Многоканальный суточный регистратор для исследования кардиоваскулярных патологий летного состава гражданской авиации
Аннотация
Предметом исследования является инструментальное средство, реализующее метод мультидиагностики для повышения эффективности и качества исследования авиационного персонала. Представлены результаты разработки нового носимого суточного регистратора для исследования состояния сердечно-сосудистой системы лётного и диспетчерского состава в ходе предполётной подготовки, аттестации, лечения и реабилитации.
Ключевые слова
Кардиоваскулярная патология, лётный и диспетчерский состав, безопасность управления ЛА, комплексная диагностика, многоканальный регистратор, мобильные средства, электрокардиограф, тонометр, пульсоксиметр, капнограф, суточный мониторинг.
Введение
Рост заболеваний сердечно-сосудистой системы (ССС) лётного и диспетчерского состава является основным фактором авиационных происшествий [1,2], влияющим на безопасность управления летательным аппаратом (ЛА). Острые заболевания ССС становятся причиной смерти лётчиков в 65 процентах случаев, причем отмечается тенденция роста заболеваний ССС авиаспециалистов в молодом возрасте [3]. Среди основных причин сложившейся ситуации выделяется высокий уровень психоэмоциональной и психофизиологической нагрузки профессиональной деятельности, недостатки в организации врачебно-лётной экспертизы и низкая эффективность используемых методов и средств диагностики ССС [4].
Для современной практики врачебно-лётной экспертизы характерны:
- сложность диагностики нарушений ССС на ранних стадиях развития;
- недостатки в подготовке лётных экспертов и клиницистов лечебных комиссий;
- несовершенство организации работы лечебных и аттестационных комиссий;
- недоработки используемых методик диагностики состояния летного состава;
- низкая эффективность процедур реабилитации личного состава авиации;
- несовершенство инструментальных средств диагностики.
Одно из направлений повышения эффективности врачебно-лётной практики – создание новых, более совершенных средств и методов диагностики заболеваний ССС. Это направление определяет содержание многочисленных исследований в России и за рубежом, направленных на достижение следующих результатов:
- комплексной оценки состояния организма за счёт одновременного использования в одном сеансе обследования сразу нескольких средств и методов, что позволяет повысить достоверность и объективность диагностики лётного состава за счёт подтверждения результатов одновременно несколькими методами исследований [5];
- повышения эффективности диагностики за счёт увеличения времени наблюдений в естественных условиях, что базируется на использовании малогабаритной носимой аппаратуры с автономным источником энергоснабжения и высоким качеством регистрации сигналов (не уступающим профессиональным средствам);
- повышения эффективности диагностики за счёт удаленного медицинского сопровождения и аттестации профессиональной пригодности лётного и диспетчерского состава в рабочих условиях [6], для чего необходимо использовать в регистрирующей аппаратуре встроенный модуль дистанционной передачи результатов исследований медицинскому персоналу;
- неинвазивности используемых средств мультидиагностики, удобства и простоты эксплуатации, отсутствия жестких требований по специальной подготовке медицинского персонала;
- организации при необходимости экспресс-анализа лётного и диспетчерского состава в полевых условиях или углублённой диагностики в стационаре за счет гибкого конфигурирования функциональных возможностей инструментальных и методических средств исследований в зависимости от целей и содержания диагностики заболеваний ССС.
Результаты разработки пробора «Мультихолт», относящегося к новому поколению инструментальных средств диагностики летного и диспетчерского состава и решающего поставленные выше задачи, представлены в статье. Исследования проводились в ООО «БИОСОФТ-М» (www.biosoft-m.ru) в течение последних лет.
Назначение прибора «Мультихолт»
«Мультихолт» – многоканальный носимый прибор, предназначенный, как для проведения скрининговых исследований, так и для непрерывной регистрации состояния обследуемого в течение 24 часов одновременно несколькими измерительными модулями: электрокардиографом, тонометром, пульсоксиметром и капнографом. Все модули размещены в едином корпусе с автономным источником питания (рис.1). Для удобства эксплуатации прибора при ходьбе его размещают в сумке. В процессе обследований пациента данные синхронно поступают с каналов измерений, регистрируются и записываются на встроенную карту памяти вместе с метками событий.
