Система съема и регистрации кардиоинформации и инструментарий для оценки состояния сердечно-сосудистой системы

Система съема и регистрации кардиоинформации
и инструментарий для оценки состояния
сердечно-сосудистой системы
Полезная модель относится к области медицины, а конкретнее, к кардиологии.
Анализ патентной и научно-технической литературы показал, что основной объем информации, касающийся выявления артериальной гипертензии, относится, в основном, к техническим решениям, не позволяющим выявлять скрытые и ранние стадии нарушения системы регуляции артериального давления.
Для диагностики и уточнения степени нарушений регуляции используют ряд гемодинамических показателей (минутный объем крови МОК, ударный объем кровообращения УОК, артериальное давление АД и др.), которые исследуют как в покое, так и при предъявлении нагрузок, например, ортостатической, физической или изометрической.
Однако, для раннего выявления признаков нарушения регуляции артериального давления у практически здоровых лиц, т.е. лиц, имеющих значения величин давления в области нормы, установленной ВОЗ, и без значимых изменений в органах-мишенях, известные способы не эффективны, при этом количество новых нетрадиционных технических решений для этого ограничено.
мки: 6 А61В 5/02 Так, известен способ ранней диагностики гипертонической болезни, в
котором посредством метода венозной окклюзивной плетизмографии оценивается объемная скорость кровотока в покое и при изометрической нагрузке, а затем математически рассчитывается прирост показателя регионарного сопротивления, по которому подтверждают или исключают наличие заболевания (см. описание к патенту RU 2134058, А 61В 5/02, 1999).
Известен также способ, позволяющий проводить дифференциальную диагностику гипертонической болезни на ранней стадии посредством определения порога чувствительности к поваренной соли (см. описание к патенту RU 000218449000, А 61В 5/00, 1999).
В качестве устройства для диагностики по способу RU 2134058 (см. выше) используется плетизмограф, а способ по RU 000218449000 не требует технических средств для своего выполнения.
Предлагаемая полезная модель позволяет осуществлять способ выявления нарушений регуляции артериального давления на ранней стадии, суть которого изложена в соответствующей заявке на способ.
Базовым устройством для предлагаемой модели может служить любое из устройств, способное при снятии биосигналов у обследуемого зарегистрировать RR-интервалы в цифровой форме, а дальнейшую их обработку осуществлять с помощью компьютера.
Среди множества защищенных патентной документацией устройств, использующих цифровое выделение RR-интервалов и их дальнейшую обработку с целью диагностики целого ряда заболеваний сердечно-сосудистой системы, авторы не обнаружили устройств для диагностики раннего нарушения регуляции артериального давления, и, что особенно важно, у лиц с артериальным давлением, лежащим в области нормы, установленной ВОЗ.
Поэтому, целесообразно в качестве прототипа выбрать наиболее простое (с точки зрения количества выполняемых в заявленном варианте операций) устройство для цифровой регистрации продолжительности кардиоинтервалов (см. описание полезной модели RU 11038, А 61В 5/02, 1999), все признаки которого использованы в предлагаемой модели, а именно датчик биосигналов, аналого-цифровой преобразователь, выполненный в одном корпусе с регистрирующим устройством, компьютер с программным обеспечением, позволяющим обрабатывать и хранить все результаты преобразований в памяти компьютера в виде файлов, а также принтер, монитор и клавиатуру для ввода информации. Данные признаки, общие с прототипом, сформированы в три функционально взаимосвязанных блока, первый из которых содержит датчик и аналого-цифровой преобразователь с регистрирующим RR-интервалы устройством, второй - компьютер со стандартным и специализированным программным обеспечением для обработки кардиоинтервалов и третий блок периферийных устройств, включающий монитор, принтер и клавиатуру для ввода информации.
