גילוי וזיהוי כלי קציבה

John Krus, Catherine Redmond, Analog Devices

כאשר חולי-לב הנושאים קוצבי-לב מושתלים עוברים בדיקת אלקטרו-קרדיוגרמה (ECG), הקרדיולוג צריך להיות מסוגל לזהות את קיום קוצב-הלב ואת השפעותיו. החתימה החשמלית – או הכלים (artifacts) – של אות הקציבה (pacing) מורכבת מפולסים קטנים וצרים. טמונים בתוך רעש ואותות-לב חזקים יותר, קשה לזהות כלים אלה. מאמר זה מתאר את תכונות כלי-הקציבה ומציג התקן ומתודולוגיה לצורכי גילוים.

הלב, מערכת ביוכימית-אלקטרומכנית, מפתח פולס חשמלי העובר מהצומת הסינואטריאלי (sinoatrial node – SA) בפרוזדור העליון הימני אל הצומת האטריוונטריקולרי (atrioventricular node – AV). הצומת SA פועל בתור קוצב-הלב של המערכת (איור 1).

פולס חשמלי זה יוצר את הגל P, שניתן לראותו בתצוגת ה-ECG באיור 2. מצומת ה-AV, האות החשמלי מתקדם, דרך מערכת His-Purkinje, אל החדרים (ventricles) של הלב, וגורם לשרירי החדר להתכווץ. התכווצותם (גל R) מניע דם מחומצן מהחדר השמאלי אל ודרך הגוף,  ודם ללא חמצן מהחדר הימני אל הריאות.

כאשר המערכת החשמלית איננה פועלת באופן מושלם, עשויים להיווצר מצבי-לב שונים. לדוגמה, bradycardia קורית כאשר הלב פועם לאט מידי או מחטיא פעימות. טיפול כירורגי אופייני עבור מצב זה הוא לשתול התקן קוצב-לב (pacemaker) (מחולל פולסים) מתחת לעור בית-החזה של המטופל, כאשר מוליכים endocardial מועברים דרך הורידים ישירות אל הלב, כמתואר באיור 3.

בסוג אחר של arrhythmias, המכונה tachycardia, הלב פועם מהר מידי. מצב מאוד רציני זה מטופל בעזרת implantable cardiac defibrillators .(ICDs) ICDs חדישים היכולים לטפל גם ב-bradycardia arrhythmias רבים.

כשל הלב יכול לקרות כאשר הלב מוגדל, תוך התארכות בנתיבי ההולכה שלו והפרעה בתזמון ההתכווצויות של החדרים. דבר זה יוצר מערכת משוב חיובי, המכביד עוד יותר על הלב.

התקני implantable cardiac resynchronization () מתזמנים מחדש את החדרים על-ידי קציבה של שני החדרים ולרוב גם פרוזדור אחד. התקנים אלה למעשה משפרים את תפוקת הלב, ומאפשרים ללב להתאושש במידה מסוימת. התקני cardiac resynchronization therapy

() כוללים ICD כחלק של המערכת.

בתמונה הפלואורוסקופית של איור 4(a) רואים התקן CRT. זוהי התמונה בה רופאים משתמשים כדי למקם את המוליכים. עבור אנשים רגילים, אלה תמונות הקשות לפענוח. ניתן לראות דמות חלשה של הלב – מראה סטטי של לב פועם. הוא מונח בפרוזדור הימני עם החוד של הלב מצביע ימינה ולמטה. במיקום מוליכים טיפוסי זה, החץ השחור מצביע על המוליך של הפרוזדור הימני. החץ השחור המקווקו מצביע על המוליך של החדר הימני. המוליך הנראה חלקית, המודגש על-ידי החץ האדום, הוא המוליך של החדר השמאלי (החץ האדום מצביע על קצה האלקטרודה). איור 4(b) מראה תמונה פלואורוסקופית של מיקום מוליכים עבור קוצב-לב דו-תאי. מוליך הפרוזדור הימני מופנה כלפי מעלה והוא ממוקם בפרוזדור הימני. מוליך החדר הימני ממוקם בקצה של החדר הימני.

