CC BY
147
Единый подход и преемственность в реализации реабилитационных мероприятий пострадавшим позволит существенно снизить показатели первичной инвалидности от травм и изменить её структуру в сторону снижения степени стойкой утраты трудоспособности.
Библиографический список
1. Миронов, С. П. Состояние ортопедо-травматологической службы в РФ / С. П. Миронов // Вестн. травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. — 2010. — № 4. — С. 10—13.
2. Серков, А. А. Первичная инвалидность при травмах опорно-двигательной системы / А. А. Серков, Л. О. Марченкова, Е. В. Серкова // Мед.-соц. экспертиза и реабилитация. — 2010. — № 4. —С. 27 — 30.
КАТАЕВА Наталья Владимировна, руководитель бюро № 5, травматолог-ортопед Главноого бюро медико-социальной экспертизы по Омской области. Адрес для переписки: 644043, г. Омск, ул. Волочаев-ская, 17 д.
Статья поступила в редакцию 12.03.2012 г.
© Н. В. Катаева
УДК 616-073.96 Д. Н. КЛЫПИН
Омский государственный технический университет
ПРИБОР ДЛЯ МОНИТОРИНГА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА________________________________________________
В статье показаны возможности создания персональных медицинских приборов для мониторинга функционального состояния человека и диагностики патологий здоровья. Приведен вариант технического решения подобного прибора.
Ключевые слова: мониторинг, дистанционный, функциональное состояние, беспроводной, диагностика, патология.
Разработка ведется при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках выполнения Государственного контракта № 16512.11.2118.
Область работ относится к медицине, а именно к измерениям для диагностических целей. Разработка может быть использована для амбулаторного или стационарного мониторинга функционального состояния человека, диагностики обострения болезней и дальнейшей передачи данных в центр медицинского мониторинга для детального анализа и постановки диагноза.
Известно, что для оценки функционального состояния человека необходима регистрация возможно большего числа параметров жизненно важных систем организма. Для выявления состояния человека, опасного для жизни, требуется диагностика параметров как минимум сердечно-сосудистой системы (ССС) и дыхательной системы.
Известен кардиомонитор реального времени [1], состоящий из блока снятия электрокардиограммы (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 БТ-сегмента ЭКГ вырабатываются рекомендации для больного и сигналы для медперсонала.
Недостатками устройства являются:
— конструктивная сложность и невозможность использования в качестве простого носимого средства мониторинга функционального состояния деятельности человека и диагностики обострения болезней;
— малое число электродов регистрирует всего 1—2 стандартных ЭКГ-отведения. Это позволяет диагностировать только нарушения работы сердца,
связанные с аритмией, и недостаточно для постановки точного диагноза в более сложных случаях патологий ССС.
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 БТ-сегмента, работа которых обеспечивается соответствующей программой микроконтроллера, причем значения отсчетов БТ-сегмента по всем каналам непрерывно выводятся на экран дисплея в трехмерном изображении.
Недостатками устройства являются конструктивная сложность и невозможность использования в качестве простого носимого средства мониторинга состояния человека и диагностики обострения болезней.
Известно носимое устройство мониторинга ЭКГ
[3], содержащее блок микропроцессора, многоканальный блок снятия ЭКГ, мультиплексор, АЦП, сменную карту памяти, клавиатуру и блок индикации и сигнализации. Блок индикации и сигнализации выполнен с возможностью одновременного индици-рования как текущих, так и предыдущих, задержанных на заданное время, усредненных значений параметров ЭКГ. Программное обеспечение блока микропроцессора обеспечивает расчет и хранение таких значений и возможность выборочной записи их на сменную карту памяти в соответствии с режимом работы, задаваемым с клавиатуры.
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (108) 2012 МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ
МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (108) 2012
94
Недостатками устройства являются конструктивная сложность и неудобство применения ввиду необходимости использования кабеля пациента.
Общий недостаток известных устройств [1—3] — отсутствие возможности удаленной передачи информации в центр мониторинга.
Известно устройство для синхронной регистрации реограммы с электродов ЭКГ и мониторинга [4], содержащее, помимо канала регистрации ЭКГ, канал регистрации реограммы прекардиальной области (РПО).
Достоинствами устройства являются:
— одновременная регистрация ЭКГ и РПО значительно увеличивает информативность о функционировании сердца и повышает достоверность диагностики сердечных заболеваний [5];
— наличие канала беспроводной связи с компьютером врача или центром мониторинга.
Недостатками устройства являются:
— малое число регистрируемых ЭКГ-отведений, что не позволяет ставить достоверный диагноз;
— отсутствие встроенных средств анализа регистрируемых данных.
