Geekly articles weekly

A evolução das cardiografias: de salas com banhos de sal a capas para iPhone

As doenças cardiovasculares ocupam o primeiro lugar na lista das principais ameaças à humanidade desde a segunda metade do século passado. Decidimos considerar o caminho evolutivo dos dispositivos de cardiograma - é a acessibilidade e a facilidade de diagnóstico que desempenham um papel decisivo na luta pela saúde das pessoas em todo o mundo. A evolução dos eletrocardiógrafos nos séculos 20–21: a) Cambridge Scienti c Instrument Company, 1910–1911; b) Sanborn Cardiette Model 51, 1939; c) EK1T-03M, 1976; d) Contec ECG80A, 2012





Economia da saúde


Saúde e segurança estão entre as necessidades básicas. A saúde é o nosso principal recurso. Investimos isso junto com nosso trabalho e habilidades. Naturalmente, gostaria de conhecer o estado desse recurso e entender que tipo de retorno seu desperdício traz.

Hoje, muitos estão começando a entender que você precisa fazer sua saúde regularmente. Restaurá-lo com nosso nível de medicamento "gratuito" custa enormes fundos dos mesmos nervos, isto é, resíduos de saúde. É o que nos países desenvolvidos é entendido como a economia ou "indústria" da saúde. Enquanto o estado russo está considerando uma pessoa doentia como um objeto de atenção, e a prevenção de doenças é reduzida ao aumento dos impostos sobre o consumo de tabaco e álcool, temos que lidar com a receita e a despesa desse recurso por conta própria.

Médicos e Gadgets


Então, os fatos. O principal recurso do corpo humano é o coração. Hoje, as taxas de mortalidade por doenças cardiovasculares na Rússia são ameaçadoras . Na Europa, no geral, as coisas não são muito melhores . Podemos chamar o novo modelo de comportamento de familiar palavra "prevenção". A essência disso não vai mudar. Existem duas opções: visitas regulares ao médico, exame médico (isto é, diagnóstico em equipamento profissional) e autodiagnóstico usando um moderno aparelho compacto.



A primeira opção está associada a custos óbvios (tempo, dinheiro), mas produz um resultado garantido pelo profissionalismo do médico e pelo nível do equipamento. A segunda opção é um instrumento portátil comercial para monitorar sinais vitais e saúde. Na última década, esse mercado vem se desenvolvendo ativamente, mas até agora, em torno dos chamados dispositivos portáteis, há uma discussão em andamento sobre seu valor prático.

Se estamos envolvidos na economia de nossa saúde, precisamos de um resultado preciso e garantido, com um mínimo de custos. Existem dispositivos de autodiagnóstico de nível profissional no mercado? Um exemplo da distribuição em massa de monitores portáteis de pressão arterial para teste de pressão responde afirmativamente a essa pergunta.

Na memória de uma geração, o tonômetro de uma enorme caixa de lápis de carbolite com um indicador de mercúrio, uma bomba de bulbo de borracha e um estetoscópio se transformou em um dispositivo automático compacto equipado com memória embutida e uma função de análise de dados. Sua precisão é suficiente para o diagnóstico inicial.

O que acontece na eletrocardiografia? Acontece que o progresso nessa direção também é impressionante. Um moderno monitor de freqüência cardíaca compatível com smartphone fornece dados de qualidade clínica. Mas para entender como isso funciona, você precisa se voltar para a história.

A evolução dos cardiógrafos


A cardiologia é uma ciência relativamente jovem. Até o início do século 20, o principal inimigo da humanidade era a infecção. Se o método de medição e o primeiro dispositivo para medir a pressão arterial foram inventados em meados do século XVIII pelo padre inglês Stephen Hales, então, com uma cardiografia, foi necessário esperar mais alguns séculos.

As primeiras estatísticas sobre doenças cardiovasculares apareceram nos EUA com o início do trabalho da American Heart Association em 1924. O interesse no problema tem uma referência histórica e territorial clara. Foi na década de 1920 que a América do Norte experimentou um boom na produção de refrigerantes. O consumo de açúcar saltou de 10-15 para 100 libras por pessoa por ano (hoje 150 libras). Começou o consumo em massa de margarina e gorduras vegetais hidrogenadas. Até o momento em que o colesterol e o açúcar (junto com o tabaco) eram reconhecidos como os principais "vilões", restavam menos de meio século.

A técnica de eletrocardiografia, usada como base para todas as cardiografias, foi implementada há mais de um século pelo ganhador do Prêmio Nobel de fisiologia e medicina V. Einthoven. Seu princípio é o seguinte: o trabalho do músculo cardíaco produz campos elétricos, como resultado, as correntes galvânicas se propagam ao longo da superfície do corpo humano, registrada pelo dispositivo. Este procedimento básico ainda é usado com sucesso para diagnosticar a função cardíaca.

O primeiro cardiógrafo serial apareceu em 1911. Qual foi o ancestral dos cardiógrafos da Cambridge Scientific Instrument Company? Em tamanho e peso, ele competiu com uma fresadora. A gravação foi realizada através de um gravador óptico de projeção em papel fotossensível (fita). Os eletrodos para as três derivações padrão eram banhos cheios de solução salina.



Os cardiógrafos evoluíram em duas direções: aumentando a precisão das leituras, facilidade de fixação e redução de tamanho, portabilidade.

Em 1942, Golderberg e Wilson propuseram adicionar mais três pistas ao cardiógrafo - unipolar e reforçado. Esses eletrodos são usados ​​quando compostos padrão não são suficientes para o diagnóstico. Um design semelhante em dispositivos de ECG ainda é usado.

Nos anos 50, o cardiógrafo era equipado com um amplificador valvulado, um gravador compacto em rolo de papel com uma caneta de tinta e eletrodos remotos. O dispositivo tornou-se portátil, mas seu peso ainda chegou a dez quilos.



Um cardiomonitor portátil da Allen Electric Equipment Company, vendido nos anos 50 do século passado.Em

1959, o engenheiro americano N. Halter criou um design cardiográfico portátil. O mecanismo foi embalado em uma caixa pequena de até 2 kg de peso. A gravação das leituras do dispositivo não pôde ser realizada no consultório médico, mas onde o próprio paciente está naquele momento. Assim começou a era dos cardiógrafos portáteis.



Holter Monitor, 1959

O uso de componentes semicondutores ajudou a concretizar essa idéia em 1960-1970. O cardiógrafo tornou-se um dispositivo verdadeiramente portátil. Seu tamanho e peso são iguais ao volume de papel da enciclopédia. O dispositivo recebeu energia da bateria, e sua resistência a fatores externos e confiabilidade aumentou tanto que o satélite, médico e viajante de Tura Heyerdahl, Yuri Senkevich, levou repetidamente um eletrocardiógrafo doméstico com ele em uma expedição e o elogiou. Foi o revolucionário modelo monocanal EK1T-03M de 1976, que mais tarde também visitou o Polo Norte.



Cardiógrafo portátil EK1T-03M

Cardiógrafos modernos


Nas últimas décadas, as dimensões dos cardiógrafos diminuíram significativamente, os dispositivos tornaram-se multicanais e mais seguros para os pacientes. Eles foram equipados com funções automáticas de análise de cardiograma, impressoras térmicas compactas e interfaces para troca de dados com computadores. Mas a idéia permaneceu a mesma: o dispositivo usou um conjunto de fios com eletrodos corporais para o registro galvânico da diferença de potencial.

No mundo das cardiografias, existe um equipamento e dispositivos médicos profissionais para diagnóstico pré-médico primário. Estes últimos podem ter a forma de adesivos descartáveis ​​especiais que são colocados no coração, ou unidades flash com uma porta USB ou pulseiras com sensores sem fio, acelerômetros que respondem a batimentos cardíacos. Ou seja, tudo isso se refere à categoria de dispositivos vestíveis.

Para todas as cardiografias, há um problema. A corrente alternada da superfície da pele contém muito ruído. O dispositivo pode exibir a "contribuição" não normalizada de músculos, vasculares, condução da pele, eletricidade estática, polarização de eletrodos, composição de eletrólitos fisiológicos e assim por diante. No caso de equipamentos profissionais, a tarefa de economizar tempo e diagnósticos precisos é resolvida pelo uso de cardiografias multicanais. Mas para dispositivos portáteis, o problema do "ruído" pode ser resolvido.

Você pode se livrar dos "intermediários" medindo diretamente o campo elétrico variável do coração. A ideia tem mais de 20 anos. A opção mais fácil é usar o efeito de antena nas entradas de alta impedância dos amplificadores operacionais. Mas sua implementação prática até recentemente era impossível devido à falta de uma solução de hardware adequada.

O que era necessário era um sensor industrial compacto, compatível com banda de amplitude e frequência com biopotenciais, capaz de reproduzir um campo elétrico alternado na forma de um sinal de corrente ou tensão e fornecer isolamento galvânico eficaz do paciente e do dispositivo de gravação.

Desde 2012, a empresa britânica Plessey Semiconductors começou a produzir esses elementos sensíveis. Dependendo da finalidade do diagnóstico e das condições de aplicação, os sensores diferem no consumo de energia, largura de banda e ganho. Um sensor EPIC detecta alterações em um campo elétrico, assim como um magnetômetro detecta alterações em um campo magnético. Em geral, o EPIC não requer contato físico com o corpo para detectar potencial elétrico.



Sensores épicos

Médicos e fabricantes de equipamentos médicos gostaram da novidade. Vários cardiógrafos seriais usando sensores EPIC já apareceram. Na Rússia, o primeiro desenvolvimento doméstico de ciclo completo baseado nessa tecnologia já foi lançado em produção. Sobre isso abaixo.

Era IPhone: cardiógrafo no seu bolso


Na comunidade científica, inovadores portáteis e dispositivos de diagnóstico médico são suspeitos. Todos se lembram da história recente da Theranos , que levantou bilhões de dólares para uma solução revolucionária para autotestes de sangue. Descobriu-se que a empresa realmente não possui equipamentos próprios e, das 120 análises anunciadas inicialmente, apenas uma foi certificada por vários anos (para herpes). O "desenvolvimento secreto" não foi confirmado cientificamente e a qualidade das análises foi inferior às tradicionais.

Exemplos semelhantes de "aparelhos médicos" estão prejudicando a reputação de fabricantes responsáveis ​​com sua própria base de pesquisa. Por exemplo, CardioQVARKfornece dados de qualidade de diagnóstico. É protegido por várias patentes internacionais e certificados de registro estaduais. Segundo os criadores do projeto, o dispositivo está atualmente sendo testado para obter um certificado de registro para um dispositivo médico.

O CardioQVARK se parece com uma capa de iPhone de 58 g com dois sensores EPIC na parte externa, um conector Apple Lightning padrão na parte interna para conectar a um telefone e um conector MicroUSB para conectar a um dispositivo externo. O ECG é registrado de acordo com o padrão I. Para o procedimento, basta colocar os dedos nos eletrodos e executar o aplicativo correspondente na tela do smartphone.



Fazer um cardiograma usando um cardiógrafo móvel

No caso de sensores, diferentemente dos eletrodos metálicos clássicos, a força de contato (grau de prensagem) não importa. A qualidade do resultado garante a integridade e uniformidade do sensor de dedo sobreposto.



Cartão CardioQVARK, fonte da imagem: Segredo da empresa :

20 segundos são suficientes para ler todas as informações. Depois disso, esses dados são exibidos na tela do smartphone e, se houver uma conexão com a rede, são enviados para a "nuvem". O médico também por meio do aplicativo recebe acesso direcionado ao ECG do paciente armazenado em um único banco de dados e monitora as alterações nos indicadores em tempo real. Graças a algoritmos de processamento de dados especialmente desenvolvidos, um médico pode ver facilmente a dinâmica de vários indicadores e alertar oportunamente um paciente para a presença de patologias e degradações.

Existem outros cardiógrafos móveis - por exemplo, o projeto AliveCor está se desenvolvendo ativamente nos EUA , que já recebeu um certificado da Food and Drug Administration dos EUA, o que é muito difícil:

imagem

ambos os projetos já foram cobertos pela imprensa e pelo Geektimes . Em termos históricos e tecnológicos, esses dispositivos estão atualmente no auge da evolução.

Eles são o próximo passo no desenvolvimento da tecnologia médica, que abre amplas possibilidades para o monitoramento remoto da saúde, o diagnóstico da condição e o monitoramento preventivo operacional do sistema cardiovascular humano. E a simplicidade e velocidade de uso e os desenvolvimentos tecnológicos modernos subjacentes a todo o sistema permitem que esses dispositivos se tornem um dos elementos básicos para a criação de um sistema nacional de monitoramento cardíaco em saúde móvel.

Source: https://habr.com/ru/post/pt397665/

More articles:


All Articles