СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ПОСТКОВИДНОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА ПО КАРДИОРИТМОГРАММЕ Российский патент 2022 года по МПК A61B5/352 

Предшествующий уровень техники

Для регистрации психофизиологического состояния человека ранее предлагалось:

Способ регистрации артериального пульса и частоты дыхания и устройство для его осуществления, который позволяет дистанционно определять параметры артериального пульса с одновременной регистрацией кривой дыхательной экскурсии. Недостатком такого устройства является отсутствие в схеме устройства блока обработки сигнала на промежуточной частоте (работа по гомодинной схеме, то есть с одним генератором), что снижает точность измерения (патент №2053706, дата приоритета: 30.03.1993г., СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ АРТЕРИАЛЬНОГО ПУЛЬСА И ЧАСТОТЫ ДЫХАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ), а также невозможность регистрировать постковидное состояние человека.

Известно устройство для осуществления функциональной психофизиологической коррекции состояния человека патент на полезную модель RU 43143 U1, дата приоритета: 26.05.2004 г. «УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ КОРРЕКЦИИ СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА», устройство для осуществления функциональной психофизиологической коррекции состояния человека, состоящую из датчика и усилителя электрокардиосигнала, формирователя кардиоритмограммы, генератора низкочастотных периодических колебаний, монитора для предъявления пациенту и совмещения за счет зрительной обратной связи периодической кривой и кардиоритмограммы пациента, отличающееся тем, что дополнительно содержит электрически связанные между собой блок усилителя функции дыхания, блок определения периода периодической кривой в диапазоне быстрых и медленных волн, блок определения амплитуды периодической кривой, блок определения постоянной составляющей периодической кривой, блок нормативных физиологических значений параметров сердечного ритма и хранения результатов статистического и спектрального анализа кардиоритмограммы пациента, блок генерации периодической кривой, блок вычисления коэффициента кросскорреляции, блок сравнения коэффициента кросскорреляции с табличным значением при уровне значимости различий 0,05, электронные ключи, переключатель режимов работы, блок управления длительностью фаз спада и нарастания периодической кривой, причем в режиме регистрации исходного неактивного состояния пациента датчики дыхания и электрокардиосигнала, расположенные на пациенте, соединены с входом блока усилителя функции дыхания, соединенного с монитором, и с входом блока усилителя кардиосигнала и формирования кардиоритмограммы , соединенного с монитором, с блоком статистического и спектрального анализа кардиоритмограммы, при этом блок статистического и спектрального анализа кардиоритмограммы соединен с блоком нормативных физиологических значений параметров сердечного ритма и хранения результатов статистического и спектрального анализа кардиоритмограммы пациента, соединенным с блоком определения периода периодической кривой в диапазоне быстрых и медленных волн, с блоком определения амплитуды периодической кривой, с блоком определения постоянной составляющей периодической кривой, и с переключателем режимов работы, причем при положении ключа “вниз” переключатель режимов работы соединен с блоками определения периода периодической кривой в диапазоне быстрых и медленных волн, определения амплитуды периодической кривой, определения постоянной составляющей периодической кривой, которые соединены с блоком генерации периодической кривой, при этом с ним соединен блок управления длительностью фаз спада и нарастания периодической кривой, а блок генерации периодической кривой соединен с монитором для предъявления пациенту и отслеживания им периодической кривой во время активной пробы, в режиме тренировочной активной пробы с монитором соединен блок усилителя функции дыхания, блок усилителя кардиосигнала и формирования кардиоритмограммы соединен с монитором, с блоком статистического и спектрального анализа кардиоритмограммы и с блоком вычисления коэффициента кросскорреляции между кардиоритмограммой и периодической кривой, поступающей по связи с выхода блока генерации периодической кривой, при этом блок вычисления коэффициента кросскорреляции между кардиоритмограммой и периодической кривой соединен с блоком сравнения коэффициента кросскорреляции с табличным значением при уровне значимости различий 0,05, блок статистического и спектрального анализа кардиоритмограммы соединен также с блоком нормативных физиологических значений параметров сердечного ритма и хранения результатов статистического и спектрального анализа кардиоритмограммы пациента, причем его выход соединен с блоком определения периода периодической кривой в диапазоне быстрых и медленных волн, с блоком определения амплитуды периодической кривой, с блоком определения постоянной составляющей периодической кривой и с переключателем режимов работы с положением ключа “вверх”, переключатель режимов работы через электронные ключи соединен с блоком определения периода периодической кривой в диапазоне быстрых и медленных волн с блоком определения амплитуды периодической кривой и блоком определения постоянной составляющей периодической кривой, причем управление электронными ключами осуществляется по электрическим связям с блока сравнения коэффициента кросскорреляции с табличным значением при уровне значимости различий 0,05, выход блока определения периода периодической кривой в диапазоне быстрых и медленных волн, выход блока определения амплитуды периодической кривой и определения постоянной составляющей периодической кривой и выход блока определения постоянной составляющей периодической кривой соединены с входом блока генерации периодической кривой, причем с ним соединен блок управления длительностью фаз спада и нарастания периодической кривой, а выход блока генерации периодической кривой соединен с монитором, на который выводится периодическая кривая для отслеживания пациентом во время активной пробы. Недостатком его является невозможность регистрировать постковидное состояние.

