Introduction to Electrocardiography P. Strumillo

Podobne dokumenty
Wprowadzenie do elektrokardiografii Paweł Strumillo, Piotr Romaniuk

Wprowadzenie do elektrokardiografii P. Strumiłło

Medical electronics part 9a Electroencephalography (EEG)

Analiza sygnału EKG i modelowanie pracy serca

BIOPHYSICS. Politechnika Łódzka, ul. Żeromskiego 116, Łódź, tel. (042)

BIOPHYSICS. Politechnika Łódzka, ul. Żeromskiego 116, Łódź, tel. (042)

Układy reprogramowalne i SoC Język VHDL (część 4)

Medical electronics part 10 Physiological transducers

OPBOX ver USB 2.0 Mini Ultrasonic Box with Integrated Pulser and Receiver

Architektura komputerów Wprowadzenie do algorytmów

POLITECHNIKA ŚLĄSKA INSTYTUT AUTOMATYKI ZAKŁAD SYSTEMÓW POMIAROWYCH

Microsystems in Medical Applications Liquid Flow Sensors

Pomoc do programu konfiguracyjnego RFID-CS27-Reader User Guide of setup software RFID-CS27-Reader

PN-ISO 10843:2002/AC1

Domy inaczej pomyślane A different type of housing CEZARY SANKOWSKI

Electromagnetism Q =) E I =) B E B. ! Q! I B t =) E E t =) B. 05/06/2018 Physics 0

SG-MICRO... SPRĘŻYNY GAZOWE P.103

Nauczycielem wszystkiego jest praktyka Juliusz Cezar. Nauka to wiara w ignorancję ekspertów Richard Feynman

Układy reprogramowalne i SoC Implementacja w układach FPGA

Zastosowania wzmacniaczy operacyjnych cz. 2 wzmacniacze pomiarowe (instrumentacyjne)

Machine Learning for Data Science (CS4786) Lecture 11. Spectral Embedding + Clustering

The Overview of Civilian Applications of Airborne SAR Systems

DM-ML, DM-FL. Auxiliary Equipment and Accessories. Damper Drives. Dimensions. Descritpion

Architektura komputerów Reprezentacja liczb. Kodowanie rozkazów.

Patients price acceptance SELECTED FINDINGS

Zarządzanie sieciami telekomunikacyjnymi

LCD (Liquid Crystal Display)

MAGNESY KATALOG d e s i g n p r o d u c e d e l i v e r

BLACKLIGHT SPOT 400W F

Zaawansowane programowanie w języku C++ Przeciążanie operatorów

Mikrosystemy Wprowadzenie. Prezentacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego w projekcie pt.

Metody diagnostyczne w kardiologii. Elsevier 2002

Studia podyplomowe realizowane w ramach zadania 5 Systemy mobilne i techniki multimedialne

Medical electronics part 9b Electroencephalography (EEG)

Has the heat wave frequency or intensity changed in Poland since 1950?

Fig 5 Spectrograms of the original signal (top) extracted shaft-related GAD components (middle) and

Machine Learning for Data Science (CS4786) Lecture11. Random Projections & Canonical Correlation Analysis

DETECTION OF MATERIAL INTEGRATED CONDUCTORS FOR CONNECTIVE RIVETING OF FUNCTION-INTEGRATIVE TEXTILE-REINFORCED THERMOPLASTIC COMPOSITES

Informatyka II stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny) stacjonarne (stacjonarne / niestacjonarne)

WZMACNIACZE. Germanium Four. Germanium Two. Germanium. CENNIK PRODUKTÓW listopad 2013

Metodyki projektowania i modelowania systemów Cyganek & Kasperek & Rajda 2013 Katedra Elektroniki AGH

WYŁĄCZNIK CZASOWY OUTDOOR TIMER

Regionalny Dyrektor Ochrony Środowiska ul. 28 czerwca 1956 Poznań

HAPPY ANIMALS L01 HAPPY ANIMALS L03 HAPPY ANIMALS L05 HAPPY ANIMALS L07

Wymagania bezpieczeństwa dotyczące elektrycznych przyrządów pomiarowych, automatyki i urządzeń laboratoryjnych Część 1: Wymagania ogólne