Предлагаемая полезная модель отличается от описанной тем, что второй блок выполнен с возможностью дополнительного ввода в специализированное программное обеспечение текущих значений величин систолического и диастолического давлений (САД и ДАД) и антропометрических данных обследуемого лица для определения гемодинамических показателей с последующей их нормировкой на должные величины, а специализированное программное обеспечение выполнено в виде инструментария для оценки состояния сердечно-сосудистой системы. Кроме того, предусматриваются варианты выполнения датчика съема
биосигналов (в данном случае кардиоинформации), в виде датчика периферического пульса, а именно, пальцевого или в виде ушной клипсы.
Существенным отличием заявляемой модели от известной является выполнение части специализированного программного обеспечения в виде инструментария для оценки состояния сердечно-сосудистой системы.
Поскольку такой инструментарий может быть использован и в других устройствах для обследования состояния сердечно-сосудистой системы, то целесообразно защитить его конструктивное решение самостоятельным пунктом в формуле полезной модели с использованием иного прототипа.
Анализ патентной литературы показал, что частично функции заявляемого инструментария для оценки состояния сердечно-сосудистой системы (ССС) выполняют различного вида таблицы, диаграммы и иные виды графических изображений, составленные на базе совокупностей величин тех или иных показателей, как нормативных, так и экспериментально установленных для здоровых лиц и являющихся базой сравнения.
Так, например, в способе прогнозирования эффекта лечения больных гипертонической болезнью физическими тренировками (см. описание патента RU 213074 А 61В 5/02, 1996) используют в качестве базы сравнения таблицу значений нормативных показателей регионарной гемодинамики, выявленных в группе здоровых людей.
В способе оценки ритмохроноинотропной функции сердца /см. описание патента RU 2123278, А 61В 5/02, 199) используют область оптимума информационного поля, расположенного в декартовой системе координат и содержащего совокупность величин диагностически значимых показателей, характеризующих состояние ССС Область оптимума этого поля очерчена
верхней и нижней границами сложных конфигураций
В данном патенте анализируются несколько информационных полей для каждого из рассматриваемых показателей, имеющих свою форму области оптимума
Предлагаемая полезная модель инструментария для оценки состояния ССС отличается от описанного выше комплекса информационных полей как базы сравнения в процессе оценки ритмохронотропной функции сердца как по форме контура области оптимума, так и специфики наполнения информационного поля а именно информационное поле образовано совокупностью гемодинамических показателей, а область оптимума является областью нормы и ее контур имеет форму усеченного с торцов банана, верхняя образующая которого соответствует гиперболе ув  ai + Ьи/х, нижняя - гиперболе ун  а2 + Ь2/х, при этом a-i  4 1СГ6, Ьм  1 075, а2  -4 , Ь2 0 925, значения переменной х лежат в диапазоне 0 1-4 а торцы ограничены секущими, проходящими через точки с координатами ( 55  73), ( 72,  48) и ( 30,  71), ( 58,  71)
На фиг 1 изображена конструктивная схема системы
На фиг 2 - схема информационного поля инструментария для анализа состояния ССС
Конструктивную схему предлагаемой модели системы для съема и регистрации кардиоинформации целесообразно представить в виде трех функционально взаимосвязанных блоков I, II и III (см фиг 1), каждый из которых выполняет как свои определенные функции, так и совместные Так, блок I осуществляет съем и регистрацию кардиоинформации и содержит пальцевый датчик 1, в корпусе 2 которого размещен аналого-цифровой преобразователь 3 с регистрирующим устройством Блок II обрабатывает информацию (кардиоинтервалы) и содержит
персональный компьютер 4 со стандартным и специализированным 5 программным обеспечением, включая инструментарий 6. Функциональная связь блоков I и II осуществляется через гальваническую развязку между пальцевым датчиком 1 и компьютером 4 .
Блок III периферийных устройств содержит стандартный набор, состоящий из дисплея 7, принтера 8, модема 9 и клавиатуры 10 для ввода команд и дополнительной информации в систему.
Все компоненты этого набора функционально связаны с компьютером 4, осуществляя связь блоков (II и III) непосредственно и опосредованно (III и I).
