Перейти к основному содержанию
ИТарктика
УДК: 608.3, 616-079
Берш Алексей Васильевич, Исмаилов Заур Бекирович
генеральный директор общества с ограниченной ответственностью «СТАЛКЕР КОММУНИКАЦИОННАЯ ГРУППА»;
руководитель совместной научно-технической лаборатории «СТАЛКЕР» (ООО «СТАЛКЕР» и Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «СыктГУ им. Питирима Сорокина»)

студент, медицинский институт
ФГБОУ ВО «СыктГУ им. Питирима Сорокина»

Аппаратно-программный комплекс онлайн-мониторинга показаний приборов учета сердечно-сосудистой системы «Доктор рядом»
Аннотация:

В статье показана возможность мониторинга состояния сердечно-сосудистой системы в течение полугода – год с применением инвазивных беспроводных датчиков, постоянного соединения с сервером и архивации данных. Необходимо применение аппаратно-программного комплекса на пациентах с тяжёлыми нарушениями ритма сердца, после обширного инфаркта миокарда, инсульта и других кардиоваскулярных патологий.

Ключевые слова: сердечно-сосудистая система, мониторинг, диагностика, беспроводной, патологии.

Заболевания сердечно-сосудистой системы – являются основной причиной смертности в мире. По данным оценкам Всемирной Организации Здравоохранения, «в 2012 году от сердечно-сосудистых заболеваний умерло 17,5 миллиона человек, что составило 31% всех случаев смерти в мире. Из этого числа 7,4 миллиона человек умерли от ишемической болезни сердца и 6,7 миллиона человек в результате инсульта» [1]. Возможности использования Холтеровского монитора (ХМ) ограничены временем (24-72 ч), создают неудобства пациентам, а так же большое количество артефактов и снижение точности результатов при смещении электродов. ХМ не обладает возможностями прослеживания уровня сатурации крови, что лишает возможности диагностировать апноэ во время сна. По исследованиям, проведённым в кардиологическом отделении ФГБУ «Центральная клиническая больница» с поликлиникой Управления делами Президента РФ в период с 14 марта по 14 мая 2011 года, было установлено следующее: «Из 139 пациентов достоверные результаты получены у 125 (89,9%). У 72% пациентов индекс десатураций составил 5 и более, что указывало на вероятность наличия у них апноэ во время сна. У 36% пациентов индекс десатураций был ≥ 15, что соответствовало среднетяжелой форме апноэ во время сна. И только у 28% пациентов не было патологических изменений на кривой ночной сатурации. Таким образом, у пациентов кардиологического отделения стационара выявлена чрезвычайно высокая распространенность апноэ во время сна различного генеза» [2]. «По данным Apoor Gami, синдром обструктивного апноэ сна сильнее связан с фибрилляцией предсердий, чем с любым другим традиционным фактором риска, так у 49% больных с фибрилляцией предсердий имеется высокий риск синдрома обструктивного апноэ сна по сравнению с 32% среди других кардиологических пациентов. В наблюдениях Singh J., et al. демонстрируется развитие фибрилляции предсердий во время сна. В работах Kanagala R., et al. показано, что пароксизмы мерцательной аритмии после электрокардиоверсии рецидивировали в течение года у 82% больных с синдромом ночного апноэ, тогда как в группе контроля только в 53%. В группе пациентов, получавших СРАР-терапию (Continuous Positive Airways Pressure), новые пароксизмы развивались у 42% больных, то есть достоверно реже, чем в контроле» [3].

ХМ позволяет отслеживать влияние только циркадианных биоритмов на сердечно-сосудистую систему, в то время как аппаратно-программный комплекс «Доктор рядом» будет рассчитан на измерение показателей в течение полугода–год, что позволит рассматривать не только суточные изменения состояния сердечно-сосудистой системы, но и сезонные проявления патологий. «Динамика числа обострений сердечно-сосудистых заболеваний показала сезонный ход с летним минимумом (июнь, июль, август и сентябрь). Максимальное число обострений пришлось на январь, февраль, март. При этом наиболее ярко выражен сезонный характер обострений у больных с диагнозом артериальной гипертензии» [4].

