АППАРАТУРА ДЛЯ КОНТРОЛЯ СРЕДНЕГО АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ

АППАРАТУРА ДЛЯ КОНТРОЛЯ СРЕДНЕГО АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ.
Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к цифроанализирующей и регистрирующей аппаратуре, отслеживающей уровень среднего артериального давления и электрокардиограмму (ЭКГ) пациента, как в течение длительного периода времени, так и в короткие периоды времени - фрагментарно в зависимости от поставленной задачи.
Известны устройства, регистрирующие уровень артериального давления (АД) в течение суток без помощи компрессионной манжеты, основанные на измерении времени распространения пульсовой волны (ВРПВ), которое, в свою очередь, имеет обратную зависимость от уровня АД. Очевидным достоинством таких устройств является их работа без механического воздействия на пациента, что дает возможность, по крайней мере, на порядок чаще проводить циклы измерения и продолжать их сколь угодно долго. Примером аналогичных устройств могут служить измерители кровяного давления типа ВР-100 и НВР-500 (Casio, Япония), выполненные в виде наручных и карманных часов и предназначенные только для самоконтроля в бытовых условиях. Однако они не являются в истинном смысле мониторами АД, поскольку не могут непрерывно отображать указанный параметр и использоваться как приборы медицинского назначения.
МКИА61В5/02
Наиболее близким к заявляемому устройству является монитор, описанный в патенте RU N 2153842 С1, кл. МКИ А 61 В 5/02 (опубл. 10.08.2000). Монитор по данному патенту имеет помещенные в корпус блок формирования биосигналов, выполненный в виде двух фотодатчиков для крепления на пальце и ухе пациента и трех датчиков электрокардиосигнала (ЭКС), соединенных с формирователями первых производных пульсовых сигналов и усилителем ЭКС соответственно. Кроме того, этот монитор имеет блок регистрации и анализа, выполненный на базе аналого-цифрового преобразователя (АЦП), микро-ЭВМ и ЖК-индикатора и блок памяти, предназначенный для хранения в цифровом виде результатов измерения среднего АД и фрагментов ЭКГ с целью их дальнейшего ввода в персональный компьютер, а также кнопку-«команду для произвольного измерения значения среднего артериального давления и записи фрагмента пароксизмальной (ЭКГ) пациента. Для расчета средней величины АД по ВРПВ используется принцип и формулы, изложенные в авторском свидетельстве СССР N 1445689, кл. А 61 В 5/02, опубл. 23.12.88, Бюлл. N 47 и публикациях: Bugram R. Eine Methode zur Bestimung des Pulsewellelaufzeit. Aut.-Biomed. Tech., 1994, Bd 39,ss51-56, N. Lutter. Noninvasive continuous blood pressure control by pulse wave velocity. Zeitschrift Fur Kardiologie, 1996, Bd 85, SS 124-126.
Недостатком описанного устройства является ограничение его функциональных возможностей ввиду ограничения на сегодняшний день технических возможностей блока регистрации и анализа, что объясняется бурным развитием цифровой и компьютерной техники, которое быстро превратило этот монитор в устройство прошлого поколения.
Задачей заявляемой полезной модели является создание устройства для контроля среднего артериального давления и регистрации фрагментов ЭКГ не только в моменты времени, заранее запрограммированные или инициированные самим пациентом нажатием на кнопку, но и в моменты, сопровождающиеся нарушениями ритма и приступами сердечной недостаточности, а также для дистанционной передачи результатов мониторирования в центральный компьютер по локальной сети или через Internet.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что в аппаратуру для контроля среднего артериального давления, включающую блок формирования биосигналов пациента в виде пульсовой волны и электрокардиосигнала (ЭКС), соединенный с блоком аналого-цифрового преобразователя, который в свою очередь соединен с интерфейсом последовательного порта, введен блок оптоэлектронной развязки, с напряжением электрической изоляции не менее 4кВ для подключения к карманному персональному компьютеру (КПК) через кабель синхронизации.
Кроме того, заявляется аппаратура для контроля среднего артериального давления со всеми выше названными конструктивными признаками, в которой блок оптоэлектронной развязки выполнен на базе высокоскоростного оптрона в интегральном исполнении с триггером Шмитта на выходе.
Кроме того, заявляется аппаратура для контроля среднего артериального давления со всеми выше названными конструктивными признаками, в которой интерфейс последовательного порта - типа RS232.
Преимуществом заявляемой аппаратуры является возможность дистанционной передачи результатов мониторирования в центральный компьютер через Internet для телеконсультаций с лечащим врачом.
