Geekly articles weekly

Evolusi kardiograf: dari kamar dengan pemandian garam hingga kotak iPhone

Penyakit kardiovaskular menempati tempat pertama dalam daftar ancaman utama bagi umat manusia sejak paruh kedua abad terakhir. Kami memutuskan untuk mempertimbangkan jalur evolusi perangkat kardiogram - aksesibilitas dan kemudahan diagnosis yang memainkan peran penting dalam perjuangan untuk kesehatan orang di seluruh dunia. Evolusi elektrokardiograf pada abad 20–21: a) Perusahaan Instrumen Cambridge Scienti, 1910–1911; b) Sanborn Cardiette Model 51, 1939; c) EK1T-03M, 1976; d) Contec ECG80A, 2012





Ekonomi kesehatan


Kesehatan dan keselamatan adalah salah satu kebutuhan dasar. Kesehatan adalah sumber utama kami. Kami menginvestasikannya bersama dengan pekerjaan dan keterampilan kami. Secara alami, saya ingin mengetahui keadaan sumber daya ini dan memahami jenis pengembalian limbah apa yang dihasilkannya.

Saat ini, banyak yang mulai memahami bahwa Anda perlu melakukan kesehatan secara teratur. Untuk memulihkannya dengan obat "bebas" tingkat kami membutuhkan dana besar dari saraf yang sama, yaitu residu kesehatan. Inilah yang di negara maju dipahami sebagai ekonomi atau "industri" kesehatan. Sementara negara Rusia sedang mempertimbangkan orang yang tidak sehat sebagai objek perhatian, dan pencegahan penyakit dikurangi menjadi meningkatnya pajak cukai tembakau dan alkohol, kita harus berurusan dengan pendapatan dan konsumsi sumber daya ini sendiri.

Dokter dan Gadget


Jadi faktanya. Sumber utama tubuh manusia adalah jantung. Saat ini, tingkat kematian akibat penyakit kardiovaskular di Rusia mengancam . Di Eropa, secara keseluruhan, segalanya tidak jauh lebih baik . Kita dapat menyebut model perilaku yang baru ini dengan kata yang dikenal sebagai "pencegahan". Inti dari ini tidak akan berubah. Ada dua opsi: kunjungan rutin ke dokter, pemeriksaan medis (yaitu, diagnosis pada peralatan profesional) dan diagnosis diri menggunakan perangkat kompak modern.



Opsi pertama dikaitkan dengan biaya yang jelas (waktu, uang), tetapi menghasilkan hasil yang dijamin oleh profesionalisme dokter dan tingkat peralatan. Pilihan kedua adalah instrumen portabel komersial untuk memantau tanda-tanda vital dan kesehatan. Dalam dekade terakhir, pasar ini telah secara aktif berkembang, tetapi sampai sekarang, di sekitar apa yang disebut perangkat yang dapat dikenakan, ada diskusi berkelanjutan tentang nilai praktisnya.

Jika kita terlibat dalam ekonomi kesehatan kita, kita membutuhkan hasil yang dijamin dan akurat dengan biaya minimum. Apakah ada alat diagnosis mandiri tingkat profesional di pasaran? Contoh distribusi massa monitor tekanan darah portabel untuk pengujian tekanan menjawab pertanyaan ini di afirmatif.

Dalam memori satu generasi, tonometer dari kotak pensil karbolit besar dengan indikator merkuri, pompa bohlam karet, dan phonendoscope telah berubah menjadi perangkat otomatis yang ringkas yang dilengkapi dengan memori yang terpasang di dalam dan fungsi analisis data. Akurasinya cukup untuk diagnosis awal.

Apa yang terjadi dalam elektrokardiografi? Ternyata kemajuan dalam arah ini juga mengesankan. Monitor detak jantung yang kompatibel dengan smartphone modern menyediakan data kualitas klinis. Tetapi untuk memahami bagaimana ini bekerja, Anda perlu beralih ke sejarah.

Evolusi kardiograf


Kardiologi adalah ilmu yang relatif muda. Sampai awal abad ke-20, musuh utama umat manusia adalah infeksi. Jika metode pengukuran dan alat pertama untuk mengukur tekanan darah ditemukan pada pertengahan abad XVIII oleh pendeta Inggris Stephen Hales, maka dengan kardiografi perlu menunggu beberapa abad.

Statistik pertama tentang penyakit kardiovaskular muncul di AS dengan awal pekerjaan American Heart Association pada tahun 1924. Ketertarikan pada masalah memiliki referensi sejarah dan wilayah yang jelas. Itu pada tahun 1920-an bahwa Amerika Utara mengalami booming dalam produksi minuman ringan. Konsumsi gula melonjak dari 10-15 ke 100 pound per orang per tahun (hari ini 150 pound). Konsumsi masal margarin dan lemak nabati terhidrogenasi dimulai. Sampai saat kolesterol dan gula (bersama dengan tembakau) diakui sebagai "penjahat" utama, kurang dari setengah abad masih ada.

