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L'évolution des cardiographes: des salles avec bains de sel aux coques iPhone

Les maladies cardiovasculaires occupent la première place dans la liste des principales menaces pesant sur l'humanité depuis la seconde moitié du siècle dernier. Nous avons décidé de considérer le chemin évolutif des appareils de cardiogramme - ce sont l'accessibilité et la facilité de diagnostic qui jouent un rôle décisif dans la lutte pour la santé des personnes à travers le monde. L'évolution des électrocardiographes au cours des 20-21 siècles: a) Cambridge Scienti c Instrument Company, 1910-1911; b) Sanborn Cardiette modèle 51, 1939; c) EK1T-03M, 1976; d) Contec ECG80A, 2012





Économie de la santé


La santé et la sécurité font partie des besoins fondamentaux. La santé est notre principale ressource. Nous l'investissons avec notre travail et nos compétences. Naturellement, j'aimerais connaître l'état de cette ressource et comprendre quel type de retour ses déchets entraînent.

Aujourd'hui, beaucoup commencent à comprendre que vous devez faire régulièrement votre santé. Le restaurer avec notre niveau de médecine «gratuite» coûte d'énormes fonds des mêmes nerfs, c'est-à-dire des résidus de santé. C'est ce que l'on entend dans les pays développés comme l'économie ou "l'industrie" de la santé. Alors que l'État russe considère une personne malsaine comme un objet d'attention et que la prévention des maladies se réduit à une augmentation des taxes d'accise sur le tabac et l'alcool, nous devons gérer seuls les revenus et les dépenses de cette ressource.

Médecins et gadgets


Donc, les faits. La principale ressource du corps humain est le cœur. Aujourd'hui, les taux de mortalité dus aux maladies cardiovasculaires en Russie sont menaçants . En Europe, dans l'ensemble, les choses ne vont pas beaucoup mieux . On peut appeler le nouveau modèle de comportement le mot familier «prévention». L'essence de cela ne changera pas. Il existe deux options: visites régulières chez le médecin, examen médical (c'est-à-dire diagnostic sur un équipement professionnel) et autodiagnostic à l'aide d'un appareil compact moderne.



La première option est associée à des coûts évidents (temps, argent), mais elle produit un résultat assuré par le professionnalisme du médecin et le niveau d'équipement. La deuxième option est un instrument portable commercial pour surveiller les signes vitaux et la santé. Au cours de la dernière décennie, ce marché s'est activement développé, mais jusqu'à présent, autour des soi-disant appareils portables, il y a une discussion continue sur leur valeur pratique.

Si nous sommes engagés dans l'économie de notre santé, nous avons besoin d'un résultat précis et garanti avec un minimum de coûts. Existe-t-il des appareils d'autodiagnostic de niveau professionnel sur le marché? Un exemple de la distribution de masse des tensiomètres portables pour les tests de pression répond à cette question par l'affirmative.

En mémoire d'une génération, le tonomètre d'un étui à crayons en carbolite massif avec un indicateur de mercure, une pompe à bulbe en caoutchouc et un phonendoscope est devenu un appareil automatique compact équipé d'une mémoire intégrée et d'une fonction d'analyse de données. Sa précision est suffisante pour le diagnostic initial.

Que se passe-t-il en électrocardiographie? Il s'avère que les progrès dans cette direction sont également impressionnants. Un moniteur de fréquence cardiaque moderne compatible avec un smartphone fournit des données de qualité clinique. Mais pour comprendre comment cela fonctionne, vous devez vous tourner vers l'histoire.

L'évolution des cardiographes


La cardiologie est une science relativement jeune. Jusqu'au début du XXe siècle, le principal ennemi de l'humanité était l'infection. Si la méthode de mesure et le premier appareil de mesure de la pression artérielle ont été inventés au milieu du XVIIIe siècle par le prêtre anglais Stephen Hales, alors avec la cardiographie, il a fallu attendre quelques siècles.

Les premières statistiques sur les maladies cardiovasculaires sont apparues aux États-Unis avec le début des travaux de l'American Heart Association en 1924. L'intérêt pour le problème a une référence historique et territoriale claire. C'est dans les années 1920 que l'Amérique du Nord a connu un boom de la production de boissons gazeuses. La consommation de sucre est passée de 10 à 100 livres par personne et par an (aujourd'hui 150 livres). La consommation de masse de margarine et de graisses végétales hydrogénées a commencé. Jusqu'au moment où le cholestérol et le sucre (ainsi que le tabac) étaient reconnus comme les principaux "méchants", il restait moins d'un demi-siècle.

