شناسایی قلبی که ضربان طبیعی ندارد

هر ساله موارد سکتههای قلبی، جمعیت بزرگی از بیماران را شامل میشود. سکته قلبی میتواند ناشی از عوامل مختلف درونی و محیطی از عوامل ارثی ، کمتحرکی ، استرس و فشارهای کاری و روحی گرفته تا آلودگی هوا ، رژیم غذایی ، استعمال سیگار و مشروبات الکلی باشد.

کد خبر: ۱۲۸۰۹۳

با این حال آنچه از دید متخصصان قلب و عروق دور نمیماند آن که غالب اختلالات عملکرد قلب به دلیل وجود اختلال در عضله قلب نیست، بلکه به علت ریتم غیرطبیعی قلب است. در واقع آریتمیهای قلبی ناشی از اختلال در هدایت ایمپالتهای الکتریکی و همچنین عملکرد عضله قلب هستند. حال در میان انواع آریتمیهای قلبی ، فیبریلاسیون بطنی و دهلیزی بیماران بیشتری را درگیر میکند.
بر این اساس، یکی از محققان دانشکده مهندسی پزشکی دانشگاه امیرکبیر موفق به طراحی نرمافزار پیشبینی فیبریلاسیون دهلیزی (AF) شده است. گفتگوی ما را با مهندس سهراب صابری مقدم بخوانید.

فیبریلاسیون قلبی در این میان در چه شرایطی ایجاد میشود و چه عوارضی در پی دارد؛
اصولا بیماریهای قلبی به دو صورت بروز میکند:
الف ناشی از نقص درتولید و انتقال هدایت الکتریکی قلب است که منجر به ایجاد آریتمی قلبی یا نامنظم بودن ضربانهای قلبی میشود.
ب ناشی از نقص در عملکرد ماهیچههای قلب است که باعث بروز نارساییهای قلبی احتقانی CHF یا بیماریهای سرخرگ کرنری (CAD) میشوند.
آریتمیهای قلبی ناشی از اختلال در هدایت ایمپالسهای الکتریکی و ناتوانی در دپلاریزاسیون و رپلاریزاسیون عضلات قلب است و شامل ریتمهای غیرطبیعی سینوسی ، سدهدایت ایمپالس ، انقباضات زودرس ، تاکیکاردی حملهای ، فیبریلاسیون بطنی و دهلیزی است. در بین انواع مختلف آریتمیهای قلبی فیبریلاسیون بطنی و دهلیزی سهم بیشتری از خسارات جانی و مالی را به خود اختصاص میدهند.
بررسی فیبریلاسیون دهلیزی از منظر فیزیولوژی نشان میدهد که با به وجود آمدن پالسهای فراوان در دیواره دهلیز باعث ایجاد تحریکات سریع در عضله قلب میشود که این تغییرات زمینهساز حرکات چرخشی امواج دپلاریزاسیون است. امواج دپلاریزاسیون همچنین هنگامیکه به ناحیهای تحریکناپذیر از قلب میرسد از طرفین آن ناحیه میگذرد ؛ لذا هر ایمپالس به دو ایمپالس تبدیل میشود و این تقسیم ایمپالسها با رسیدن به نواحی دیگر همچنان ادامه دارد که در نهایت تعداد زیادی موج کوچک دپلاریزاسیون به وجود میآید که همزمان در جهات مختلف حرکت میکنند. ضمنا حرکت نامنظم ایمپالس باعث حفظ شکل نامنظم پلاکهای تحریکناپذیر در قلب میشود و حرکات انقباضی در دهلیز به صورت کرمی شکل درمیآید.
یکی از علل شایع فیبریلاسیون دهلیزی ، بزرگی دهلیزهاست که بر اثر ضایعات دریچههای قلب ایجاد میشود. دهلیزها در صورتی که در حال فیبریلاسیون باشند ، خون را پمپ نمیکنند و کارایی پمپ بطنی به میزان 20 تا 30 درصد کاهش مییابد. شخص میتواند سالها با فیبریلاسیون دهلیزی زنده بماند ، گرچه درجاتی از ناتوانی قلبی خواهد داشت. همچنین دلیل دیگر پیدایش فیبریلاسیون دهلیزی ، بزرگی دهلیزهاست که بر اثر ضایعات دریچههای قلبی ایجاد میشود.

