В настоящее время доступны две системы мониторинга сердечной недостаточности. Однако они дорогостоящие и представляют опасность, поскольку имплантируются хирургическим путем под кожу. Более того, около половины пациентов с сердечной недостаточностью не нуждаются в имплантируемом устройстве или не подходят для грудного (область между шеей и брюшной полостью) мониторинга, который обеспечивают эти устройства. Существует острая потребность в неинвазивных решениях для круглосуточного мониторинга прогрессирования сердечной недостаточности.

Исследователи из Колледжа инженерии и компьютерных наук Атлантического университета Флориды в сотрудничестве с Колледжем сестринского дела имени Кристин Э. Линн FAU разработали прототип нового носимого устройства, которое может непрерывно контролировать все физиологические параметры, связанные с сердечной недостаточностью, в режиме реального времени.

Технология основана на датчиках, встроенных в легкий пояс, который удобно носить на талии, для контроля импеданса грудной клетки, электрокардиограммы (ЭКГ), частоты сердечных сокращений и определения двигательной активности. Система использует различные датчики для определения этих параметров. Грудной импеданс является критическим биосигналом для мониторинга прогрессирования сердечной недостаточности. Аналогичным образом, ЭКГ является жизненно важным биосигналом для диагностики и прогнозирования сердечно-сосудистых заболеваний. ЭКГ измеряет электрические сигналы, проходящие через сердце, с помощью холтеровского монитора, который не подходит для использования в медицинских учреждениях.

Для исследования, опубликованного в Научные отчеты Исследователи протестировали носимое устройство в различных условиях, включая сидение, стояние, лежание и ходьбу. Для каждого условия результаты были получены для каждого из датчиков последовательно. Выбранные физиологические параметры имеют важное значение для определения симптомов сердечной недостаточности.

Результаты показали, что все датчики отслеживали изменения для всех различных условий. Датчик положения правильно подсвечивал изменение положения в различных условиях и мог использоваться для определения различных состояний пользователя устройства. Кроме того, датчик частоты сердечных сокращений постоянно отслеживал частоту сердечных сокращений. Важно отметить, что устройство правильно выделило мельчайшие изменения грудного импеданса.

Как и большинство мониторов ЭКГ, датчик ЭКГ в носимом устройстве был очень чувствителен к движению, особенно во время ходьбы. Однако даже во время ходьбы датчик ЭКГ сохранял свой комплекс QRS (электрический импульс, распространяющийся по желудочкам сердца) наряду с R-пиками (интервалами комплекса QRS), которые являются важными показателями гипертрофии левого желудочка, указывающими на увеличение размера волокон миокарда в главная насосная камера сердца.

"Все датчики, которые мы интегрировали в наш поясной модуль, можно легко носить в течение длительного периода времени, не влияя на повседневную деятельность пациента", - сказал Васим Асгар, доктор философии, старший автор и доцент кафедры электротехники и компьютерных наук FAU. "Важно отметить, что непрерывный мониторинг симптомов сердечной недостаточности в режиме реального времени может предупредить пациентов и их медицинских работников об ухудшении состояния здоровья пациента. В свою очередь, медицинские работники могли бы вмешаться с помощью лекарств, чтобы избежать госпитализации пациента".

Исследователи ожидают, что их технология будет иметь более высокие прогностические значения для сердечной недостаточности с повышенной специфичностью и высокой чувствительностью.

"Примерно 1 из 4 пациентов с сердечной недостаточностью повторно госпитализируется в течение 30 дней после выписки из больницы, а около половины - в течение шести месяцев", - сказала Мэри Энн Ливитт, доктор философии, соавтор и доцент Колледжа сестринского дела имени Кристин Э. Линн при FAU. "Медицинские носимые устройства, такие как разработанный нами прототип, потенциально могут сократить количество повторных госпитализаций экономически эффективным способом, который также безопасен и удобен для пользователя".

Основываясь на результатах исследования, исследователи в настоящее время тестируют модуль на множестве различных испытуемых, чтобы разработать алгоритм прогнозирования сердечной недостаточности по набору тестов.

"Это носимое устройство для мониторинга сердечной недостаточности - мой основной проект в лаборатории микро- и нанотехнологий доктора Асгара в медицине, который имеет важные социальные последствия для наиболее быстрорастущих сердечно-сосудистых заболеваний в США", - сказал шейх Мухаммад Ашер Икбал, первый автор, научный сотрудник и аспирант FAU. Кафедра электротехники и компьютерных наук. "Мы разрабатываем неинвазивное решение, которое может быть использовано всеми пациентами с сердечной недостаточностью для лучшего ведения, диагностики и прогноза, которое сможет служить широким массам".

Соавторами исследования являются Имадельдин Махгуб, доктор философии, профессор Tecore; и Сара Э. Ду, доктор философии, доцент кафедры электротехники и компьютерных наук FAU.

Это исследование было поддержано Институтом зондирования и разработки встроенных сетевых систем FAU (I-SENSE) и Колледжем инженерных и компьютерных наук FAU.