קוצבי-לב מושתלים (איור 5) הם לרוב קלי-משקל וקומפקטיים. הם מכילים את המעגלים הדרושים לשם ניטור הפעילות החשמלית של הלב דרך המוליכים המושתלים והמרצה של שריר הלב כאשר דרוש כדי להבטיח קצב-לב סדיר. קוצבי-לב צריכים להיות התקנים הצורכים הספק נמוך, מאחר שהם פועלים בעזרת סוללה קטנה בעלת אורך חיים אופייני של 10 שנים. ה-National Academy of Engineering קבעה ב-2010 שמעל 400,000 קוצבי-לב מושתלים במטופלים מידי שנה.

כלי קציבה

(Pacing Artifacts)

פעילות של קוצב-לב מושתל פשוט לא ניתנת לרוב לגילוי בעקבת ECG רגילה משום שהפולסים המהירים ביותר – בעלי רוחב של מיקרו-שניות- מסוננים החוצה, ובכל מקרה, הם צרים מידי מכדי להופיע על עקבה בעלת רזולוציה של מילי-שניות. אולם, ניתן לראות את האותות שלו בעזרת כלי-קציבה, פולסי מתח המלווים את מדידת הפעילות

החשמלית של הלב עצמו בשטח העור כפי שנמדד על-גבי מוליכי ה-ECG. חשוב להיות מסוגל לגלות ולזהות כלי קציבה מאחר שהם מצביעים על נוכחות קוצב-הלב – ומסייעים להעריך את הפעולה ההדדית שלהם עם הלב.

האמפליטודה הקטנה, הרוחב הצר וצורת הגל המשתנה שלהם עושים את כלי הקציבה לקשים מאוד לגלוי, במיוחד בנוכחות רעש חשמלי שעשוי להיות פי כמה מהאמפליטודה שלהם. יתר על כן, טיפול בקציבה התקדם ביותר, עם תריסרי אופני קציבה זמינים -מקציבה החד-תאית לקציבה תלת-תאית. כדי לסבך עוד יותר את גילוי כלי הקציבה, קוצבי-לב יוצרים פולסי שלימות-המוליך, פולסי אוורור זעיר

(minute-ventilation – MV), אותות טלמטריה ואותות אחרים שניתן לזהות בטעות ככלי קציבה.

השימוש בטלמטריה של קוצבי-לב בזמן-אמת עשה את תצוגת כלי הקציבה על פס ה-ECG לפחות חשובה מאשר הייתה בעבר, אולם אדם המיומן בטיפולי קציבה יכול להסתכל על הפס ולהסיק על סוג הטיפול בקציבה שניתן למטופל, ולקבוע באם קוצב-הלב פועל כשורה. בנוסף, כל תקני הרפואה הנוגעים, כולל הבאים, דורשים את תצוגת כלי הקציבה. הם שונים במידה מסוימת בדרישות שלהם בקשר לגובה ורוחב אות הקציבה שיש ללכוד.

• AAMI EC11:1991/(R)2001/(R)2007

• EC13:2002/(R)2007, IEC60601-1 ed.

   3.0b, 2005

• IEC60601-2-25 ed. 1.0b

• IEC60601-2-27 ed. 2.0, 2005

• IEC60601-2-51 ed. 1.0, 2005

לדוגמה, IEC60601-2-27 קובע:

הציוד צריך להיות מסוגל להציג את אות ה-ECG בנוכחות פולסים של קוצב-לב בעלי אמפליטודות של ±2mV עד ±700mV ומשכים של 0.5 מילי-שנייה עד 2.0 מילי-שנייה. הסימן של פולס קוצב-הלב צריך להיראות בתצוגה עם אמפליטודה של לא פחות מאשר 0.2mV ביחס למבוא (RTI);

ואילו ה-AAMI EC11 קובע:

להתקן צריכה להיות יכולת להציג את אות ה-ECG בנוכחות פולסים של קוצב-לב בעלי אמפליטודות בין 2mV ו-250mV, משכים בין 0.1 מילי-שנייה ל-2.0 מילישניות, זמני עלייה של פחות מ-100 מיקרו-שניות, ותדר של 100 פולסים בדקה. לגבי קוצבי-לב בעלי משכים בין 0.5 מילי-שניות ו-2.0 מילי-שניות (ופרמטרי אמפליטודה, זמן עלייה ותדר כמצוין לעיל), חייבים לראות על הרשם סימן של פולס קוצב-הלב; סימן זה צריך להיות קריא על התצוגה עם אמפליטודה  של לפחות 0.2mV RTI.