Оставаясь в рамках условного трехблочного представления схемы предлагаемой системы можно аналогичным образом представить содержание блока II - блока, который преобразует входную биоинформацию в конечное диагностическое Заключение в наглядной форме. По своей сути блок II (компьютер со стандартным и специализированным программным обеспечением) является сложным инструментарием, посредством которого осуществляется тот или иной способ, в данном случае это способ оценки состояния системы регуляции артериального давления.
Для реализации этого способа с помощью заявленной системы блок II должен обеспечить выполнение следующих функций:
Накопление и сохранение (в виде файлов записи) данных фотоплетизмограммы
Выделение из фотоплетизмограммы кардиоинтервалов (RR-интервалов) и их сохранение в файле данных
Сохранение введенных антропометрических данных и величин артериального давления
Определение обобщенных гемодинамических показателей (показатели минутного объема кровообращения и общего периферического сопротивления, нормированных на должные величины), характеризующих состояние системы регуляции артериального давления
Реализацию функций Информационного поля, конкретно именуемом в данной модели инструментарием, с указанием на его графическом отображении метки (см. фиг. 2), соответствующей значениям обобщенных гемодинамических показателей в их координатном представлении
Анализ принадлежности (не принадлежности) координат обобщенных гемодинамических показателей области нормы для этих показателей
Формирование Заключения с выдачей его на дисплей и принтер Конструктивное отражение перечисленных функций показано на схеме
системы посредством условного размещения в блоке II рабочих файлов (см аналогичное конструктивное решение прототипа - RU 11038) Здесь наиболее важным отличительным признаком является инструментарий 6, предназначенный для оценки состояния системы регуляции артериального давления
Таким образом, в составе блока II обработки информации представлены следующие компоненты, обеспечивающие:
11- регистрацию фотоплетизмограммы и ее сохранение в виде файла
12- выделение RR-интервалов и их сохранение
14- определение обобщенных гемодинамических показателей
15- анализ принадлежности диагностически значимых обобщенных показателей обследуемого информационному полю инструментария
16- формирование Заключения о результате анализа.
На фиг. 2 изображена схема информационного поля инструментария для оценки состояния системы регуляции артериального давления.
В декартовых координатах это поле образовано совокупностью диагностически значимых гемодинамических показателей, представленных во всем диапазоне их реально существующих значений. На нем выделена область нормы, контур которой охватывает совокупность значений обобщенных гемодинамических показателей (координат х и у), признанных по результатам клинических обследований контингента практически здоровых лиц с артериальным давлением, удовлетворяющим критериям ВОЗ, в качестве нормы
Выделенная область нормы имеет форму усеченного с торцов банана, контур которого образован верхней границей 17 в виде гиперболы  + bi/x, нижней границей 18 в виде гиперболы ун  а2 + Ь2/х и двумя торцами, образованными секущими, проходящими через точки (x-i, yi) и (х2, у2) - левый торец 19 и точки (хз, уз) (Х4, Уз) - правый торец 20.
Значения ординат определены экспериментально и составляют: xi  0.55, У  1.93; х2  0.65, у2  1.72; Х3  1.29, у3  0.70; х4  1 58, у4  0 70
Значения коэффициентов a-i, а2, Ьн и Ь2 также определены экспериментально и составляют:
ai  4-106, bi  1.075, а2  -4-Ю6, Ь2 0.925.
последующего определения значений относительных гемодинамических показателей, то следует конкретизировать содержание компоненты (14), а именно:
МОКОПСС
мокдолж опссдолж
Здесь МОК  100 + 0,5(САД-ДАД) - 0, - 0,
опсо- , где мок
МОК и ОПСС - минутный объем кровообращения и общее периферическое сопротивление сосудов обследуемого соответственно;
САД, ДАД - систолическое и диастолическое артериальное давление, соответственно;
В - возраст обследуемого,
М - среднее значение RR-интервала,
АДср - среднее артериальное давление.
МОКдолж и ОПССдолж - должные возрастно-половые значения минутного объема кровообращения и общего периферического сопротивления сосудов, соответственно.
Для фиксации пальца при съеме биоинформации оптическим элементом датчика на корпусе датчика 2 размещены ложемент 21 для пальца и прижим 22 .
Работа системы осуществляется следующим образом.
Оператор с клавиатуры 10 вводит в систему все необходимые сведения об исследуемом - фамилию, имя, отчество, год рождения, вес, рост (антропометрические данные), затем он измеряет и вводит в систему значение артериального давления. Палец обследуемого лица укладывается на ложемент
21 и фиксируется прижимом 22.
После этого по команде системе с устройства 10 начинается этап регистрации входной информации - фотоплетизмограммы.
Фотоплетизмограмма, поступающая с блока I съема и регистрации, фиксируется в виде файла (11), данные которого используются для выделения RR-интервалов, фиксируемых также в виде файлов (12). По завершении этапа регистрации система автоматически переходит к обработке данных (этап обработки). Статистические характеристики RR-интервалов, антропометрические данные и артериальное давление (САД, ДАД) используются для определения обобщенных гемодинамических показателей (14). Численные значения этих показателей после нормировки на должные возрастно-половые значения отображаются в виде метки (фиг. 2) на информационное поле 6, которое содержит выделенную область информационного поля в виде усеченного с торцов банана, являющийся образом нормы для этих показателей.
Этап обработки данных заканчивается формированием заключения о состоянии системы регуляции артериального давления (16), который проводится на основе анализа (15) принадлежности координат отмеченной выше метки (т.е. нормированных значений гемодинамических показателей) области нормы.
Авторы .///i/Cf} Рябова Т.Я.
1папакВ.Н.
10
Формула полезной модели.
1.Система для съема и регистрации кардиоинформации с последующей обработкой кардиоинтервалов, содержащая три функционально взаимосвязанных блока, первый из которых содержит датчик и аналогоцифровой преобразователь с регистрирующим RR-интервалы устройством, второй - компьютер со стандартным и специализированным программным обеспечением для обработки кардиоинтервалов и третий блок периферийный устройств, включающий монитор, принтер и клавиатуру для ВЕЮДЭ информации, отличающийся тем, что второй блок выполнен с возможностью дополнительного ввода в специализированное программное обеспечение текущих значений величин систолического и диастолического давлений обследуемого лица (САД и ДАД) для определения гемодинамических показателей с последующей их нормировкой на должные величины, а специализированное программное обеспечение выполнено в виде инструментария для оценки состояния сердечно-сосудистой системы.
2.Система по п. 1, отличающаяся тем, что датчик выполнен пальцевым и в его корпусе размещен аналого-цифровой преобразователь с регистрирующим устройством.
3.Система по п. 1,отличающаяся тем, что корпус датчика выполнен в виде ушной клипсы.
4.Инструментарий для оценки состояния сердечно-сосудистой системы, содержащий размещенную в декартовой системе координат совокупность диагностически значимых показателей, образующих информационное поле в котором выделена область нормы этих показателей, отличающаяся тем. что информационное поле образовано совокупностью гемодинамических показателей, а область нормы ограничена контуром, имеющим форму усеченного с торцов банана, верхняя образующая которого соответствует
гиперболе ymax  ai + Ьн/х, нижняя - гиперболе ymin  а2 + Ь2/х, при этом ai  , bi  1.075, а2  , Ь2 0.925, значения координат х лежат в диапазоне 0., а торцы ограничены секущими, проходящими через точки с координатами (.55, .73), (.72, .48) и (.30, .71), (.58, .71).
(
Авторы: ДрО Рябова Т.Я.
v /П./) s, .
Ллапак В.Н. Обследуемый
з
-о Z
-а я
8 ш
О)
0
Е ш
; ГО ёма и регистрации
Фиг 1 Специализированное программное обеспечение
го
СЧ1
CN
2 X
ю о
см
ю см
со
10