Geekly articles weekly

تطور أجهزة تخطيط القلب: من الغرف ذات الحمامات المالحة إلى حافظات iPhone

تحتل أمراض القلب والأوعية الدموية المركز الأول في قائمة التهديدات الرئيسية للبشرية منذ النصف الثاني من القرن الماضي. قررنا النظر في المسار التطوري لأجهزة تخطيط القلب - إن إمكانية الوصول وسهولة التشخيص تلعب دورًا حاسمًا في النضال من أجل صحة الناس في جميع أنحاء العالم. تطور أجهزة تخطيط القلب في القرنين 20 و 21: أ) شركة كامبردج للعلماء ، 1910-1911 ؛ ب) سانبورن كارديت موديل 51 ، 1939 ؛ ج) EK1T-03M ، 1976 ؛ د) كونتك ECG80A ، 2012





اقتصاديات الصحة


الصحة والسلامة من بين الاحتياجات الأساسية. الصحة هي موردنا الرئيسي. نستثمرها مع عملنا ومهاراتنا. بطبيعة الحال ، أود أن أعرف حالة هذا المورد وفهم أي نوع من العائد الذي تجلبه نفاياته.

اليوم ، بدأ الكثيرون يفهمون أنك بحاجة إلى القيام بصحتك بانتظام. إن استعادته بمستوى الطب "المجاني" لدينا يكلف أموالاً ضخمة من نفس الأعصاب ، أي المخلفات الصحية. هذا ما يُفهم في البلدان المتقدمة على أنه اقتصاد أو "صناعة" للصحة. بينما تفكر الدولة الروسية في اعتبار الشخص غير الصحي موضوع اهتمام ، ويتم تقليل الوقاية من الأمراض إلى زيادة الضرائب غير المباشرة على التبغ والكحول ، علينا أن نتعامل مع دخل وإنفاق هذا المورد بمفردنا.

الأطباء والأدوات


لذا ، الحقائق. المورد الرئيسي لجسم الإنسان هو القلب. اليوم ، معدلات الوفيات من أمراض القلب والأوعية الدموية في روسيا تهدد . في أوروبا بشكل عام ، الأمور ليست أفضل بكثير . يمكننا أن نسمي نموذج السلوك الجديد بالكلمة المألوفة "الوقاية". لن يتغير جوهر هذا. هناك خياران: الزيارات المنتظمة للطبيب ، والفحص الطبي (أي التشخيص على المعدات المهنية) والتشخيص الذاتي باستخدام جهاز مضغوط حديث.



يرتبط الخيار الأول بالتكاليف الواضحة (الوقت والمال) ، ولكنه ينتج نتيجة مضمونة من احتراف الطبيب ومستوى المعدات. الخيار الثاني هو أداة محمولة تجارية لرصد العلامات الحيوية والصحة. في العقد الماضي ، كان هذا السوق يتطور بنشاط ، ولكن حتى الآن ، حول ما يسمى بالأجهزة القابلة للارتداء ، هناك نقاش مستمر حول قيمتها العملية.

إذا كنا منخرطين في اقتصاد صحتنا ، فإننا بحاجة إلى نتيجة مضمونة ودقيقة مع الحد الأدنى من التكاليف. هل توجد أجهزة تشخيص ذاتي على مستوى احترافي في السوق؟ يجيب مثال على التوزيع الشامل لأجهزة قياس ضغط الدم المحمولة لاختبار الضغط على هذا السؤال بالإيجاب.

في ذكرى جيل واحد ، تحول مقياس التوتر من علبة قلم رصاص كاربوليت ضخمة مع مؤشر زئبقي ، ومضخة بصيلة مطاطية ومنظار صوتي إلى جهاز أوتوماتيكي صغير الحجم مزود بذاكرة مدمجة ووظيفة تحليل البيانات. دقتها كافية للتشخيص الأولي.

ماذا يحدث في تخطيط كهربية القلب؟ وتبين أن التقدم في هذا الاتجاه مثير للإعجاب أيضًا. توفر مراقبة معدل ضربات القلب الحديثة المتوافقة مع الهواتف الذكية بيانات الجودة السريرية. ولكن لفهم كيفية عمل ذلك ، تحتاج إلى الرجوع إلى التاريخ.

تطور أجهزة تخطيط القلب


علم أمراض القلب هو علم صغير نسبيا. حتى بداية القرن العشرين ، كان العدو الرئيسي للبشرية هو العدوى. إذا تم اختراع طريقة القياس والجهاز الأول لقياس ضغط الدم في منتصف القرن الثامن عشر من قبل الكاهن الإنجليزي ستيفين هالز ، فعندئذٍ مع رسم القلب ، كان من الضروري الانتظار لبضع قرون أخرى.

ظهرت الإحصاءات الأولى عن أمراض القلب والأوعية الدموية في الولايات المتحدة الأمريكية مع بداية عمل جمعية القلب الأمريكية في عام 1924. الاهتمام بالمشكلة له مرجع تاريخي وإقليمي واضح. في عشرينيات القرن العشرين ، شهدت أمريكا الشمالية طفرة في إنتاج المشروبات الغازية. قفز استهلاك السكر من 10-15 إلى 100 جنيه للفرد في السنة (اليوم 150 جنيهًا). بدأ استهلاك كميات كبيرة من المارجرين والدهون النباتية المهدرجة. حتى اللحظة التي تم فيها الاعتراف بأن الكوليسترول والسكر (إلى جانب التبغ) "الأشرار" الرئيسيين ، بقي أقل من نصف قرن.

تم تنفيذ تقنية تخطيط كهربية القلب ، التي تم استخدامها كأساس لجميع أجهزة تخطيط القلب ، منذ أكثر من قرن من قبل الفائز بجائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء والطب V. Einthoven. مبدأها هو كما يلي: ينتج عمل عضلة القلب المجالات الكهربائية ، ونتيجة لذلك تنتشر التيارات الجلفانية على طول سطح جسم الإنسان ، والذي يسجله الجهاز. لا يزال هذا الإجراء الأساسي يستخدم بنجاح لتشخيص وظائف القلب.

ظهر أول رسم القلب التسلسلي في عام 1911. ما كان هذا سلف مخطاطات القلب لشركة Cambridge Scientific Instrument Company؟ في الحجم والوزن ، تنافس مع آلة طحن. تم التسجيل من خلال مسجل ضوئي ضوئي على ورق حساس (شريط). كانت الأقطاب الكهربائية للأسلاك القياسية الثلاثة حمامات مليئة بالمحلول الملحي.



تطورت أجهزة تخطيط القلب في اتجاهين: زيادة دقة أخذ القراءات ، وسهولة التثبيت وتقليل الحجم ، وسهولة الحمل.

في عام 1942 ، اقترح غولدربيرغ وويلسون إضافة ثلاثة خيوط أخرى إلى مخطط القلب - أحادي القطب ومعزز. يتم استخدام هذه الخيوط عندما تكون المركبات القياسية غير كافية للتشخيص. لا يزال يتم استخدام تصميم مماثل في أجهزة تخطيط القلب.

في الخمسينيات من القرن الماضي ، تم تجهيز جهاز تخطيط القلب بمضخم أنبوب ، ومسجل مضغوط على ورق لف مع قلم حبر ، وأقطاب التصحيح عن بعد. أصبح الجهاز محمولًا ، لكن وزنه لا يزال يصل إلى عشرة كيلوغرامات.



جهاز مراقبة القلب المحمول من شركة Allen Electric Equipment Company ، تم بيعه في الخمسينات من القرن الماضي.في

عام 1959 ، توصل المهندس الأمريكي N. Halter إلى تصميم تخطيط قلب محمول. تم تعبئة الآلية في حقيبة صغيرة يصل وزنها إلى 2 كجم. لا يمكن تسجيل قراءات الجهاز في عيادة الطبيب ، ولكن حيث يكون المريض نفسه في ذلك الوقت. وهكذا بدأ عصر أجهزة تخطيط القلب المحمولة.



مراقب هولتر ، 1959

ساعد استخدام مكونات أشباه الموصلات على تحقيق هذه الفكرة في 1960-1970. أصبح جهاز تخطيط القلب جهازًا محمولًا حقًا. حجمها ووزنها يساويان حجم الورق في الموسوعة. حصل الجهاز على طاقة البطارية ، وزادت مقاومته للعوامل الخارجية والموثوقية لدرجة أن القمر الصناعي والطبيب والمسافر تورا هايردال ، يوري سينكيفيتش ، أخذ مرارًا وتكرارًا جهاز تخطيط كهربائي للقلب معه في رحلة استكشافية وأعطاه تصنيفًا مرتفعًا. كان النموذج الثوري أحادي القناة EK1T-03M لعام 1976 ، والذي زار أيضًا القطب الشمالي لاحقًا.



جهاز تخطيط القلب المحمول EK1T-03M

تخطيط القلب الحديث


على مدى العقود القليلة الماضية ، انخفضت أبعاد أجهزة تخطيط القلب بشكل كبير ، وأصبحت الأجهزة متعددة القنوات وأكثر أمانًا للمرضى. تم تجهيزها بوظائف تحليل مخطط القلب التلقائي والطابعات الحرارية المدمجة وواجهات لتبادل البيانات مع أجهزة الكمبيوتر. لكن الفكرة ظلت كما هي: استخدم الجهاز مجموعة من الأسلاك مع أقطاب كهربائية للتسجيل الجلفاني للفرق المحتمل.

في عالم أجهزة تخطيط القلب ، هناك معدات وأجهزة طبية احترافية للتشخيص الأولي الطبي. يمكن أن يكون هذا الأخير على شكل ملصقات خاصة لمرة واحدة يتم وضعها في القلب ، أو محركات أقراص فلاش مع منفذ USB أو أساور مزودة بأجهزة استشعار لاسلكية ، وأجهزة قياس التسارع التي تستجيب لنبضات القلب. أي أن كل ما يتعلق بفئة الأجهزة القابلة للارتداء.

بالنسبة لجميع أجهزة تخطيط القلب ، هناك مشكلة واحدة. يحتوي التيار المتناوب من سطح الجلد على الكثير من الضوضاء. يمكن للجهاز عرض "مساهمة" غير طبيعية للعضلات ، والأوعية الدموية ، وتوصيل الجلد ، والكهرباء الساكنة ، واستقطاب الأقطاب الكهربائية ، وتكوين الشوارد الفسيولوجية ، وما إلى ذلك. في حالة المعدات المهنية ، يتم حل مهمة توفير الوقت والتشخيص الدقيق باستخدام أجهزة تخطيط القلب متعددة القنوات. ولكن بالنسبة للأجهزة المحمولة ، يمكن حل مشكلة "الضجيج".

يمكنك التخلص من "الوسطاء" عن طريق القياس المباشر للمجال الكهربائي المتغير للقلب. الفكرة عمرها أكثر من 20 سنة. الخيار الأسهل هو استخدام تأثير الهوائي على مدخلات مقاومة عالية لمكبرات الصوت التشغيلية. لكن تنفيذه العملي حتى وقت قريب كان مستحيلاً بسبب عدم وجود حل أجهزة مناسب.

ما كان مطلوبًا هو مستشعر مدمج صناعي ، يتطابق في السعة ونطاق التردد مع الإمكانات الحيوية ، قادرًا على إعادة إنتاج مجال كهربائي متناوب في شكل تيار أو إشارة جهد وتوفير عزل كلفاني فعال للمريض وجهاز التسجيل.

منذ عام 2012 ، بدأت الشركة البريطانية Plessey Semiconductors في إنتاج مثل هذه العناصر الحساسة. اعتمادًا على الغرض من التشخيص وظروف التطبيق ، تختلف المستشعرات في استهلاك الطاقة وعرض النطاق الترددي والكسب. يكتشف مستشعر EPIC التغييرات في المجال الكهربائي ، تمامًا كما يكتشف مقياس المغنطيسية التغييرات في المجال المغناطيسي. بشكل عام ، لا يتطلب EPIC الاتصال الجسدي بالجسم للكشف عن الجهد الكهربائي.



جهاز استشعار ملحمي وقد قدر

الأطباء وشركات تصنيع المعدات الطبية الحداثة. ظهرت بالفعل العديد من أجهزة تخطيط القلب التسلسلية باستخدام أجهزة استشعار EPIC. في روسيا ، تم إطلاق أول تطوير محلي كامل للدورة يعتمد على هذه التكنولوجيا في الإنتاج. حول ذلك أدناه.

عصر iPhone: رسم القلب في جيبك


في المجتمع العلمي ، المبتكرون المحمولة وأجهزة التشخيص الطبي مشبوهة. يتذكر الجميع القصة الأخيرة مع Theranos ، التي جمعت مليارات الدولارات من أجل حل ثوري لاختبار الدم الذاتي. اتضح أن الشركة ليس لديها في الواقع معدات خاصة بها ، ومن أصل 120 تحليلاً تم الإعلان عنه مبدئيًا ، تم اعتماد واحد فقط لعدة سنوات (للهربس). لم يتم تأكيد "التطور السري" علميا ، وكانت جودة التحليلات أقل من تلك التقليدية.

وهناك أمثلة مماثلة على "الأدوات الطبية" تضر بسمعة الشركات المصنعة المسؤولة بقاعدة البحث الخاصة بهم. على سبيل المثال ، CardioQVARKيوفر بيانات جودة التشخيص. محمي من قبل عدد من براءات الاختراع الدولية وشهادات تسجيل الدولة. وفقا ل كلام المبدعين المشروع، والآن يجري اختبار الجهاز لإنتاج شهادة التسجيل من الجهاز الطبي.

يشبه CardioQVARK حافظة iPhone بحجم 58 جرامًا مع مستشعرين EPIC في الخارج وموصل Apple Lightning القياسي في الداخل للاتصال بهاتف وموصل MicroUSB للتوصيل بجهاز خارجي. يتم تسجيل تخطيط كهربية القلب فيه وفقًا للرصاص القياسي الأول. بالنسبة للإجراء ، يكفي وضع أصابعك على الأقطاب الكهربائية وتشغيل التطبيق المقابل على شاشة الهاتف الذكي.



أخذ مخطط القلب باستخدام جهاز تخطيط القلب المحمول

في حالة أجهزة الاستشعار ، على عكس أقطاب المعادن الكلاسيكية ، لا يهم قوة الاتصال (درجة الضغط). تضمن جودة النتيجة اكتمال وتوحيد مستشعر الإصبع المتداخل.



بطاقة CardioQVARK ، مصدر الصورة: سر الشركة

. 20 ثانية كافية لقراءة المعلومات الكاملة. بعد ذلك ، يتم عرض هذه البيانات على شاشة الهاتف الذكي ، وإذا كان هناك اتصال بالشبكة ، يتم إرسالها إلى "السحابة". يتلقى الطبيب أيضًا من خلال التطبيق الوصول المستهدف إلى تخطيط القلب للمريض المخزن في قاعدة بيانات واحدة ويراقب التغيرات في المؤشرات في الوقت الفعلي. بفضل خوارزميات معالجة البيانات المطورة خصيصًا ، يمكن للطبيب بسهولة رؤية ديناميكيات المؤشرات المختلفة وتنبيه المريض في الوقت المناسب لوجود الأمراض والتدهور.

هناك أجهزة تخطيط قلب متنقلة أخرى - على سبيل المثال ، مشروع AliveCor يتطور بنشاط في الولايات المتحدة الأمريكية ، والتي حصلت بالفعل على شهادة من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية ، وهو أمر صعب للغاية:

الصورة

تم تغطية كلا المشروعين بالفعل في الصحافة وفي Geektimes . من الناحية التاريخية والتكنولوجية ، تعتبر هذه الأجهزة حاليًا في قمة التطور.

إنها الخطوة التالية في تطوير التكنولوجيا الطبية ، التي تفتح إمكانيات واسعة للرصد عن بعد للصحة ، وتشخيص الحالة والمراقبة الوقائية التشغيلية لنظام القلب والأوعية الدموية البشري. وبساطة وسرعة الاستخدام والتطورات التكنولوجية الحديثة التي تكمن وراء النظام بأكمله تسمح لهذه الأجهزة بأن تصبح واحدة من العناصر الأساسية لإنشاء نظام وطني لرصد القلب.

Source: https://habr.com/ru/post/ar397665/

More articles:


All Articles