СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО МОНИТОРИНГА ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАММЫ БОЛЬНЫХ КАРДИОЛОГИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ

Ю.С. Балашов, А.К. Демин, В.А Козьмин, Э.В. Минаков, А.В. Поляков, Е.В.Татаринцев

Воронежский государственный технический университет
Воронежская государственная медицинская академия
394026 Воронеж, Московский пр., 14.
(0732)16-32-77.
E-mail: reus@ied.endtown.ac.ru

Цифровая система дистанционного мониторинга электрокардиограммы учитывает следующие факторы:
  • пользователи идентифицируются системой;
  • система ранжирует очередность передачи информации на компьютер врача по состоянию пользователя;
  • после принятия информации от пользователя проводится детальный анализ ЭКГ и подготавливаются необходимые данные для принятия врачебного решения.

Система включает в себя автономные регистраторы ЭКГ, осуществляющие регистрацию ЭКГ, ее предварительную обработку с целью выявления отклонений ее параметров от нормы, запись ЭКГ во внутреннюю твердотельную память, передачу через последовательный интерфейс с оптронной развязкой, совместимый с RS-232, к телефонному модему, модему для сотового телефона стандарта GSM или цифровому сотовому телефону стандарта СДМА. Работой регистратора управляет однокристальный микроконтроллер ATMEL AT89C55. Применение сигма-дельта АЦП ФД7706 фирмы Analog Devices позволило значительно упростить схему кардиоусилителей – прецизионные дифференциальные усилители АД620 включены по схеме усилителей постоянного тока и практически не вносят в электрокардиосигнал искажений. Цифровая регулировка усиления и полосы пропускания осуществляется по командам микропроцессора в сигма-дельта АЦП. В микропроцессоре проводится дополнительная фильтрация, подавление сетевых наводок, предварительный анализ сигнала и его компрессирование. Информация заносится в энергонезависимые ОЗУ DS-1646. При записи осуществляется привязка к реальному времени по данным встроенного в эту микросхему таймера-календаря. Из DS-1646, объем памяти которой 128 Кбайт при частоте дискретизации 512 Гц позволяет регистрировать ЭКГ в течение 8 минут, после дополнительного сжатия информация может быть перенесена в микросхемы флеш-памяти АТ 45Д081 общей емкостью 8 Мбайт, что обеспечивает режим суточной записи.

Инициализация передачи ЭКГ из памяти регистратора в компьютер дежурного врача осуществляется по следующим режимам:
  • самим пациентом путем нажатия кнопки “ПЕРЕДАЧА”;
  • самим регистратором через определенные отрезки времени, устанавливаемые врачом через ЭВМ;
  • дежурным врачом;
  • регистратором при выходе параметров ЭКГ за установленные врачом пределы.

Наиболее оптимально использование системы радиосвязи стандарта СДМА, т.к. обеспечивается: высокая помехоустойчивость к узкополосным помехам, “мягкое” переключение каналов при переходе абонента из одной соты в другую, конфиденциальность и защищенность от несанкционированного доступа, низкий пиковый уровень мощности.

Отработано программное обеспечение функционирования автономного регистратора ЭКГ в системе передачи данных и протоколы передачи данных в стандарте СДМА.

Объем передаваемой и анализируемой в сервере информации определяется задачами дистанционного мониторинга. В палатах интенсивной терапии, где необходим максимальный объем информации, регулярно передаются и анализируются большие фрагменты ЭКГ. В условиях санатория или при контроле пациентов, находящихся в домашних условиях, реализуется два режима – обзорный и детальный. В первом случае передаются короткие (10 с) интервалы ЭКГ (время передачи 1 с, что дает возможность контролировать состояние до 100 пациентов); во втором случае передаются длительные (до 1 часа) интервалы ЭКГ, что дает возможность врачу провести полный анализ ЭКГ как по временным, так и амплитудным параметрам.

Наиболее отработан метод вариационной пульсометрии. Программное обеспечение в этом случае включает ряд функций, которые позволяют:
  • сохранять сведения о пациентах и ритмограммы в базе данных Paradox с высокой степенью уплотнения;
  • осуществлять оценку ряда спектральных и статистических показателей для произвольных участков ритмограммы;
  • отображать на экране и бумажном носителе графики ритмограмм, скаттерграммы плотности распределения значений RR-интервалов, гистограммы, спектры ритма сердца.

Согласно Европейскому стандарту в программе выделяются 3 частотных диапазона:
  1. ОНЧ (очень низкие частоты) £ 0,04 Гц // VLF (very low frequency) ³ 25 сек.
  2. НЧ (низкие частоты) 0,04 – 0,15 Гц // LF (low frequency) 6,66 25 сек
  3. ВЧ (высокие частоты) 0,15 – 0,4 Гц // HF (high frequency) 22,5 – 6,66 сек.

Расчет спектральных и статистических показателей производится на выбранном пользователем участке анализа. С помощью клавиш управления или манипулятора мыши имеется возможность последовательного сдвига анализируемого участка с одновременным перерасчетом графиком спектра и статистических показателей, что позволяет наглядно проследить динамику постепенного изменения сердечного ритма.

Поскольку при удаленной передачи записи в полученных данных могут содержаться ошибки (артефакты), в программе предусмотрена возможность редактирования ритмограммы с целью устранения неточностей, влияющих на результат вычислений. В этом случае врач, просматривая запись ритмограммы на экране, визуально определяет артефакт и корректирует его значение. В результате очищения ритмограммы получается новый вариационный ряд RR-интервалов, не содержащий ошибок.

В соответствии с требованиями Европейского стандарта для проведения спектрального анализа в представленном программном обеспечении используются параметрический (на основе алгоритма Берга) и непараметрический (БПФ) методы вычисления спектральной плотности мощности. В большинстве случаев данные методы дают сопоставимые результаты, однако каждый из них имеет свои особенности. Метод БПФ дает более подробную (“изрезанную”) картину спектра и может быть использован для детального анализа частотных компонентов ритма сердца. В то же самое время параметрический метод имеет боле гладкие и различимые спектральные компоненты, а также более простую идентификацию основной частоты каждого компонента. Поскольку графики спектральной плотности мощности ВРС могут быть как простыми, так и очень сложными, совместное использование параметрического и непараметрического методов является более информативным.

Перед расчетом спектральных показателей предпринимаются определенные шаги. Используемые в настоящий момент методы расчета спектра предполагают локальную стационарность сигнала на участке анализа. Интерполяция исходной последовательности необходима для перехода к ряду с равномерной частотой дискретизации и исключения эффекта наложения спектральных составляющих (эллайзинга). В данном случае применяется линейная интерполяция с частотой 5 Гц.

Содержание конференции | Секция1