Кардиомониторинг

Кардиомониторинг

СОДЕРЖАНИЕ:

КАРДИОМОНИТОРИНГ 2

ОСНОВНЫЕ МЕДИЦИНСКИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К КАРДИОМОНИТОРАМ 2

КЛАССИФИКАЦИЯ КАРДИОМОНИТОРОВ 4

ОБОБЩЕННЫЕ СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ КАРДИОМОНИТОРОВ 6

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ СОСТАВ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ 9

УСТРОЙСТВА СЪЕМА ЭКС В КАРДИОМОНИТОРАХ 10

УСТРОЙСТВА ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ 11

ПАРАМЕТРЫ КАРДИОМОНИТОРОВ 12

РАДИОТЕЛЕМЕТРИЧЕСКИЙ КАНАЛ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФИЧЕСКОГО СИГНАЛА

14

МЕТОДЫ ГРАФИЧЕСКОЙ РЕГИСТРАЦИИ СЕРДЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 16

СФИГМОГРАФИЯ 16

МЕХАНОКАРДИОГРАФИЯ 17

КАРДИОГРАФИЯ 17

ЭЗОФАГОКАРДИОГРАФИЯ 18

ФЛЕБОСФИГМОГРАФИЯ 19

БАЛЛИСТОКАРДИОГРАФИЯ 19

ДИНАМОГРАФИЯ 20

ЭХОКАРДИОГРАФИЯ 20

ФОНОКАРДИОГРАФИЯ 21

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 25

КАРДИОМОНИТОРИНГ

ОСНОВНЫЕ МЕДИЦИНСКИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К КАРДИОМОНИТОРАМ

Длительный опыт разработки и внедрения кардиомониторов (КМ) в

клиническую практику позволяет сформулировать ряд медицинских и

эксплуатационных требований, которым должны удовлетворять КМ. Некоторые из

них противоречивы, а выполнение других затруднено, но перечисленные ниже

требования позволят представить себе идеализированный КМ и оценить степень

близости реальных КМ — идеальному.

1. Для каждого конкретного типа КМ необходим оптимальный набор

диагностических признаков. Избыточность диагностических признаков

усложняет программные и аппаратные средства, не повышая

эффективности КМ, а в некоторых случаях являясь причиной ошибочной

диагностики.

2. Кардиомониторы должны с высокой надежностью обнаруживать особо

опасные аритмии (фибрилляцию желудочков). Угрожаемые аритмии по типу

случайных событий (экстрасистолии, выпадения QRS-комплексов) не

могут быть выявлены с абсолютной точностью, особенно при сложных

нарушениях ритм, характеризующимися резкими изменениями амплитуды и

форм желудочковых комплексов. Повышение же чувствительности КМ будет

сопровождаться увеличением числа ложных тревог. Эксплуатационная

документация должна содержать сведения о качестве обнаружения

аритмий в контролируемых условиях.

3. Сигнализация тревоги в КМ должна быть дифференцирована по степени

опасности для больного и различаться характером звука и цветом

табло. Желательно предоставить врачу возможность выключения

сигнализации по аритмиям, не имеющим значения для данного больного

или присутствующим у него постоянно. Это позволит уменьшить число

ложных тревог и исключить лишнее эмоциональное напряжение дежурного

персонала.

4. Уровень помех в электрокардиосигнале (ЭКC) должен контролироваться и

при превышении им допустимого предела индицироваться на передней

панели КМ. Зашумленные участки ЭКС должны исключаться из анализа

аритмий. К помехам следует отнести очень малый и очень большой

уровни входного сигнала, затрудняющие его обработку.

5. В КМ должен быть детектор нарушений в системе отведений (отрыв

электрода, увеличение переходного сопротивления .кожа — электрод).

6. Необходимо обеспечить правильную работу КМ во время электрической

стимуляции сердца, когда артефакт стимула может восприниматься как

желудочковый комплекс. Желательно, чтобы КМ обнаруживал

интерференцию ритмов и неэффективную стимуляцию.

7. Кардиомонитор должен иметь выход текущего ЭКС для записи на

кардиографе электрокардиограммы (ЭКГ) и выход запомненных фрагментов

ЭКС по сигналу тревоги для анализа причин, вызывающих этот сигнал.

Регистратор ЭКГ в этом случае должен включаться автоматически.

8. Должна быть обеспечена возможность работы КМ в автоматизированной

системе оперативного врачебного контроля (АСОВК) путем передачи

данных в центральный пост (ЦП) наблюдения.

9. В КМ должна применяться автоматическая начальная установка ряда

параметров (усиление ЭКС, стабилизация изолинии, центровка ЭКС в

динамическом диапазоне, исходные пороги разделения классов аритмий и

т. п.), позволяющих начинать работу с прибором сразу после

включения.

