RU2622614C2 - Method for estimation of heart tolerance to physical load and monitor - Google Patents
Method for estimation of heart tolerance to physical load and monitorDownload PDFInfo
- Publication number
- RU2622614C2 RU2622614C2RU2015122365ARU2015122365ARU2622614C2RU 2622614 C2RU2622614 C2RU 2622614C2RU 2015122365 ARU2015122365 ARU 2015122365ARU 2015122365 ARU2015122365 ARU 2015122365ARU 2622614 C2RU2622614 C2RU 2622614C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- patient
- heart
- tolerance
- microprocessor
- value
- Prior art date
Links
Images
Classifications
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording for evaluating the cardiovascular system, e.g. pulse, heart rate, blood pressure or blood flow
- A61B5/0205—Simultaneously evaluating both cardiovascular conditions and different types of body conditions, e.g. heart and respiratory condition
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
- A61B5/318—Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
- A61B5/346—Analysis of electrocardiograms
- A61B5/349—Detecting specific parameters of the electrocardiograph cycle
Landscapes
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
Description
Translated fromRussianГруппа изобретений относится к области медицинского приборостроения, более конкретно к приборам и инструментам контроля сердечной деятельности. Объекты изобретения могут использоваться в клинике сосудисто-сердечных заболеваний, на стадии амбулаторного лечения больных ишемической болезнью сердца (ИБС), на стадии ремиссии сердечно-сосудистых заболеваний в домашних условиях, а также могут использоваться здоровыми людьми при занятиях физкультурой, фитнесом, любительским или профессиональным спортом. Во всех случаях использования объекты изобретения выполняют функции инструментов непрерывного автоматического контроля текущего уровня физической нагрузки на пациента и ее допустимости с точки зрения безопасности для жизни.The group of inventions relates to the field of medical instrumentation, and more particularly to devices and instruments for monitoring cardiac activity. The objects of the invention can be used in the clinic of cardiovascular diseases, at the stage of outpatient treatment of patients with coronary heart disease (CHD), at the stage of remission of cardiovascular diseases at home, and can also be used by healthy people in physical education, fitness, amateur or professional sports . In all cases of use, the objects of the invention serve as tools for continuous automatic control of the current level of physical load on the patient and its affordability from the point of view of safety for life.
Толерантность сердца к физической нагрузке, или физическая работоспособность, является интегральным показателем физиологических возможностей организма. В настоящее время оценка толерантности сердца к физической нагрузке осуществляется не только у лиц с кардиальной патологией, но и у различных контингентов здоровых людей, в частности у лиц, призывающихся в ряды Вооруженных Сил и военно-учебные заведения, спортсменов.Tolerance of the heart to physical exertion, or physical performance, is an integral indicator of the physiological capabilities of the body. Currently, the assessment of the tolerance of the heart to physical activity is carried out not only for people with cardiac pathology, but also for various contingents of healthy people, in particular for those called up for military service, military schools and athletes.
Известны и в настоящее время широко применяются два основных способа оценки толерантности сердца к физической нагрузке. Первый из них получил название «стресс-тест», а второй «холтер-мониторинг».Two main methods for assessing the tolerance of the heart to physical activity are known and currently widely used. The first of them was called a stress test, and the second was called holter monitoring.
Стресс-тест представляет собой нагрузочные пробы с дозированной физической нагрузкой (А.С. Аксельрод, П.Ш. Чомахидзе, А.Л. Сыркин. Нагрузочные ЭКГ-тесты: 10 шагов к практике, Москва, МЕДпресс-информ, 2013, 208 стр.) и, в свою очередь, подразделяется на степ-тест, велоэргометрический тест и тест с бегущей дорожкой (тредмил).A stress test is a stress test with dosed physical activity (A.S. Axelrod, P.Sh. Chomakhidze, A.L. Syrkin. Stress ECG tests: 10 steps to practice, Moscow, MEDpress-inform, 2013, 208 pp. .) and, in turn, is divided into a step test, bicycle ergometry test and a treadmill test (treadmill).
Степ-тест (проба Мастера) - методика, стандартизованная по физической нагрузке, с использованием двух ступенек высотой 22,5 см.Step test (Master’s test) - a technique standardized for physical activity using two steps 22.5 cm high.
Велоэргометрия - метод с постоянно возрастающей ступенчатой функциональной нагрузкой, которая задается испытуемому, находящемуся в сидячем или лежачем положении на специально оборудованном велосипеде.Bicycle ergometry is a method with an ever-increasing step-wise functional load, which is assigned to a test subject who is in a sitting or lying position on a specially equipped bicycle.
Тредмил - бегущая дорожка с меняющимся углом подъема и скоростью лентопротяжного механизма.Treadmill - a treadmill with a changing angle of rise and the speed of the tape drive.
