Цифровой портрет походки: в Ростове создали портативный кардиомонитор

Учёные ЮФУ и НПП КП «Квант» разработали кардиомонитор, который способен считывать активность сердца в обычной жизни и делиться данными с медучреждениями через интернет.

Как уточняют специалисты, наиболее частая причина ранней смерти человека - различные заболевания сердечно-сосудистой системы, включая инфаркты, инсульты и злокачественные аритмии. Своевременное обнаружение тревожных изменений в данном случае играют крайне важную роль.

По словам учёных, на ранних стадиях заболеваний человек не ощущает ничего, и изменения можно зафиксировать только с помощью ЭКГ. Чаще всего отклонения выявляются при физической нагрузке человека.

«Можно построить простой график – зависимость пульса от механической мощности, развиваемой мышцами человека. В норме – это прямая наклонная линия (чем больше мощность – тем больше пульс). У слаботренированных и больных людей эта линия идёт гораздо круче, а потом становится горизонтальной – сердце перестаёт реагировать на физическую активность. Кроме того, после прекращения нагрузки у таких людей пульс возвращается к нормальным значениям гораздо позже», – подчеркнул заведующий кафедрой встраиваемых и радиоприемных систем ИРТСУ ЮФУ Сергей Синютин.

Чтобы зафиксировать эту зависимость, в кабинетах функциональной диагностики есть велоэргометры (велотренажеры) и тредмилы (беговые дорожки). С помощью них проводят так называемый стресс-тест для сердца: обследуемый выполняет движение с постепенным увеличением нагрузки. Такой тест позволяет получить важные денные, однако проводить его может только врач и после него возможны осложнения.

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

«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 её). 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», – рассказал заведующий кафедрой встраиваемых и радиоприемных систем ИРТСУ ЮФУ Сергей Синютин.

Такой прибор и программное обеспечение разработаны специалистами ЮФУ и НПП КП «Квант». За три года удалось подготовить документацию, создать и испытать образцы, подготовить линии для серийного производства. В лабораториях Росздравнадзора РФ проведены сертификационные испытания и получен сертификат, разрешающий эксплуатацию прибора в медицинских учреждениях.

«Наша система – это своеобразный конструктор, состоящий из блоков-модулей. Все блоки размещаются на теле и связываются между собой по радиоканалу (Bluetooth с низким энергопотреблением). Кроме того, эти блоки связаны с Android-устройством, которое в свою очередь, с помощью каналов GSM или Wi-Fi может иметь выход в интернет», – отметил Сергей Синютин.

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 состоит в том, что она может стать аналогом прикроватного монитора, поскольку основную информацию возможно вывести на экран телефона.

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