پیشبینی این عارضه AF چگونه و با استفاده از چه ابزاری ممکن است؛
فیبریلاسیون دهلیزی (1) (AF) رایجترین بینظمی در عضلات قلب بوده که احتمال ابتلا به بیماری با افزایش سن زیاد میشود. AF با فعالیت مکانیکی و الکتریکی ناهماهنگ دهلیزها و وجود نقص در کار کرد پمپاژ آن مشخص میشود که میتواند بدون علائم بالینی ایجاد شود و در بعضی موارد حتی ممکن است برای مدتها بدون آگاهی و اطلاع باقی بماند؛ در هر مورد AF منجر به مرگ میشود. براساس سابقه بالینی AF به دو گونه حاد (ناگهانی) و مزمن دسته بندی شده است. AF مزمن اغلب به صورت طولانی و مداوم پدید میآید و AF ناگهانی به صورت حملات که از 2 دقیقه تا کمتر از 7 روز طول میکشد ، تعیین میشود. همچنین AF حاد در حدود 30 درصد گروه بیماران مبتلا را شامل میشود.
در راستای رسیدن به این هدف ، پژوهشگران در سالهای اخیر تلاشهای بسیاری را برای تشخیص و پیشبینی انواع پایانپذیر بودن فیبریلاسیون دهلیزی به کمک آنالیز سطوح سیگنالهای ثبت شده الکتروکاردیوگراف ارائه کردند.
طی سالهای اخیر شیوههای مورد استفاده پژوهشگران برای پیشبینی پایان بیماری فیبریلاسیون دهلیزی شامل طیف گستردهای از روشهای فرکانسی ، زمانی و زمان فرکانس (مانند ویولت) بوده است ، ولی در تمام الگوریتمهای ارائه شده ضعفها و کمبودهای ناشی از آنالیز اولیه ، حذف بخش بطنی و انتخاب حوزههای آنالیزی مناسب به منظور استخراج ویژگیهای مطلوب که نمایانگر شاخصهای موثر پیشبینی کننده پایان بیماری است ، دیده میشود.
گفتنی است در پایان نامه اینجانب روشهای بهتری پیشنهاد شد که با به کار بردن هر یک از آنها در مراحل مختلف آنالیز سیگنال نتایج مطلوبتری به دست آمد. مراحل پردازش استفاده شده در این پایاننامه مشابه مراحلی است که توسط سایر محققان به کار گرفته شده است ، ولیکن با اصلاح روشهای قبلی. به عبارتی در مرحله حذف بخش بطنی از سیگنال اصلی الگوریتمهای قویتری به کار برده شد تا در سیگنال دهلیزی به دست آمده از عمل حذف اطلاعات مخدوش کمتر بطنی باقی بماند و خطا کاسته شود. همچنین در حوزه آنالیزی سیگنال ، پس از عمل حذف از بستر زمان فرکانس استفاده شد که با استفاده از یک روش جدید یک رزولوشن بالاتر زمان و فرکانس را نمایش میدهد. با توجه به اعمال این شرایط دقت پیش بینی پایان بیماری از 80 تا90 درصد به 95 تا 100 درصد ارتقا یافت.

از طرح خود برایمان بیشتر صحبت کنید؛
در این طرح با ارائه الگوریتم جامعتر ، گام موثرتری در زمینه پیشبینی پایان بیماری فیبریلاسیون دهلیزی برداشته شد. در واقع هدف از انجام این طرح بررسی سطوح سیگنالهای قلبی غیرطبیعی با ریتم نامنظم هستند. از آنجا که با بهوجود آمدن تغییرات ناگهانی در ضربانهای قلبی نمیتوان از روند پدید آمدن مشکلات بعدی درک مناسبی پیدا کرد ، در نتیجه با استخراج ویژگیهای مطلوب در حوزه زمان فرکانس تغییرات ایجاد شده در فرکانسهای بالاگذر و پایین گذر سیگنال قلبی در زمانهای معین بخوبی مشاهده شد. همچنین در این پروژه اثرات حذف بخشی از سیگنال قلبی و لزوم انجام آن بررسی شد. ویژگیهای به دست آمده از سیگنالهای دهلیزی (پس از عمل حذف) و بررسی رفتار فرکانسی این موجهای فیبریلاتوری، نتایج مطمئنتری را برای پیشبینی پایان بیماری فیبریلاسیون دهلیزی نشان میدهد. در صورتیکه محققان در سالهای اخیر با نگاهی دیگر و بیشتر در حوزه زمان یا فرکانس و بدون عمل حذف تحقیقات خود را ادامه دادند و البته به نتایج ضعیفتری دست یافتند.

