в котором можно выбрать пол пациента или возрастную категорию ребенка;
· поле для вывода результата выполнения программы, в котором осуществляется вывод значения корригированного интервала QT и его соответствие — норме, пограничным значениям или удлинению, с прогнозированием развития жизнеугрожающих нарушений ритма сердца.
Рисунок 4 - Интерфейс программы «Прогнозирование жизнеугрожающих нарушений ритма по интервалу QT»
Рисунок 5 - Результат выполнения программы
3. Заключение
Разработанная программа «Прогнозирование жизнеугрожающих нарушений ритма по интервалу QT» позволяет определить и диагностировать состояние сердечной системы на основе введенных данных и частоте сердечных сокращений для различных категорий людей.