Устройство для диагностики сердечной недостаточности

Полезная модель предназначена для создания медицинских приборов, в том числе индивидуального использования, для диагностики сердечной недостаточности и оценки эффективности лечения. Устройство помогает упростить проведение теста 6-минутной ходьбы и увеличить точность определения функционального класса хронической сердечной недостаточности. Во время теста 6МХ устройство непрерывно определяет координаты пациента и по ним вычисляет длину пройденного пути любой траектории. Время теста измеряется кварцевыми электронными часами.

Определение координат пациента основано на использовании электронного магнитного компаса, данные которого корректируются показаниями акселерометра, что позволяет исключить погрешность вычисления координат из-за отклонений положения устройства во время ходьбы от нулевых значений осей координат.

Устройство имеет повышенную точность определения ФК ХСН и простоту использования, а также малые габариты и вес, что позволяет выполнить его в виде наручных часов.

2 з.п.ф., 1 ил.

Полезная модель относится к медицине, а именно к функциональной диагностике и кардиологии, и может быть использована для определения функционального класса хронической сердечной недостаточности пациента, оценки эффективности терапии, в том числе при индивидуальном использовании устройства пациентом.

Известен способ диагностики сердечной недостаточности, а именно определения функционального класса хронической сердечной недостаточности (ФК ХСН), заключающийся в проведении теста 6-минутной ходьбы (6МХ).

Тест 6МХ выполняется следующим образом [1]: выбирается отрезок пути известной длины, например коридор отделения 50 или 100 метров, размеченный по 1 м, пациент становится в начало пути, включает секундомер, и в максимально возможном темпе двигается 6 минут. По истечении этих 6 минут, нужно определить, сколько метров пройдено. По этой цифре определяется функциональный класс (ФК): если пройдено более 550 метров - то это норма, если 426-550 - то I ФК, 301- 425 - II ФК, 151-300 - III ФК и менее 150 - IV ФК. Отсчет времени выполнения теста, пройденного расстояния и поведение пациента (остановки, состояние) контролирует медицинский работник.

Достоинством этого способа является простота - для проведения теста нужно только средство измерения времени - секундомер (прототип) и известный отрезок пути.

Недостатками этого метода являются:

- необходимость выделения свободного горизонтального отрезка пути длиной не менее 50 м в медицинском учреждении;

- необходимость отвлечения медицинского работника на проведение теста;

- большая погрешность теста, возникающая из-за психологического эффекта «белого халата» и субъективности при измерении времени и расстояния.

Таким образом, для устранения недостатков метода необходимо исключение человеческого фактора и использование устройств для точного измерения времени и длины пройденного пути.

Известно устройство для измерения пройденного пути - шагомер, который подсчитывает количество шагов, произведенных человеком. Шаг детектируется либо маятником, либо акселерометром, определяющим ускорение смещения тела человека при ходьбе в одной или нескольких осях координат [2].

Основным недостатком применения шагомеров для измерения пройденного пути является неопределенность длины шага конкретного человека и, соответственно, большая погрешность в определении расстояния.

Известно устройство для вычисления пройденного пути - навигатор, использующий спутниковые навигационные системы глобального позиционирования (GPS/Navstar, Glonass, Galileo и т.п.).

Основным недостатком навигатора является невозможность его работы при отсутствии прямой видимости спутников - в помещениях, при высокой застройке, под мостами и т.д.

Известно устройство для вычисления пройденного расстояния путем определения координат относительно магнитных линий Земли электронный магнитный компас [3]. Пройденный путь вычисляется по относительным координатам начала и конца пути.

Основной недостаток электронного магнитного компаса - зависимость показаний от наклона относительно любой из 3-х осей координат.

Задачей полезной модели является упрощение способа проведения теста 6МХ за счет автоматизации измерений и вычислений и возможности проходить дистанцию любой траектории, а также уменьшение погрешности определения ФК ХСН за счет использования методов точного измерения времени теста и пройденного расстояния.

Поставленная задача достигается также тем, что устройство для диагностики сердечной недостаточности, включающее средство измерения времени, согласно заявляемому техническому решению, устройство дополнительно содержит 3-осевой магнитный компас, 3-осевой акселерометр, процессор, энергонезависимую память, индикатор, звуковой оповещатель, источник питания и кнопку управления, причем средство измерения времени выполнено в виде кварцевых часов реального времени.

3-осевой магнитный компас и 3-осевой акселерометр могут быть выполнены в виде одного миниатюрного МЭМС-устройства.

Устройство для проведения теста 6-минутной ходьбы может быть выполнено в виде часов, надеваемых на запястье пациента во время проведения теста.

Сущность полезной модели поясняется функциональной схемой устройства, приведенной на фиг.1.

