Ученые Южного федерального университета и НПП КП «Квант» в рамках Постановления Правительства РФ №218 разработали кардиомонитор, способный считывать активность сердца в обычной жизни и своевременно делиться данными с медучреждениями через интернет.
Наиболее частой причиной ранней смерти человека являются различные заболевания сердечно-сосудистой системы (инфаркты, инсульты, злокачественные аритмии), поэтому крайне важно своевременно заметить тревожные изменения. По словам ученых, на ранних стадиях заболеваний человек ничего не ощущает, и изменения можно зафиксировать только с помощью ЭКГ.
Как отмечают специалисты, наше сердце – это уникальный адаптивный четырехкамерный насос с многократным резервированием, который также способен к поломкам и неправильной работе. Отклонения появляются чаще всего при физической нагрузке человека (при выполнении им механической работы – бег, ходьба, поднятие тяжестей).
«Наш «бензин» – это кислород, и переносит его к мышцам кровь, а перекачивает кровь сердце. Можно построить простой график – зависимость пульса от механической мощности, развиваемой мышцами человека. В норме – это прямая наклонная линия (чем больше мощность – тем больше пульс). У слабо тренированных и больных людей эта линия идет гораздо круче, а потом становится горизонтальной – сердце перестает реагировать на физическую активность. Кроме того, после прекращения нагрузки у таких людей пульс возвращается к нормальным значениям гораздо позже», – объяснил заведующий кафедрой встраиваемых и радиоприемных систем ИРТСУ ЮФУ Сергей Синютин.
Чтобы зафиксировать эту зависимость, в кабинетах функциональной диагностики есть специальные приборы – велоэргометры (велотренажеры) и тредмилы (беговые дорожки). Они позволяют организовать так называемый стресс-тест для сердца – когда обследуемый выполняет нагрузку с возрастающей мощностью, с каждой минутой крутит педали все быстрее и быстрее. Такой тест очень информативен, но сложен и его может проводить только врач – к тому же, после него возможны осложнения.
Для наблюдения за сердечно-сосудистой системой в обычной жизни подходят портативные кардиомониторы, которые регистрируют активность сердца на постоянной основе.
«Для врачей очень важно знать, как реагирует сердечно-сосудистая система на нагрузку в повседневной жизни, для этого необходимо измерять механическую мощность, развиваемую человеком во время движения. Этот вид мониторирования называется эргометрией. В ЮФУ в содружестве с медработниками много лет идут разработки и исследования методов одновременной регистрации ЭКГ и механической мощности. Это весьма непростая задача, ведь даже пешая ходьба у каждого человека индивидуальна, зачастую мощность зависит от посторонних факторов (даже неудобная обувь способна резко увеличить ее). Достижения современной микроэлектроники и микросистемной техники позволяют измерять ускорения центра тяжести человека с определением направления этих ускорений (вперед-назад, вправо-влево, вверх-вниз). Кроме того, можно измерять скорость поворота тела относительно тех же осей. Таким образом, можно получить своеобразный «цифровой портрет» походки. Его анализ с помощью специально обученной нейросети позволяет оценить механическую мощность», – рассказывает Сергей Синютин.
Такой прибор и программное обеспечение для него разработаны специалистами ЮФУ и НПП КП «Квант». За три года была подготовлена документация, изготовлены и испытаны опытные образцы, подготовлены и оснащены линии для серийного производства. В специализированных лабораториях Росздравнадзора РФ проведены сертификационные испытания и получен сертификат годности для этого прибора, разрешающий его эксплуатацию в медицинских учреждениях.
«Мониторирующие системы в настоящее время не являются чем-то уникальным, достаточно вспомнить многочисленные «умные часы». И в чем же тогда отличие данной разработки от уже имеющихся на рынке? Наша система – это своеобразный конструктор, состоящий из блоков-модулей. Все блоки размещаются на теле и связываются между собой по радиоканалу (Bluetooth с низким энергопотреблением). Кроме того, эти блоки связаны с Android-устройством, которое в свою очередь, с помощью каналов GSM или Wi-Fi может иметь выход в интернет», – отметил Сергей Синютин.
Используя данные модули, можно построить различные варианты системы- от простого бытового монитора (ЭКГ-модуль и Android-устройство) до сложного комплекса для анализа тренировок спортсмена (модули ЭКГ, ЭМГ, инерциальный и Android-устройство).
Уникальность разработанной системы состоит в том, что она может служить также аналогом прикроватного монитора, поскольку основная информация может быть выведена на экран телефона и доступна через интернет в онлайн-режиме.
Гибкость и универсальность такой системы позволит в дальнейшем специально применять ее для исследования особенностей походки или движений человека во время сна с помощью нескольких инерциальных модулей.