HAPPY ANIMALS L02 HAPPY ANIMALS L04 HAPPY ANIMALS L06 HAPPY ANIMALS L08

EXAMPLES OF CABRI GEOMETRE II APPLICATION IN GEOMETRIC SCIENTIFIC RESEARCH

LED WASHER 30x3W WHITE IP65 F

Equipment for ultrasound disintegration of sewage sludge disseminated within the Record Biomap project (Horizon 2020)


Network Services for Spatial Data in European Geo-Portals and their Compliance with ISO and OGC Standards

PowerFlow Sundial: 7 $ 0 & Avanc Compatible 8 & - & & 9 & -. ,! " #$%& ' ()$%& * & +, - <.! + . / & = & ! / - 4.

LED MAGIC BALL MP3 F

Rev Źródło:

STAŁE TRASY LOTNICTWA WOJSKOWEGO (MRT) MILITARY ROUTES (MRT)

Wpływ dyrektywy PSD II na korzystanie z instrumentów płatniczych. Warszawa, 15 stycznia 2015 r. Zbigniew Długosz

ERASMUS + : Trail of extinct and active volcanoes, earthquakes through Europe. SURVEY TO STUDENTS.

Karpacz, plan miasta 1:10 000: Panorama Karkonoszy, mapa szlakow turystycznych (Polish Edition)

The impact of the global gravity field models on the orbit determination of LAGEOS satellites

Typ VFR. Circular flow adjustment dampers for the adjustment of volume flow rates and pressures in supply air and extract air systems

Evaluation of the main goal and specific objectives of the Human Capital Operational Programme

Poniżej moje uwagi po zapoznaniu się z prezentowanymi zasadami:

Tried. Tested. Trusted. Symulator Pacjenta. Instrukcja Użytkowania PL

An evaluation of GoldAnchor intraprostatic fiducial marker stability during the treatment planning

Dominika Janik-Hornik (Uniwersytet Ekonomiczny w Katowicach) Kornelia Kamińska (ESN Akademia Górniczo-Hutnicza) Dorota Rytwińska (FRSE)

Steeple #3: Gödel s Silver Blaze Theorem. Selmer Bringsjord Are Humans Rational? Dec RPI Troy NY USA

Rev Źródło:

OpenPoland.net API Documentation

Typ VME FOR THE MEASUREMENT OF VOLUME FLOW RATES IN DUCTS

Strona główna > Produkty > Systemy regulacji > System regulacji EASYLAB - LABCONTROL > Program konfiguracyjny > Typ EasyConnect.

DATA-S MONITORING ROZPROSZONY OŚWIETLENIA AWARYJNEGO DIVERSIFIED MONITORING OF EMERGENCY LIGHTING

ONTEC A MINIMALISTYCZNA FORMA KRYJE MAKSIMUM MOCY MINIMALIST DESIGN HIDING MAXIMUM POWER

Układ sercowo naczyniowy rozwija się jako pierwszy spośród. dużych układów już około połowy trzeciego tygodnia rozwoju.

Systemy operacyjne na platformach mobilnych 2 Platforma Maemo

Przewody do linii napowietrznych Przewody z drutów okrągłych skręconych współosiowo

Typ VFR. Circular flow adjustment dampers for the adjustment of volume flow rates and pressures in supply air and extract air systems

Zaawansowane programowanie w języku C++ Wyjątki

BADANIA ELEKTROMAGNESÓW NADPRZEWODNIKOWYCH W PROCESIE ICH WYTWARZANIA I EKSPLOATACJI

SIGNAL PROCESSING Prezentacja multimedialna współfinansowana przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego w projekcie pt.