La technique d'électrocardiographie, utilisée comme base pour tous les cardiographes, a été mise en œuvre il y a plus d'un siècle par le lauréat du prix Nobel de physiologie et médecine V. Einthoven. Son principe est le suivant: le travail du muscle cardiaque produit des champs électriques, en conséquence des courants galvaniques se propagent le long de la surface du corps humain, que l'appareil enregistre. Cette procédure de base est toujours utilisée avec succès pour diagnostiquer la fonction cardiaque.

Le premier cardiographe en série est apparu en 1911. Quel était cet ancêtre des cardiographes de Cambridge Scientific Instrument Company? En taille et en poids, il a concouru avec une fraiseuse. L'enregistrement a été effectué au moyen d'un enregistreur optique à projection sur papier photosensible (bande). Les électrodes des trois fils standard étaient des bains remplis de solution saline.



Les cardiographes ont évolué dans deux directions: augmentation de la précision des relevés, facilité de fixation et de réduction de taille, portabilité.

En 1942, Golderberg et Wilson ont proposé d'ajouter trois autres sondes au cardiographe - unipolaires et renforcées. Ces sondes sont utilisées lorsque les composés standard ne sont pas suffisants pour le diagnostic. Une conception similaire dans les appareils ECG est toujours utilisée.

Dans les années 1950, le cardiographe était équipé d'un amplificateur à tube, d'un enregistreur compact sur papier rouleau avec un stylo à encre et d'électrodes de patch à distance. L'appareil est devenu portable, mais son poids atteignait encore dix kilogrammes.



Un cardiomonitor portable par Allen Electric Equipment Company, vendu dans les années 1950.

En 1959, l'ingénieur américain N. Halter a conçu un cardiographe portable. Le mécanisme était emballé dans un petit boîtier pesant jusqu'à 2 kg. L'enregistrement des lectures de l'appareil n'a pas pu être effectué dans le cabinet du médecin, mais là où se trouvait le patient lui-même à ce moment-là. C'est ainsi qu'a commencé l'ère des cardiographes portables.



Moniteur Holter, 1959

L'utilisation de composants semi-conducteurs a permis de réaliser cette idée en 1960-1970. Le cardiographe est devenu un appareil vraiment portable. Sa taille et son poids sont égaux au volume de papier de l'encyclopédie. L'appareil a été alimenté par batterie, et sa résistance aux facteurs externes et à sa fiabilité a tellement augmenté que le satellite de Tura Heyerdahl, le médecin et voyageur Yuri Senkevich, a pris à plusieurs reprises un électrocardiographe domestique avec lui lors d'une expédition et l'a félicité. C'était le modèle révolutionnaire monocanal EK1T-03M de 1976, qui a également visité le Pôle Nord.



Cardiographe portable EK1T-03M

Cardiographes modernes


Au cours des dernières décennies, les dimensions des cardiographes ont considérablement diminué, les appareils sont devenus multicanaux et plus sûrs pour les patients. Ils étaient équipés de fonctions d'analyse automatique du cardiogramme, d'imprimantes thermiques compactes et d'interfaces pour l'échange de données avec des ordinateurs. Mais l'idée est restée la même: l'appareil a utilisé un ensemble de fils avec des électrodes corporelles pour l'enregistrement galvanique de la différence de potentiel.

Dans le monde des cardiographes, il existe un équipement et des appareils médicaux professionnels pour le diagnostic pré-médical primaire. Ces derniers peuvent se présenter sous la forme d'autocollants jetables spéciaux placés dans le cœur, ou de lecteurs flash avec port USB ou de bracelets avec capteurs sans fil, d'accéléromètres qui répondent aux battements cardiaques. Autrement dit, tout ce qui concerne la catégorie des appareils portables.

Pour tous les cardiographes, il y a un problème. Le courant alternatif de la surface de la peau contient beaucoup de bruit. L'appareil peut afficher la «contribution» non normalisée de la conductivité musculaire, vasculaire, cutanée, de l'électricité statique, de la polarisation des électrodes, de la composition des électrolytes physiologiques, etc. Dans le cas d'un équipement professionnel, la tâche de gagner du temps et des diagnostics précis est résolue par l'utilisation de cardiographes multicanaux. Mais pour les appareils portables, le problème du "bruit" peut être résolu.

Vous pouvez vous débarrasser des «intermédiaires» en mesurant directement le champ électrique variable du cœur. L'idée a plus de 20 ans. L'option la plus simple consiste à utiliser l'effet d'antenne sur les entrées haute impédance des amplificateurs opérationnels. Mais sa mise en œuvre pratique jusqu'à récemment était impossible en raison de l'absence d'une solution matérielle appropriée.