Перечисленные виды нагрузочных тестов применяются в зависимости от имеющегося в наличии оборудования, а также опыта и предпочтений обслуживающего эти тесты медицинского работника. Их общей характеристикой является то, что они обязательно проводятся под контролем опытного врача-кардиолога. Толерантность сердца испытуемого к физическим нагрузкам и, соответственно, текущую допустимость данной физической нагрузки для безопасности испытуемого врач определяет в реальном времени на основе объективно регистрируемых в процессе теста показателей сердечной деятельности испытуемого. Чаще всего такими показателями являются ЧСС и форма ЭКГ сигнала (В.И. Дорофеев, Г.Б. Сеидова. Применение нагрузочных и фармакологических проб в диагностике ишемической болезни сердца. Учебное пособие. Санкт-Петербург, СПбМАПО, 2004, 28 стр.). На основании достигнутых значений этих показателей врач принимает решение о прекращении теста, а о толерантности сердца испытуемого к физической нагрузке судит по величине мощности, развиваемой испытуемым на момент прекращения теста. При этом величина мощности определяется врачом на основе выполняемых вручную стандартных методик расчета ее значения или считывается врачом с индикаторных приборов используемого нагрузочного оборудования (велоэргометра или тредмила).The listed types of stress tests are applied depending on the equipment available, as well as the experience and preferences of the medical worker serving these tests. Their common characteristic is that they are necessarily carried out under the supervision of an experienced cardiologist. The tolerance of the subject's heart to physical exertion and, accordingly, the current tolerance of this physical exertion for the safety of the subject, the doctor determines in real time on the basis of the testimony of the subject's heart activity objectively recorded during the test. Most often, such indicators are heart rate and the shape of the ECG signal (V.I. Dorofeev, G.B. Seidova. The use of exercise and pharmacological tests in the diagnosis of coronary heart disease. Textbook. St. Petersburg, SPbMAPO, 2004, 28 pp.). Based on the achieved values of these indicators, the doctor decides to terminate the test, and judges the tolerance of the subject's heart to physical activity by the amount of power developed by the subject at the time of termination of the test. In this case, the power value is determined by the doctor on the basis of manual standard methods for calculating its value or is read by the doctor from the indicator devices of the used load equipment (bicycle ergometer or treadmill).
Другим известным способом оценки толерантности сердца к физическим нагрузкам является «холтер-мониторинг» - круглосуточная 24 - часовая запись ЭКГ пациента на носимое испытуемым записывающее устройство (монитор). Запись проводится в домашних условиях, после чего осуществляют компьютерную визуализацию записанной ЭКГ и ее эпизодов. При проведении холтеровского мониторирования испытуемый должен вести дневник, куда он вносит сведения о выполненной физической работе с указанием времени ее выполнения, ощущаемых им симптомах, приеме лекарств и т.п. Монитор обычно имеет размеры - 9×12,5×4 см, а его вес не превышает 450 г. Столь малый вес и компактность позволяют испытуемому носить монитор с собой (на ремне через плечо или на поясе) без каких-либо значительных неудобств. Монитор снабжен маркером времени, который может включаться испытуемым в случае появления симптомов, и постоянно работающими часами, что помогает испытуемому фиксировать (в своем дневнике) точное время начала любого симптома, а автоматическая запись меток времени обеспечивает весьма точное определение момента событий.Another well-known method for assessing the tolerance of the heart to physical exertion is "holter monitoring" - 24-hour 24-hour recording of the patient's ECG on a recording device (monitor) worn by the subject. The recording is carried out at home, after which a computer visualization of the recorded ECG and its episodes is carried out. When conducting Holter monitoring, the subject should keep a diary where he enters information about the physical work performed, indicating the time of its completion, the symptoms he feels, taking medications, etc. The monitor usually has dimensions of 9 × 12.5 × 4 cm, and its weight does not exceed 450 g. Such a low weight and compactness allow the subject to carry the monitor with him (on a belt over his shoulder or on a belt) without any significant inconvenience. The monitor is equipped with a time marker, which can be turned on by the subject in case of symptoms, and a constantly running clock, which helps the subject record (in his diary) the exact time of the onset of any symptom, and the automatic recording of time stamps provides a very accurate determination of the moment of events.
По окончании времени записи ЭКГ она вводится в компьютер, визуализируется и предъявляется врачу-кардиологу для анализа. Последний, пользуясь дневником обследуемого, выделяет на записи ЭКГ те участки, которые соответствуют отмеченным самим обследуемым интервалам времени, в течение которых он испытывал физические нагрузки. Зная из дневника испытуемого параметры этих нагрузок и наблюдая коррелирующие с ними по времени изменения ЭКГ испытуемого, врач вручную производит расчет толерантности сердца испытуемого к физическим нагрузкам в Вт. В некоторых случаях для облегчения расчета значения толерантности в состав холтеровской записи ЭКГ вводят участки, соответствующие нагрузочным пробам на велоэргометре. Подобные способы оценки толерантности к физическим нагрузкам описаны, например, в патентах РФ №2329780 и №2208381.At the end of the ECG recording time, it is entered into the computer, visualized and presented to the cardiologist for analysis. The latter, using the diary of the subject, identifies on the ECG records those areas that correspond to the time intervals marked by the subject himself, during which he experienced physical activity. Knowing the parameters of these loads from the diary of the subject and observing the time-correlated changes in the ECG of the subject, the doctor manually calculates the tolerance of the subject's heart to physical activity in watts. In some cases, to facilitate the calculation of the value of tolerance, sections corresponding to load tests on a bicycle ergometer are introduced into the Holter ECG record. Similar methods for assessing tolerance to physical activity are described, for example, in RF patents No. 2239780 and No. 2208381.
