УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА

Изобретение относится к медицинской радиоэлектронике и может быть использовано для автономного и дистанционного контроля за работой сердечно-сосудистой системы человека, а также - для автоматической выдачи рекомендаций пациенту.
Известна система для оценки деятельности сердечно-сосудистой системы человека (RU 2000125417, кл. А 61 В 5/02, 2002), содержащая последовательно соединенные многоканальный блок регистрации кардиосигналов, ЭВМ и дисплей, а также телекоммуникационные средства передачи изображения кардиограмм через Интернет в центры функциональной диагностики госпиталя и других ведущих медицинских учреждений и лечащим врачам отделений реанимации и интенсивной терапии кардиологического центра госпиталя для проведения групповых медицинских компьютерных видеоконференций между специалистами-кардиологами по оценке состояния здоровья пациента.
Недостатком данной системы является необходимость визуальной оценки электрокардиограмм врачом, т.е. отсутствует автоматизация предварительной оценки кардиограмм. Это приводит к неоправданным потерям рабочего времени специалистов, тратящих его на предварительную оценку электрокардиограмм и поэтому вышеописанное устройство применимо только в условиях стационара.
Желательно автоматизировать процесс предварительной оценки электрокардиограмм для выделения из общего числа пациентов, лиц нуждающихся в помощи консилиума кардиологов для уменьшения загрузки последних.
ВПС
ВПСН
Возможность такой автоматизации достигнута в устройстве для оценки деятельности сердечно-сосудистой системы человека (RU 2262887, кл. А 61 В 5/0402, 2005), содержащем последовательно соединенные одноканальный блок регистрации кардиосигналов, вычислитель, блок оценки и дисплей. При этом блок регистрации кардиосигналов содержит один электрод, один усилитель биопотенциалов, один аналого-цифровой преобразователь и блок предварительной обработки кардиосигналов. Вычислитель и блок оценки устройства выполнены в виде микропроцессора с программным обеспечением возможности формирования значений множества RR-интервалов и интервалов времени от одного пика R-зубца до следующего, осуществления их статистической обработки и вычисления значений Амо, Мо, Мо и Мо. Оценка состояния здоровья пациента производится на основе вычисления среднеквадратичного отклонения этих параметров от значений таких параметров, заложенных в память микропроцессора и характерных для среднестатистического здорового человека. Дисплей устройства выполнен с возможностью вывода на его экран электрокардиограммы и текстовой информации о состоянии сердечно - сосудистой системы и рекомендациях по поведению человека.
Недостатком данного устройства является недостаточное качество автоматизированной оценки состояния сердечно-сосудистой системы конкретного человека, обусловленное тем, что указанные выше расчетные параметры характеризуют только состояние вегетативной нервной системы, регулирующей деятельность сердца и не позволяют проводить оценку состояния миокарда, его электрофизиологических параметров. Другим недостатком этого устройства является необходимость прихода к врачу для расшифровки графической кардиограммы и для получения детальной информации о своем здоровье и состоянии миокарда.
Задачей изобретения является устранение недостатков прототипов и сохранение их достоинств, связанных с возможностью автоматического получения предварительных данных о состоянии своего здоровья, в том числе и о миокарде без непосредственного обращения к врачу.
Технический результат предлагаемого устройства состоит в повышении качества автоматизированной оценки состояния миокарда человека и возможности дистанционного уточнения этой оценки по графическому изображению электрокардиограммы, полученной лечащим врачом по электронной почте или в виде MMS - сообщений в системе сотовой связи.
Технический результат достигается использованием совокупности признаков, изложенных в независимом пункте формулы, а именно обеспечивается тем, что устройство для оценки сердечно-сосудистой системы человека, содержащее последовательно соединенные блок регистрации кардиосигналов, микропроцессор и дисплей, дополнительно содержит два Bluetooth - модуля и модем, блок регистрации кардиосигналов выполнен многоканальным, микропроцессор снабжен съемной картой памяти и соединен с модемом непосредственно, а с блоком регистрации кардиосигналов - через Bluetooth - модули.