10. Необходимо применение наглядных средств отображения информации,

позволяющих компоновать данные обработки ЭКС в удобной и

выразительной форме (например, цветных дисплеев телевизионного

типа).

11. Кардиомонитор должен иметь устройства документирования текущей и

накопленной информации о сердечном ритме (получения «твердых» копий

необходимых данных).

12. Необходимо обеспечить самоконтроль КМ в .момент включения и в

процессе работы без перерыва в обработке ЭКС с сигнализацией о

неисправностях.

13. Конструкция КМ, его элементная база и схемные решения должны

предусматривать длительный непрерывный режим работы, обеспечивая

высокие показатели надежности.

14. Для сокращения времени ремонта в КМ должны применяться

автоматические методы поиска неисправностей при помощи встроенных

программных и аппаратных средств.

15. Кардиомонитор должен иметь защиту от повреждения при воздействии на

больного дефибриллирующим импульсом.

16. Так как во время лечения возможны внутрисердечные вмешательства

(эндокардиальная электрическая стимуляция сердца) и нарушения кожных

покровов (инъекции, капельницы и т. п.), то КМ должны быть наполнены

по высшему классу защиты от поражения электрическим током больного и

обслуживающего персонала (класс II, тип CF).

17. Необходимо добиваться наилучшего соотношения стоимость —

эффективность, учитывая, что в палате интенсивной терапии может

находиться от 6 до 12 кардиомониторов.

Кроме перечисленных основных медицинских и эксплуатационных требований

на КМ распространяются государственные и отраслевые стандарты на

электронные медицинские приборы, регламентирующие показатели качества,

диапазон изменения параметров и погрешности измерений. Разработка

оптимальных по свои функциям КМ осложняется тем, что не существует типового

состава оборудования палаты интенсивного наблюдения и

КМ либо имеют избыточность в своем составе, либо оказываются в

неукомплектованном виде. Наиболее целесообразен путь разработки всей АСОВК,

рассчитанной на различное число больных.

КЛАССИФИКАЦИЯ КАРДИОМОНИТОРОВ

Разнообразное применение КМ в медицинской практике привело к

определенной специализации приборов. Кардиомониторы можно разделить на виды

и группы, отличающиеся друг от друга контролируемыми параметрами,

эксплуатационными свойствам методами обработки и представления информации.

Предлагаемая классификация является в какой-то мере условной, но дает

представление о сферах применения и особенностях КМ: амбулаторные

(носимые), скорой помощи, клинические, тестирующие, реабилитационные,

санаторно-курортные.

Амбулаторные КМ используются в стационаре и после выписки из стационара

для контроля таких изменений состояния сердечной деятельности за весь

период суточной активности, которые не могут быть выявлены во время

непродолжительного ЭКГ-исследования в покое. На основании полученных данных

производится выбор и дозировка лекарственных препаратов и определение

допустимых физических нагрузок. Малые габаритные размеры, масса и

автономное питание позволяют носить КМ на себе с укрепленными электродами

24 ч.

В кардиомониторе Холтера ведется непрерывная запись ЭКС на магнитную

ленту с очень малой скоростью (1 мм/с). Для этого производится

трансформация низкочастотного спектра ЭКС область частот, регистрируемых

магнитным носителем. Обычно применяется широтно-импульсная и реже

амплитудная или частотная модуляции ЭКС. Кассета с записью просматривается

кардиологом при помощи специального устройства со скоростью, превышающей

скорость записи в 60-120 раз. В дальнейшем метод Холтера был

усовершенствован путем автоматического машинного скоростного анализа ЭКС.

Обычно диагностируются основные типы аритмий и параметры смещения ST-

сегмента.

Применение в амбулаторных КМ полупроводниковых запоминающих устройств и

микропроцессоров позволило провести автоматический анализ аритмий и

смешения сегмента ST непосредственно в приборе с запоминанием

патологических фрагментов ЭКС. Удобство КМ с полупроводниковой памятью

заключается в том, что данные обработки ЭКС можно получить оперативно в

любой момент времени, и запуск может быть осуществлен самим больным при

плохом самочувствии или во время сердечного приступа.

Кардиомониторы скорой помощи предназначены для контроля состояния

сердечной деятельности, восстановления утраченного или нарушенного ритма

сердца на дому и в машине скорой помощи. Все КМ позволяют вести наблюдение

ЭКГ, измерять частоту сердечных сокращений (ЧСС), проводить дефибрилляцию

или стимуляцию сердца. Кардиомониторы должны работать от аккумулятора

машины, внутренней батареи и от сети. Масса КМ около 5-8 кг.

Клинические КМ предназначены для стационаров и могут в зависимости от

назначения быть нескольких типов.

