🗊Презентация Разработка аппаратно-программного комплекса для оценки параметров вариабельности сердечного ритма в условиях гравитации

Всероссийский конкурс прорывных проектов в области информационных технологий IT-прорыв Номинация: IT в медицине Разработка аппаратно-программного комплекса для оценки параметров вариабельности сердечного ритма в условиях переменной гравитации Решетникова Мария, г. Самара 2016

Актуальность В своем проекте мне бы хотелось представить способ оценки вариабельности сердечного ритма путем регистрации ЭКГ сигнала, так как это информативно, доступно и просто в реализации, а так же является золотым клиническим стандартом. Для данного способа необходимо разработать портативный прибор, способный передавать информацию в режиме реального времени, и программу, рассчитывающую оценки вариабельности.

Структурная схема прибора L, R, F и N – правый, левый, электрод ноги и нейтральный электроды соответственно, ДНЭ – драйвер нейтрального электрода, ИУ – инструментальный усилитель, УПН – усилитель переменного напряжения, MUX – мультиплексор, АЦП – аналого-цифровой преобразователь, MK – микроконтроллер.

Принципиальная схема прибора

Технические характеристики Параметры канала регистрации ЭКГ сигнала: - Число каналов регистрации электрокардиограммы (ЭКГ): 2; - Диапазон входного сигнала ЭКГ: 0,03 – 5 мВ; - Ширина полосы пропускания канала ЭКГ (по уровню –3 дБ): 0,05 – 100 Гц; - Максимальный электродный потенциал: ±300 мВ; - Частота дискретизации ЭКГ: 250 Гц. Параметры электропитания: - Электропитание прибора должно осуществляться от встроенной батареи (аккумулятора); - Время непрерывной работы персонального блока пациента: не менее 24 часов в максимальной конфигурации.

Программное обеспечение Программная часть данного комплекса состоит из нескольких блоков: Фильтрация сигнала; Интерполяция сигнала; Выделение R-зубцов; Формирование матрицы RR-интервалов Расчет статистических, спектральных и нелинейных оценок вариабельности сердечного ритма; Формирование текстового файла с полученными оценками

Описание рассчитываемых параметров 1. SDNN - среднеквадратичное отклонение величин кардиоимпульсов за весь рассматриваемый период: 2. RMSSD - квадратный корень из суммы квадратов разности величин последовательных пар КИ: 3. TP - общая мощность спектра: 4. HF (High frequency) компонент показывает влияние блуждающего нерва на работу сердца. LF (Low frequency) компонент показывает влияние симпатического и парасимпатического отделов на сердечный ритм. LF/HF – характеризует баланс влияния парасимпатического и симпатического отделов на сердце.

5. Показатель флуктуации 5. Показатель флуктуации Вычисление показателя флуктуации для анализа нелинейной динамики последовательности кардиоинтервалов состоит из пяти этапов: 1) Составление кумулятивной суммы Xt для Xi кардиоинтервалов: , где: – среднее значение элементов последовательности, N – общее количество элементов последовательности интервалов. 2) Разбиение кумулятивной суммы на временные окна равной длины L. Для каждого временного окна составляется интерполяционный полином, в случае использования метода DFA первого порядка это линейный полином Z. 3) Вычисление среднеквадратичного отклонения для каждого временного окна F по формуле: 4) 2 и 3 этапы вычисления повторяются для различных значений L. 5) Определение характеристического показателя (показатель флуктуации первого порядка) зависимости F(L) как отношение логарифмов изменения F в зависимости от изменения L.

Сравнительный анализ существующих приборов

Возможные области применения аппаратно-программного комплекса Данный аппаратно-программный комплекс планируется использовать для подготовки космонавтов к полету, а так же для реабилитации после космических полетов. Так же аппаратно-программный комплекс может найти применение в спортивной медицине, поликлиниках, функциональной диагностике, гравитационной терапии, холтеровском мониторировании, а так же в скорой помощи.