La evolución de los cardiógrafos: desde habitaciones con baños de sal hasta fundas para iPhone
Las enfermedades cardiovasculares ocupan el primer lugar en la lista de las principales amenazas para la humanidad desde la segunda mitad del siglo pasado. Decidimos considerar el camino evolutivo de los dispositivos de cardiograma: es la accesibilidad y la facilidad de diagnóstico que juegan un papel decisivo en la lucha por la salud de las personas en todo el mundo. La evolución de los electrocardiógrafos en los siglos 20–21: a) Cambridge Scienti c Instrument Company, 1910–1911; b) Sanborn Cardiette Modelo 51, 1939; c) EK1T-03M, 1976; d) Contec ECG80A, 2012
Economía de la salud
La salud y la seguridad se encuentran entre las necesidades básicas. La salud es nuestro principal recurso. Lo invertimos junto con nuestro trabajo y habilidades. Naturalmente, me gustaría saber el estado de este recurso y entender qué tipo de retorno trae su desperdicio.Hoy en día, muchos comienzan a comprender que debe cuidar su salud regularmente. Restaurarlo con nuestro nivel de medicina "gratuita" cuesta enormes fondos de los mismos nervios, es decir, residuos de salud. Esto es lo que en los países desarrollados se entiende como la economía o "industria" de la salud. Si bien el estado ruso está considerando a una persona poco saludable como un objeto de atención, y la prevención de enfermedades se reduce al aumento de los impuestos especiales sobre el tabaco y el alcohol, tenemos que lidiar con los ingresos y gastos de este recurso por nuestra cuenta.Doctores y Gadgets
Entonces, los hechos. El principal recurso del cuerpo humano es el corazón. Hoy, las tasas de mortalidad por enfermedades cardiovasculares en Rusia son amenazantes . En Europa, en general, las cosas no están mucho mejor . Podemos llamar al nuevo modelo de comportamiento la palabra familiar "prevención". La esencia de esto no cambiará. Hay dos opciones: visitas regulares al médico, examen médico (es decir, diagnóstico en equipo profesional) y autodiagnóstico utilizando un dispositivo compacto moderno.
La primera opción está asociada con costos obvios (tiempo, dinero), pero produce un resultado asegurado por la profesionalidad del médico y el nivel del equipo. La segunda opción es un instrumento portátil comercial para controlar los signos vitales y la salud. En la última década, este mercado se ha desarrollado activamente, pero hasta ahora, en torno a los llamados dispositivos portátiles, existe una discusión continua sobre su valor práctico.Si estamos comprometidos con la economía de nuestra salud, necesitamos un resultado garantizado y preciso con un mínimo de costos. ¿Existen dispositivos de autodiagnóstico de nivel profesional en el mercado? Un ejemplo de la distribución masiva de monitores portátiles de presión arterial para pruebas de presión responde afirmativamente a esta pregunta.En la memoria de una generación, el tonómetro de una caja de lápices de carbolita masiva con un indicador de mercurio, una bomba de bombilla de goma y un fonendoscopio se ha convertido en un dispositivo automático compacto equipado con memoria incorporada y una función de análisis de datos. Su precisión es suficiente para el diagnóstico inicial.¿Qué pasa en la electrocardiografía? Resulta que el progreso en esta dirección también es impresionante. Un moderno monitor de frecuencia cardíaca compatible con teléfonos inteligentes proporciona datos de calidad clínica. Pero para entender cómo funciona esto, debe pasar a la historia.La evolución de los cardiógrafos.
