Unveiling the uncertainty principle in the QRS complex offset detection on high resolution electrocardiography

ABSTRACT

The accuracy of high resolution electrocardiographic (HRECG) methods for stratifying the risk of malignant ventricular arrhythmia depends on the fidelity of QRS fiducial points detection. This study aims at examining the effect of acquisition and processing variables in HRECG on the variability of QRS complex offset (QRS offset) detection in simulated and biological signals, as well as investigating the factors related to the so called uncertainty principle applied to HRECG. Successive QRS offset locations were calculated in different signals configurations including HRECG data from patients with and without ventricular late potentials and simulated data using linear and exponential functions. The expected error in QRS offset detection was assessed as a function of i)   signal characteristics (Simulated or Biological); ii) Sampling Frequency (SF); iii) Residual Noise Level (RNL); iv) QRS maximum amplitudes. The uncertainty principle was related to HRECG and a given exponential signals, and increasing RNL up to  0.5  μV. SF and RNL are outstanding factors influencing QRS offset variability. Thus, HRECG related uncertainty principle is a deterministic phenomenon associated with both HRECG signal and mathematical formulation of the terminal decay of the QRS complex to the fusion with the ST segment.

RESUMO

A precisão dos resultados dos exames de eletrocardiografia de alta resolução (ECGAR) para estratificação do desenvolvimento de arritmias ventriculares malignas depende da fidelidade na detecção dos pontos fiduciais do complexo QRS. O presente estudo tem o objetivo de avaliar o efeito das variáveis de aquisição e processamento do ECGAR sobre a variabilidade da detecção do ponto final do complexo QRS (QRS-fim) em sinais biológicos simulados e reais, bem como investigar o efeito de condições relacionadas ao assim formulado “princípio da incerteza da eletrocardiografia de alta resolução”. Detecções sucessivas do QRS-fim foram realizadas usando diferentes configurações de sinais simulados e de pacientes com e sem potenciais tardios ventriculares. Os sinais simulados empregaram funções lineares e exponenciais para mimetização da porção final do complexo QRS. O erro de detecção do QRS-fim esperado foi avaliado em função de i) procedência dos sinais (simulado ou biológico); ii) frequência de amostragem (FA); iii) nível de ruído residual (NRR); iv) amplitude máxima do complexo QRS. A presença do princípio da incerteza relacionou-se ao padrão de decaimento exponencial e ao aumento progressivo da NRR, até  0,5  μV. FA e NRR têm impacto significativo na variabilidade do QRS-fim. Assim, o principio da incerteza da ECGAR é um fenômeno determinístico dependente da forma de onda relativa ao decaimento da região terminal do complexo QRS até a sua fusão com o segmento ST.