В дополнительных пунктах формулы приведена детализация конструктивных особенностей устройства для оценки сердечно-сосудистой системы и варианты исполнения ее элементов. Так для удобства применения предложенного устройства его многоканальный блок регистрации кардиосигналов выполнен персональным, совместно с первым Bluetooth - модулем и смонтирован на грудном ремне (кардиологическом поясе) или в переносной коробочке с изолированными электрическими выводами и содержит последовательно соединенные блок электродов, блок усилителей биопотенциалов, блок аналого-цифровых преобразователей и блок
предварительной обработки кардиосигналов. Второй Bluetooth - модуль, модем, микропроцессор со съемной картой памяти и дисплей выполнены в виде стационарного аппарата (стационарного телефона, факсимильного аппарата, снабженных Bluetooth - модулями для беспроводной связи с персональным блоком регистрации кардиосигналов) или в виде переносного аппарата пациента (радиотелефона сотовой связи серии Nokia 6135 или коммуникатора серии Nokia 9300, Qtek 9000 или карманного персонального компьютера серии ASUS, сопряженного с радиотелефоном серии Nokia 3650).
Введение отличительных признаков в независимом пункте формулы, а именно введение двух Bluetooth - модулей и установка их между микропроцессором и блоком регистрации кардиосигналов позволяет по сравнению с прототипом заменить механическую связь между последними на беспроводную связь. Исключение при этом проводов и механической связи обеспечивает удобство использования устройства путем возможности разделения предлагаемого устройства на две функционально самостоятельные части: облегченную персональную постоянно носимую на груди или в кармане человека для постоянного или периодического съема кардиосигналов и другую - аппаратную часть для оценки и световой и звуковой индикации о состояния здоровья пациента в виде стационарного или переносного расположенного в радиусе связи их Bluetooth - модулей (от десяти до ста метров при мощности передатчиков Bluetooth до 5 мВт).
Снабжение микропроцессора предлагаемого устройства многоканальным персональным блоком регистрации кардиограмм, а также снабжение микропроцессора съемной картой памяти позволяет с помощью отдельного компьютера врача записывать на ней контрольную кардиограмму пациента и программу оценки состояния здоровья пациента на основе корреляционной обработки текущей и контрольной кардиограмм по множеству отведений у
наблюдаемого пациента. Это позволяет, во-первых, обеспечить привязку и повысить качество результатов оценки относительно конкретного пациента, а не относительно среднестатистического как в прототипе. Во-вторых, - применить стандартную универсальную схему микропроцессора со съемной картой памяти и обеспечить возможность оперативной замены его программного обеспечения, более пригодным для обследования конкретного пациента. Расширение исследуемых параметров сердечно-сосудистой системы по полной электрокардиограмме, а не отдельным ее элементам как в прототипе, позволяет дополнительно повысить качество автоматизированной оценки миокарда и состояния здоровья человека.
Снабжение предлагаемого устройства модемом соответствующей конструкции обеспечивает возможность сопряжения его микропроцессора с проводной, радио или смешанной линии существующих систем связи для передачи соответственно факсимильных, MMS и Интернет - сообщений с приложением графических изображений электрокардиограмм для лечащего врача.
Из рассмотренного видно, что предлагаемое изобретение устраняет недостатки прототипа и обеспечивает достижение заявленного технического результата при одновременном сохранении указанных выше достоинств прототипа.
Сущность изобретения поясняется фиг.1÷3. На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - пример конструктивного исполнения блока регистрации кардиосигналов, на фиг.3 - пример отображения графической и текстовой информации на дисплее устройства оценки деятельности сердечно-сосудистой системы человека.