אלה עשויים להיות הבדלים דקים, אולם הם הבדלים למרות הכל, במונחים של הגבהים והרחבים שיש ללכוד.

כיצד פועלים קוצבי-לב

לכל מוליכי הקציבה שתי אלקטרודות, כאשר המיקום של האלקטרודות קובע את קוטביות האות.

בקציבה חד-קוטבית, מוליכי הקציבה בנויים מאלקטרודה בקצה של מוליך קציבה יחיד וחומת המתכת של מבנה קוצב-הלב בעצמו, כך שרק מוליך אחד מוחדר לתוך הלב. כלי הקציבה הנוצרים בשל סוג זה של קציבה יכולים להיות מאיות מיליוולטים אחדות בשטח העור עם רוחב של כשני מילי-שניות. קציבה חד-קוטבית כבר לא שימושית לרוב.

בקציבה דו-קוטבית, הלב קצוב מהאלקטרודה בקצה מוליך הקציבה. האלקטרודה החוזרת היא אלקטרודת טבעת הממוקמת קרוב מאוד לאלקטרודה שבקצה. רוב כלי הקציבה מיוצרים כיום על-ידי קציבה דו-קוטבית. הכלים המיוצרים בסוג זה של מוליך הם הרבה יותר קטנים מאשר אלה המיוצרים על-ידי קציבה חד-קוטבית; פולסים במשטח העור יכולים להיות רק בעלי מספר מאות מיקרו-וולטים בגובה ו-25 מיקרו-שניות ברוחב, עם כלים ממוצעים של 1 מילי-וולט גובה ו-500 מיקרו-שניות רוחב. אמפליטודת הכלי יכולה להיות הרבה יותר קטנה כאשר וקטור הגילוי איננו מתיישב ישירות עם וקטור מוליך הקציבה.

ניתן לתכנת קוצבי-לב רבים עבור רחבי-פולס קצרים עד כדי 25 מיקרו-שניות, אולם כוונונים אלה משמשים לרוב רק בבדיקות סף של קוצבי-לב המבוצעות במעבדה לאלקטרו-פיסיולוגיה. קביעה של גבול תחתום של 100 מיקרו-שניות מבטלת את הבעיה של גילוי שגוי של פולסי (MV) ו- (LV lead) בתור כלי קציבה תקפים. פולסי תת-סף אלה מתוכנתים לרוב בין 10 ל-50 מיקרו-שניות.

סוגים שונים של קוצבי-לב זמינים משתמשים בתאים שונים:

• קציבה חד-תאית מספקת טיפול קציבה רק לחדר אחד של הלב; היא יכולה להיות חד-קוטבית או דו-קוטבית. קציבה חד-תאית מופעלת על  הפרוזדור הימני או החדר הימני.

• קציבה דו-תאית מספקת טיפול קציבה הן לחדר הימני והן לפרוזדור הימיני.

• קציבה דו-חדרית מספקת טיפול קציבה הן לחדר הימני והן לחדר השמאלי. בנוסף, הלב מקוצב לרוב בפרוזדור הימני. סוג זה של קציבה עשוי להיות קשה מאוד לתצוגה נכונה בשל שתי סיבות: ראשית, קציבה של שני החדרים  עשויה להופיע באותו הזמן, ולהיראות כפולס יחיד במשטח העור. שנית, מיקום המוליך של החדר השמאלי הוא לרוב לא באותו הווקטור כמו מוליך החדר הימני, ועשוי אף להיות ניצב לו. בד”כ, הפרוזדור הימני מוצג בצורה הטובה ביותר ב-Lead aVF, בעוד החדר הימני מוצג בצורה הטובה ביותר ב-Lead II. רוב מערכות ה-ECG אינן משתמשות בשלושה מעגלים לגילוי מוליכים או אלגוריתמים בו-זמנית, כך שהחדר השמאלי הוא המוליך שקשה ביותר ללכוד. לכן, הוא מגולה לעתים בצורה הטובה ביותר באחד ממוליכי ה-V.