Известен также патент РФ №2338459, согласно которому толерантность к физической нагрузке в процессе холтеровского мониторинга определяется путем оценки уровня вариабельности ритма сердца и его сравнительных изменений на участках, когда испытуемый находится в состоянии покоя и когда он выполняет установленную дозированную физическую нагрузку. Техническая сущность указанного способа наиболее близка предлагаемому способу, в связи с этим патент РФ №2338459 принят в качестве прототипа.Also known is the patent of the Russian Federation No. 2338459, according to which exercise tolerance during Holter monitoring is determined by assessing the level of heart rate variability and its comparative changes in areas when the subject is at rest and when he performs a set dosed physical activity. The technical essence of this method is closest to the proposed method, in this regard, the patent of the Russian Federation No. 2338459 adopted as a prototype.
Согласно способу-прототипу в процессе сеанса холтеровского мониторирования сердечной деятельности пациента ему предъявляют нормированную физическую нагрузку в форме 20 глубоких приседаний, выполняемых пациентом без перерыва после нормированного по длительности (3 мин) периода спокойного бодрствования с также нормированной частотой дыхания. В течение обоих указанных периодов времени (покоя и приседаний) измеряют вариабельность ритма сердца и по изменению соотношения низкочастотной и высокочастотной составляющих вариабельности ритма сердца судят о толерантности сердца пациента к физической нагрузке.According to the prototype method, in the process of a patient’s Holter monitoring of the patient’s cardiac activity, he is presented with a normalized physical load in the form of 20 deep squats performed by the patient without interruption after a period of calm wakefulness (3 minutes) normalized with a normal breathing rate. During both these time periods (rest and squats), heart rate variability is measured, and the patient's exercise tolerance is judged by changing the ratio of low-frequency and high-frequency components of heart rate variability.
Недостатком способа-прототипа является тот факт, что толерантность сердца пациента к физической нагрузке определяется только постфактум, т.е. после окончания нагрузочной пробы. Поскольку нагрузочная проба производится без непосредственного текущего контроля врача-кардиолога, возникает опасность неконтролируемого превышения допустимых пределов толерантности сердца к физическим нагрузкам, что может привести к трагическим последствиям. К таким же последствиям может привести любая физическая активность пациента в период мониторного наблюдения. Особенно, если испытуемый страдает сердечно-сосудистым заболеванием или, будучи пожилым или недостаточно физически развитым человеком, занимается спортивно-оздоровительными упражнениями.The disadvantage of the prototype method is the fact that the tolerance of the patient’s heart to physical activity is determined only after the fact, i.e. after the end of the load test. Since a stress test is performed without direct current monitoring by a cardiologist, there is a danger of uncontrolled exceeding the permissible limits of tolerance of the heart to physical exertion, which can lead to tragic consequences. Any physical activity of the patient during the monitoring period can lead to the same consequences. Especially if the subject suffers from a cardiovascular disease or, being an elderly or insufficiently physically developed person, is engaged in sports and fitness exercises.
Известны технические инструменты для формирования сигнала тревоги при мониторном наблюдении за сердечно-сосудистой деятельностью пациента. Таким инструментом является, например, монитор по патенту РФ №2444986, который как по своему назначению сигнализатора критической ситуации в связи с сердечной недостаточностью, так и по своему функциональному составу наиболее близко соответствует предложенному техническому решению и поэтому принят в качестве его прототипа.Known technical tools for generating an alarm during monitor monitoring of the cardiovascular activity of the patient. Such a tool is, for example, a monitor according to the patent of the Russian Federation No. 2444986, which, both by its purpose, as a signaling device for a critical situation due to heart failure, and by its functional composition, most closely matches the proposed technical solution and is therefore adopted as its prototype.
Технической задачей заявляемой группы изобретений является обеспечение непрерывного мониторингового контроля текущей толерантности сердца к физической нагрузке и сигнализация о ее приближении к пределу допустимости.The technical task of the claimed group of inventions is to provide continuous monitoring monitoring of the current tolerance of the heart to physical activity and signaling about its approach to the limit of tolerance.
Сущность заявляемого способа характеризуется тем, что непрерывно регистрируют пульсовые показатели пациента, определяют значение показателя V вариабельности сердечного ритма пациента на временном отрезке TV по формуле: V=Amo/ΔR, где: Amo - амплитуда моды RR интервалов на отрезке TV, а ΔR - средняя величина RR интервалов на этом отрезке, одновременно непрерывно регистрируют механические ускорения движений пациента с использованием размещенного вблизи центра тяжести его тела трехкомпонентного акселерометра и определяют значение величины механической работы А, затраченной пациентом за счет его двигательной активности на интервале ТА по формуле:
и при Wt≈0 формируют сигнал о достижении предела толерантности сердца к физической нагрузке.and at Wt ≈0 they form a signal about reaching the limit of tolerance of the heart to physical activity.