Устройство 1 для оценки деятельности сердечно-сосудистой системы человека содержит аппарат 2 пациента, соединенный через систему беспроводной связи (Bluetooth - модули 3 и 4) с персональным блоком 5 регистрации кардиосигналов. Аппарат 2 выполнен стационарным или переносным, например в виде GSM-телефона. GSM-телефон представляет собой обычный мобильный телефон, например серии Nokia 6310, 6135 в базовой комплектации: микропроцессор 6 со съемной картой 7 памяти, подключенный к дисплею 8 и связанный с модемом 9, с интерфейсом 10 и с Bluetooth - модулем 3. При других вариантах исполнения в качестве аппарата 2 могут использоваться коммуникаторы серии Nokia 9300, Qtek 9000, имеющих аналогичную базовую комплектацию. Возможно использование карманного персонального компьютера, оснащенного Bluetooth - модулем 3, например серии ASUS, сопряженного с радиотелефоном серии Nokia 3650. Производительные возможности микропроцессора 6 указанных средств GSM и GPRS связи, а также возможность установки в них съемных карт памяти емкостью до 3 Гбайт позволяют использовать известное программное обеспечение для многоканальной обработки электрокардиограмм (RU 2103911, 10.02.1998, RU 2258456, Кл. А 61 В 5/0402, 2005; Автоматизированная система для ввода и обработки электрофизиологических данных «Ритм». Техническое описание и инструкция по эксплуатации, 1990) в микропроцессоре 6. При ограниченных физических возможностях человека в качестве аппарата 2 может использоваться стационарный аппарат 2, например телефон и факсимильный аппарат телефонной линии связи с соответствующим оснащением его микропроцессором 6 со съемной памятью 7 и Bluetooth - модулем 3 с радиусом действия до 100 метров. Bluetooth-модули 3 и 4 это известные средства беспроводной связи - стандартные микрочипы, обладающие относительно небольшой скоростью передачи данных (чуть более 700 кбит/с) и радиусом действия, зависящим от класса устройства: "class 3" - 10 м, "class 2" - 20 м и
"class 1" - 100 м (см, публикация Ксенина А. "Практика: создаем домашнюю сеть без проводов" от 07.10.2004 на сайте www.soom.cnews.ru). Известно, что первый пробный вариант стандарта Bluetooth увидел свет в 1999 году под названием Bluetooth 1.0. В том же году фирма Ericsson произвела первый комплект беспроводной связи с сотовым GSM-телефоном в виде миниатюрной гарнитуры, содержащей наушник и микрофон. В 2000 году вышел в свет стандарт Bluetooth 1.1, и на его основе в начале 2002 года появился высокоскоростной стандарт Bluetooth, зарегистрированный международной палатой стандартов IEEE-SA как IEEE 802.15.1. Спецификации Bluetooth предусматривают работу в диапазоне 2400-2483,5 МГц, свободном от лицензирования. Маломощные устройства, работающие на расстоянии до 10 м ("class 3"), можно приобретать и использовать совершенно свободно. Первыми GSM-телефонами со встроенным Bluetooth-модулем были модели Ericsson Т365, Ericsson R520, Ericsson S42, Nokia 6310. В настоящее время парк моделей GSM-телефонов со встроенным Bluetooth-модулем 3 существенно расширился и потому проблем реализации беспроводной связи в предлагаемом устройстве в настоящее время не существует. Bluetooth-модуль 3 сопряжен по частоте и радиусу действия с Bluetooth-модулем 4. Bluetooth-модуль 4 электрически соединен с персональным блоком 5 регистрации кардиосигналов в качестве вводно-выводного устройства последнего и установлен совместно с блоком 5 на грудном ремне (кардиологическом поясе) 11, снабженном для удобства использования быстроразъемными соединительными элементами 12 типа «Велкро». Такой вариант исполнения желателен для постоянного контроля электрокардиограмм. Для периодического снятия электрокардиограмм персональный блок 5 регистрации кардиосигналов вместе с Bluetooth-модулем 4 лучше выполнять в виде карманной коробочки 13 с изолированными электрическими выводами 14. В обоих случаях многоканальный блок 5 содержит последовательно соединенные блок электродов 14, блок 15
усилителей биопотенциалов, блок 16 аналого-цифровых преобразователей и блок 17 предварительной обработки кардиосигналов, соединенный по сигнальным выходам и управляющим входам с Bluetooth - модулем 4. Для объективной оценки электрокардиограммы количество каналов блока 5 и соответствующих отводов биопотенциалов (электродов 14) должно быть не менее 6. Элементы 14÷17 аналогичны (по конструкции и программному обеспечению) аналогу (RU 2000125417, кл. А 61 В 5/02, 2002), широко известны (Автоматизированная система для ввода и обработки электрофизиологических данных "Ритм". Техническое описание и инструкция по эксплуатации, 1990) и трудностей для реализации не представляют.