Устройство для диагностики сердечной недостаточности содержит кварцевые часы реального времени 1, 3-осевой магнитный компас 2, 3-осевой акселерометр 3, выполненные в виде МЭМС 4, процессор 5, энергонезависимую память 6, индикатор 7, звуковой оповещатель 8, источник питания 9. Управление устройством осуществляется одной кнопкой 10. Устройство выполнено в виде часов 11, как условно показано на фиг.1.

Кварцевые часы реального времени 1 служат для точного измерения времени теста, а также для получения текущего времени с целью записи времени проведения текущего теста в энергонезависимую память 6. 3-осевой магнитный компас 2 служит для определения текущих координат пациента. 3-осевой акселерометр 3 служит для коррекции показаний 3-осевого магнитного компаса 2 при отклонениях устройства относительно нулевых положений осей координат. Процессор 5 выполняет программу измерений, оценки, записи в память и вывода на индикатор, хранящуюся в энергонезависимой памяти 6. Энергонезависимая память 6 служит также для хранения данных нескольких тестов, например, для оценки эффективности терапии. Индикатор 7 служит для отображения времени и результатов теста. Звуковой оповещатель 8 служит для звукового оповещения нажатия кнопки 10 и окончания теста. Источник питания 9, выполненный в виде батареи, служит для энергопитания всех узлов устройства. Кнопка 10 служит для управления режимами работы устройства.

Устройство для диагностики сердечной недостаточности работает следующим образом. Пациент надевает на руку устройство и начинает ходьбу. В исходном состоянии на индикаторе 7 отображается текущее время. При коротком (менее 2 с) нажатии кнопки 10 начинается обратный отсчет времени теста с соответствующей индикацией на индикаторе 7, включаются 3-осевой магнитный компас 2 и 3-осевой акселерометр 3, вычисляется координата начала пути, пациент начинает идти. Каждая координата вычисляется процессором 5 путем считывания данных из 3-осевого магнитного компаса 2 и их корректированием с учетом показаний 3-осевого акселерометра 3 по известному алгоритму [4]. Во время проведения теста в энергонезависимую память 6 с заданным периодом (например, 1 с) записываются вычисленные координаты. После отсчета времени теста звуковой оповещатель 8 индицирует звуком или вибрацией окончание теста, пациент останавливается, процессор 5 по всем записанным координатам вычисляет общую длину пройденного пути. Далее, исходя из известных соотношений [1], процессор 5 определяет ФК ХСН, индицирует на индикаторе 7 вместе с длиной пройденного пути, и записывает в энергонезависимую память 6 вместе с текущим временем, считанным из кварцевых часов реального времени 1.

Для просмотра архива результатов тестов нужно в исходном состоянии произвести длительное (более 2 с) нажатие кнопки 10. При этом на индикатор 7 из энергонезависимой памяти 6 выводятся результаты последнего теста, последующие нажатия кнопки 10 позволяют просмотреть весь архив.

Увеличение точности определения ФК достигается за счет того, что все измерения и отсчет времени выполняются с высокой точностью процессором 5, исключая субъективный фактор и учитывая все колебания траектории движения пациента.

Упрощение проведения теста 6МХ достигается за счет минимизации участия человека - достаточно нажать кнопку 10 в начале теста, и затем дождаться звукового сигнала остановки.

Предлагаемое устройство для диагностики сердечной недостаточности могут использоваться как в профессиональной медицинской практике, так и индивидуально пациентами, для оценки собственного состояния в любое время.

Положительный эффект в предлагаемой полезной модели основан на совокупности используемых конструктивных и схемотехнических решений, позволяющей упростить проведение теста 6МХ и уменьшить погрешность определения ФК ХСН.

Источники информации

1. ATS Statement: guidelines for the six-minute walk test / ATS Committee on proficiency standards for clinical pulmonary function laboratories // Am. J. Respir. Crit. Care Med. - 2002. - Vol.166, N 1 - P.111-117.

2. Шагомеры, http://omron-m3-intellisense.ru/shagomery/.

3. Honeywell, Inc. Applications of Magnetoresistive Sensors in Navigation Systems. http://www.ssec.honeywell.com/position-sensors/datasheets/sae.pdf

4. Using LSM303DLH for a tilt compensated electronic compass. http://www.st.com/internet/com/TECHNICAL_RESOURCES/TECHNICAL_LIT ERATURE/APPLICATION_NOTE/CD00269797.pdf.

1. Устройство для диагностики сердечной недостаточности, включающее средство измерения времени, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит 3-осевой магнитный компас, 3-осевой акселерометр, процессор, энергонезависимую память, индикатор, звуковой оповещатель, источник питания и кнопку управления, причем средство измерения времени выполнено в виде кварцевых часов реального времени.

2. Устройство по п.2, отличающееся тем, что 3-осевой магнитный компас и 3-осевой акселерометр выполнены в виде одного миниатюрного МЭМС-устройства.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что устройство выполнено в виде часов, надеваемых на запястье пациента во время проведения теста.