צורות גל של כלי-קציבה

לרוב פולסי הקציבה יש קצות-עלייה מהירים ביותר. זמן העלייה הנמדד במוצא קוצב-הלב הוא בד”כ כ-100 ננו-שניות. כאשר נמדד על-פני העור, זמן העלייה יהיה מעט יותר איטי בשל ההשראה והקיבול של מוליך הקציבה. רוב כלי הקציבה במשטח העור הם בסדר גודל של 10 מיקרו-שניות או פחות. בהיותם התקנים מורכבים בעלי הגנה מובנית, קוצבי-הלב יכולים ליצור מעידות קלות ומהירות שאינן משפיעות על הלב אולם משפיעות על מעגלי הגילוי של קוצב-הלב.

איור 6 מראה דוגמה של כלי קציבה אידיאלי. לפולס החיובי יש קצה עלייה מהיר. לאחר שהפולס מגיע לאמפליטודה המרבית שלו, מופיעה צניחה קיבולית, ולאחר מכן מופיע הקצה הסופי. הכלי משנה אז קוטביות עבור חלק הטעינה מחדש של פולס הקציבה. פולס טעינה מחדש זה דרוש כדי להשאיר את רקמת הלב עם מטען אפסי. עם פולס חד-מופעי, היו נוצרים יונים מסביב לאלקטרודות, ויוצרים מטען dc  שעלול להביא למיתה של רקמת הלב.

הכנסת התקני סנכרון מחדש של הלב מוסיפה עוד דרגת מורכבות בגילוי ותצוגה של כלי קציבה. התקנים אלה קוצבים את המטופל בפרוזדור הימני ובשני החדרים. הפולסים בשני החדרים יכולים להופיע קרובים זה לזה, להתלכד או להופיע בדיוק באותו הזמן; והחדר השמאלי עשוי להיות קצוב אף לפני החדר הימני. כיום, רוב ההתקנים קוצבים את שני החדרים באותו הזמן, אולם מחקרים הוכיחו שכוונון התזמון עשוי להועיל לרוב המטופלים על-ידי הפקת תשואת-לב גבוהה יותר. גילוי ותצוגה של שני הפולסים בנפרד אינם תמיד אפשריים, ולעתים קרובות הם יופיעו כפולס יחיד על אלקטרודות ה-ECG. אם שני הפולסים מופיעים באותו הזמן, עם המוליכים מופנים לכיוונים נגדיים, הפולסים עשויים לבטל זה את זה על פני העור. ההסתברות של דבר כזה היא מאוד נמוכה, אך ניתן לחזות הופעה של שני כלי קציבת חדרים על-פני העור עם קוטביות הפוכה. אם שני הפולסים היו מוסטים בפרק זמן קצר, צורת הפולס הנוצר יכלה להיות מאוד מורכבת.

איור 7 מראה עקבות באוסילוסקופ של התקן סנכרון מחדש של הלב המוקצב בתוך מיכל מלחי. זוהי סביבת בדיקה תקנית עבור אימות קוצב-הלב; סבורים שהיא דומה למוליכות של גוף האדם. הקרבה הקרובה של חיישני הסקופ אל מוליכי הקציבה גורמת לאמפליטודות הרבה יותר גבוהות מאשר ניתן היה לצפות על-פני העור. בנוסף, העכבה הנמוכה הנגרמת על-ידי התמיסה המלחית לאלקטרודות ה-ECG גורמת להרבה פחות רעש מאשר ניתן היה לראות בד”כ במדידה של משטח העור.

הפולס הראשון הוא האטריאלי, הפולס השני הוא החדר הימני, והפולס השלישי הוא החדר השמאלי. המוליכים מוקמו במיכל המלח עם וקטורים מיוטבים כדי לראות את הפולסים בבירור. הפולס לכיוון השלילי הוא הקציבה והפולס לכיוון החיובי הוא הטעינה מחדש. האמפליטודה של הפולס האטריאלי היא גדולה במעט מאשר האמפליטודות של שני הפולסים האחרים מאחר שהמוליך היה בווקטור מעט יותר טוב מאשר מוליכי החדרים, אולם למעשה כל שלושת מוצאי הקציבה בהתקן הסנכרון מחדש תוכנתו עבור אותה האמפליטודה והרוחב. עם מטופלים ממשיים, האמפליטודות והרחבים הם לעתים קרובות שונים עבור כל מוליך של קוצב לב.