1. Кардиологические КМ применяются в палатах интенсивного наблюдения за

кардиологическими сольными в острый период заболевания. Основное

назначение КМ — сигнализация о нарушениях ритма и проводимости

сердца. Такие КМ обычно работают в автоматизированной системе

оперативного врачебного контроля за несколькими больными.

2. Хирургические КМ применяются во время операций на сердце и сосудах и

в послеоперационных палатах. В отличие от остальных типов КМ измеряют

ряд дополнительных параметрон кровообращения и дыхания

(систолическое, среднее и диастолическое кровяное давление; минутный

объем сердца; периферический пульс; температуру тела; газовый состав

и т. д.). Особенностью хирургических КМ является использование в

основном прямых методов измерения параметров.

3. Акушерские КМ устанавливаются в родильных залах, предродовых палатах

и в отделениях интенсивного ухода за новорожденными. Кардиомониторы

применяются при патологиях сердечно-сосудистой системы рожениц и

контроля за новорожденными. Кардиомониторы матери и плода позволяют

измерять ЧСС матери и плода по прямому ЭКС и доплеровскому

эхокардиосигналу, обнаруживать нарушения ритмов и измерять силу

маточных сокращений. Кардиомонитор для новорожденных (переношенных,

недоношенных и травмированных в родах) и детей до двухлетнего

возраста, страдающих воспалением легких, измеряет ЧСС, частоту

дыхания и сигнализирует о нарушениях ритма сердца и остановках

дыхания.

Тестирующие КМ предназначены для функциональной диагностики состояния

сердечно-сосудистой системы здоровых и больных людей. Они позволяют

автоматизировать процесс ЭКГ-исследований под нагрузкой под нескольким

отведениям и определять газовый состав выдыхаемого воздуха. Обычно КМ

поставляются с велоэргометрами или бегущей дорожкой для дозировки нагрузки.

Реабилитационные КМ необходимы для контроля сердечно-сосудистой системы

в условиях возросших нагрузок и проверки эффективности назначенных

лекарственных препаратов. Для этой цели возможно применение амбулаторных

КМ, но более удобно, пользоваться мониторированием по радиоканалу или

телефону. На больном укрепляется передатчик ЭКС с электродами, и ЭКС

преобразуется в частотно-модулированный сигнал (для радиоканала) или в

частотно-модулированный акустический сигнал (для передачи ЭКС по телефону).

Анализ ЭКС ведется кардиологом или автоматически в центре наблюдения.

Санаторно-курортные КМ находят применение в кардиологических санаторных

для контроля лечения, особенно в бальнеологических условиях; при грязе- и

светолечении, лечебных ваннах и других процедурах. Электроды ЭКГ могут быть

опущены в ванну и не крепиться на больном. Для дозировки нагрузки

(терренкур) может быть использован КМ, который выдает сигнал тревоги при

уходе ЧСС за установленные пределы.

Из всех перечисленных типов КМ самое важное значение имеют клинические

КМ для палат интенсивного наблюдения. Кроме того, их устройство наиболее

сложно и включает в себя элементы остальных типов КМ. Поэтому далее будут

рассматриваться только клинические КМ для палат интенсивного наблюдения.

ОБОБЩЕННЫЕ СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ КАРДИОМОНИТОРОВ

Несмотря на большое разнообразие КМ, все они могут бы описаны одной

обобщенной структурной схемой (рис. 1). Электрокардиосигнал с электродов

поступает в блок усиления и преобразования, который усиливает его до

уровня, необходимого для его обработки. Блок ограничивает спектр частот

входного сигнала с целью повышения помехоустойчивости и надежного выделения

информативных признаков ЭКС и производит его дискретизацию (аналого-

цифровое преобразование), если в дальнейшем предполагается цифровая

обработка сигнала. При использовании беспроводного канала связи между

больным и КМ электрокардиосигнал с электродов модулирует генератор

передатчика, размещенного на больном. Принимаемый сигнал с приемника

поступает в блок усиления и преобразования.

Усиленный и преобразованный в цифровую форму ЭКС (если предусматривается

цифровая обработка сигнала) поступает в блок обработки, где в соответствии

с принятыми алгоритмами аналоговым или цифровым методами производится:

обнаружение QRS-комплексов или R-зубцов, классификация QRS-комплексов на

нормальные и патологические. Идентифицированные комплексы QRS и значения

интервалов RR поступают в блок формирования диагностических заключений. На

основании полученных данных по алгоритмам выделения аритмий формируются

соответствующие диагнозы.

Диагностические заключения сравниваются в блоке формирования сигналов

тревоги с порогами, установленными для сигнализации. Электрокардиосигнал и

диагностические заключения о характере аритмий индицируются в блоке

отображения информации.

В зависимости от технического исполнения КМ могут быть инструментальными

и вычислительными.

