ПРИБОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКГ ПО ТРЕМ СПЕЦИАЛЬНЫМ ТОЧКАМ

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно касается приборов для получения стандартной ЭКГ по уменьшенному числу точек и может быть использована для длительного мониторинга состояния сердечной деятельности человека в амбулаторных условиях с выдачей предупредительных сигналов о пограничных опасных состояниях сердечной активности.
Известны электрокардиографы-мониторы, осуществляющие регистрацию ЭКГ по 12 стандартным отведениям, используя при этом 10 электродов. Такой монитор состоит из блока усиления, обработки и записи сигнала, укрепляемого на поясе человека, и кабеля пациента, состоящего из 10 проводов, идущих к стандартным точкам снятия ЭКГ. Такое устройство устанавливается на теле пациента в медицинском учреждении, и далее в амбулаторных условиях производится запись кардиограмм по 2 или 3 каналам в течение определенного времени, например, суток (Холтер-мониторинг). После этого устройство снимается с человека и данные из памяти устройства переписываются на компьютер врача-кардиолога. Врач анализирует динамическое изменение ЭКГ, выявляя нарушения в работе сердца. Недостатком такого устройства является большой уровень помех, наводимых на длинный кабель пациента, и отсутствие анализа регистрируемой ЭКГ для своевременного выявления опасных нарушений сердечной деятельности человека.
Известны также электрокардиографы, способные производить запись ЭКГ по меньшему числу отведений, с последующей реконструкцией стандартных 12 отведений путем математической обработки.
В патенте RU 2229836 С2, А61В 5/0402, «Способ получения электрокардиограммы в двенадцати отведениях» (дата публикации 10.06.2004), регистрация ЭКГ производится с использованием двух любых точек из стандартных трех во фронтальной плоскости (R, L, F) и двух любых точек из шести в горизонтальной плоскости (V1 - V6). Результирующий сигнал для каждого из любых остальных отведений ЭКГ получают путем математической обработки полученных ЭКГ.
Достоинством такого решения является уменьшенное до 6 число электродов, что значительно уменьшает уровень наводимых помех.
Недостатками данного решения являются: возможность мониторинга только по одному из отведений; стационарное исполнение прибора; наличие кабеля пациента, хоть и уменьшенного до 6 проводов; значительная (до 10%) ошибка реконструкции стандартной ЭКГ, связанная с физиологическими различиями организмов пациентов.
Известны также электрокардиографы-мониторы, регистрирующие ЭКГ одного или двух стандартных отведений. Такие устройства очень малы и имеют интегрированные в корпус электроды. Регистрация ЭКГ производится путем прикладывания прибора к грудной клетке пациента или касанием прибора пальцами левой и правой руки.
В патенте US 2007/0149888 A1, A61B 5/04 "Devices and methods for self-administered EGC examinations" от 28.06.2007, для снятия ЭКГ используется площадка с кольцами под указательные пальцы левой и правой руки.
Достоинства таких устройств заключаются в отсутствии кабеля пациента и соответствующем устранении наводимых помех, а также в небольших габаритах, позволяющих закреплять устройство в нужном месте на теле человека, например, непосредственно на грудной клетке.
Недостатком таких устройств является то, что по одному или двум отведениям можно определить только нарушения ритма сердечной деятельности, т.е. диагностировать только 20% из общего числа больных - «сердечников», поэтому эти устройства называют «стресс-мониторы» в отличие от полноценных электрокардиографов.
Наиболее близка к заявляемой полезной модели публикация US 2006/0217620 A1, А61В 5/0402 "Apparatus and method for cordless recording and telecommunication transmission of three special EGC leads and their processing" от 28.09.2006 (прототип). В данном патенте производится реконструкция стандартных 12 отведений по уменьшенному числу специальных отведений путем математических вычислений с помощью уникальной матрицы трансформирования Т размерностью 3×12. Коэффициенты этой матрицы находятся экспериментальным путем, индивидуально для каждого пациента.
В данном устройстве используется 5 интегрированных электродов: к опорному электроду пациент прикасается пальцем правой руки, к одному из активных электродов (первая специальная точка) пациент прикасается пальцем левой руки, оставшиеся 2 активных электрода и «заземляющий» электрод накладываются на грудную клетку человека. Выбор позиции накладываемых активных электродов на грудной клетке пациента, т.е. положение второй и третьей специальных точек, подробно описано в данной публикации.
Процедура вычисления коэффициентов матрицы в данном патенте такова: в медицинском учреждении к пациенту подключается стандартный электрокардиограф и эмулятор персонального кардиомонитора для измерения ЭКГ в трех специальных точках. Регистрируется ЭКГ в 12-ти стандартных и в 3-х специальных отведениях, далее с помощью компьютера по известным законам вычисляется персональная матрица пациента и заносится в базу данных врача-кардиолога.
При амбулаторном использовании пациент производит запись ЭКГ по трем специальным точкам, прикладывая устройство к груди, и посредством сотовой связи отправляет полученные данные на компьютер врача. Врач-кардиолог анализирует стандартную ЭКГ и ставит диагноз дистанционно, без вызова пациента.