La cardiología es una ciencia relativamente joven. Hasta principios del siglo XX, el principal enemigo de la humanidad era la infección. Si el método inglés y el primer dispositivo para medir la presión arterial fueron inventados a mediados del siglo XVIII por el sacerdote inglés Stephen Hales, entonces con la cardiografía fue necesario esperar un par de siglos.Las primeras estadísticas sobre enfermedades cardiovasculares aparecieron en los Estados Unidos con el comienzo del trabajo de la American Heart Association en 1924. El interés en el problema tiene una referencia histórica y territorial clara. Fue en la década de 1920 que América del Norte experimentó un auge en la producción de refrescos. El consumo de azúcar aumentó de 10-15 a 100 libras por persona por año (hoy 150 libras). Comenzó el consumo masivo de margarina y grasas vegetales hidrogenadas. Hasta el momento en que el colesterol y el azúcar (junto con el tabaco) fueron reconocidos como los principales "villanos", quedaba menos de medio siglo.La técnica de electrocardiografía, utilizada como base para todos los cardiógrafos, fue implementada hace más de un siglo por el ganador del Premio Nobel de fisiología y medicina V. Einthoven. Su principio es el siguiente: el trabajo del músculo cardíaco produce campos eléctricos, como resultado las corrientes galvánicas se propagan a lo largo de la superficie del cuerpo humano, que el dispositivo registra. Este procedimiento básico todavía se usa con éxito para diagnosticar la función cardíaca.La primera cardiografía en serie apareció en 1911. ¿Cuál fue este antepasado de los cardiógrafos de Cambridge Scientific Instrument Company? En tamaño y peso, compitió con una fresadora. La grabación se realizó a través de un grabador óptico de proyección en papel fotosensible (cinta). Los electrodos para los tres cables estándar eran baños llenos de solución salina.
Las cardiografías evolucionaron en dos direcciones: aumentar la precisión de las lecturas, facilidad de fijación y reducción de tamaño, portabilidad.En 1942, Golderberg y Wilson propusieron agregar tres cables más al cardiógrafo: unipolar y reforzado. Estos cables se usan cuando los compuestos estándar no son suficientes para el diagnóstico. Todavía se usa un diseño similar en dispositivos de ECG.En la década de 1950, el cardiógrafo estaba equipado con un amplificador de válvulas, una grabadora compacta en rollo de papel con una pluma de tinta y electrodos remotos. El dispositivo se volvió portátil, pero su peso aún alcanzó los diez kilogramos.
Un cardiomonitor portátil de Allen Electric Equipment Company, vendido en los años 50 del siglo pasado.En 1959, el ingeniero estadounidense N. Halter ideó un diseño de cardiografía portátil. El mecanismo fue embalado en una pequeña caja de hasta 2 kg de peso. La grabación de las lecturas del dispositivo no se pudo llevar a cabo en el consultorio del médico, sino donde se encuentra el paciente en ese momento. Así comenzó la era de los cardiógrafos portátiles.
Monitor Holter, 1959El uso de componentes semiconductores ayudó a hacer realidad esta idea en 1960-1970. El cardiógrafo se ha convertido en un dispositivo verdaderamente portátil. Su tamaño y peso son iguales al volumen de papel de la enciclopedia. El dispositivo recibió energía de la batería, y su resistencia a factores externos y confiabilidad aumentó tanto que el satélite de Tura Heyerdahl, el médico y viajero Yuri Senkevich, llevó repetidamente un electrocardiógrafo doméstico con él en una expedición y lo elogió. Fue el revolucionario modelo de un solo canal EK1T-03M de 1976, que más tarde también visitó el Polo Norte.
Cardiógrafo portátil EK1T-03MCardiógrafos modernos
En las últimas décadas, las dimensiones de los cardiógrafos han disminuido significativamente, los dispositivos se han vuelto multicanal y más seguros para los pacientes. Estaban equipados con funciones automáticas de análisis de cardiogramas, impresoras térmicas compactas e interfaces para intercambiar datos con computadoras. Pero la idea seguía siendo la misma: el dispositivo utilizaba un conjunto de cables con electrodos corporales para el registro galvánico de la diferencia de potencial.En el mundo de los cardiógrafos, existe un equipo y dispositivos médicos profesionales para el diagnóstico primario y pre-médico. Este último puede ser en forma de pegatinas desechables especiales que se colocan en el corazón, o unidades flash con un puerto USB o pulseras con sensores inalámbricos, acelerómetros que responden a los latidos del corazón. Es decir, todo lo que se relaciona con la categoría de dispositivos portátiles.Para todos los cardiógrafos, hay un problema. La corriente alterna de la superficie de la piel contiene mucho ruido. El dispositivo puede mostrar la "contribución" no normalizada de la conducción muscular, vascular, cutánea, electricidad estática, polarización de electrodos, la composición de electrolitos fisiológicos, etc. En el caso de equipos profesionales, la tarea de ahorrar tiempo y diagnósticos precisos se resuelve mediante el uso de cardiógrafos multicanal. Pero para dispositivos portátiles, el problema del "ruido" puede resolverse.Puede deshacerse de los "intermediarios" mediante la medición directa del campo eléctrico variable del corazón. La idea tiene más de 20 años. La opción más fácil es usar el efecto de antena en las entradas de alta impedancia de los amplificadores operacionales. Pero su implementación práctica hasta hace poco era imposible debido a la falta de una solución de hardware adecuada.Lo que se necesitaba era un sensor compacto industrial, combinado en amplitud y banda de frecuencia con biopotenciales, capaz de reproducir un campo eléctrico alterno en forma de una señal de corriente o voltaje y proporcionar un aislamiento galvánico efectivo del paciente y el dispositivo de registro.Desde 2012, la compañía británica Plessey Semiconductors comenzó a producir elementos tan sensibles. Según el propósito del diagnóstico y las condiciones de la aplicación, los sensores difieren en consumo de energía, ancho de banda y ganancia. Un sensor EPIC detecta cambios en un campo eléctrico, tal como un magnetómetro detecta cambios en un campo magnético. En general, EPIC no requiere contacto físico con el cuerpo para detectar el potencial eléctrico.