Разработка аппаратно-программного комплекса преследует цель создания не создающего дискомфорта для пациента способа длительного мониторинга показателей сердечно-сосудистой системы вне стационара для профилактики рецидивов сердечно-сосудистых заболеваний, осложнений тяжёлых нарушений ритма сердца, своевременной помощи при критических ситуациях, возникших вне стационара, способность корректировать лечение в реальном времени, а так же возможность проведения научных исследований в целях дальнейшей профилактики и лечения пациентов в целом.

Задачами данного прибора будут являться:

  1. Обеспечение оперативной связи «доктор-пациент», своевременная реакция на результаты мониторинга;
  2. Проведение анализа и хранение информации о динамике исследуемых параметров в специализированной базе данных (автоматизация работы доктора);
  3. Мониторинг состояния сердечно-сосудистой деятельности пациентов;
  4. Предполагаемая невысокая стоимость (комплектующие отечественного производства);
  5. Автоматизированное создание форм базы данных, единая база данных с электронными историями болезней пациентов;
  6. Проведение длительного мониторинга по следующим направлениям: ЭКГ по 12 отведениям (кардиоинтервалография, вариабельность ритма и ST-смещение), измерение артериального давления, частоты сердечных сокращений и парциальное давление кислорода;
  7. Возможность использования беспроводных технологий передачи данных;
  8. Стандартизация данных и электронных форма медицинской документации;
  9. Обеспечение комплексной защиты объекта информатизации – базы данных и информационной системы, обрабатывающей данные пациента.

Первоначально устройство будет включать в себя микроинвазивные датчики, способные регистрировать электрическое поле сердца (5мВ), на основе инертного или биоактивного материала. Инвазию датчиков планируется совершить по методике «EASI», что позволит «отображать и документировать изменения ST по всем 12-ти ЭКГ отведениям; отображать нарушения ритма по всем 12-ти отведениям» [5]. При этом, количество датчиков для измерения ЭКГ снижается до 5 штук. В качестве основной шины передачи сигналов на этапе прототипирования и тестирования прототипа будет использоваться кабель типа «витая пара». Для измерения давления будут использованы пьезоэлектрические датчики на основе кремния, в виде полого стента, катетеризированного в сосуд. Пульсоксиметрия реализуется по типу датчика-источника красного и инфракрасного света и фотодетектора, регистрирующего степень поглощения света.

Саму процедуру инвазии планируется совершать после операции под общим наркозом (сразу после аортокоронарного шунтирования), либо под местной анестезией. При прототипировании будет учитываться форма и строение датчика для лучшей фиксации и снижения дискомфорта для пациента. Качество ЭКГ картины будет лучше ввиду снижения сопротивления тканей при нахождении датчика под кожей. Удаление датчиков планируется под местной анестезией.

Силовое питание датчиков планируется формировать за счёт использования конденсатора высокой ёмкости и катушек индуктивности (для обеспечения технологии беспроводной «подзарядки»), а также незначительного элемента питания, который будет выполнять стабилизирующий эффект, а также сопутствующих элементов электрической схемы.

Передача беспроводного сигнала будет осуществляться по технологии Bluetooth – производственная спецификация беспроводных персональных сетей Wireless personal area network. Конвертация электрического сигнала от датчика и его передача на bluetooth-передатчик (смартфон) будет выполнена при помощи «моста», роль которого будет выполнять микроконтроллер-микрокомпьютер. Сигнал будет передан по 3G связи на сервер для архивации, систематизации, а так же обработки полученных данных. При наличии временной проблемы с 3G соединением информация будет сохраняться на смартфон. Когда проблемы со связью устранятся, информация с телефона поступит на сервер.

Программная часть проекта будет выполнена по технологии кроссплатформенности, с использованием современных высокоуровневых языков программирования: C, С++, кроссплатформенных языков на уровне компиляции, то есть для этих языков есть компиляторы под различные платформы. Это позволяет при надлежащем качестве кода не переписывать основной движок программы, меняются только особые системозависимые части.

Программная часть компонентов управления (микроконтроллеры, микрокомпьютеры) будет реализована по технологии открытого кода.