Общий недостаток известных устройств [1 — 4] — отсутствие средств регистрации параметров дыхательной системы человека.
Ближайшим аналогом проведенной разработки по технической сущности является корсетное устройство [6]. В этом устройстве регистрация и запись ЭКГ осуществляется по трем специальным ЭКГ-отве-дениям системы ЕЛБ1 [7] с помощью пяти электродов, затем данные передаются беспроводным способом на компьютер врача, где из полученных данных производится восстановление (реконструкция) 12 отведений стандартной ЭКГ.
Достоинствами данного устройства являются:
— уменьшенное число электродов и каналов измерения, что упрощает схемотехническое решение устройства по сравнению со стандартным стационарным электрокардиографом;
— восстановление стандартной ЭКГ позволяет производить анализ данных любому врачу-кардио-логу, а не только специалисту по Холтер-монито-рингу.
Недостатки данного устройства:
— регистрация только ЭКГ сигналов, и только по системе ЕЛБ1;
— отсутствие средств анализа регистрируемой информации для выявления опасных для здоровья пациента состояний;
— отсутствие средств регистрации параметров дыхательной системы.
Известно, что регистрация дыхательной активности человека может осуществляться путем измерения трансторакального импеданса (ТТИ) методами реографии [8].
Научно-технической задачей разработки является увеличение информативности и достоверности диагностики прибора для мониторинга функционального состояния человека за счет дополнения функций прибора функцией регистрации реограммы прекардиальной области сердца и функцией регистрации дыхательной активности, а также дополнения программы прибора программой анализа регистрируемой информации для диагностики обострения болезней человека.
Поставленная задача достигается тем, что прибор для мониторинга функционального состояния человека, включающий пять ЭКГ-электродов, размещенных в соответствии с системой ЕЛБ1, модуль регист-
ратора, модуль энергонезависимой памяти с программой регистрации, записи и передачи ЭКГ, модуль беспроводной связи и аккумулятор, дополнительно содержит: четыре РЭО электрода, два генератора, два звуковых оповещателя, программу регистрации реограммы, программу регистрации дыхательной активности и программу анализа информации для диагностики обострения болезней с выдачей тревожного оповещения при возникновении опасных для здоровья человека состояний.
РЭО электроды конструктивно могут быть совмещены с ЭКГ-электродами и выполнены в виде концентрических окружностей вокруг ЭКГ-электродов или внутри них.
Количество ЭКГ-электродов может быть любым и определяется желаемой системой ЭКГ-отведений.
Сущность разработки поясняется функциональной схемой прибора для мониторинга функционального состояния человека, приведенной на рис. 1.
Прибор содержит: активные ЭКГ-электроды Е, Л, Б, I и опорный ЭКГ-электрод С, модуль регистратора 1, модуль энергонезависимой памяти 2, звуковой оповещатель 3, модуль беспроводной связи 4, аккумулятор 5, дополнительные электроды Р1, Р2, Р3, Р4, первый генератор 6 и второй генератор 7. Все узлы прибора интегрированы в корсет 8, условно показанный штриховой линией.
В модуле энергонезависимой памяти 2 хранится программа функционирования 9 модуля регистратора 1, включающая программу измерения биопотенциалов, выделения сигналов ЭКГ, РПО, ТТИ, передачи данных по беспроводному каналу, а также программу анализа информации для диагностики опасных для жизни состояний и оповещения о возникновении такого состояния самого человека.
Канал регистрации ЭКГ образован активными электродами Е, Л, Б, I, соединенными с входом модуля регистратора 1. Опорный ЭКГ электрод С служит для устранения синфазных наводок. Сигнал ЭКГ выделяется из широкого спектра наводок, в число которых входит и сигналы первого генератора 6 и второго генератора 7, с помощью программы полосовой фильтрации сигнала ЭКГ, выполняемой регистратором 1.
Рис. 1.
Канал регистрации РПО выполнен по тетраполяр-ной схеме и включает первый генератор 6, подключенный к дополнительным электродам Р1 и Р2, и ЭКГ-электроды Б и Е, соединенные с входом модуля регистратора 1. Выходная частота первого генератора 6 может изменяться под управлением модуля регистратора 1 и устанавливается в зависимости от конституции человека. Выделение низкочастотной огибающей высокочастотного сигнала, несущей информацию об изменении кровотока в прекардиальной области, происходит с помощью программы полосовой фильтрации и детектирования, выполняемой регистратором 1. Центральная частота выделения полезного сигнала РПО в программе должна быть равна установленной частоте первого генератора 6.
