Устройство мобильной связи с возможностью кардиомониторинга

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для создания персональных медицинских приборов для дистанционного мониторинга сердечной деятельности пациента в амбулаторных условиях - кардиомониторов. Устройство мобильной связи включает, как минимум, три электрода ЭКГ, блок ввода-вывода, контроллер, выполненный с возможностью регистрации, обработки и передачи информации, энергонезависимую память, клавиатуру, дисплей, динамик и модем. Электроды ЭКГ соединены с входом блока ввода-вывода и интегрированы в корпус устройства. Устройство также содержит генератор и два дополнительных электрода, которые подключены к выходу генератора и интегрированы в корпус устройства. Контроллер выполнен с возможностью регистрации сигнала реограммы и анализа информации для самодиагностики обострения болезни сердца. Использование устройства позволит увеличить информативность и достоверность диагностики за счет изменения конфигурации электродов ЭКГ и дополнения устройства функцией измерения реограммы. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к измерениям для диагностических целей в кардиографии, и может быть использовано для амбулаторного мониторинга сердечной деятельности человека, самодиагностики обострения болезни сердца и дальнейшей передачи данных в центр кардиотелеметрии для детального анализа.

Известен кардиомонитор реального времени [1], состоящий из блока снятия ЭКГ, содержащего три электрода, усилитель и фильтр, мобильного компьютера, многоканального монитора, клавиатуры и сигнализатора, причем компьютер имеет программное обеспечение, посредством которого на основе непрерывного выделения и анализа ST-сегмента ЭКГ вырабатываются рекомендации для больного и сигналы для медперсонала. Недостатком устройства является конструктивная сложность и невозможность использования в качестве простого носимого средства мониторинга сердечной деятельности человека и самодиагностики обострения болезни сердца.

Известен неинвазивный способ диагностики острой ишемической болезни и многоканальный электрокардиограф [2], содержащий блок снятия ЭКГ, включающий матрицу электродов, усилители, мультиплексор, программируемый усилитель, АЦП, микроконтроллер, сменную карту памяти, анализаторы и дисплеи сердечного ритма и ST-сегмента, работа которых обеспечивается соответствующей программой микроконтроллера, причем значения отсчетов ST-сегмента по всем каналам непрерывно выводятся на экран дисплея в трехмерном изображении. Недостатком устройства является конструктивная сложность и невозможность использования в качестве простого носимого средства мониторинга сердечной деятельности человека и самодиагностики обострения болезни сердца.

Известно носимое устройство мониторинга ЭКГ [3], содержащее блок микропроцессора, многоканальный блок снятия ЭКГ, мультиплексор, АЦП, сменную карту памяти, клавиатуру и блок индикации и сигнализации, причем блок индикации и сигнализации выполнен с возможностью одновременного индицирования как текущих, так и предыдущих задержанных на заданное время усредненных значений параметров ЭКГ, а программное обеспечение блока микропроцессора выполнено с возможностью обеспечения расчета и хранения таких значений и с возможностью выборочной записи их на сменную карту памяти в соответствии с программой, задаваемой с клавиатуры.

Недостатком устройства является конструктивная сложность и неудобство применения ввиду необходимости использования кабеля пациента.

Общим недостатком рассмотренных ранее устройств является отсутствие возможности передачи информации в центр кардиомониторинга.

Известен кардиопейджер [4], осуществляющий регистрацию нескольких отведений ЭКГ с дальнейшей передачей данных в центр кардиотелеметрии по звуковому каналу любого телефона. Недостатком известного устройства является отсутствие средств оперативного анализа информации (дисплея, индикаторов опасного состояния и т.п.), а также малая информативность измерений ограниченного числа отведений ЭКГ.

Наиболее близким по технической сущности является устройство мобильной связи с возможностью кардиомониторинга [5] - прототип. Сущность известного изобретения заключается в том, что стандартные узлы устройства мобильной связи (УМС) выполняют функции известных узлов кардиомонитора, за счет чего достигнуто упрощение схемы кардиомонитора и расширение его функциональности:

- блок ввода-вывода УМС выполняет функции усилителя биопотенциалов и аналого-цифрового преобразователя кардиомонитора;

- модем УМС выполняет функцию интерфейса связи кардиомонитора;

- дисплей и динамик УМС выполняют функцию блока индикации и сигнализации кардиомонитора.

Достоинства известного устройства состоят в следующем:

- электроды ЭКГ выполнены в виде частей корпуса устройства, изготовленных из металла или проводящего пластика, что исключает необходимость использования кабеля пациента и тем самым увеличивает удобство использования и уменьшает уровень наводимых на входные цепи устройства помех;

- наличие возможности передачи информации в центр кардиотелеметрии.

Недостатки известного устройства состоят в следующем:

- приведенная конфигурация электродов ЭКГ позволяет регистрировать только одно стандартное ЭКГ отведение - отведение I;

- малая информативность о сердечной деятельности из-за того, что в один момент времени производится измерение только одного отведения;

- отсутствие в программе контроллера функции анализа информации с целью самодиагностики обострения болезни сердца.