Teknik elektrokardiografi, yang digunakan sebagai dasar untuk semua kardiograf, diimplementasikan lebih dari seabad yang lalu oleh pemenang Hadiah Nobel dalam bidang fisiologi dan kedokteran V. Einthoven. Prinsipnya adalah sebagai berikut: pekerjaan otot jantung menghasilkan medan listrik, akibatnya arus galvanik merambat di sepanjang permukaan tubuh manusia, yang didaftarkan oleh perangkat. Prosedur dasar ini masih berhasil digunakan untuk mendiagnosis fungsi jantung.

Seri kardiograf pertama kali muncul pada tahun 1911. Apa leluhur dari kardiograf Cambridge Scientific Instrument Company ini? Dalam ukuran dan berat, ia bersaing dengan mesin penggilingan. Perekaman dilakukan melalui perekam optik proyeksi pada kertas fotosensitif (tape). Elektroda untuk tiga sadapan standar adalah bak berisi saline.



Kardiograf berkembang dalam dua arah: meningkatkan akurasi pengambilan bacaan, kemudahan fiksasi dan pengurangan ukuran, portabilitas.

Pada tahun 1942, Golderberg dan Wilson mengusulkan menambahkan tiga arahan lagi ke kardiograf - unipolar dan diperkuat. Sadapan ini digunakan ketika senyawa standar tidak cukup untuk diagnosis. Desain serupa di perangkat EKG masih digunakan.

Pada 1950-an, kardiograf dilengkapi dengan penguat tabung, perekam kompak pada kertas gulungan dengan pena tinta, dan elektroda tempel jarak jauh. Perangkat itu menjadi portabel, tetapi beratnya masih mencapai sepuluh kilogram.



Sebuah cardiomonitor portabel oleh Allen Electric Equipment Company, dijual pada tahun 50-an abad lalu.Pada

tahun 1959, insinyur Amerika N. Halter datang dengan desain kardiograf portabel. Mekanisme itu dikemas dalam wadah kecil hingga 2 kg. Rekaman bacaan perangkat tidak dapat dilakukan di kantor dokter, tetapi di mana pasien sendiri saat itu. Maka dimulailah era kardiograf portabel.



Holter Monitor, 1959

Penggunaan komponen semikonduktor membantu mewujudkan ide ini pada 1960-1970. Kardiograf telah menjadi perangkat yang benar-benar portabel. Ukuran dan beratnya sama dengan volume kertas ensiklopedia. Perangkat ini menerima daya baterai, dan daya tahannya terhadap faktor eksternal dan keandalannya meningkat sedemikian rupa sehingga satelit, dokter, dan pelancong Tura Heyerdahl, Yury Senkevich, berulang kali membawa elektrokardiograf domestik bersamanya dalam ekspedisi dan memberinya peringkat tinggi. Itu adalah model saluran tunggal revolusioner EK1T-03M 1976, yang kemudian juga mengunjungi Kutub Utara.



Kardiograf portabel EK1T-03M

Kardiografi modern


Selama beberapa dekade terakhir, dimensi kardiograf telah menurun secara signifikan, perangkat menjadi multi-channel dan lebih aman bagi pasien. Mereka dilengkapi dengan fungsi analisis kardiogram otomatis, printer termal kompak dan antarmuka untuk bertukar data dengan komputer. Tapi idenya tetap sama: perangkat menggunakan satu set kabel dengan elektroda tubuh untuk pendaftaran galvanik dari perbedaan potensial.

Dalam dunia kardiograf, ada peralatan dan perangkat medis profesional untuk diagnosis primer dan pra-medis. Yang terakhir ini bisa dalam bentuk stiker sekali pakai khusus yang diletakkan di jantung, atau flash drive dengan port USB atau gelang dengan sensor nirkabel, akselerometer yang merespons detak jantung. Artinya, semua itu berkaitan dengan kategori perangkat yang bisa dipakai.

Untuk semua kardiograf, ada satu masalah. Arus bolak-balik dari permukaan kulit mengandung banyak kebisingan. Perangkat ini dapat menampilkan "kontribusi" otot, vaskular, konduktivitas kulit, listrik statis, polarisasi elektroda yang tidak dinormalisasi, komposisi elektrolit fisiologis, dan sebagainya. Dalam hal peralatan profesional, tugas menghemat waktu dan diagnostik yang akurat diselesaikan dengan penggunaan kardiograf multi-saluran. Namun untuk perangkat portabel, masalah "noise" dapat diselesaikan.

Anda dapat menyingkirkan "perantara" dengan pengukuran langsung dari medan listrik variabel jantung. Idenya lebih dari 20 tahun. Opsi termudah adalah menggunakan efek antena pada input impedansi tinggi dari amplifier operasional. Tetapi implementasi praktisnya sampai saat ini tidak mungkin karena kurangnya solusi perangkat keras yang sesuai.