Sensor épicoLos médicos y los fabricantes de equipos médicos han apreciado la novedad. Ya han aparecido varios cardiógrafos en serie que utilizan sensores EPIC. En Rusia, el primer desarrollo nacional de ciclo completo basado en esta tecnología ya se lanzó a la producción. Sobre esto a continuación.Era del iPhone: cardiógrafo en tu bolsillo
En la comunidad científica, los innovadores portátiles y los dispositivos de diagnóstico médico son sospechosos. Todos recuerdan la historia reciente con Theranos , que recaudó miles de millones de dólares para una solución revolucionaria a los análisis de sangre de autoevaluación. Resultó que la compañía en realidad no tiene su propio equipo, y de los 120 análisis anunciados inicialmente, solo uno fue certificado por varios años (para el herpes). El "desarrollo secreto" no fue confirmado científicamente, y la calidad de los análisis fue inferior a los tradicionales.Ejemplos similares de "aparatos médicos" están dañando la reputación de los fabricantes responsables con su propia base de investigación. Por ejemplo, CardioQVARKproporciona datos de calidad de diagnóstico. Está protegido por una serie de patentes internacionales y certificados de registro estatales. Según los creadores del proyecto, el dispositivo se está probando actualmente para obtener un certificado de registro para un dispositivo médico.CardioQVARK parece una carcasa de iPhone de 58 g con dos sensores EPIC en el exterior, un conector Apple Lightning estándar en el interior para conectarse a un teléfono y un conector MicroUSB para conectarse a un dispositivo externo. El ECG se registra en él según el cable estándar I. Para el procedimiento, es suficiente con poner los dedos en los electrodos y ejecutar la aplicación correspondiente en la pantalla del teléfono inteligente.
Tomar un cardiograma usando un cardiógrafo móvilEn el caso de los sensores, a diferencia de los electrodos metálicos clásicos, la fuerza de contacto (grado de presión) no importa. La calidad del resultado garantiza la integridad y uniformidad del sensor de dedo superpuesto.
Tarjeta CardioQVARK, fuente de la imagen: Company Secret.20segundos son suficientes para leer la información completa. Después de eso, estos datos se muestran en la pantalla del teléfono inteligente y, si hay una conexión a la red, se envían a la "nube". El médico también a través de la aplicación recibe acceso dirigido al ECG del paciente almacenado en una sola base de datos y monitorea los cambios en los indicadores en tiempo real. Gracias a los algoritmos de procesamiento de datos especialmente desarrollados, un médico puede ver fácilmente la dinámica de varios indicadores y alertar oportunamente a un paciente sobre la presencia de patologías y degradaciones.Hay otros cardiógrafos móviles, por ejemplo, el proyecto AliveCor se está desarrollando activamente en los EE . UU. , Que ya recibió un certificado de la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU., Lo cual es muy difícil:
ambos proyectos ya se han cubierto en la prensa y en Geektimes . En términos históricos y tecnológicos, tales dispositivos están actualmente en el pináculo de la evolución.Son el siguiente paso en el desarrollo de la tecnología médica, que abre amplias posibilidades para la monitorización remota de la salud, el diagnóstico de la afección y la monitorización preventiva operativa del sistema cardiovascular humano. Y la simplicidad y velocidad de uso y los desarrollos tecnológicos modernos que subyacen en todo el sistema permiten que estos dispositivos se conviertan en uno de los elementos básicos para crear un sistema nacional de monitoreo cardíaco mHealth. Source: https://habr.com/ru/post/es397665/
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