Запись ЭКГ

R

Блок

L Блок усиления и Блок

формирования Блок отображения

преобразования обработки

диагностических информации

N

заключений

Блок

Передатчик Приемник

формирования

сигналов тревоги

Рис. 1 Обобщенная структурная схема кардиомониторов

Инструментальные КМ исторически были первыми. Они характеризуются

полностью аппаратными средствами реализации, использующими аналоговые

методы обработки ЭКС и отображения информации. В инструментальных КМ могут

быть использованы цифровые средства отображения и измерения параметров,

основанные на «жесткой» логике, т. е. без возможности изменения программ

обработки, свойственной вычислительной технике на основе ЭВМ. Упрощенная

структурная схема инструментального КМ приведена на рис. 2

Отобра-

Запись ЭКГ Блок разверток

жение

ЭКГ

R

ЧСС

L Пороговое Формирователь

Измеритель

Усилитель устройство R-зубца

ЧСС

N

Измеритель-

ный прибор

Блок Установка

Блок установки

фильтров порога

пределов ЧСС и

сигнализации

Рис. 2 Структурная схема аналогового кардиомонитора

В инструментальных КМ применяются аналоговая обработка ЭКС, основанная

на обнаружении R-зубцов методом частотной и амплитудно-временной селекции.

Этот метод обладает высокой помехоустойчивостью, но вносит в ЭКС

значительные искажения, что не позволяет достоверно дифференцировать

нормальные и патологические желудочковые комплексы. Поэтому КМ такого типа

в основном позволяют вести наблюдение ЭКГ по экрану ЭЛТ, измерять ЧСС и

классифицировать фоновые нарушения ритма по установленным порогам для ЧСС.

Примером такого КМ может служить ритмокардиометр РКМ-01.

Рассмотренные КМ не позволяют классифицировать аритмии по типу случайных

событий, многие из которых можно обнаружить на основании автоматического

анализа RR-интервалов. Применение цифровых схем на жесткой логике в блоке

формирования диагностических заключений (см. рис. 1) позволило создать

простой КМ — ритмокардиоанализатор РКА-01, который позволяет обнаруживать

экстрасистолы и выпадения QRS-комплексов.

В кардиосигнализаторе КС-02 экстрасистолы и выпадения.. QRS-комплексов

обнаруживаются путем преобразования интервалов в амплитуду пилообразного

напряжения и сравнения ее с пороговыми значениями.

Инструментальные КМ имеют ограниченные функциональные и технические

возможности и на настоящем этапе не удовлетворяют, медицинским задачам.

Вычислительные КМ позволяют решать значительный круг медицинских,

технических и эксплуатационных задач при помощи, ЭВМ, т. е. программным

способом, что позволяет расширять классы обнаружения аритмий за счет

усложнения алгоритмов. Функции вычислительной техники в КЧ сводятся к

цифровой обработке ЭКС, анализу данных обработки, отображению результатов

анализа и управлению прибором. В качестве ЭВМ используются встроенные

аппаратные средства вычислительной техники: однокристальные одноплатные

микроЭВМ и микропроцессорные системы.

Наиболее простой путь реализации вычислительных КМ — это применение в

них одноплатных функционально законченных микроЭВМ. На рис. 3 приведена

структурная схема КМ на основе двух микроЭВМ.

Усиленный ЭКС дискретизируется аналого-цифровым преобразователем (АЦП) и

в цифровом виде поступает на вход микроЭВМ1. В этой микроЭВМ осуществляется

операция сжатия исходного описания. Оно уменьшает количество отсчетов в 10-

15 раз, что снижает требования к быстродействию аппаратных средств и

позволяет синтезировать простые структурные алгоритмы обнаружения QRS-

комплекса, выделения его характерных точек. Сжатое описание ЭКС поступает в

микроЭВМ2. МикроЭВМ2 выполняет все последующие процедуры анализа аритмий:

измерение RR-интервалов; изменение параметров QRS-комплексов; классификацию

по их форме на нормальные и патологические; обнаружение аритмий и возможных

помех. Программы наблюдения вводятся в микроЭВМ2 посредством клавиатуры КМ.

Выходы МикроЭВМ2 соединяются с блоком интерфейса, осуществляющего связь с

центральным постом (ЦП), и блоком формирования результатов анализа. В

удобной для врача форме результаты анализа поступают на устройство

отображения данных — электронно-лучевой дисплей телевизионного типа. При

возникновении нарушений ритма, опасных для больного, включается

сигнализация тревоги.

Поле ввода программ

наблюдения

Описание Диагноз

R

QRS

Микро

Микро Блок

L Усилитель АЦП ЭВМ 1

ЭВМ 2 интерфейса КЦП

Диагноз

N Запись ЭКГ

Блок

сигнализации

Блок формирования

результатов анализа Устройства

Страницы: 1, 2, 3