Известно, что одновременная регистрация ЭКГ и реограммы значительно увеличивает информативность о функционировании сердца и повышает достоверность диагностики сердечных заболеваний [6].

Задачей создания изобретения является увеличение информативности и достоверности диагностики устройства мобильной связи с возможностью кардиомониторинга за счет изменения конфигурации электродов ЭКГ, дополнения функций устройства функцией измерения реограммы и дополнения программы устройства программой анализа регистрируемой информации для самодиагностики обострения болезни сердца.

Поставленная задача достигается тем, что устройство мобильной связи с возможностью кардиомониторинга, включающее, как минимум, три электрода ЭКГ, блок ввода-вывода, контроллер, выполненный с возможностью регистрации, обработки и передачи информации, энергонезависимую память, клавиатуру, дисплей, динамик и модем, причем электроды ЭКГ соединены с входом блока ввода-вывода и интегрированы в корпус устройства, согласно заявляемому техническому решению, устройство дополнительно содержит генератор, два дополнительных электрода, контроллер выполнен с возможностью регистрации сигнала реограммы и анализа информации для самодиагностики обострения болезни сердца, причем дополнительные электроды подключены к выходу генератора и интегрированы в корпус устройства.

Два электрода ЭКГ могут быть размещены на боковых стенках, а третий электрод ЭКГ может быть размещен на нижней и/или верхней стенке корпуса устройства.

Сущность изобретения поясняется функциональной схемой устройства, приведенной на фиг.1.

Устройство содержит: электроды ЭКГ Эл.1, Эл.2, Эл.3, дополнительные электроды Эл.4 и Эл.5, генератор 1, блок ввода-вывода 2, контроллер 3, энергонезависимую память 4, клавиатуру 5, дисплей 6, динамик 7, модем 8, корпус 9.

В энергонезависимой памяти 4 хранится программа функционирования устройства 10, включающая программу регистрации, обработки, передачи сигналов ЭКГ и реограммы, а также программу анализа информации для самодиагностики обострения болезни сердца. Программа функционирования устройства 10 создается на языке программирования, соответствующем типу УМС (например, для сотовых телефонов это может быть язык JAVA [7]).

Канал регистрации ЭКГ образован электродами Эл.1, Эл.2, Эл.3, соединенными с входом блока ввода-вывода 2, выход которого подключен к контроллеру 3. Сигнал ЭКГ выделяется из широкого спектра наводок, в число которых входит и сигнал генератора 1, с помощью программы регистрации сигнала ЭКГ, выполняемой контроллером 3.

Канал регистрации реограммы выполнен по тетраполярной схеме и включает генератор 1, подключенный к дополнительным электродам Эл.4 и Эл.5, электроды ЭКГ Эл.1 и Эл.3, соединенные с входом блока ввода-вывода 2, выход которого подключен к контроллеру 3. Выходная частота генератора 1 изменяется при изменении напряжения на выходе блока ввода-вывода 2 под управлением контроллера 3 и устанавливается в зависимости от конституции пациента и глубины залегания исследуемого органа человека. Выделение низкочастотной огибающей высокочастотного сигнала, несущей информацию об изменении кровотока - сигнала реограммы, происходит с помощью программы регистрации сигнала реограммы, выполняемой контроллером 3.

Энергонезависимая память 4, кроме хранения программы функционирования устройства 10, служит для хранения результатов измерений. Дисплей 6 служит для вывода регистрируемой информации в графическом виде, а также для вывода служебной информации (текущий номер отведения и т.д.), в том числе параметров анализа информации (сигнала опасного состояния, частоты пульса и т.д.). Динамик 7 служит для звукового оповещения человека звуком об опасном для здоровья состоянии. Модем 8 служит для передачи измеренной и накопленной информации в центр кардиотелеметрии.

Как условно показано черным цветом на фиг.1, пара электродов Эл.1, Эл.4 может размещаться параллельно на одной из боковых стенок, электрод ЭКГ Эл.2 - на другой боковой стенке, пара Эл.3, Эл.5 - параллельно на нижней (или верхней) стенке корпуса 9.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерения путем выбора из меню с помощью клавиатуры 5 запускается программа функционирования 10. Процесс регистрации и анализа ЭКГ и реограммы индицируется на дисплее 6.

Для измерения I стандартного отведения ЭКГ (L-R) и реограммы груди человек берет устройство в правую руку так (фиг.2), чтобы ладонь и пальцы плотно охватывали электроды Эл.1, Эл.2, Эл.4 (боковые стенки корпуса 9), и прикасается электродами Эл.3, Эл.5 (нижней стенкой корпуса 9) к точке стандартного отведения L [8, С.16] - например, к ладони левой руки.

Для измерения II стандартного отведения ЭКГ (F-R) и соответствующей реограммы человек также берет устройство в правую руку аналогично отведению I и прикасается электродами Эл.3, Эл.5 к точке стандартного отведения F [8, С.16] - например, к лодыжке левой ноги.