Достоинства такого подхода включают в себя достоинства стресс-мониторов - отсутствие кабеля пациента устраняет наводимые помехи, а небольшие габариты позволяют закрепить устройство непосредственно на грудной клетке человека, а также достоинства стандартных электрокардиографов - анализ врачом всех 12 отведений позволяет установить диагноз для всех категорий больных - «сердечников».
Недостатком такого подхода являются: необходимость отправки данных электрокардиограммы на компьютер врача для реконструкции стандартной ЭКГ, отсутствие мониторинга, отсутствие предупреждения пациента об опасных для здоровья состояниях для своевременного приема лекарств.
Задачей создания полезной модели является расширение возможностей применения персонального прибора для снятия ЭКГ с целью осуществления мониторинга сердечной активности и своевременного предупреждения об опасности для здоровья.
Поставленная задача достигается тем, что прибор для снятия ЭКГ по трем специальным точкам, включающий по крайней мере три интегрированных активных электрода, интегрированный опорный электрод, интегрированный «заземляющий» электрод, трехканальный усилитель биопотенциалов, блок управления с индикатором выхода сигналов любого из каналов усилителя биопотенциалов за заданные пределы, индикатор процесса записи ЭКГ, согласно заявляемому техническому решению, прибор дополнительно содержит энергонезависимую память для хранения матрицы трансформации, вычислитель для реконструкции стандартной ЭКГ, анализатор ЭКГ для обнаружения опасных для здоровья состояний, индикатор опасных состояний, энергонезависимую память для хранения данных мониторинга, блок интерфейса для связи с компьютером.
Индикатор опасных состояний может быть выполнен в виде светового и звукового оповещателя. Звуковое оповещение может быть в диапазоне инфразвуковых колебаний (вибратор).
Блок интерфейса может быть выполнен для проводной связи с компьютером по стандартным последовательным интерфейсам, например, по USB или RS-232.
Блок интерфейса может быть выполнен для беспроводной связи с компьютером, например, по Bluetooth, Wi-Fi, сотовой связи.
Сущность полезной модели поясняется функциональной схемой прибора, приведенной на фиг.1.
Прибор содержит: три активных электрода 1, опорный электрод 2, «заземляющий» электрод 3, трехканальный усилитель биопотенциалов 4, блок управления 5, индикатор выхода сигналов любого из каналов усилителя биопотенциалов за заданные пределы 6, индикатор записи ЭКГ 7, энергонезависимую память матрицы 8, вычислитель 9, анализатор 10, индикатор опасных состояний 11, энергонезависимая память мониторинга 12, блок интерфейса 13.
Вычислитель служит для реконструкции стандартной ЭКГ в 12 отведениях по индивидуальной матрице пациента, хранящейся в энергонезависимой памяти 8. Процедура реконструкции представляет собой процесс перемножения цифровых сигналов с трех специальных точек на матрицу пациента размерностью 3×12, с получением значений 12 стандартных отведений. Так как умножение на матрицу состоит из ряда операций умножения и сложения [Сигорский В.П. Математический аппарат инженера. - Изд. 2-е - Киев: Техника, 1977. - С.184-189], то вычислитель может быть выполнен в виде микроконтроллера, в системе команд которого есть такие операции, или в виде сигнального процессора.
Регистрация ЭКГ и мониторинг сердечной деятельности происходит следующим образом: прибор закрепляется на грудной клетке пациента в определенном месте и включается мониторинг на определенное время (например, на сутки - Холтер-мониторинг). Процесс записи ЭКГ индицируется индикатором 7 по команде блока управления 5. Биопотенциалы, создаваемые на теле человека при работе сердца, снимаются с трех специальных точек, опорной точки и «заземляющей» точки с помощью электродов 1, 2, 3 и подаются на трехканальный усилитель биопотенциалов 4. После усиления выходные сигналы каждого из каналов оцениваются блоком управления 5 с точки зрения выхода их за заданные пределы, соответствующее состояние индицируется индикатором 6. С блока управления сигналы всех трех каналов подаются на вычислитель 9, который реконструирует стандартную ЭКГ в 12 отведениях по индивидуальной матрице пациента, хранящейся в энергонезависимой памяти 8. Матрица пациента предварительно вычисляется на компьютере врача-кардиолога и записывается в прибор через блок интерфейса 13. После реконструкции сигналы стандартной ЭКГ записываются в энергонезависимую память 12, объем которой рассчитан на нужное время мониторинга. Параллельно с записью анализатор 10 по специальному алгоритму производит оценку ЭКГ с точки зрения пограничных опасных состояний пациента. Если человек находится в таком состоянии, анализатор предупреждает об этом с помощью индикатора 11. После окончания мониторинга данные из энергонезависимой памяти 12 по команде блока управления 5 переписываются через блок интерфейса 13 на компьютер врача-кардиолога для подробного анализа.
Положительный эффект в предлагаемой полезной модели основан на переносе процесса реконструкции стандартной ЭКГ из компьютера врача-кардиолога в прибор пациента, что позволяет производить мониторинг и запись не по 1-2, а по 12 отведениям, а также своевременно предупреждать человека об опасных состояниях его сердечной деятельности.
В предлагаемой полезной модели достигается дополнительный положительный эффект, состоящий в том, что для анализа записанной в процессе мониторинга ЭКГ не требуется база данных по матрицам пациентов и специальная программа реконструкции, находящиеся в определенном компьютере, т.е. производить анализ может любой врач-кардиолог.