גילוי כלי הקציבה

עם הבנה זו של המורפולוגיה והמקור של אותות בעלי עניין, אנחנו יכולים להתמקד על הנושא של גילוי כלי קציבה. מטבעם, אין אפשרות לגלות את כל כלי הקציבה ולדחות את כל מקורות הרעש האפשריים בצורה יעילה-לעלות. בין האתגרים הם מספר התאים שמגלה הקציבה צריך לנטר, אותות ההפרעה המופיעים ומגוון קוצבי הלב מהיצרנים השונים. הפתרונות לגילוי הכלים יכולים להשתרע מפתרונות בחומרה לאלגוריתמים דיגיטליים. כל אלה יידונו ביתר פירוט כעת.

לא לכל מוליכי הקציבה עבור התקני הסנכרון מחדש יהיה אותו הווקטור. מוליך האטריום הימני מתכוונן לרוב עם Lead II, אך הוא יכול לפנות לעתים ישירות מבית-החזה, כך שיהיה צורך בווקטור Vx בשביל לראות אותו. המוליך של החדר הימני ממוקם לרוב בקצה של החדר הימני, כך שהוא מתכוונן לרוב היטב עם Lead II. מוליך הקציבה של החדר השמאלי, השזור דרך  הסינוס הקורונרי, הוא למעשה מחוץ לחדר השמאלי. מוליך זה מתכוונן עם Lead II  אך עשוי להיות לו כיוון בציר ה-V. מוליכי הקציבה של דפיברילטורים מושתלים והתקני סנכרון מחדש ממוקמים לעתים באזור של הלב בו לא היה אינפארקט. הצבתם מסביב לאינפארקטים היא הסיבה העיקרית מדוע המערכת משתמשת בשלושה וקטורים ודורשת פונקציית גילוי קציבת-הכלי בעלת ביצועים גבוהים.

אחד המקורות העיקריים של רעש הוא סכימת הטלמטריה בשדה H המשמשת על-ידי רוב ההתקנים המושתלים של הלב. מקורות אחרים של רעש כוללים מדידות העכבה ה-transthoracic עבור נשימה, מצרב (cauter) חשמלי ורעשים מולכים מהתקנים רפואיים אחרים המחוברים למטופל.

כדי לסבך עוד יותר את בעיית רכישת כלי קציבה, כל יצרן של קוצבי-לב משתמש בסכימת טלמטריה שונה. במקרים מסוימים, יצרן יחיד עשוי להשתמש במערכות טלמטריה רבות ושונות עבור דגמי התקנים מושתלים שונים. התקנים מושתלים רבים יכולים למעשה לתקשר תוך שימוש בטלמטריה של שדה-H וערוץ MICS או ISM. השוני של טלמטריה בשדה-H מדגן אחד למשנהו מכביד מאוד על תכנון מסננים. התקני ECG צריכים להיות מסוג CF, אולם התקנים רפואיים אחרים יכולים להיות מסוג B או BF, וזרמי הזליגה היותר גדולים שלהם עשויים להפריע לביצועי התקני הרכישה של ה-ECG.

ADAS1000 ECG Front End  כולל אלגוריתם לגילוי כלי קציבה

ה-ADAS1000 (איור 8) הוא קצה סופי אנלוגי (analog front end – AFE) בעל 5 ערוצים לאלקטרוקרדיוגרפיה המיועד לסייע להתגבר על כמה מהאתגרים העומדים בפני מתכננים של מערכות ECG מהדור הבא, בעלות הספק נמוך, רעש נמוך, ביצועים גבוהים, קשורות וניידות. ה-ADAS1000 , המיועד הן למדידות ECG לניטור ולאבחון איכותי, מכיל חמש מבואות אלקטרודות ואלקטרודת ייחוס מיוחדת למוצא right-leg-drive (RLD).

בנוסף לתמיכה במרכיבי ניטור-האותות ECG העיקריים, ה-ADAS1000 מצויד בפונקציות כגון מדידת הנשימה (מדידת העכבה של החזה), מצב חיבורי המוליכים/האלקטרודות, כיול פנימי ויכולות לגילוי כלי קציבה – כפי שנידון לעיל.

ADAS1000 אחד תומך בחמישה מבואות של אלקטרודות, ומאפשר מדידת ECG ב-6 מוליכים מסורתית. בעזרת הגדלה (cascading) של התקן ADAS-1000 שני (שותף), ניתן לשדרג את המערכת עד מדידה ממשית של 12 מוליכים; ועל-ידי הגדלה של התקנים מרובים (שלושה או יותר), ניתן לשדרג את המערכת עד למדידות בעלות 15 מוליכים ויותר. ראה טבלה 1 לפרטים על הגרסאות השונות של ה-ADAS1000.

תכונת הנשימה של ה-ADAS1000 מספקת את האפשרות למדוד שינויי עכבת בית-החזה של המטופל, המראה על קיום או היעדר נשימה. במרכז פונקציית הנשימה נמצא מפעיל נשימה  (digital-to-analog converter)  משולב בתדר מיתכנת (46 קילו-הרץ עד 64 קילו-הרץ) ומעגל מדידה אנלוגי-לדיגיטלי מיוחד המפשט מדידה קשה זו. האות מפוענח ומסופק בתור מידע גודל ומופע, ממנו ניתן לקבוע את הנשימה המתאימה, כאשר ידועים פרמטרי המוליכים הספציפיים. המעגל מסוגל לגלות רזולוציות עד כדי 200 מילי-אוהם, תוך שימוש בקבל הפנימי – עם דיוק עוד יותר גבוה על-ידי שימוש בקבל חיצוני – והוא בעל סכימת מיתוג גמישה, המאפשרת מדידה של אחד מתוך שלושת המוליכים (I,II,III).

אלגוריתם גילוי הקציבה

חזית ההתקן כוללת אלגוריתם לגילוי קציבה של קוצב-לב דיגיטלי המגלה כלי קציבה ברחבים הנעים בין 100 מיקרו-שניות עד 2 מילי-שניות, ואמפליטודות הנעות בין 400 מיקרו-וולט עד 1000 מילי-וולט – כדי לענות לתקני AAMI ו-IEC שצוינו לעיל. על בסיס הבדיקה ומידע הרופאים, גבולות אלה הם הרבה יותר נדיבים מאשר אלה הדרושים על-ידי התקנים הרפואיים.

אלגוריתם גילוי הקציבה מכיל שלושה שלבים של אלגוריתם דיגיטלי על שלושה מתוך ארבעה מוליכים אפשריים (I, II, III או aVF). הוא סורק את נתוני ה-ECG בתדר גבוה, במקביל עם החלוקה בעשר והסינון. מתוכנן לגלות ולמדוד כלי קציבה ברחבים הנעים מ-100 מיקרו-שניות עד 2 מילי-שניות, ואמפליטודות  מ-400 מיקירו-וולט עד 1000 מילי-וולט, הוא מניף דגל המצביע על שנתגלתה קציבה על אחד או יותר מוליכים, וגם את הגובה והרוחב הנמדד  של האות המגולה. עבור משתמשים הרוצים להריץ את אלגוריתם הקציבה הדיגיטלית של עצמם, ה-ADAS1000 מספק ממשק קציבה מהיר המוסר את נתוני  ה-ECG בקצב נתונים מהיר (128 קילו-הרץ), בשעה שנתוני ה-ECG המסוננים והמחולקים בעשר נשארים ללא-שינוי על הממשק התקני.

ל-ADAS1000 ECG IC יש מסנן אוורור-זעיר בנוי בתוך האלגוריתם שלו. פולסי האוורור הזעיר, המופנים מטבעת מוליך דו-קוטבי לתוך התיבה של קוצב-הלב, מגלים קצבי נשימה כדי לבקר את קצב הקציבה. הם תמיד פחות מ-100 מיקרו-שניות ברוחב, הנע בין 15 מיקרו-שניות עד 100 מיקרו-שניות.

התקנים מושתלים רבים ניתנים לתכנות עבור פולסי קציבה ברוחב של עד 25 מיקרו-שניות, אולם רופאים כמעט לעולם לא מתכנתים התקנים מושתלים עם פולסים כה צרים מאחר שהם לא יהוו גבול בטיחות לאנרגיה מעל סף הקציבה.