Осуществление совокупности перечисленных признаков предложенного способа позволяет получить значение текущей толерантности сердца в физической размерности мощности - ватт, как это и принято в медицинской практике. При этом указанное значение соответствует «мгновенной» величине этого физиологического параметра и может быть получено в любой произвольный момент времени (а не только во время нагрузочной пробы) и для любого вида физической активности пациента (кроме, разумеется, подъема пациентом внешних дополнительных грузов). Поскольку контроль значения толерантности осуществляется непрерывно, то под непрерывным контролем оказывается и угрожающее трагическими последствиями его приближение к опасному пределу. Тем самым обеспечивается достижение поставленной технической задачи: возможность своевременной сигнализации о приближении текущей толерантности сердца к пределу допустимости.Implementation of the totality of the listed features of the proposed method allows to obtain the value of the current tolerance of the heart in the physical dimension of power - watts, as is customary in medical practice. Moreover, the indicated value corresponds to the “instantaneous” value of this physiological parameter and can be obtained at any arbitrary moment of time (and not just during a stress test) and for any type of physical activity of the patient (except, of course, the patient lifts external additional loads). Since the monitoring of the value of tolerance is carried out continuously, it is under constant control that its approach to a dangerous limit threatening tragic consequences. This ensures the achievement of the technical task: the possibility of timely signaling on the approach of the current tolerance of the heart to the limit of tolerance.
В частном случае реализации способа пульсовые показатели пациента определяют методом регистрации его электрокардиосигнала (ЭКС).In the particular case of the implementation of the method, the patient’s pulse indicators are determined by recording his electrocardiogram (EX).
Такой метод регистрации обеспечивает наибольшую точность определения временного положения R - зубца при оценке величины RR - интервалов, и, следовательно, более высокую точность в определении величины толерантности сердца к физической нагрузке. При оценке величины RR - интервалов с использованием метода регистрации ЭКС пациента исключается влияние на этот параметр паразитных изменений угла наклона пульсовой волны, что возможно при использовании других методов регистрации пульсовых показателей.Such a registration method provides the greatest accuracy in determining the temporal position of the R-wave when assessing the value of RR-intervals, and, therefore, higher accuracy in determining the amount of exercise tolerance of the heart. When assessing the value of RR - intervals using the method of recording the patient's ECS, the influence of parasitic changes in the angle of inclination of the pulse wave is excluded on this parameter, which is possible when using other methods for recording pulse indicators.
С целью расширения области применимости заявляемого способа значение максимально допустимой мощности физической нагрузки на сердце пациента, выбираемое из рекомендованной ВОЗ таблицы, дополнительно корректируют путем учета показателя объективного физического состояния пациента, определяемого по формуле: WTкорр=k⋅WT, где: k - коэффициент, значение которого:In order to expand the applicability of the proposed method, the value of the maximum allowable physical load on the patient’s heart, selected from the table recommended by WHO, is further adjusted by taking into account the objective physical condition of the patient, determined by the formula: WTcorr = k⋅WT , where: k is the coefficient whose value is:
k=0,5 для больных с постинфарктным кардиосклерозом, находящихся в стадии ремиссии;k = 0.5 for patients with post-infarction cardiosclerosis who are in remission;
k=0,7 для больных со стенокардией;k = 0.7 for patients with angina pectoris;
k=0,8 для здоровых людей со слабой физической подготовкой;k = 0.8 for healthy people with poor physical fitness;
k=0,9 для здоровых людей со средней физической подготовкой;k = 0.9 for healthy people with average physical fitness;
k=1 для здоровых людей с хорошей физической подготовкой и спортсменов.k = 1 for healthy people with good physical fitness and athletes.
Указанные коэффициенты рекомендованы медиками. Их учет расширяет возможность использования способа от контингента амбулаторных больных сердечно-сосудистыми заболеваниями, которые традиционно подвергаются обследованиям на толерантность сердца к физическим нагрузкам, до контингента профессиональных спортсменов.These ratios are recommended by doctors. Their accounting expands the possibility of using the method from the contingent of ambulatory patients with cardiovascular diseases, which are traditionally examined for heart tolerance to physical activity, to the contingent of professional athletes.
В частном случае реализации предложенного способа, длительность временного отрезка TV, на котором производят измерение вариабельности сердечного ритма сердца пациента, выбирают в диапазоне (20-25) временных RR интервалов в режиме скользящего учета их количества.In the particular case of the implementation of the proposed method, the duration of the time interval TV , on which the measurement of the heart rate variability of the patient’s heart rate is performed, is selected in the range of (20-25) time RR intervals in the mode of moving accounting for their number.
Указанный выбор длительности временного отрезка TV и режима учета количества RR интервалов соответствует компромиссному условию удовлетворения противоречивых требований по быстродействию способа и минимизации ошибок в определении значения вариабельности ритма сердца из-за возможной нестационарности сердечного ритма.The specified choice of the duration of the time interval TV and the mode of accounting for the number of RR intervals corresponds to a compromise condition for satisfying conflicting requirements for the speed of the method and minimizing errors in determining the value of heart rate variability due to possible non-stationary heart rate.
Для обеспечения максимальной эффективности предложенного способа длительность интервала ТА выбирают в диапазоне от 10 до 40 с. При таком выборе ТА обеспечиваются оптимальные условия корреляционной связи между уровнем физической нагрузки пациента и параметрами его сердечной деятельности.To ensure maximum efficiency of the proposed method, the duration of the interval TAnd choose in the range from 10 to 40 s. With this choice of TA , optimal conditions for a correlation between the level of physical activity of the patient and the parameters of his cardiac activity are provided.
Для обеспечения требуемой точности при расчете значений выполненной пациентом механической работы частоту отсчетов значений механических ускорений выбирают в диапазоне от 900 Гц до 1100 Гц.To ensure the required accuracy in calculating the values of the mechanical work performed by the patient, the sampling frequency of the values of mechanical accelerations is selected in the range from 900 Hz to 1100 Hz.
Еще в одном частном случае реализации способа регистрацию пульсометрических показателей и механических ускорений движения тела пациента выполняют непрерывно в процессе его повседневной деятельности и/или спортивных занятий.In another particular case of the implementation of the method, the registration of pulsometric indicators and mechanical accelerations of the patient’s body movement is performed continuously in the process of his daily activities and / or sports activities.
Благодаря указанному признаку предложенный способ перестает быть инструментом эпизодического медицинского обследования пациента, а становится инструментом долговременного обеспечения его безопасности в повседневной жизни.Due to this feature, the proposed method ceases to be a tool for occasional medical examination of a patient, but becomes a tool for long-term ensuring its safety in everyday life.
Как сказано выше, прототипом заявляемого монитора, второго объекта группы изобретений является «Носимый монитор с автоматической передачей сигнала по каналу связи при возникновении критической ситуации», описанный в патенте РФ 2444986.As mentioned above, the prototype of the inventive monitor, the second object of the group of inventions is “Wearable monitor with automatic signal transmission over the communication channel in the event of an emergency”, described in RF patent 2444986.
В указанном мониторе производится не только запись электрокардиосигнала (ЭКС), но и выполняется непрерывный автоматический анализ этого сигнала. Указанный анализ производится путем сопоставления параметров текущего ЭКС с образцами «нормального» ЭКС данного пациента, предварительно записанными и хранящимися в сменной оперативной памяти монитора. Если параметры текущей ЭКС существенно отличаются от нормы по какому-то установленному комплексу признаков, то происходит автоматическое формирование сигнала тревоги. В составе известного монитора имеется также трехкомпонентный акселерометр, назначением которого является фиксирование двигательной активности пациента. При регистрации такой активности, свидетельством которой являются сигналы акселерометра, участки ЭКС, соответствующие временным отрезкам проявления указанной активности, автоматически исключаются из анализа. В результате сигнал тревоги может быть подан монитором не в связи с превышением допустимого предела толерантности сердца испытуемого к физическим нагрузкам, а в связи с любыми другими причинами нарушения его сердечной деятельности. Это является недостатком монитора прототипа.In this monitor, not only is the recording of an electrocardiogram (EX) recorded, but also continuous automatic analysis of this signal is performed. The specified analysis is performed by comparing the parameters of the current EX with the samples of the “normal” EX of this patient, pre-recorded and stored in the removable RAM of the monitor. If the parameters of the current EX are significantly different from the norm according to some established set of signs, then an automatic generation of an alarm occurs. As part of the known monitor there is also a three-component accelerometer, the purpose of which is to fix the patient's motor activity. When registering such activity, which is evidenced by the accelerometer signals, sections of the ECS corresponding to the time periods of the manifestation of the indicated activity are automatically excluded from the analysis. As a result, an alarm signal may be given by the monitor not in connection with exceeding the allowable limit of tolerance of the subject's heart to physical exertion, but in connection with any other reasons for the violation of his cardiac activity. This is a disadvantage of the prototype monitor.
Как и в отношении заявляемого способа, техническая задача, решаемая заявляемым монитором, состоит в обеспечении непрерывного мониторингового контроля текущей толерантности сердца к физической нагрузке и сигнализации о ее приближении к пределу допустимости.As with the proposed method, the technical problem solved by the claimed monitor is to provide continuous monitoring monitoring of the current tolerance of the heart to physical activity and signaling its approach to the limit of tolerance.
Решение поставленной задачи достигается тем, что монитор содержит регистратор пульса, первый и второй одноканальные аналого-цифровые преобразователи (АЦП), выделитель зубца R, микропроцессор с оперативно-запоминающим устройством (ОЗУ), блок ввода исходных данных с часами реального времени, акселерометр, управляемый микропроцессором мультиплексор, акустический индикатор. Регистратор пульса связан с микропроцессором через последовательно соединенные первый АЦП и выделитель зубца R. Акселерометр связан с микропроцессором через последовательно соединенные мультиплексор и второй АЦП. Блок ввода исходных данных, акустический индикатор и вход сигнала управления мультиплексором связаны с микропроцессором непосредственно.The solution to this problem is achieved by the fact that the monitor contains a pulse recorder, first and second single-channel analog-to-digital converters (ADCs), R-wave isolator, microprocessor with random access memory (RAM), input unit with real-time clock, accelerometer controlled microprocessor multiplexer, acoustic indicator. The pulse recorder is connected to the microprocessor through a series-connected first ADC and the tooth extractor R. The accelerometer is connected to the microprocessor through a series-connected multiplexer and a second ADC. The input data input unit, the acoustic indicator and the input of the multiplexer control signal are directly connected to the microprocessor.