Другим преимуществом заявляемой аппаратуры является возможность непрерывного телемониторинга среднего артериального давления и ЭКГ на центральном компьютере по локальной беспроводной сети через встроенный в КПК Wi-Fi модуль при свободном передвижении пациента по территории лечебнопрофилактического учреждения.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлено заявляемое устройство, где: 1 - блок формирования биосигналов, состоящий из усилителя пульсового сигнала (5) с фотодатчиком (6) и усилителя ЭКС (7), снимаемого тремя одноразовыми контактными электродами R, L и N (8); 2 - блок аналого-цифрового преобразователя, состоящий из двухканального АЦП (9) и микроконтроллера (10); 3 - интерфейс последовательного порта RS232; 4 - кнопка-«команда ; 11 - преобразователь напряжения питания с внутренним источником тока (аккумулятором);
12 - блок оптоэлектронной развязки, выполненный на базе высокоскоростного оптрона в интегральном исполнении с триггером Шмитта на выходе, 13 - КПК.
Аналоговые сигналы от блока формирования биосигналов пациента (1) поступают на входы 12-разрядного АЦП (9), работающего с частотой преобразования 1000Гц, необходимой для обеспечения погрешности измерения ВРПР ±1мсек, и преобразуются в поток цифровых данных, поступающих в микроконтроллер (10) по последовательной шине. Микроконтроллер (10) осуществляет упаковку цифровых данных в пакет из 13 байт и его асинхронную передачу на скорости 57600 бод через интерфейс последовательного порта RS232 (3) и блок оптоэлектронной развязки (12) в КПК (13), выполняющий функции анализа, регистрации и отображения результатов измерения на графическом экране. Для питания всех блоков заявляемого устройства используется преобразователь напряжения (11) с внутренним источником тока (аккумулятором 9В). Питание выходной части оптрона осуществляется напряжением 5В, получаемым от последовательного порта RS232. Микроконтроллер (10) так же отслеживает состояние кнопки-«команды (4) и при нажатии на нее посылает в КПК (13) код о начале цикла измерений.
В начале работы на КПК осуществляется программирование частоты измерения АДср и длительности записываемых фрагментов пароксизмальной ЭКГ (в зависимости от медицинской задачи), а также индивидуального эмпирического коэффициента для определения абсолютного значения АДср по ВРПВ пациента, вычисленного врачом по данным предварительного калибровочного измерения артериального давления манжетным тонометром перед установкой монитора. Как правило, частота измерений АДср выбирается в дневное время суток - каждые 30 мин. или 1 час, в ночное время - каждые 2 часа. Во время установки монитора КПК используется для контроля качества наложения ЭКГ электродов и фотодатчика на теле пациента. В этом режиме на экране КПК отображается временная запись ЭКГ и пульсового сигнала с эквивалентной чувствительностью 10 мм/мВ и скоростью развертки 25 мм/сек.
их цифровую фильтрацию, синхронный расчет осредненной формы желудочкового комплекса и пульсовой волны, по которым определяется среднее значение ВРПВ, как временной интервал между зубцом R электрокардиограммы и первому максимуму пульсовой волны, соответственно. Затем по величине ВРПВ рассчитывается среднее значение АД.
Одновременно КПК следит в реальном времени за сердечным ритмом и смещением сегмента ST желудочкового комплекса на ЭКГ пациента. Это производится путем вычисления RR интервалов по оцифрованной записи ЭКГ. При обнаружении эпизодов нарушений ритма или коронарной недостаточности, а также при нажатии пациентом на кнопку-«команду одновременно с измерением среднего значения ВРПВ и вычислением АДср производится запись в память КПК фрагмента пароксизмальной ЭКГ, оцифрованной с частотой преобразования 250Гц. Как правило, длительность фрагмента записываемой ЭКГ составляет 2 мин до «события и 2 мин - после.
После окончания мониторирования совокупность измеренных данных сохраняется в памяти КПК в виде отдельного файла. При удаленной синхронизации данных этот файл автоматически передается из КПК в центральный компьютер по обычным телефонным линиям при помощи стандартного модема для телеконсультаций. Лечащий врач с помощью персонального компьютера, подключенного к Internet, производит анализ динамики суточного профиля АДср, расшифровку записанных фрагментов пароксизмальной ЭКГ и анализ вариабельности сердечного ритма. Затем он формирует заключение по результатам обследования и рекомендации пациенту, которые в виде текстового файла передаются на КПК при повторной синхронизации данных или по электронной почте.