Для визуального контроля регистрируемых в ходе обследования результатов «Мультихолт» подключается к компьютеру через USB-порт. Предустановленное на компьютер специализированное программное обеспечение Multiholt реализует функции просмотра, полной или выборочной печати и хранения результатов в медицинской базе данных для расширенного анализа и обработки. Непрерывная регистрация данных с 4 модулей позволяет синхронно контролировать функции дыхания, работы сердца, насыщения гемоглобина крови кислородом и изменение системного давления. Комплексная синхронная диагностика даёт врачу полную картину динамики патологий ССС в течение суток и является эффективным средством исследования кардиоваскулярных заболеваний.
«Мультихолт» оснащен пультом. При нажатии его кнопок обследуемый отмечает метками комментария типовые события: приём лекарств, физические нагрузки, болевые ощущения, сердцебиение и другие ситуации, возникающие в ходе исследований. В полученных результатах исследований отражается динамика сразу нескольких функций обследуемого: объективная оценка его состояния в виде набора регистрируемых параметров, и субъективная оценка испытываемых им ощущений, отмечаемая в виде комментариев. Дополнительно реализован контроль ряда функций (дыхания, положения тела, экскурсии грудной клетки), что позволяют проводить полисомнографические исследования ССС летного и диспетчерского состава.
Таким образом, реализуемая «Мультихолт» многоканальная синхронная непрерывная регистрация состояния обследуемого в течение 24 часов с возможностью экспресс-диагностики и комментирования испытываемых ощущений даёт возможность применить в врачебно-лётной практике более совершенные средства и методы диагностики и лечения кардиоваскулярных патологий по сравнению с традиционными средствами холтеровского ЭКГ -мониторинга.
Конструктивно прибор «Мультихолт» выполнен в прямоугольном пластмассовом корпусе размером 157х197х65мм. Его вес 1.8 кг. Пульт подсоединяется к прибору через кабель, как это показано на рис. 1.
В корпусе прибора размещены модули электрокардиографа, капнографа, тонометра и пульсоксиметра. На рис. 2 – 4 представлены разъёмы для подключения датчиков, сетевого адаптера, USB-кабеля и кнопка включения режима тестирования прибора.
Пульт прибора показан на рис. 5.
Индикаторы состояния каналов размещаются в верхней части пульта и отображают в процессе работы прибора состояние его модулей: электрокардиографа – ECG, тонометра – NIBP, капнографа – CO2 и пульсоксиметра – SpO2. Индикатор каждого канала измерения может находиться в трёх состояниях: включено – индикатор зелёного цвета, ошибка измерения – индикатор красного цвета, канал не используется – индикатор не горит. Крайний справа индикатор (Rec) показывает состояние прибора во время записи: индикатор зелёного цвета - запись выполняется успешно, индикатор красного цвета – произошла ошибка записи данных регистрации, индикатор не горит – режим записи не включён.
Индикатор артериального давления автоматически включается при выполнении измерения тонометром и показывает верхнее (диастолическое – D) и нижнее (систолическое - S) артериальные давления, переключая индикацию с частотой 1 раз в секунду. Через одну минуту с начала работы индикатор автоматически выключается до следующего момента измерения давления. Для повторного включения индикации необходимо нажать кнопку FN на клавиатуре пульта и удерживать её в нажатом состоянии 3-4 секунды.
Индикатор пульта одновременно используется для отображения кода диагностики при возникновении ошибок в каналах измерения. Отображаемый на индикаторе код диагностики всегда соответствует тому каналу, индикатор которого горит красным цветом. Чтобы его увидеть на индикаторе пульта необходимо нажать кнопку FN на клавиатуре пульта и удерживать её в нажатом состоянии 3-4 секунды.
Кнопки клавиатуры используются для установки обследуемым меток комментариев событий (ощущений), фиксируемых им в ходе регистрации данных. Каждое нажатие кнопки сопровождается голосовым сообщением, подтверждающим факт её нажатия и записи метки комментария в память прибора.
Например, нажатие кнопки «Боль» связано с возникновением боли за грудиной, а кнопки «Нагрузка» - с физической нагрузкой.
Кратковременное нажатие кнопки FN приводит к записи комментариев событий, не обозначенных на других кнопках.
Наличие в записи результатов обследования меток комментариев позволяет врачу эффективно ассоциировать субъективные ощущения исследуемого авиаспециалиста с объективной регистрацией данных его состояния, что, в свою очередь, позволяет повысить качество и достоверность интерпретации результатов обследования в целом.
Регистрация результатов в базе данных
Для регистрации в медицинской базе данных обследуемого лётчика (диспетчера) запускается разработанное программное обеспечение Multiholt. Оно написано в интегрированной среде Microsoft Visual Studio на языке Visual C++ и требует для своей работы процессор не ниже Intel Core 2 Duo с частотой 2 ГГЦ и 2 ГБ ОЗУ.
В начале открывается рабочее окно программы, в котором врач либо регистрирует обследуемого, либо выбирает данные о нем из списка нажатием соответствующей кнопки. Вид регистрационной карты обследуемого представлен на рис. 6.
Работа с прибором «Мультихолт»
Перед началом исследований на обследуемого устанавливаются одноразовые ЭКГ-электроды, подключается кабель ЭКГ, одевается манжета тонометра, устанавливается трубка капнографа и датчик пульсоксиметра, как показано на рис. 7.
Еще два электрода ЭКГ – F и N устанавливаются на ноги по стандартной схеме ЭКГ-отведений. Для переноски прибора «Мультихолт» с пультом в комплект поставки входит сумка.
На следующем шаге прибор «Мультихолт» через USB-разъём соединяется с компьютером. При правильном соединении на пульте появляется сообщение «On» и выдается голосовое сообщение «Включаюсь. Прибор подключён к компьютеру». Модули прибора переходят в режим измерения.
Для просмотра регистрируемых с прибора сигналов теперь достаточно выбрать пиктограмму «Прибор». При этом откроется окно сигналов, регистрируемых с подключённых каналов измерения. Пример такого окна представлен на рис. 8.
Если прибор не соединён с компьютером или существует техническая неисправность соединения, то на экран будет выведено соответствующее сообщение.
Экран (рис. 8) включает ряд вкладок, которые позволяют выбрать разные режимы отображения информации:
- отображаются одновременно все сигналы со всех выбранных каналов измерений (Общий);
- отображение индексов и графиков электрокардиографии (ЭКГ);
- отображение индексов и кривой капнографии (CO2);
- отображение индексов и кривой пульсоксиметрии (SpO2);
- отображение параметров системного давления (НИАД).
Пример отображения информации для одного канала (ЭКГ) представлен на рис. 9.
Используя эти вкладки, врач контролирует правильность установки каналов измерения и качество регистрируемых с обследуемого сигналов. Одновременно выполняется экспресс – диагностика его состояния без записи результатов в базу данных. Такой подход позволяет выявить категорию обследуемых, требующих расширенной диагностики ССС в течение суток.
Для записи результатов мониторинговых исследования патологий ССС в базу данных «Мультихолт» необходимо использовать кнопку «Запись».
В связи с тем, что прибор предназначен для непрерывного исследования в течение 24 часов, в программе Multiholt предусмотрены настройки для регистрации сигналов в дневное и ночное время суток (рис. 10). В левой части окна размещены настройки дня, в правой – ночи. Врач может задать длительность записи, выбрать используемые модули измерения и интервал замера давления тонометром, время начала каждого режима. Нажатие здесь кнопки «Продолжить» приводит к началу регистрации сигналов во внутренней памяти прибора. Одновременно с началом записи выдается голосовое подтверждение «Запись запущена».
Завершение обследования сопровождается автоматическим сохранением результатов в базе данных прибора «Мультихолт», где они ассоциируются с регистрационной картой пациента. Кнопки «Карточка» и «Прибор» позволяют работать с прибором в разных режимах. При выборе первой кнопки включается режим работы с базой данных, второй – работа с прибором в режимах его настройки, проведения исследований, просмотра результатов и их распечатки.
На рис. 11 представлена карточка обследуемого, под которой располагается таблица с параметрами идентификации проведенного исследования: датой его проведения, временем начала и окончания записи, продолжительностью исследования, используемыми при этом каналами и номером версии программы.
Поле «Заключение» предназначено для записи результатов исследований. Для просмотра самих сигналов здесь достаточно выбрать две опции. Будет открыто окно, пример которого представлен на рис. 12. Здесь представлены тренды сигналов, записанных в течение суток.
На печать могут быть выведены следующие результаты исследований: общий экран трендов всех каналов измерения, зарегистрированные в каждом канале сигналы, расчётные индексы методик, тренды каждой методики обследования и метки комментариев событий.
Врач может вывести на печать любой фрагмент полученных результатов в графическом и текстовом форматах, как по отдельному каналу измерения (ECG/NIBP/CO2/SpO2), так и по всем каналам сразу. В последнем случае ему предоставляются средства документирования синхронной регистрации сигналов при исследовании состояния ССС авиационного персонала.
Выводы
Разработан мобильный малогабаритный прибор «Мультихолт» для проведения комплексных исследований состояния ССС лётного и диспетчерского состава одновременно по 4 функциям: дыхания, работы сердца, насыщения крови кислородом и артериального давления. Высокая корреляция указанных методик в диагностике кардиоваскулярных заболеваний позволяет повысить качество и эффективность исследований этого направления.
Современная микропроцессорная база и передовые технологии микропрограммирования позволили достичь небольшого веса и габаритов конструкции регистратора. Встроенные источники автономного электроснабжения (до 24 часов непрерывной регистрации) прибора позволили обеспечить ему уникальные эксплуатационные характеристики, как в задачах экспресс-диагностики на этапе предполётной подготовки, так и при проведении мониторинговых исследований всех видов патологии ССС на этапах лечения и реабилитации.
Результаты клинической апробации созданного прибора в профильных отделениях медицинских центров г. Москвы продемонстрировали его высокую эффективность при диагностике заболеваний ССС.
Библиографический список
1. Вядро М.Д. О роли факторов профессиональной деятельности в развитии некоторых нозологических форм заболеваний у лётного состава // Воен. – мед. журн. -1974. - № 2, с. 53-55.
2. Левшин С.А., Лозовой В.А., Митюшенко В.Н., Суин П.А. Оценка функционального состояния и физиологических резервов лётного состава авиации внутренних войск МВД России // Актуальные проблемы авиационной и космической медицины. Мат. Всеармейской науч. конф. – СПб.: ВМедА, 2008, с. 28-30.
3. Рудный Н.М. Медицинский контроль за лётным составом в период подготовки и проведения полётов.- М.: Воениздат, 1987.
4. Евдокимов В.И., Ушаков И.Б. Качество жизни специалистов экстремальных профессий. - Воронеж: Исток, 2004.
5. Адаскин А.В., Исакова О.И., Сергейчик В.В., Филатов И.А., Загребин Д.А. Мультимодальные средства функциональной диагностики лётного и диспетчерского состава гражданской авиации // Вестник Московского авиационного института. 2011. Т. 18. № 3. С. 152-160.
6. Филатов И.А., Сергейчик В.В., Адаскин А.В., Загребин Д.А. Разработка и внедрение в авиационную медицину средств удалённого мониторинга состояния пациентов в режиме on-line // Вестник Московского авиационного института. 2011. Т. 18. № 2. С. 160-167.