Известен способ, описанный в патенте на изобретение RU №2165733, дата приоритета, 15.03.1999г. «СПОСОБ ОЦЕНКИ ОБЩЕГО ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА» данное изобретение относится к медицине и позволяет оценить функциональное состояние человека по интегральному показателю. Для этого тестирование проводят в несколько этапов с разной степенью сложности заданий по поддержанию вертикальной позы, моделирующих различное количество получаемой человеком информации. На каждом этапе тестирования измеряют и фиксируют траекторию движения центра давления человека на стабилографическую платформу. После чего анализируют траекторию движения центра давления (статокинезиограммы) путем векторного анализа. На оси координат статокинезиограммы точками отмечают вершины всех векторов, начала которых предварительно приводят в центр оси координат. Полученное облако значений векторов разделяется концентрическими кругами равной площади на несколько зон. Далее производится подсчет количества вершин векторов, попавших в каждую зону, подсчет относительной частоты вершин векторов в каждой зоне. Строится график кумулятивной зависимости относительной частоты вершин векторов в зоне порядкового номера зоны. Полученный график аппроксимируют по экспоненциальному закону f(n)=1-еλn. При этом коэффициент λ принимают за показатель, характеризующий качество функции равновесия. Этот интегральный стабилографический показатель рассчитывается для каждого этапа теста. Чем больше значение коэффициента качества функции равновесия, тем лучше качество равновесия человека. Сравнивая полученные значения коэффициента качества функции равновесия с заранее заданными значениями или интервалом значений, делают вывод об общем функциональном состоянии человека. Способ позволяет определить уровень работоспособности, оценить функцию и объективизировать общее состояние пациента с различными заболеваниями. Недостатком его является невозможность регистрировать постковидное состояние.

Наиболее близким по технической сущности аналогом является патент на изобретение RU №2234852 С2, дата приоритета: 07.10.2002г., «СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТЕЧЕНИЯ И ИСХОДА ЗАБОЛЕВАНИЯ У ПАЦИЕНТОВ В ОСТРОМ ПЕРИОДЕ ИШЕМИЧЕСКОГО ИНСУЛЬТА», который после обработки временных рядов RR-кардиоинтервалов оценивает стандартное отклонение значений кардиоинтервалов, фрактальные показатели соответственно для центральной нервной системы (ЦНС) и вегетативной нервной системы (ВНС), а также потенциал самоорганизации системы. Существенным недостатком способа является не возможность регистрировать постковидное состояние.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение недостатков выявленных прототипов.

Технический результат:

Предлагаемое изобретение осуществляет автоматическую регистрацию постковидного состояния человека по кардиоритмограмме. Указанный технический результат достигается за счет того, что используется ранее предобученный нейросетевой алгоритм классификации данных кардиоритмограммы.

Сущность изобретения

Изобретение относится к области медицины, а именно к области функциональной диагностики, и может быть использовано для мониторинга функционального состояния у пациентов с диагнозом COVID-19. Предлагаемые система регистрации постковидного состояния человека по кардиоритмограмме отличается тем, что устраняет ряд недостатков известных решений.

В существующих концепциях и прототипах на основе кардиоритмограмм измеряется функциональное состояние человека, развитие патологий сердца или кровеносной системы. Во всех предложенных способах отсутствует возможность регистрации постковидного состояния человека. Техническим результатом изобретения является автоматическая регистрация постковидного состояния человека по кардиоритмограмме.

Данный результат достигается благодаря тому, что:

• Проводятся телеметрические измерения ритмограмм сердца с использованием программно-аппаратного комплекса, состоящего из миниатюрного беспроводного датчика ЭКГ и смартфона со специализированным программным обеспечением;

• Проводится анализ полученных данных ранее обученным нейросетевым алгоритмом на предмет маркера COVID-специфичных режимов работы регуляторных систем

На 86 % записей ритмограммы пациентов красной зоны ковидного госпиталя выявлены однотипные низкоамплитудные флуктуации RR-интервалов г- образной формы, названные кардиоспайками (Фиг. 1). Спайковый паттерн отличает два последовательных (по номеру RR) скачка от среднего значения: за более длинным RR следует более короткий с дальнейшей незначительной релаксации. В базе ритмограмм за 2015–2018 гг. (Интернет-сервис ННГУ «Когнитом», cogni-nn.ru) г- образные спайки присутствуют только в 3 % записей. Это дает основание предполагать, что кардиоспайки можно рассматривать как маркеры COVID-специфичных режимов работы регуляторных систем.