Конкретный пример конструктивной реализации заявляемого решения. Аппаратура для контроля среднего артериального давления содержит вышеназванные узлы. Блок биоусилителей собран на прецизионных операционных усилителях с высоким входным сопротивлением и коэффициентом подавления синфазной помехи (микросхема OP293FP фирмы Analog Devices, США). Усилитель ЭКС выполнен по схеме с активным подавлением синфазной помехи за счет входных повторителей, охваченных внешней отрицательной обратной связью через общий (N) электрод. Это позволило обеспечить значение коэффициента подавления синфазной помехи ЭКС не менее ПОдБ, входного импеданса - ЮОМОм и уровень собственных шумов, приведенных к входу, - не более 20мкВ. Блок аналогоцифрового преобразователя выполнен, например, на базе двухканального 12разрядного АЦП с внутренним источником опорного напряжения и последовательным протоколом передачи данных SPI (микросхема AD7887AR фирмы Analog Devices, США) и 8-разрядного микроконтроллера с программной Flash-памятью 2Kb и интерфейсом RS232 (микросхема AT89C2051-24PI фирмы Atmel, США). Блок оптоэлектронной развязки собран на высокоскоростном оптроне в интегральном исполнении с триггером Шмитта на выходе, напряжением изоляции между входной и выходной цепями 7,5кВ и временем нарастания/спада выходного напряжения не более Змксек (микросхема ТОС5007 фирмы Motorola, США). В качестве КПК использовалась модель IPAQ 5450 фирмы Compaq (США) с процессором Intel Xcale PXA250 32-bit RISC 400MHz, RAM 64Mb, ROM 48Mb, цветным сенсорным экраном TFT (Color 16bit) разрешением 320x240, Bluetooth и Wi-Fi (IEEE 802.lib) модулями и операционной системой MS Windows Powered Pocket PC 2002. Для передачи данных на удаленный компьютер через Internet использовался инфракрасный модем Diamond Mako Travel Modem фирмы PSION (Англия), обеспечивающий устойчивое соединение на скорости до 56k на обычных телефонных линиях. В качестве радиоточки входа в локальную сеть использовалось устройство ORINOCO AP-500 фирмы AVAYA (США).
Медико-социальный эффект заявляемого устройства заключается в том, что его применение позволяет в полном объеме и своевременно определять неблагоприятные изменения среднего артериального давления, коронарного кровообращения (путем отслеживания динамики сегмента ST на ЭКГ) и сердечного ритма (включая вариабельность), как в режиме домашнего контроля с передачей лечащему врачу данных по сети Internet, так и непрерывного мониторирования в клиническом стационаре по локальной сети с использованием радиоканала.
Пример применения заявляемого решения в клинической практике: Больной П., 47 лет. Диагноз: Ишемическая болезнь сердца, стенокардия напряжения III класса, артериальная гипертония III степени. Для определения актуального состояния пациента лечащим врачом было рекомендовано домашнее наблюдение с помощью опытного образца заявляемого прибора. В течение недели пациент отправлял по Internet цифровые данные с карманного компьютера в дистанционный центр при Саратовском НИИ Кардиологии.
24.03.2003г. при анализе очередного сообщения лечащим врачом на ЭКГ были отмечены эпизоды безболевой ишемии в виде горизонтального снижения сегмента ST более 2 мм, сопровождавшиеся в ряде случаев подъемом среднего артериального давления (АДср) на 15 мм рт.ст. В связи с этим пациенту было рекомендовано стационарное обследование в клинике НИИ. При непрерывном телемониторинге в стационаре удалось подсчитать общее число эпизодов безболевой ишемии за сутки (25 минут) и определить максимальную скорость подъема АДср (более 30 мм рт.ст./час). Величина показателя вариабельности (SDNN) за сутки составила менее 50 мсек., что означало существенное снижение регуляторного резерва миокарда.
30.03.2000г. в 6.30 утра на ЭКГ было зафиксировано особенно значительное снижение сегмента ST - более 4 мм. Совокупность инструментальных данных свидетельствовала о нестабильном течении ишемической болезни сердца. Больному была выполнена коронароангиография, на которой был выявлен критический (90%) стеноз огибающей ветви левой коронарной артерии. Через неделю была проведена баллонная коронарная ангиопластика со стентированием. Состояние больного после манипуляции существенно улучшилось. Во время дальнейшего пребывания пациента в стационаре мониторирование с помощью заявляемого прибора не выявляло на ЭКГ эпизодов немой ишемии и резкого изменения АДср, величина показателя вариабельности ритма SDNN перешла на благоприятный уровень - 100 мсек.
с помощью заявляемого прибора состояния пациента патологических изменений не выявил.
В данном случае мониторирование, проводимое с помощью заявляемого прибора, помогло предотвратить развитие коронарной катастрофы у данного пациента.
ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ.
1.Аппаратура для контроля среднего артериального давления, включающая блок формирования биосигналов в виде пульсовой волны и электрокардиосигнала (ЭКС), соединенный с блоком аналого-цифрового преобразователя, который в свою очередь соединен с интерфейсом последовательного порта, отличающаяся тем, что она имеет блок оптоэлектронной развязки с напряжением электрической изоляции не менее 4кВ для подключения к карманному персональному компьютеру (КПК) через кабель синхронизации.
2.Аппаратура для контроля среднего артериального давления по п.1, отличающаяся тем, что блок оптоэлектронной развязки выполнен на базе высокоскоростного оптрона в интегральном исполнении с триггером Шмитта на выходе.
3.Аппаратура для контроля среднего артериального давления по п.1, отличающаяся тем, что в качестве интерфейса последовательного порта применен RS232.
АППАРАТУРА ДЛЯ КОНТРОЛЯ СРЕДНЕГО АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ.