IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

В данной статье представлены результаты эксперимента, на основе которых был выявлен оптимальный метод наложения электродов на поверхность тела человека, с учетом планируемой компактности прибора. Рассматриваются методы наложения электродов на пальцы рук, также на грудь и на плечо.

This article presents the results of an experiment on the basis of which detected the optimal method of imposing electrodes on the surface of the human body, considering the planned compactness of device. The methods of imposing electrodes on the wrist, and on his chest and shoulder.

В неразрушающем контроле одним из перспективных направлений является «медицинское приборостроение». Моим основным направлением является разработка портативного электрокардиографа, который способен регистрировать электрокардиограмму в экстремальных условиях.

Данная работа носит актуальный характер, так как в течение уже многих десятилетий сердечно-сосудистые заболевания лидируют в мировой структуре смертности, которая составляет более 17 млн. человек в год [1]. Около 50% от общего количества смертей от сердечно сосудистых заболеваний (ССЗ) приходится на внезапную сердечную смерть (ВСС), которая более чем в 80% начинается с аритмии и фибрилляции сердца.

С помощью существующих медицинских приборов для исследования биоэлектрической активности сердца, можно выявить: пороки сердца, ишемическую болезнь сердца, аритмию и т.д., что очень важно на основе приведенной статистики. Но есть одно – но! Аритмия носит непредсказуемый характер, может проявляться хаотично и эпизоды аритмии не всегда можно зарегистрировать при разовой записи ЭКГ в больнице при помощи стационарного электрокардиографа. Так как аритмия может возникнуть не только у больного пациента, который, например, перенес какую-то операцию, но и любого другого человека, а это в виду того, что нарушение ритма случается из-за любого негативного воздействия на вегетативную нервную систему. Это происходит в следствие стрессовых ситуаций, неправильного питания, курения, алкоголизма и т.д. Также и спортсмены подвержены частому нарушению ритма.

На сегодняшний день компанией ООО «Потенциал» разработан прибор «ЭКГ – Экспресс», в котором реализованы все необходимые функции. Он позволяет регистрировать ЭКГ в двух грудных отведениях благодаря встроенным емкостным сенсорам [2].

С помощью макета данного кардиографа «ЭКГ – экспресс» проведены эксперименты, целью которых было выяснение информативности двух методов наложения электродов: на запястья рук, на плечо левой руки. В качестве сравнения, эталонная регистрация биопотенциалов проводилась с грудных отведений.

На рис. 1 представлена электрокардиограмма, зарегистрированная с помощью грудных отведений.

Рис. 1. Электрокардиограмма, зафиксированная с грудных отведений

На данном рисунке отчетливо виден QRS – комплекс и зубы – P и T электрокардиограммы, ритм стабилен, амплитуда в пределах нормы.

На рис. 2 представлена электрокардиограмма, снятая в отведении с запястий двух рук.

Рис. 2. Электрокардиограмма, зафиксированная в отведении на запястьях обеих рук

На данной ЭКГ также, как и на предыдущей четко виден ритм, все зубцы и сегменты хорошо просматриваются. Делая предварительный вывод, можно сказать, что использование запястья обеих рук в качестве отведения – вполне приемлемо.

Следующая регистрация ЭКГ проводилась с плеча левой руки (рис. 3).

Рис. 3. Электрокардиограмма, зафиксированная в отведении на плече левой руки

Также, как и на двух предыдущих ЭКГ, здесь мы видим тот же QRS – комплекс и зубец – P. Зубец – T прослеживается, но слегка теряется в миографических помехах. Электрокардиограмма инвертирована.

Подытожив результаты эксперимента можно сказать, что регистрацию биоэлектрической активности сердца можно проводить как с помощью отведения с запястья обеих рук, так и с плечевого отведения. Поэтому было решено разработать прибор для регистрации ЭКГ в виде манжеты на руку, которая будет надеваться на плечо, так как будущий портативный кардиограф не должен будет мешать активной жизнедеятельности человека. Макет прибора представлен на рис. 4. Результаты экспериментальных исследований биоэлектрической активности сердца с отведения наложенного на плечо левой руки представлены на рис.5.

Рис. 4. Экспериментальная макетная плата электрокардиографа

Для решения проблемы с экстремальными условиями для электродов (волосяной покров, потовые железы и т.д.), было решено использовать емкостные сенсоры, способные работать с большой точностью в таких условиях. На рисунке 5 представлены результаты сравнения ЭКГ, зарегистрированных с помощью стандартных медицинских хлорсеребряных электродов и емкостных сенсоров.

Рис. 5. Сравнение ЭКГ, зарегистрированных с помощью медицинских хлорсеребряных электродов 1 и емкостных сенсоров 2

Регистрация ЭКГ проводилась под чутким руководством врачей НИИ кардиологии Томска, ими было одобрено использование таких датчиков и эти сенсоры уже используются в «ЭКГ – экспресс» [3].

В ходе проделанной работы было решено спроектировать и собрать компактный монитор-браслет аритмии. Были проведены эксперименты, с помощью готового прибора ЭКГ – экспресс, заключающиеся в снятии электрокардиограммы методом наложения отведения на запястья рук, на плечо левой руки и с грудных отведений. Проведены сравнение и анализ полученных электрокардиограмм. В настоящее время ведется разработка прототипа браслета-монитора в виде манжеты на плечо.

Литература:

1. Всемирная организация здравоохранения, Основные причины смерти, [Электронный ресурс] – URL: http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs310/ru/index2.html, режим доступа – свободный (дата обращения 5.03.2017)

2. Бояхчян А.А., Солдатов В.С., Оверчук К.В. Браслет для персонального мониторинга аритмии // VII Всероссийская конференция «Ресурсоэффективным технологиям – энергию и энтузиазм молодым», Россия, 2016

3. Бояхчян А.А., Уваров А.А., Оверчук К.В. Результаты исследования персонального электрокардиографа ос встроенными емкостными датчиками // Всероссийская научная конференция молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации», Россия, 2016.

Код для цитирования: Скопировать