Hard-Margin Support Vector Machines

Tłumaczenie oryginalnej deklaracji ( z języka angielskiego)

TACHOGRAPH SIMULATOR DTCOSIM

PX101A. Frezy do PLEXI/ Router bits for Plexi Acrylic ALU Z= str. 122

PRODUKTY DO KONSERWACJI POJAZDÓW

Installation of EuroCert software for qualified electronic signature

Specjalizowane układy analogowe. przykłady nieliczne z ogromnej grupy wybrane

Klimatyzatory ścienne i kasetonowe YORK. Cennik 2013

Camspot 4.4 Camspot 4.5

Konsorcjum Śląskich Uczelni Publicznych

ELECTRIC AND MAGNETIC FIELDS NEAR NEW POWER TRANSMISSION LINES POLA ELEKTRYCZNE I MAGNETYCZNE WOKÓŁ NOWYCH LINII ELEKTROENERGETYCZNYCH

'11"N '08"E '57"N '21"E '57"N '21"E '47"N '14"E

PRZEKAŹNIKI PÓŁPRZEWODNIKOWE SSR SOLID-STATE RELAYS

YKXS, YKXSżo 0,6/1 kv. Kable elektroenergetyczne z izolacją XLPE. Norma IEC :2004. Konstrukcja. Zastosowanie. Właściwości

Michał Strzelecki Metody przetwarzania i analizy obrazów biomedycznych (1)

INSPECTION METHODS FOR QUALITY CONTROL OF FIBRE METAL LAMINATES IN AEROSPACE COMPONENTS

YAKXS, YAKXSżo 0,6/1 kv. Kable elektroenergetyczne z izolacją XLPE. Norma IEC :2004. Konstrukcja. Zastosowanie.

SubVersion. Piotr Mikulski. SubVersion. P. Mikulski. Co to jest subversion? Zalety SubVersion. Wady SubVersion. Inne różnice SubVersion i CVS

Building Technologies

Projektowanie systemów pomiarowych

Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

Transkrypt:

Introduction to Electrocardiography P. Strumillo Prezentacja multimedialna współfinansowana przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego w projekcie pt. Innowacyjna dydaktyka bez ograniczeń - zintegrowany rozwój Politechniki Łódzkiej - zarządzanie Uczelnią, nowoczesna oferta edukacyjna i wzmacniania zdolności do zatrudniania osób niepełnosprawnych Politechnika Łódzka, ul. Żeromskiego 116, 90-924 Łódź, tel. (042) 631 28 83 www.kapitalludzki.p.lodz.pl

2 electron - kardia - grapho amber - heart - write The Bakken

Electrophysiology the beginning 3 www.geocities.com/bioelectrochemistry/ Frog leg moves after stimulating it with an electrical pulse Luigi Galvani (1737-1798)

Electrophysiology the beginning 4 Alessandro Volta (1745-1827) postulates that electricity can occur only in metals Carlo Matteucci in 1842 shows there are rhythmic biocurrents in frog heart Emil Reymond is the first to use action potential term to connote electrical activation of cells (1848)

Electrocardiography the beginning 5 The Bekken D.Waller (1856-1922) and his ECG recorder from 1887

Cell membrane The resting (polarized) cell Cell resting potential -90mV - + 6 10 Na + 1 K + 1 Na + 10 K + Voltmeter

Depolarization of a cell 7 Electrochemical stimulus (e.g. from other cell) is braking the resting potential balace and cell depolarization sets in K + K + Na + Na + K + Na + Na+ K + K +

Depolarization of a cell 8 Cell action potential K + K + depolarization 20mV repolarization -90mV 2ms Na + Na + K + Na + Na+ for most cells K + K +

Depolarization of a cell 9 Cell action potential K + K + depolarization 20mV repolarization -90mV 200 ms! Na + Na + K + Na + Na+ for cardiac cells K + K + There are more than ten ion channels in myocardiac cells

Tissue depolarization 10 - + 110 mv Voltmeter Deplolarization wavefront but we do not have access to cardiac cells Single cardiac cell

Tissue depolarization 11 - + Voltmeter 3 mv Surface electrode Body volume

Inverse problem of electrocardiography (diagnosis) 12 Diagnosed organ Inverese problem -1 : Y X Medical Diagnosis Signal space : X Y Forward problem Elsevier 2002 Y Cardiac signals and images

Example ECG recording 13

The heart conduction system 14 Sinus node Right atrium Left atrium Atrioventricular node Left bundel branch Right ventricle Left ventricle Bundle of His Purkinje fibres Left bundel branch

Generation of ECG cycle 15 Atria Diastole Systole Diastole Chambers Diastole Systole Diastole Activation of the sinus node Depolarization of the atria

