141

Цифровой портрет походки. Специалисты ЮФУ создали портативный кардиомонитор

Сюжет Спецпроект «Год науки и технологий. Ростовская область»

Ученые Южного федерального университета и НПП КП «Квант» разработали кардиомонитор, способный считывать активность сердца в обычной жизни и своевременно делиться данными с медучреждениями через интернет.

Стресс-тест для сердца

Наиболее частая причина ранней смерти человека - различные заболевания сердечно-сосудистой системы: инфаркты, инсульты, злокачественные аритмии. Поэтому крайне важно своевременно заметить тревожные изменения. По словам ученых, на ранних стадиях заболеваний человек ничего не ощущает, и изменения можно зафиксировать только с помощью ЭКГ.

Наше сердце – это уникальный адаптивный четырехкамерный насос с многократным резервированием, который также способен к поломкам и неправильной работе. Отклонения появляются чаще всего при физической нагрузке человека: при выполнении им механической работы – бег, ходьба, поднятие тяжестей.

«Наш «бензин» – это кислород, и переносит его к мышцам кровь, а перекачивает кровь сердце. Можно построить простой график – зависимость пульса от механической мощности, развиваемой мышцами человека. В норме – это прямая наклонная линия. Чем больше мощность – тем больше пульс, – пояснил заведующий кафедрой встраиваемых и радиоприемных систем ИРТСУ ЮФУ Сергей Синютин. - У слабо тренированных и больных людей эта линия идет гораздо круче, а потом становится горизонтальной – сердце перестает реагировать на физическую активность. Кроме того, после прекращения нагрузки у таких людей пульс возвращается к нормальным значениям гораздо позже».

Чтобы зафиксировать эту зависимость, в кабинетах функциональной диагностики есть специальные приборы – велоэргометры (велотренажеры) и тредмилы (беговые дорожки). Они позволяют организовать так называемый стресс-тест для сердца – когда обследуемый выполняет нагрузку с возрастающей мощностью - с каждой минутой крутит педали все быстрее и быстрее. Такой тест очень информативен, но сложен и его может проводить только врач – к тому же, после него возможны осложнения.

Прикроватный монитор в миниатюре

Для наблюдения за сердечно-сосудистой системой в обычной жизни подходят портативные кардиомониторы, которые регистрируют активность сердца на постоянной основе.

«Для врачей очень важно знать, как реагирует сердечно-сосудистая система на нагрузку в повседневной жизни. Для этого необходимо измерять механическую мощность, развиваемую человеком во время движения. Этот вид мониторирования называется эргометрией. В ЮФУ в содружестве с медработниками много лет идут разработки и исследования методов одновременной регистрации ЭКГ и механической мощности. Это весьма непростая задача, ведь даже пешая ходьба у каждого человека индивидуальна, зачастую мощность зависит от посторонних факторов (даже неудобная обувь способна резко увеличить ее), – рассказал учёный Синютин. - Достижения современной микроэлектроники и микросистемной техники позволяют измерять ускорения центра тяжести человека с определением направления этих ускорений (вперед-назад, вправо-влево, вверх-вниз). Кроме того, можно измерять скорость поворота тела относительно тех же осей. Таким образом, можно получить своеобразный «цифровой портрет» походки. Его анализ с помощью специально обученной нейросети позволяет оценить механическую мощность».

Уникальность разработанной системы в том, что она может служить также аналогом прикроватного монитора
Уникальность разработанной системы в том, что она может служить также аналогом прикроватного монитора Фото: ЮФУ

 

Такой прибор и программное обеспечение для него разработали специалисты ЮФУ и НПП КП «Квант». За три подготовили документацию, изготовили и испытали опытные образцы, оснастили линии для серийного производства. В специализированных лабораториях Росздравнадзора РФ прошли сертификационные испытания, был получен сертификат годности для этого прибора, разрешающий его эксплуатацию в медицинских учреждениях. 

«Мониторирующие системы в настоящее время не являются чем-то уникальным, достаточно вспомнить многочисленные «умные часы». И в чем же тогда отличие данной разработки от уже имеющихся на рынке? Наша система – это своеобразный конструктор, состоящий из блоков-модулей. Все блоки размещаются на теле и связываются между собой по радиоканалу (Bluetooth с низким энергопотреблением), – говорит Сергей Синютин. - Кроме того, эти блоки связаны с Android-устройством, которое в свою очередь, с помощью каналов GSM или Wi-Fi может иметь выход в интернет».

Используя данные модули, можно построить различные варианты системы - от простого бытового монитора (ЭКГ-модуль и Android-устройство) до сложного комплекса для анализа тренировок спортсмена (модули ЭКГ, ЭМГ, инерциальный и Android-устройство).

Уникальность разработанной системы в том, что она может служить также аналогом прикроватного монитора, поскольку основная информация может быть выведена на экран телефона и доступна через интернет в онлайн-режиме.

Гибкость и универсальность такой системы позволит в дальнейшем применять её для исследования особенностей походки или движений человека во время сна с помощью нескольких инерциальных модулей.

Оставить комментарий (0)

Также вам может быть интересно

Загрузка...

Топ 5 читаемых

Самое интересное в регионах