מערכת כלי הקציבה פותחה על-ידי צוות של מהנדסים ומומחי קציבה אשר עבדו בשילוב עם תעשיית הקציבה. התוצאה של שיתוף פעולה זה היא מערכת כלי-קציבה תלת-ווקטורית סימולטאנית היכולה לגלות כלי קציבה למרות הרעש החשמלי שהוא משמעותית גבוה יותר מאשר הכלים. כל אחד משלושת השלבים של אלגוריתם הקציבה ניתן לתכנות כדי לגלות אותות קציבה על מוליכים נפרדים (I, II, III או aVF). רמות הסף המיתכנת מאפשרות לבנות אותן כדי לגלות את תחום רחבי הפולס והגבהים המוצגים, עם מסננים דיגיטליים המתוכננים לדחות פעימות-לב, רעש ופולסי אוורור זעיר. כאשר קציבה אומתה בשלב ייחודי של אות הקציבה, ההתקן מניף דגל כך שהמשתמש יכול לסמן או לזהות את אות הקציבה בפס הלכידה של ה-ECG.

תרשים זרימה מפושט של אלגוריתם קוצב-הלב מוצג באיור 9.

בחירת קצב הדגימה עבור אלגוריתם כלי הקציבה היא משמעותית מאחר שהוא לא יכול להיות בדיוק באותו התדר כמו אלה המשמשים ל-Medtronic, St. Jude ו-Boston Scientific עבור גל הנושא של הטלמטריה בשדה ה-H.  שלוש החברות משתמשות בתדרים שונים, ולכל אחת מערכות טלמטריה רבות ושונות. Analog Devices מאמינה שתדר הדגימה המשמש ב-ADAS1000 איננו תואם אף אחת ממערכות הטלמטריה העיקריות של שלוש חברות הקציבה הללו.

כמצוין לעיל, ה-ADAS1000 כולל גם מדידת הנשימה ומוליכי ac. תכונות אלו מזריקות אותות ac בתדרים שונים לתוך האלקטרודה של המטופל, אולם הן אינן מפריעות לקליטה של כלי קציבה. אותות צריבה (cautery) חשמליים ניתנים לסינון לפני המבואות של ה-ADAS1000 עבור ה-ECG, אולם הביצועים של אלגורתים הגילוי של כלי קציבה עשוי להיות מופחת על-ידי הסינון, כך שיש להיזהר עם התכנון שלו.

סיכום

כלים מקוצבי-לב מושתלים יכולים לנוע בין 2 מילי-וולט עד 700 מילי-וולט – עם משכים בין 0.1 מילי-שניות ל-2 מילי-שניות וזמני עלייה בין 15 מיקרו-שניות ו-100 מיקרו-שניות. לעתים קרובות מכוסים על-ידי רעש טלמטריה או אותות מהלב, הם עשויים להיות קשים לגילוי. הקצה הסופי האנלוגי של ADAS1000  עבור מערכות ECG מכיל את כל המעגלים הדרושים כדי לגלות את האותות החשמליים המופקים על-ידי הלב וקוצב-הלב הצמוד לו – ואלגוריתם מובנה שיכול לסייע להבחין בין כלי קציבה ולהציג אות על הרשם הגראפי של ה-ECG.

מחברים

John Kruse הוא מהנדס יישומי שדה ב-Analog Devices, הממוקם ב-Minneapolis, Minnesota. הוא הצטרף ל-ADI ב-2005 והתמחה ביישומים רפואיים. הוא המחבר של מאמרים ופטנטים רבים, אשר חלקם דנים ברכישת כלי-קציבה. הוא עבד בתעשייה הרפואית במשך יותר מ-20 שנה. John קיבל את התואר BSEE מאוניברסיטת Minnesota ב-1980 ו-MSEE מאוניברסיטת St. Thomas  ב-1997, שם הוא מכהן כפרופסור משנה, ומדריך כיתות אחדות של מהנדסים לתואר שני.

Catherine Redmond  היא מהנדסת יישומים ב-Analog Devices ב-Limerick, אירלנד. מאז הצטרפותה ל-ADI ב-2005, היא רכשה הרבה ניסיון בזירת השוק התעשייתי באמצעות הזמן שהשקיעה בתמיכה ב-DACs מדויקים המשמשים בצב”ד אוטומטי, וכיום היא מתמקדת במוצרי ADC מדויקים, כולל אחריות יישומית עבור הקצה הסופי של ECG ADAS1000. היא סיימה את ה-Cork Institute of Technology עם תואר בוגר למדעים בהנדסת אלקטרוניקה ועבדה מאז בתפקידי יישומים בתוך ADI.