Generation of ECG cycle 16 Atria Diastole Systole Diastole Chambers Diastole Systole Diastole Activation of the atrioventricular node Activation of the atria

Generation of ECG cycle 17 Atria Diastole Systole Diastole Chambers Diastole Systole Diastole Activation of the atrioventricular node Bundle of His activation

Generation of ECG cycle 18 Atria Diastole Systole Diastole Chambers Diastole Systole Diastole Bundle of His activation Activation of Purkinje Fibres Activation of bundle branches

Generation of ECG cycle 19 Atria Diastole Systole Diastole Chambers Diastole Systole Diastole Repolarization of ventricle muscles Depolarization of ventricle muscles

The cardiac oscillators 20 Autonomous oscillators ferequency 70 /min 40 /min 20 /min Sinus node Atrioventricular node Purkinje fibres

The cardiac oscillators 21 Sinus node oscillator Atrioventricular node oscillator Oscillator cycle Purkinje fibres Oscillator cycle

ECG waveforms 22 R 0.1s T 1mV P Q S Izoelectric line

The electrocardiogram 23 ~7500 liters daily! SA node AV node P R 0.1s T 1mV Q S P -R S -T Q -T Izoelectric line

Willem Einthoven (1860-1927) the father of modern electrocardiography 24 Einthoven Foundation

Einthoven s string galvanometer 25 Einthoven Foundation

First Einthoven s recordings 26 ~1 mv Einthoven Foundation

First Einthoven s recordings 27 2003 Nobel Prize in 1924, for explaining the mechanism of electrocardiogram

Izopotential lines The Einthoven triangle (limb leads) 28 Electric field lines Einthoven vector Heart as electrical dipole I III

I 29 Izopotential lines -3-3 + -2-1 II -2-1 +2 +1 III +1 Electric field lines + + Electric dipole

Izopotential lines The Einthoven triangle (limb leads) 30 I = V L V R V Electric field lines Einthoven vector V II = V F V R III = V F V L - III + V F

Augmented limb leads Izopotential lines Augmented limb leads (unipolar leads) 31 avr =V R (V F +V L )/2 avl =V L (V R +V F )/2 Electric field lines Einthoven vector V avf =V F (V R +V L )/2 + avl - R V F R www.cvphysiology.com

Aarhus University Hospital, Denmark Precordial leads 32 V 1 V 2 RV LV V 3 V 4 V 5 V 6 V j = V Vj - V CT, where: j = {1, 2,..., 6} V CT =(V L +V R +V F )/3 V CT

ECG graph paper 33

ECG intervals and segments 34 See also : http://en.ecgpedia.org/wiki/

http://www.youtube.com/watch?v=wncw3vniwai 12 lead ECG plot example 35 QTc QT RR sec - QT interval corrected for the heart rate (normal range <0.3, 0.44> )

ECG recording noise sources 36 ~1-3 mv Electric field Thermal, shot noise (1/f) Magnetic field Frequency characteristics Amplifier Display Skin-electrode potential Ground loops

Interferences magnetic field 37 Electromagnetic induction B s S i = B s The area formed by the lead wires and the body We should minimize this area!

Amplitude [mv] Amplitude [mv] Powerline interferences Common signal 200 100 0-100 20ms 38-200 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Time [ms] Difference signal a) 1 0.5 0-0.5-1 - 1.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Time [s] 500ms

amplitude [mv] Amplitude [mv] Common signal 200 100 0-100 Powerline interferences Amplitude ok. 150mV 20ms 39-200 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Time [ms] Difference signal a) 1 0.5 0-0.5 Amplitude 1-5mV - 1-1.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Time [s] 500ms

P. Strumillo, P. Romaniuk: Medical electronics Operational amplifier 40 V + + V out V - _ V out = k u (V + -V - ) + CMRR(V + + V - ) CMRR [ ang.common mode rejection ratio ] CMRR = 10e -5-10e -6

Active right leg electrode P. Strumillo, P. Romaniuk: 41 * V out _ By using an active right leg electrode one can minimise powerline interferences

Safety during medical measurements P. Strumillo, P. Romaniuk: Medical electronics 42 Risks Direct contact of electrical devices with patient s skin Low resistance of electrodes (spacial gel electrodes) risk of device mulfunction Even a faulty medical equipment should be safe for the patient!