Совокупность перечисленных признаков позволяет реализовать в автоматическом режиме все предусмотренные заявленным способом процедуры. При этом обеспечивается непрерывный мониторинговый контроль текущей толерантности сердца к физической нагрузке и сигнализация о ее приближении к пределу допустимости. Т.е. достигается решение поставленной технической задачи изобретения.The combination of the listed features allows to realize in automatic mode all the procedures provided by the claimed method. This ensures continuous monitoring of the current tolerance of the heart to physical exertion and an alarm about its approach to the limit of tolerance. Those. a solution to the technical problem of the invention is achieved.
В преимущественном варианте осуществления монитора акселерометр выполнен трехкомпонентным и его три выхода связаны с соответствующими входами мультиплексора. При этом обеспечивается наиболее высокая точность определения величины работы, выполняемой пациентом при движениях его тела.In an advantageous embodiment of the monitor, the accelerometer is three-component and its three outputs are connected to the corresponding inputs of the multiplexer. This ensures the highest accuracy in determining the amount of work performed by the patient with the movements of his body.
Возможен вариант осуществления монитора, при котором регистратор пульса выполнен в форме регистратора электрокардиосигнала (ЭКС) с одним отведением.A possible implementation of the monitor, in which the heart rate monitor is made in the form of an electrocardiosignal (EX) recorder with one lead.
Такая форма выполнения регистратора пульса обеспечивает компромиссное удовлетворение требований по простоте аппаратной реализации при сохранении необходимой точности определения длительности RR интервалов.This form of execution of the pulse recorder provides a compromise satisfaction of the requirements for simplicity of hardware implementation while maintaining the necessary accuracy in determining the duration of RR intervals.
Для обеспечения возможности снижения требований к быстродействию микропроцессора последний может быть выполнен двухъядерным, при этом выделитель зубца R может быть выполнен на одном из его ядер.To ensure the possibility of reducing the requirements for the speed of the microprocessor, the latter can be made dual-core, while the R-wave isolator can be made on one of its cores.
Для удобства эксплуатации монитор может быть снабжен элементами крепления на теле пациента под одеждой. При этом акустический сигнализатор выполнен в виде вибросигнализатора.For ease of use, the monitor can be equipped with fasteners on the patient’s body under clothing. In this case, the acoustic signaling device is made in the form of a vibration signaling device.
Такая форма выполнения монитора обеспечивает условия для комфортного и незаметного для посторонних его ношения как постоянного инструмента обеспечения безопасности пациента.This form of the monitor provides conditions for comfortable and invisible to outsiders wearing it as a permanent tool to ensure patient safety.
Еще в одном частном случае выполнения монитор содержит связанный с микропроцессором бесконтактный модем «Bluetooth». Наличие упомянутого модема обеспечивает возможность трансляции выходного сигнала монитора и в том числе сигнала опасности превышения допустимого уровня нагрузки на сердце на механически не связанный с монитором прибор. Таким прибором может быть, например, выполненный в виде наручного браслета приемник-индикатор или мобильный телефон.In another particular case of execution, the monitor contains a contactless Bluetooth modem connected to the microprocessor. The presence of the said modem provides the ability to broadcast the output signal of the monitor, including the danger signal of exceeding the permissible level of load on the heart, to a device not mechanically connected to the monitor. Such a device can be, for example, a receiver-indicator made in the form of a wrist bracelet or a mobile phone.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1.The invention is illustrated in FIG. one.
На фиг. 1 показана структурная схема варианта осуществления носимого монитора для оценки толерантности сердца к физической нагрузке.In FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of a wearable monitor for assessing exercise tolerance of the heart.
Пример практической реализации заявленного способа оценки толерантности сердца к физической нагрузке удобно рассмотреть совместно с примером реализации заявленного монитора толерантности сердца к физической нагрузке.An example of the practical implementation of the claimed method for assessing heart tolerance to physical activity is convenient to consider together with an example of the implementation of the claimed monitor of heart tolerance to physical activity.
Монитор содержит последовательно соединенные регистратор 1 ЭКС с одним ЭКГ отведением, первый АЦП 2 и выделитель 3 зубца R. Выход этой цепочки связан с одним из входов микропроцессора 4. Второй вход микропроцессора 4 связан с последовательной цепочкой из акселерометра 5 (на фиг. 1 показан трехкомпонентный акселерометр), управляемого мультиплексора 6 и второго АЦП 7. Один из выходов микропроцессора 4 связан с входом сигнала управления мультиплексора 6. Два другие выхода связаны с акустическим сигнализатором 8 и бесконтактным модемом 9 «Bluetooth». С микропроцессором 4 также связан блок 10 ввода исходных данных.The monitor contains a series-connected
Поскольку монитор имеет индивидуальные настройки под каждого пациента, перед началом работы в него через блок 10 вводят исходные данные пациента. В число указанных данных входят: тендерная принадлежность пациента, его возраст (полных лет), вес (в кг), а также номер одной из пяти ступеней его текущего физического состояния (постинфарктная ремиссия, диагностированная стенокардия, здоровый со слабой физической подготовкой, здоровый со средней физической подготовкой, здоровый с хорошей физической подготовкой). Кроме того, через этот же блок 10 производят начальную установку даты и текущего астрономического времени. После окончания ввода данных монитор закрепляют на ремне на теле пациента вблизи его центра тяжести и закрепляют на его груди электрод регистратора 1 ЭКС. Все перечисленные операции могут выполняться как обсуживающим медперсоналом, не имеющим высокой кардиологической квалификации, так и самим пациентом.Since the monitor has individual settings for each patient, before starting work, the initial patient data is entered into it through
Далее после включения монитор работает в автоматическом режиме. Продолжительность работы прибора ограничивается только исчерпанием батарейного источника питания или заряда аккумулятора. Рекомендуемая для пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями практическая длительность работы при единичной установке монитора на теле пациента равна всему периоду суточного бодрствования. Здоровым пациентам прибор целесообразно использовать преимущественно в периоды интенсивных физических нагрузок.Then, after turning on, the monitor works in automatic mode. The duration of the device is limited only by the exhaustion of the battery pack or battery charge. The practical duration of work recommended for patients with cardiovascular diseases with a single installation of the monitor on the patient’s body is equal to the entire period of daily wakefulness. For healthy patients, it is advisable to use the device mainly during periods of intense physical exertion.
Работа прибора осуществляется следующим образом. Регистратор 1 ЭКС непрерывно осуществляет съем биоэлектрического сигнала с поверхности грудной клетки пациента. После первичной фильтрации и усиления ЭКС с выхода регистратора 1 поступает на первый АЦП 1, который осуществляет его преобразование в цифровую форму. Далее цифровой сигнал поступает на выделитель 3 зубца R. Последний фиксирует точное временное положение начала каждого RR интервала на временной оси, подавляя при этом шумы и сигналы экстрасистол. «Очищенный» от шумов и экстрасистол цифровой ЭКС сигнал поступает далее на микропроцессор 4. Последний осуществляет вычисление значения показателя V в соответствии с установленным алгоритмом его расчета.The operation of the device is as follows.
Параллельно с регистрацией ЭКС аналоговые сигналы, соответствующие значениям ускорений тела пациента в трех ортогональных плоскостях, с трех выходов акселерометра 5 поступают на вход мультиплексора 6. Последний в соответствии с поступающим на него управляющим сигналом микропроцессора поочередно подключает один из выходов акселерометра 5 к входу одноканального второго АЦП 7. АЦП 7 производит их преобразование в цифровую форму и подает преобразованный цифровой сигнал на второй сигнальный вход микропроцессора 4. Последний в соответствии с установленным алгоритмом осуществляет вычисление значения механической работы А, произведенной пациентом за счет перемещений своего тела в трех ортогональных плоскостях.In parallel with registering the ECS, analog signals corresponding to the values of the patient’s body accelerations in three orthogonal planes from the three outputs of the
Далее, в соответствии с введенными через блок 10 индивидуальными расчетными данными пациента микропроцессор 4 производит выборку из долговременного запоминающего устройства соответствующего значения мощности максимально допустимой для данного пациента физической нагрузки и в соответствии с установленным алгоритмом производит расчет текущего значения уровня толерантности сердца к физической нагрузке. Полученное текущее значение уровня толерантности сердца микропроцессор оценивает по сравнению с нулевым уровнем (или по сравнению с установленным порогом). В случае близости текущего значения толерантности к нулевому уровню (или превышения порога) микропроцессор 4 подает сигнал включения акустического сигнализатора 8. Последний подает пациенту акустический сигнал (или вибросигнал) опасности. В частном случае реализации монитора микропроцессор 4 формирует сигнал, несущий информацию о текущем уровне толерантности сердца пациента, и подает его на бесконтактный модем 9 «Bluetooth», который транслирует указанный сигнал для индикации на соответствующем приемном устройстве - мобильном телефоне, планшете или компьютере.Further, in accordance with the patient’s individual calculated data entered through
Оба объекта изобретения воспроизводимы в промышленном производстве.Both objects of the invention are reproducible in industrial production.