Ce qu'il fallait, c'était un capteur compact industriel, assorti en amplitude et en bande de fréquence avec des biopotentiels, capable de reproduire un champ électrique alternatif sous la forme d'un signal de courant ou de tension et de fournir une isolation galvanique efficace du patient et de l'appareil d'enregistrement.

Depuis 2012, la société britannique Plessey Semiconductors a commencé à produire de tels éléments sensibles. Selon l'objectif du diagnostic et les conditions d'application, les capteurs diffèrent en termes de consommation d'énergie, de bande passante et de gain. Un capteur EPIC détecte les changements dans un champ électrique, tout comme un magnétomètre détecte les changements dans un champ magnétique. En général, l'EPIC ne nécessite pas de contact physique avec le corps pour détecter le potentiel électrique.



Capteur épique

Les médecins et les fabricants d'équipements médicaux ont apprécié la nouveauté. Plusieurs cardiographes en série utilisant des capteurs EPIC sont déjà apparus. En Russie, le premier développement domestique à cycle complet basé sur cette technologie a déjà été lancé en production. À ce sujet ci-dessous.

Ère iPhone: cardiographe dans votre poche


Dans la communauté scientifique, les innovateurs portables et les appareils de diagnostic médical sont suspects. Tout le monde se souvient de l' histoire récente avec Theranos , qui a collecté des milliards de dollars pour une solution révolutionnaire aux tests sanguins auto-testés. Il s'est avéré que l'entreprise ne disposait en fait pas de son propre matériel, et sur 120 analyses initialement annoncées, une seule était certifiée depuis plusieurs années (pour l'herpès). Le "développement secret" n'a pas été scientifiquement confirmé et la qualité des analyses était inférieure à celles traditionnelles.

Des exemples similaires de «gadgets médicaux» portent atteinte à la réputation des fabricants responsables disposant de leur propre base de recherche. Par exemple, CardioQVARKfournit des données de qualité diagnostique. Il est protégé par un certain nombre de brevets internationaux et de certificats d'enregistrement d'État. Selon les créateurs du projet, l'appareil est actuellement testé pour obtenir un certificat d'enregistrement pour un appareil médical.

CardioQVARK ressemble à un étui pour iPhone de 58 g avec deux capteurs EPIC à l'extérieur, un connecteur Apple Lightning standard à l'intérieur pour la connexion à un téléphone et un connecteur MicroUSB pour la connexion à un appareil externe. L'ECG y est enregistré selon la dérivation standard I. Pour la procédure, il suffit de mettre les doigts sur les électrodes et d'exécuter l'application correspondante sur l'écran du smartphone.



Prendre un cardiogramme à l'aide d'un cardiographe mobile

Dans le cas des capteurs, contrairement aux électrodes métalliques classiques, la force de contact (degré de pression) n'a pas d'importance. La qualité du résultat garantit l'exhaustivité et l'uniformité du capteur de doigt qui se chevauchent.



Carte CardioQVARK, source de l'image: Company Secret.20

secondes suffisent pour lire l'intégralité des informations. Après cela, ces données sont affichées sur l'écran du smartphone et, s'il y a une connexion au réseau, sont envoyées au "cloud". Le médecin reçoit également via l'application un accès ciblé à l'ECG du patient stocké dans une base de données unique et surveille les changements d'indicateurs en temps réel. Grâce à des algorithmes de traitement des données spécialement développés, un médecin peut facilement voir la dynamique de divers indicateurs et alerter en temps opportun un patient de la présence de pathologies et de dégradations.

Il existe d'autres cardiographes mobiles - par exemple, le projet AliveCor se développe activement aux États-Unis , qui a déjà reçu un certificat de la Food and Drug Administration des États-Unis, ce qui est très difficile: les

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deux projets ont déjà été traités dans la presse et à Geektimes . En termes historiques et technologiques, ces dispositifs sont actuellement au sommet de l'évolution.

Ils constituent la prochaine étape dans le développement de la technologie médicale, qui ouvre de vastes possibilités pour la surveillance à distance de la santé, le diagnostic de l'état et la surveillance préventive opérationnelle du système cardiovasculaire humain. Et la simplicité et la rapidité d'utilisation et les développements technologiques modernes qui sous-tendent l'ensemble du système permettent à ces appareils de devenir l'un des éléments de base pour la création d'un système national de surveillance cardiaque mHealth.

Source: https://habr.com/ru/post/fr397665/

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