Программная часть в рамках настоящей работы будет представлена следующими компонентами:

  1. Операционная система АРМ: Windows 7 Professional, с последующим обновлением до версии Windows 10;
  2. Операционная система микроконтроллеров и сервера: Android OS и Linux;
  3. Серверная часть.

Серверная часть представляет собой:

  • веб-сервер размещения информационной системы;
  • информационную систему, отвечающую за получение, хранение данных в базе данных SQL, категорирование данных, предоставление данных, шифрование и дешифрование данных, отправку предупреждающий сообщений пользователям.

Взаимодействие между АРМ-ом и серверной частью будет реализовано по открытому каналу связи с использованием сети интернет.

В данный момент в перечне предоставления медицинских услуг отсутствует готовое техническое оборудование, позволяющие мониторировать показатели сердечно-сосудистой системы постоянно. Единственный аналог, отличающийся сравнительной дороговизной, малым сроком службы, скудным спектром показателей и неудобством для потребителя, является Холтеровский монитор, цена на который начинается от 59 тысяч рублей. Как уже упоминалось ранее, данный аппарат не обладает всеми необходимыми параметрами для обширной диагностики пациентов, оперативного вмешательства и профилактики рецидивов заболеваний сердечно-сосудистой системы и риска внезапной смерти.

«Стоит упомянуть и о приказе Минздравсоцразвития РФ № 4 от 24.01.2003 «О мерах по совершенствованию организации медицинской помощи больным с артериальной гипертензией в Российской Федерации», в котором фигурирует полисомнография как необходимый метод уточнения генеза вторичной артериальной гипертензии. Однако в стандартах стационарной помощи больным артериальной гипертензией, утверждённым Минздравсоцразвития РФ, каких-либо методов обследования для выявления синдрома обструктивного апноэ сна не предусмотрено. Аналогичная ситуация складывается и со стандартами по диагностике и лечению других сердечно-сосудистых заболеваний, при которых имеется высокий риск синдрома обструктивного апноэ сна. На этом основании врачи не могут проводить адекватное обследование пациентов в целях выявления апноэ во время сна, так как формально это нарушение стандартов и чрезмерное использование ресурсов с последующими санкциями от страховых компаний» [6].

Создание и использование аппаратно-программного комплекса онлайн-мониторинга показаний приборов учета сердечно-сосудистой системы «Доктор рядом» позволит выйти на новый уровень диагностики заболеваний сердечно-сосудистой системы. Большой спектр возможностей расчёта результатов длительного исследования состояния сердечно-сосудистой систему улучшит степень выявляемости сердечно-сосудистых заболеваний, снизит риски внезапной смерти. Способность постоянной архивации данных поможет врачу подобрать верную терапию, а регистрация изменения сегментов ST, изменения частоты сердечных сокращений и автоматическая подача сигнала на скорую помощь даст возможность спасти пациента при возникновении экстренного случая.

 

Список литературы

  1. Сердечно-сосудистые заболевания. [Электронный ресурс] // Всемирная Организация Здравоохранения. URL: http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs317/ru/.
  2. Легейда И.В. и др. Применение мониторинговой компьютерной пульсоксиметрии для скрининга апноэ во время сна у пациентов кардиологического отделения стационара. [Текст] / Кардиология. – 2012. – №2. – C.2-59.
  3. Баллюзек М.Ф., Александрова Л.Н. Возрастные особенности течения фибрилляция предсердий при синдроме обструктивного апноэ-гипопноэ сна. [Текст] / Санкт-Петербургская клиническая больница РАН. – 2011. – С.3.
  4. Алябина О.В. и др. Изучение взаимосвязи между обострениями сердечно-сосудистых заболеваний, метеофакторами и солнечной активностью [Текст] / Известия Алтайского государственного университета. – 2007. – №3. – С.8.
  5. Шульгин В.И. Двенадцатиканальное холтеровское мониторирование с использованием системы 12-lead EASI. [Текст] / Харьков: ХАИ МЕДИКА. – 2002. – 11 с.
  6. Легейда И.В. и др. Применение мониторинговой компьютерной пульсоксиметрии для скрининга апноэ во время сна у пациентов кардиологического отделения стационара. [Текст] / Кардиология. – 2012. – №2. – С.2-61.