Канал регистрации ТТИ выполнен по тетраполяр-ной схеме и включает второй генератор 7, подключенный к дополнительным электродам Р3 и Р4, ЭКГ-электроды I и А, соединенные с входом модуля регистратора 1. Выходная частота второго генератора 7 может изменяться под управлением модуля регистратора 1 и устанавливается в зависимости от конституции человека. Выделение низкочастотной огибающей высокочастотного сигнала, несущей информацию об изменении объема грудной клетки, происходит с помощью программы полосовой фильтрации и детектирования сигнала, выполняемой регистратором 1. Центральная частота выделения полезного сигнала ТТИ в программе должна быть равна установленной частоте второго генератора 7.
Модуль энергонезависимой памяти 2, кроме хранения программы функционирования 9 регистратора 1, служит для хранения результатов измерений. Модуль беспроводной связи 4 служит для передачи измеренной и накопленной информации на компьютер врача или на пульт мониторинга. Аккумулятор 5 служит для электропитания всех узлов прибора 8.
На рис. 2 приведена схема размещения электродов на теле пациента. Дополнительные электроды Р1, Р2, Р3, Р4 конструктивно совмещены с ЭКГ-элек-тродами Б, Е, I, А, соответственно. Все электроды интегрированы в корсет 8, выполненный из эластичных ремней 10.
Прибор работает следующим образом.
Биопотенциал, возникающий на ЭКГ-электродах Е, А, Б, I, поступает на модуль регистратора 1, где преобразуется в цифровой вид и обрабатывается по программе регистрации ЭКГ, хранящейся в модуле энергонезависимой памяти 2. Регистрируется и записывается в память три канала — биполярные ЭКГ ЕАБ1 отведения ЕБ, АБ и А1.
Высокочастотный сигнал, создаваемый первым генератором 6, подается на дополнительные электроды Р1 и Р2, при этом на ЭКГ-электродах Е и Б создается падение напряжения, модулированное колебаниями проводимости крови прекардиальной области (расположенной между электродами Е и Б) — сигнал РПО. Этот сигнал поступает на модуль регистратора 1, где преобразуется в цифровой вид и обрабатывается по программе регистрации РПО, хранящейся в модуле энергонезависимой памяти 2.
Высокочастотный сигнал, создаваемый вторым генератором 7, подается на дополнительные электроды Р3 и Р4, при этом на ЭКГ-электродах I и А создается падение напряжения, модулированное колебаниями размера грудной клетки при дыхании — сигнал ТТИ. Этот сигнал поступает на модуль регистратора 1, где преобразуется в цифровой вид и обрабатывается по программе регистрации ТТИ, хранящейся в модуле энергонезависимой памяти 2.
Рис. 2.
Во время измерения модуль регистратора 1 в соответствии с программой функционирования 9 выполняет выделение сигналов ЭКГ, РПО и ТТИ, запись данных в модуль энергонезависимой памяти 2, а также производит анализ информации для диагностики опасных для здоровья человека состояний (обострения болезней сердца, аритмии, апноэ и т.д.). При обнаружении такого состояния человек извещается об этом звуковым сигналом с помощью звукового оповещателя 3, а также происходит передача на пульт мониторинга тревоги с помощью модуля беспроводной связи 4. При передаче тревоги одновременно передаются данные ЭКГ, РПО и ТТИ, для детального анализа и постановки диагноза.
Записанные данные представляют собой файл, хранящийся в модуле энергонезависимой памяти 2. При отсутствии тревожных состояний этот файл передается на пульт мониторинга с помощью модуля беспроводной связи 4 с заданным периодом (например, один раз в сутки — Daily Report). Из принятых ЭКГ данных на компьютере пульта мониторинга производится восстановление 12 отведений стандартной ЭКГ, что позволяет провести дальнейший анализ и постановку диагноза любому врачу-кардиологу.
С помощью предлагаемой конструкции корсета возможна регистрация ЭКГ как в системе EASI с дополнительными ЭКГ-электродами (например, со стандартными грудными электродами V4 — V6, располагающимися на уровне электродов I, E, A), так и в других системах, например, по Нэбу, Слопаку, Франку и т.д., путем размещения ЭКГ-электродов в соответствующих позициях на ремнях.
Положительный эффект в предлагаемой разработке основан на совокупности конструктивных, схемотехнических и программных решений и состоит в следующем:
1. С помощью предлагаемого прибора для мониторинга функционального состояния человека возможна регистрация ЭКГ разных систем отведений, с последующей передачей данных на пульт мониторинга.
2. При регистрации ЭКГ в системе EASI на пульте мониторинга производится восстановление стандарт-
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (108) 2012 МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ
МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (108) 2012
ной ЭКГ, что позволяет проводить анализ данных и постановку диагноза любому врачу-кардиологу.