Типичная ритмограмма пациента с острым респираторным заболеванием, к которым относят COVID-19, характеризуется ригидизацией RR-интервалов. Однако только для пациентов с установленным диагнозом COVID-19 в сигнале от сенсорной платформы ZephyrSmart отмечаются особые низкоамплитудные аномалии – кардиоспайки (Фиг.2).

Схема способа регистрации постковидного состояния человека по кардиоритмограмме приведена на Фиг 3. Последовательность действий в способе осуществляется следующим образом: измеряется электрокардиограмма пациента (ЭКГ) (I), затем производится анализ электрокардиограммы (ЭКГ) пациента с помощью предобученного нейросетевого алгоритма (II), с помощью которого происходит обнаружение маркера COVID-19 (III), в случае обнаружения маркера COVID-19 делается вывод о постковидном состоянии пациента (IV), в случае отсутствия данных о маркере COVID-19 после анализа полученных данных подтверждается иное состояние пациента не связанное с постковидным синдромом (IV.I).

Способ включает два этапа:

1 Этап.

Телеметрические измерения ритмограмм сердца выполняли с использованием разработанного программно-аппаратного комплекса, состоящего из миниатюрного беспроводного датчика ЭКГ и смартфона со специализированным программным обеспечением. Конструкция датчика ЭКГ обеспечивает надежную фиксацию его на теле человека, электроды располагаются в I и II грудных отведениях. Пример получаемых данных приведен на Фиг. 2.

Пакетная передача данных от датчика к мобильному устройству производится по беспроводному протоколу Bluetooth. Реализация связи, передачи и сохранения данных осуществляется на мобильном устройстве с помощью оригинального программного обеспечения «HR-Reader».

Программная среда HR-Reader обеспечивает:

1. on-line визуализацию регистрируемой динамики;

2. R–R-интервалов для контроля записи.

2 Этап.

На основе базы данных ритмограмм, в которой присутствует 3% записей от пациентов с COVID-19 был построен и обучен нейросетевой алгоритм классификации данных ЭКГ для последующего выявления маркера COVID-специфичных режимов работы регуляторных систем.

Пример простейшей реализации

Телеметрические измерения ритмограмм сердца выполняли с использованием разработанного программно-аппаратного комплекса, состоящего из миниатюрного беспроводного датчика ЭКГ (HxM; Zephyr Technology, США) и смартфона со специализированным программным обеспечением. Пакетная передача данных от датчика к мобильному устройству производится по беспроводному протоколу Bluetooth. Реализация связи, передачи и сохранения данных осуществляется на мобильном устройстве с помощью оригинального программного обеспечения «HR-Reader».

Полученные данные ЭКГ анализировались ранее предобученным нейросетевым алгоритмом, детектирующим маркеры (кардиоспайки) COVID-специфичных режимов работы регуляторных систем.

При наличии в данных ЭКГ кардиоспайков определяется постковидное состояние человека.

Изобретение относится к области медицины, а именно к области функциональной диагностики. Выполняют телеметрические измерения ритмограмм сердца с использованием программно-аппаратного комплекса, состоящего из беспроводного датчика и смартфона с программным обеспечением, анализ полученных данных нейросетевым алгоритмом на предмет маркера COVID-специфичных режимов работы регуляторных систем. При этом в качестве маркера является спайковый паттерн, характеризующийся двумя последовательными RR скачками, отличными от среднего значения: за более длинным RR следует более короткий с дальнейшей релаксацией. При этом в случае обнаружения маркера регистрируют постковидное состояние пациента. Способ позволяет автоматически регистрировать постковидное состояния человека по кардиоритмограмме. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 пр.

1. Способ регистрации постковидного состояния человека по кардиоритмограмме, характеризующийся измерением ритмограмм сердца с использованием программно-аппаратного комплекса, состоящего из беспроводного датчика и смартфона с программным обеспечением, анализом полученных данных с помощью предобученного нейросетевого алгоритма, при этом производят анализ электрокардиограммы (ЭКГ) пациента с помощью предобученного нейросетевого алгоритма, с помощью которого происходит обнаружение маркера COVID-19 в виде спайкового паттерна, характеризующегося двумя последовательными RR скачками, отличными от среднего значения: за более длинным RR следует более короткий с дальнейшей релаксацией, при этом в случае обнаружения маркера регистрируют постковидное состояние пациента.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что реализация связи, передачи и сохранения данных осуществляется на мобильном устройстве с помощью программного обеспечения «HR-Reader».