Safety during medical measurements P. Strumillo, P. Romaniuk: Medical electronics 43 Regulations maximum admissible current 0.1mA maximum admissible current during device mulfunction 1mA there are special standards the medical equiment must conform to: IEC 60601 technical standard for the safety of medical electrical devices IEC - International Electrotechnical Commission

Safety during medical measurements P. Strumillo, P. Romaniuk: Medical electronics 44 Galvanic isolation - transoptors (for analog and discrete signals) - isolation amplifiers - DC-DC converters (biasing) limiting the current entering the patient s body (resistors in series) small voltages of the power supply (3V, 6V) no current conduction elements the patient can touch

ECG recorder - inside P. Strumillo, P. Romaniuk: Medical electronics 45 ku = 10-20 High-pass filter Low-pass filter ADC ku = 50-100 Galvanic isolation

amplitude [mv] amplitude [mv] amplitude [mv] Artefacts and noise in ECGs 46 0.3 0.2 0.1 0-0.1-0.2-0.3-0.4-0.5 Power line noise 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 time [s] 0.6 Muscle activity noise 0.4 0.2 0-0.2-0.4-0.6-0.8 0 0.5 1 time [s] 1.5 0.4 0.2 0-0.2 0 2 4 6 8 10 time [s] Base line wander

amplitude amplitude Wavelet-based ECG filtering 47 1.5 1 0.5 Noisy signal 1.5 1 0.5 Filtered signal 0 0-0.5 0 0.25 0.5 0.75 czas -0.5 0 0.25 0.5 0.75 czas dr P. Romaniuk Cooperation with Institute of Cardiology Stwierdzono poprawę jakości sygnału potwierdzoną przez kardiologów

Heartbeat abnormalities - arrhythmias Abnormalities in heartbeat are called arrhytmias. 48 Arrhytmias can be classified according to the site of abnormality: Atria (Atrial Flutter, Atral Fibrillation, Abnormal pacemaker Atrio-ventricular (reentant tachycardia, Ventricular (Premature Ventricular Contraction, Ventricular Fibrillation, Ectopic foci Conduction blocks: first degree (in atrium) second degree (between atria and ventricles) third degree (in ventricles, e.g. branch blocks)

Phase plots from ECGs Normal rhythm Ventriclular fibrillation 49 Poincare sections t=40ms t i + t t=70ms t i + t t i t i

Electrical model of cardiac tissue 50 Normal rhythm

Myocardial infarction heart attack 51 Heartpoint 100 000 heart attacks in Poland yearly! Ichaemic region

Electrical model of cardiac tissue 52 Ventricur fibrillation

MIT-BIH Explorer demo 53

Artificial patient system 54 Digital ECG recordings Bit-beat is a device generating analog ECG signals from digital recordings from a database; Useful for testing recording devices and for teaching 100110011010 Analog ECG

Multilead ECG very many cables 55 Schiller CNSystems

Wireless ECG recording 56 Base station ranseiver Patient transeiver Disposable electrodes System LifeSync ECG

Body surface mapping (BSM) 57 2003 CNRG Copyright 2000 Meridian Medical

Implanted defibrillator 58 40 J 36 cm 3

Detection of heartbeat by remote radar 59 Detection of Human Breathing and Heartbeat by Remote Radar S. Ivashov, V. Razevig, A. Sheyko, I.Vasilyev Remote Sensing Laboratory, RUSSIA

Other diagnostic methods in cardiology 60 Echocardiography ACCF Coronarography Aarhus University Hospital MRI Yale University Radioizotope images R. McLeod BSM ECG PZWL Hemodynamics PZWL Fonokardiography

Prezentacja multimedialna współfinansowana przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego w projekcie pt. Innowacyjna dydaktyka bez ograniczeń - zintegrowany rozwój Politechniki Łódzkiej - zarządzanie Uczelnią, nowoczesna oferta edukacyjna i wzmacniania zdolności do zatrudniania osób niepełnosprawnych Politechnika Łódzka, ul. Żeromskiego 116, 90-924 Łódź, tel. (042) 631 28 83 www.kapitalludzki.p.lodz.pl