Yang dibutuhkan adalah sensor compact industri, yang cocok dengan amplitudo dan pita frekuensi dengan biopotensial, yang mampu mereproduksi medan listrik bolak-balik dalam bentuk sinyal arus atau tegangan dan menyediakan isolasi galvanik yang efektif untuk pasien dan alat perekam.

Sejak 2012, perusahaan Inggris Plessey Semiconductors mulai memproduksi elemen sensitif tersebut. Tergantung pada tujuan diagnosis dan kondisi aplikasi, sensor berbeda dalam konsumsi daya, bandwidth dan gain. Sensor EPIC mendeteksi perubahan dalam medan listrik, sama seperti magnetometer mendeteksi perubahan dalam medan magnet. Secara umum, EPIC tidak memerlukan kontak fisik dengan tubuh untuk mendeteksi potensi listrik.



Sensor epik

Dokter dan produsen peralatan medis menghargai hal baru ini. Beberapa kardiograf serial menggunakan sensor EPIC telah muncul. Di Rusia, pengembangan siklus penuh domestik pertama berdasarkan teknologi ini telah diluncurkan ke produksi. Tentang itu di bawah ini.

Era iPhone: kardiograf di saku Anda


Dalam komunitas ilmiah, inovator portabel dan perangkat diagnostik medis mencurigakan. Semua orang ingat cerita baru-baru ini dengan Theranos , yang mengumpulkan miliaran dolar untuk solusi revolusioner untuk tes darah swa uji. Ternyata perusahaan itu sebenarnya tidak memiliki peralatan sendiri, dan dari 120 analisis yang awalnya diumumkan, hanya satu yang disertifikasi selama beberapa tahun (untuk herpes). "Pengembangan rahasia" tidak dikonfirmasi secara ilmiah, dan kualitas analisisnya lebih rendah daripada yang tradisional.

Contoh serupa dari "gadget medis" merusak reputasi produsen yang bertanggung jawab dengan basis penelitian mereka sendiri. Misalnya, CardioQVARKmenyediakan data kualitas diagnostik. Itu dilindungi oleh sejumlah paten internasional dan sertifikat pendaftaran negara. Menurut kata-kata pencipta proyek, sekarang perangkat sedang diuji untuk menghasilkan sertifikat pendaftaran dari perangkat medis.

CardioQVARK terlihat seperti casing iPhone 58 g dengan dua sensor EPIC di bagian luar, konektor Apple Lightning standar di bagian dalam untuk menghubungkan ke telepon, dan konektor MicroUSB untuk menghubungkan ke perangkat eksternal. ECG direkam di dalamnya sesuai dengan lead standar I. Untuk prosedur ini, cukup dengan meletakkan jari Anda pada elektroda dan menjalankan aplikasi yang sesuai pada layar smartphone.



Mengambil kardiogram menggunakan kardiograf seluler

Dalam kasus sensor, tidak seperti elektroda logam klasik, gaya kontak (tingkat penekanan) tidak masalah. Kualitas hasil memastikan kelengkapan dan keseragaman sensor jari yang tumpang tindih.



Kartu CardioQVARK, sumber gambar: Rahasia Perusahaan

. 20 detik sudah cukup untuk membaca informasi lengkap. Setelah itu, data ini ditampilkan di layar ponsel cerdas dan, jika ada koneksi ke jaringan, dikirim ke "cloud". Dokter juga melalui aplikasi menerima akses yang ditargetkan ke EKG pasien yang disimpan dalam satu basis data dan memantau perubahan indikator secara real time. Berkat algoritma pemrosesan data yang dikembangkan secara khusus, seorang dokter dapat dengan mudah melihat dinamika berbagai indikator dan mengingatkan pasien secara tepat waktu akan keberadaan patologi dan degradasi.

Ada kardiograf seluler lainnya - misalnya, proyek AliveCor secara aktif berkembang di AS , yang telah menerima sertifikat dari Badan Pengawasan Obat dan Makanan AS, yang sangat sulit:

gambar

Kedua proyek telah diliput oleh pers dan di Geektimes . Dalam istilah historis dan teknologi, perangkat tersebut saat ini berada di puncak evolusi.

Mereka adalah langkah berikutnya dalam pengembangan teknologi medis, yang membuka kemungkinan luas untuk pemantauan kesehatan jarak jauh, diagnosa kondisi dan pemantauan operasional pencegahan sistem kardiovaskular manusia. Dan kesederhanaan dan kecepatan penggunaan dan perkembangan teknologi modern yang mendasari seluruh sistem memungkinkan perangkat tersebut menjadi salah satu elemen dasar untuk menciptakan sistem pemantauan jantung mHealth nasional.

Source: https://habr.com/ru/post/id397665/

More articles:


All Articles