Для измерения III стандартного отведения ЭКГ (F - L) и соответствующей реограммы человек берет устройство в левую руку так, чтобы ладонь и пальцы плотно охватывали электроды Эл.1, Эл.2, Эл.4, и прикасается электродами Эл.3, Эл.5 к точке стандартного отведения F [8, С.16] - например, к лодыжке левой ноги.

Электрод Эл.2 во всех рассмотренных случаях служит нулевым (N) электродом.

Кроме стандартных двухполюсных отведений I, II, III, можно измерять стандартные двухполюсные отведения CR1 - CR6 [8, С.19]. Для этого человек берет устройство в правую руку аналогично отведению I и прикасается электродами Эл.3, Эл.5 поочередно к точкам стандартных грудных отведений С1-С6. Аналогично можно измерять любые другие нестандартные отведения и проводить кардиальную топографию.

Биопотенциал, возникающий на электродах ЭКГ Эл.1 и Эл.3 во время измерения, поступает на блок ввода-вывода 2, где преобразуется в цифровой вид и обрабатывается контроллером 3 по программе функционирования 10.

Высокочастотный сигнал, создаваемый генератором 1, подается на дополнительные электроды Эл.4 и Эл.5, при этом на электродах ЭКГ Эл.1 и Эл.2 создается падение напряжения, модулированное колебаниями проводимости крови - сигнал реограммы. Этот сигнал поступает на блок ввода-вывода 2, где преобразуется в цифровой вид и обрабатывается контроллером 3 по программе функционирования 10.

Во время измерения контроллер 3 выполняет выделение сигналов ЭКГ и реограммы, запись данных в энергонезависимую память 4, осуществляет индикацию ЭКГ и реограммы в графическом виде на дисплее 6, а также производит анализ информации для диагностики опасных для здоровья человека состояний (обострения болезни сердца, аритмии и т.д.). При обнаружении такого состояния человек извещается об этом звуковым сигналом с помощью динамика 7 и индикацией на дисплее 6.

Записанные данные представляют собой файл, хранящийся в энергонезависимой памяти 4. В дальнейшем человек может передать этот файл с помощью модема 8 известным способом передачи данных, соответствующим типу устройства мобильной связи (например, по каналу GSM-факс, GPRS, EDGE, CDMA, TETRA и т.п.) в центр кардиотелеметрии для детального анализа.

Промышленная осуществимость предлагаемого изобретения обосновывается тем, что в ней используются известные стандартные узлы устройства мобильной связи по своему прямому функциональному назначению.

Положительный эффект в предлагаемом изобретении основан на совокупности конструктивных, схемотехнических и программных решений, позволяющих устройству мобильной связи осуществлять регистрацию ЭКГ и реограммы в стандартных ЭКГ отведениях, оперативный анализ информации для самодиагностики обострения болезни сердца и передачу данных в центр кардиотелеметрии.

Источники информации

1. M.W.Сох et al. Cardiac signal real time monitor and method of analysis. / Патент US 4,679,144, МПК G06F 15/42, G06G 7/60, A61B 5/04, опубл. 07.07. 1987.

2. G.J.Dempsey et al. Non-invasive multi-electrocardiografic apparatus and method of assessing acute ischaemic damage. / Патент US 5,419,337, МПК A61B 5/0452, опубл. 30.05.1995.

3. Волобуев П.Ю. Носимое устройство мониторинга ЭКГ. / Патент RU 2266041 С2, МПК А61В 5/0452, А61В 5/0404, опубл. 20.12.2005.

4. Портативный электрокардиограф «Кардиоджет». http://telmed.ru/ index.php?id=2.

5. Gal Markel. Mobile communication device and other devices with cardiovascular monitoring capability. / Заявка US 2007/0021677 A1, МПК А61В 5/04, опубл. 25.01.2007.

6. Шершнев В.Г. и др. Клиническая реография. / Под ред. В.Г.Шершнева. - Киев, Здоровье, 1977. - С.3-7.

7. Пишем софт для телефона, http://www.mobilab.ru/articles/88/.

8. Старшов A.M., Смирнов И.В. ЭКГ для профессионалов. Методика и техника электрокардиографического исследования. - М.: Познавательная книга плюс, 2002. - с.96.

1. Устройство мобильной связи с возможностью кардиомониторинга, включающее, как минимум, три электрода ЭКГ, блок ввода-вывода, контроллер, выполненный с возможностью регистрации, обработки и передачи информации, энергонезависимую память, клавиатуру, дисплей, динамик и модем, причем электроды ЭКГ соединены с входом блока ввода-вывода и интегрированы в корпус устройства, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит генератор, два дополнительных электрода, контроллер выполнен с возможностью регистрации сигнала реограммы и анализа информации для самодиагностики обострения болезни сердца, причем дополнительные электроды подключены к выходу генератора и интегрированы в корпус устройства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что два электрода ЭКГ размещены на боковых стенках, а третий электрод ЭКГ размещен на нижней и/или верхней стенке корпуса устройства.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительные электроды размещены на стенках корпуса устройства рядом с электродами ЭКГ.