3. Осуществляется регистрация дополнительных каналов состояния человека — реограммы прекарди-альной области и трансторакального импеданса, что значительно увеличивает информативность и достоверность диагностики прибора.
4. Осуществляется анализ регистрируемой информации для обнаружения опасных для здоровья состояний и производится оповещение как самого человека, так и оператора пульта мониторинга при возникновении такого состояния, что уменьшает риск осложнений заболеваний и число летальных исходов.
Возможно использование предлагаемого прибора как амбулаторно, так и в условиях стационара, в том числе при проведении операций на внутренних органах.
На данное техническое решение подана заявка на патент РФ на изобретение № 2011145517 «Прибор для мониторинга функционального состояния человека», приоритет от 10.11.2011 г.
Библиографический список
1. Cardiac signal real time monitor and method of analysis : US Patent 4,679,144 : МПК G06F 15/42, G06G 7/60, A61B 5/04. / M.W. Сох et al.; опубл. 07.07. 1987.
2. Non-invasive multi-electrocardiografic apparatus and method of assessing acute ischaemic damage : US Patent 5,419,337 : МПК A61B 5/0452. / G.J. Dempsey et al. ; опубл. 30.05.1995.
3. Пат. 2266041 Российская Федерация, МПК A61B5/0452, A61B5/0404. Носимое устройство мониторинга ЭКГ / Волобуев П. Ю. ; заявитель и патентообладатель Волобуев П. Ю. — № 2004100095/14 ; заявл. 06.01. 04 ; опубл. 20.12.2005.
4. Пат. 93248 Российская Федерация, МПК A61B5/0432. Устройство для синхронной регистрации реограммы с электродов ЭКГ и мониторинга / Клыпин Д. Н., Чернышев А. К. ; заявители Клыпин Д. Н., Чернышев А. К., патентообладатель Чернышев А. К. — № 2009147069/22 ; заявл. 18.12.09 ; опубл. 27.04.10.
5. Клиническая реография / В. Г. Шершнев [и др.] ; под ред. В. Г. Шершнева. — Киев : Здоровье, 1977. — С. 3 — 7.
6.US Patent App 2008/0200792 : МПК A61B 5/0402. Belt device / R. Schmidt et al. ; опубл. 21.08.2008.
7. US Patent 4,850,370 : МПК A61B 5/04.Method and apparatus for sensing and analyzing electrical activity of the human heart / Gordon E. Dower ; опубл. 25.07.1989.
8. Комплексная оценка функционального состояния систем кровообращения и дыхания методом интегральной реографии тела : метод. рекомендации МЗ РСФСР / Составители : Волков Ю. Н., Большов В. М., Сингаевский С. Б., Земцовский Э. В., Гуссейнов Б. А. — М., 1989. — 21 с.
КЛЫПИН Дмитрий Николаевич, научный сотрудник кафедры «Радиотехнические устройства и системы диагностики».
Адрес для переписки: lan@omgtu.ru
Статья поступила в редакцию 16.03.2012 г.
© Д. Н. Клыпин
УДК 612.015.3:612.398.195-092.9 В. В. КОРНЯКОВА
В. Д. КОНВАЙ
Омская государственная медицинская академия
Омский государственный аграрный университет им. П. А. Столыпина
РОЛЬ НАРУШЕНИЯ МЕТАБОЛИЗМА ПУРИНОВ В ПОВРЕЖДЕНИИ КАРДИОМИОЦИТОВ КРЫС ПРИ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ
Интенсивные физические нагрузки приводят к развитию лактоацидоза, усиливающего катаболизм пуринов до урата. Это явление сопряжено с интенсификацией свободнорадикальных процессов и чрезмерной липопероксидацией мембранных структур кардиомиоцитов на фоне угнетения антиоксидантной системы.
Ключевые слова: кровь, сердце, ферменты, физические нагрузки.
Физические нагрузки, нередко встречающиеся в спорте, военном деле и на тяжелом производстве, приводят к истощению адаптационных возможностей организма с последующим развитием утомления. Следствием его является снижение спортивных результатов, производительности труда, физической и умственной работоспособности [1—3]. Молекулярные механизмы данного явления до конца не исследованы, что лимитирует разработку методов раннего выявления этого состояния организма и
коррекции развившихся при нем метаболических нарушений. Несвоевременное распознавание утомления может привести к нарушению функционирования жизненно важных органов и организма в целом. Развитие этого процесса может быть связано с острым нарушением метаболизма пуринов, описанным В. Д. Конваем на модели клинической смерти
[4]. Суть его заключается в том, что тяжелая гипоксия, сопровождающаяся кето- и лактоацидозом приводит к усилению катаболизма пуриновых мононук-