Устройство для оценки деятельности сердечно-сосудистой системы человека работает следующим образом. Перед использованием устройства пациент надевает кардиологический пояс 11 или прикладывает на две - три минуты на грудь электродами 14 на область сердца коробочку 13 и в состоянии покоя нажимает соответствующую программе клавишу интерфейса 10. При этом снимается электрокардиограмма пациента и загружается в карту 7 памяти аппарата 2 в качестве контрольной. В процессе съема электрокардиограммы аналоговые кардиосигналы поступают с электродов 14 персонального блока 5 на вход блока 15, в котором усиливаются и коммутируются на вход аналого-цифрового преобразователя 16 с помощью управляющих сигналов микропроцессора 6, поступающих через беспроводную линию связи (Blutooth -модули 3 и 4) по пути «выход микропроцессора 6 → передатчик Blutooth -модуля 3 → приемник Blutooth - модуля 4 → управляющий вход блока 16». В блоке 16 аналоговые кардиосигналы преобразуются в импульсно-кодовые сигналы и передаются в блок 17 для предварительной обработки последних. В блоке 17 по командам управления поступающим через приемо-передающие Bluetooth - модули 3, 4 с микропроцессора 6 производится последовательно низкочастотная фильтрация R-зубцов кардиосигнала; формирование его
производной; преобразование производной кардиосигнала в управляющий сигнал для последующей узкополосной фильтрации и сглаживания кардиосигнала. Одновременно в процессе цифровой фильтрации и сглаживания электрокардиограммы выходной импульсно-кодовый сигнал передается на вход на микропроцессора 6 по пути «выход блока 17 → передатчик передатчик Blutooth - модуля 4 → приемник Blutooth - модуля 3 → вход микропроцессора 6». В микропроцессоре 6 электрокардиограмма дополнительно сглаживается и в виде графического изображения переносится на экран дисплея 8. После появления на экране дисплея 8 устойчивого изображения электрокардиограммы в состоянии покоя человека нажимается клавиша «ввод» интерфейса 10. При этом сглаженная электрокардиограмма записывается в память карты 7 микропроцессора 6 в качестве контрольного образца. После записи контрольной электрокардиограммы нажимается клавиша «работа» и микропроцессор 6 переводится в режим измерения и сравнения текущих и контрольной электрокардиограмм путем их корреляционной обработки. При полном совпадении электрокардиограмм текущей и контрольной амплитуда корреляционного сигнала имеет максимальную величину. При снижении амплитуды корреляционного сигнала и изменении его длительности ниже допустимых контрольных порогов соответствующие сигналы оповещения о необходимости обращения к врачу. Звуковые сигналы оповещения передаются на соответствующий динамик аппарата 2 и в виде текстовой и графической информации высвечиваются на экране дисплея 8. При наличии таких сигналов с помощью интерфейса 10 пациент набирает сотовый номер лечащего врача и нажимает соответствующую кнопку интерфейса 10 для отправки ему MMS - сообщения. При этом микропроцессор 6 отправляет это сообщение с приложенной электрокардиограммой через модем 9, сеть 18 на сервер провайдера 19, где по коду номера телефона определяется радиосота 20, в которой находится адресат сообщения. Одновременно по соте отправителя
аппаратурой провайдера грубо определяется местоположение отправителя сообщения, которое прикладывается к сообщению для адресата. Уточненное сообщение передается адресату - лечащему врачу на его сотовый телефон 21 для анализа электрокардиограммы пациента и дистанционной его консультации по сотовому или городскому телефону.
Данное изобретение не ограничивается вышеприведенным примером его осуществления. В рамках данного изобретения возможны и другие варианты исполнения устройства для оценки деятельности сердечно-сосудистой системы человека. Так, при установке на аппаратуре провайдера программного обеспечения для корреляционной обработки кардиосигналов и выработки рекомендаций пациенту можно использовать более дешевый сотовый телефон без дополнительной съемной памяти и без установки на него относительно дорогостоящего лицензионного медицинского программного обеспечения. В этом случае за определенную плату провайдеру можно дистанционно оценивать состояние миокарда сердца имея упрощенный GSM - телефон и персональный блок 5 регистрации кардиограмм конструкции 11 или 13, оснащенных встроенными Bluetooth-модулями.
Изобретение разработано на уровне физического моделирования на базе карманного персонального компьютера (КПК) ASUS A620, сотового телефона Nokia 3650, оснащенных встроенными Bluetooth - модулями, и соединения их через внешний Bluetooth - модуль DONG-14 с USB - входом стационарного электрокардиографа. Испытания показали возможность использования стандартных программ обработки кардиосигналов с помощью микропроцессоров КПК и сотового телефона с емкостью съемных карт памяти не более 2 Гбайт. Было показано, что передача сигналов оповещения с приложением графического изображения кардиограммы возможна в режиме GSM в виде MMS - сообщения и в режиме GPRS (пакетной передачи данных)
по электронной почте Интернет. При этом устраняются указанные выше недостатки прототипа и достигается заявленный технический результат.