آنالیز سیگنالهای قلبی در نرم افزار طراحی شده چگونه صورت میگیرد؛
این طرح در راستای حل مشکلات پیشبینی و تشخیص پایان بیماری فیبریلاسیون دهلیزی ، الگوریتمی ارائه کرده است که میتواند در کنار دستگاههای اندازهگیری ضربانهای قلبی نقش مکمل داشته باشد و همزمان یا پس از ثبت سیگنال قلبی در مکانهای درمانی و کلینیکی ، به پزشک برای تشخیص نوع بیماری کمک شایانی کند. دیتاهای ورودی به دستگاه اطلاعات به دست آمده از ثبت سیگنال قلبی فرد بیمار هستند و پس از آنالیزی که به صورت ONLINE یا OFFLINE روی بیمار و به کمک نرمافزار طراحی شده صورت میگیرد ، خروجی دستگاه میتواند پایانپذیر بودن آریتمی یا پایان ناپذیر بودن آن را نشان میدهد و همچنین اطلاعات دیگر مربوط به دهلیز و قلب را در اختیار پزشک قرار می دهد.
به دلیل کاهش فضای ویژگی و آنالیز سیگنال با حجم اطلاعاتی کمتر ، سرعت محاسبات بالا رفته و میتوان با نگاه صنعتی به این پایاننامه از آن به طور گسترده در کاربردهای کلینیکی بهره جست. توانایی این الگوریتم برای گرفتن خروجیهای دیگر از قبیل سیگنال دهلیزی فرد بیمار و مقایسه آن با فرد سالم از جمله کاربردهای دیگر این پایان نامه هستند.

پزشکان چگونه میتوانند از این نرم افزار بهصورت کاربردی استفاده کنند؛
پزشکان برای درمان فیبریلاسیون دهلیزی از داروی دیژیتال- بتابلوکر یا کلسیم بلوکر برای کاهش تعداد ضربانات استفاده میشود و همچنین شوک الکتریکی برای برگرداندن فیبریلاسیون به ریتم سینوسی نیز به کار میرود. از جمله مشکلات موجود در درمان این بیماری بالا بودن هزینه بیمارستانی است زیرا عوامل و بیماریهای مختلفی باعث بروز گسترده فیبریلاسیون دهلیزی میشود. در بیماران دریچه میترال و دریچه سه لتی ، فشار خون بالا و هیپرتیروئیدی بیماریهای عروق کرونر و دیابت، اکثر آریتمیها ، ناشی از فیبریلاسیون دهلیزی است که این مشکل بغرنج نشان میدهد اکثر هزینههای بیمارستانی ناشی از آریتمیهای قلبی مربوط به فیبریلاسیون دهلیزی است.
مشکل دیگر عدم تشخیص مطمئن و صحیح نوع بیماری توسط پزشک متخصص است که این معضل خود باعث بالارفتن فاکتورهای خطرپذیری و پایین آمدن شاخصهای مطمئن درمان خواهد شد. در حقیقت پزشکان در برخورد با بیماران فیبریلاسیون دهلیزی و با مشاهده ECGهای ثبت شده بیمار ، نمیتوانند تشخیص دهند که بیماری فرد از نوع پایانپذیر خواهد بود یا خیر؛ زیرا با دانستن اینکه بیماری از نوع پایانپذیر است ، از درمانهای دارویی برای کنترل بیماری استفاده میکنند و در صورت پایانناپذیر بودن ، با شوکهای الکتریکی و عمل دفیبریلاسیون قادر خواهند بود بیمار را به حالت طبیعی برگردانند. بنابراین غالبا به دلیل بالابودن خطرات ناشی از شوک الکتریکی (ایجاد لخته خون) بیماری را از نوع پایانپذیر میپندارند و به درمانهای دارویی بسنده میکنند. در صورتی که اگر آگاهی و اطلاعات کافی از سیگنالهای ثبت شده پیدا میکردند یک درمان قطعی را اعمال کرده و از عواقب بعدی ناشی از بیماری جلوگیری به عمل میآورند.