Claims (19)
Translated fromRussian
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015122365ARU2622614C2 (en) | 2015-06-10 | 2015-06-10 | Method for estimation of heart tolerance to physical load and monitor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015122365ARU2622614C2 (en) | 2015-06-10 | 2015-06-10 | Method for estimation of heart tolerance to physical load and monitor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015122365A RU2015122365A (en) | 2017-01-10 |
| RU2622614C2true RU2622614C2 (en) | 2017-06-16 |
Family
ID=57955469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015122365ARU2622614C2 (en) | 2015-06-10 | 2015-06-10 | Method for estimation of heart tolerance to physical load and monitor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2622614C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2088141C1 (en)* | 1993-02-16 | 1997-08-27 | Московский институт радиотехники, электроники и автоматики | Analyzer of electrocardiosignals |
| US6198394B1 (en)* | 1996-12-05 | 2001-03-06 | Stephen C. Jacobsen | System for remote monitoring of personnel |
| RU2338459C1 (en)* | 2007-04-02 | 2008-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверская государственная медицинская академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" | Method of early diagnostics of dysfunction and type of dysfunction of vegetative nervous system at children and teenagers |
| RU2444986C1 (en)* | 2010-07-27 | 2012-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью Производственное объединение "НЕЙРОКОМ-ЭЛЕКТРОНТРАНС" | Wearable monitor with automatic transmission of diagnosis via communication channel in case of critical situation arises |
| US20130095459A1 (en)* | 2006-05-12 | 2013-04-18 | Bao Tran | Health monitoring system |
- 2015
- 2015-06-10RURU2015122365Apatent/RU2622614C2/ennot_activeIP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2088141C1 (en)* | 1993-02-16 | 1997-08-27 | Московский институт радиотехники, электроники и автоматики | Analyzer of electrocardiosignals |
| US6198394B1 (en)* | 1996-12-05 | 2001-03-06 | Stephen C. Jacobsen | System for remote monitoring of personnel |
| US20130095459A1 (en)* | 2006-05-12 | 2013-04-18 | Bao Tran | Health monitoring system |
| RU2338459C1 (en)* | 2007-04-02 | 2008-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверская государственная медицинская академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" | Method of early diagnostics of dysfunction and type of dysfunction of vegetative nervous system at children and teenagers |
| RU2444986C1 (en)* | 2010-07-27 | 2012-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью Производственное объединение "НЕЙРОКОМ-ЭЛЕКТРОНТРАНС" | Wearable monitor with automatic transmission of diagnosis via communication channel in case of critical situation arises |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| OKADA S. Non-restrictive heart rate monitoring using an acceleration sensor. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2006;1:5093-6 - .* |
| OKADA S. Non-restrictive heart rate monitoring using an acceleration sensor. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2006;1:5093-6 - реферат.* |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015122365A (en) | 2017-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8700137B2 (en) | Cardiac performance monitoring system for use with mobile communications devices | |
| US8666482B2 (en) | Method, system and software product for the measurement of heart rate variability | |
| JP7057284B2 (en) | Equipment operating methods and equipment and computer programs that determine the criteria for one or more of the subject's physiological characteristics | |
| JP7676024B2 (en) | System, device and method for determining brain state from cranial movement due to cerebral blood flow | |
| JP4487015B1 (en) | Autonomic nerve function evaluation apparatus and program | |
| US11724156B2 (en) | Method and equipment for monitoring the effectiveness of physical activities, especially sports activities | |
| US9521957B2 (en) | Hand-held device for self-measurement and recording of a heart rate variability examination | |
| CN114521126A (en) | Non-invasive, real-time, beat-to-beat, ambulatory blood pressure monitoring | |
| WO2019138327A1 (en) | Wearable ecg and auscultation monitoring system with sos and remote monitoring | |
| EP3116381A1 (en) | System for determining vital parameters | |
| GB2469547A (en) | Measurement of heart rate variability | |
| US20220117556A1 (en) | Devices and methods for a non-invasive hand-to-hand electrocardiogram test during paced breathing to measure, analyze and monitor vagus nerve originated cardiac- and respiratory effects which can be used for health monitoring, medical diagnostics and personalization of health care | |
| CN119606364A (en) | Six-minute walk test system and method | |
| Salinger et al. | Telemetric, computer aided system for non-invasive examination of heart rate variability, type VariaPulse TF 3 | |
| Vega-Martinez et al. | Analysis of heart rate variability and its application in sports medicine: A review | |
| RU2622614C2 (en) | Method for estimation of heart tolerance to physical load and monitor | |
| RU201589U1 (en) | System for the simultaneous determination of cardiorespiratory synchronism and vegetative index in humans | |
| RU2262887C2 (en) | Device and method for estimating functional state of human organism regulation and control systems | |
| Priyadarshani et al. | Evaluation of adaptive capabilities of students of different nationalities: cross sectional study | |
| Aripriharta et al. | Performance evaluation of the heart rate measurement using smart shoes | |
| RU2411904C1 (en) | Method of determining level of professional adaptation of technical discipline teacher | |
| RU2199946C2 (en) | Method for predicting type and degree of autonomic lesions in patients with severe craniocerebral trauma | |
| GB2621222A (en) | Method and system for estimating cardiovascular fitness and maximum heart rate for a user | |
| Franklin | Exercise stress testing as a means of detecting potential coronary heart disease | |
| RU104436U1 (en) | DEVICE FOR CONTROL OF PHYSIOLOGICAL PARAMETERS |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees | Effective date:20170827 |