Valós idejű EKG-elemzés és kétszintű riasztás egy viselhető szívmonitorhoz

A szív- és érrendszeri betegségek világszerte a vezető halálokok közé tartoznak. Számos veszélyes ritmuszavart, például a pitvarfibrillációt, azért nehéz kimutatni, mert csak időnként jelentkezik. Előfordulhat, hogy a betegnél havonta egyszer, néhány percre jelenik meg a szabálytalan szívritmus. Ezt egy rendelői EKG, sőt egy 24 órás Holter-vizsgálat is könnyen elszalaszthatja.

A Cormedio erre a problémára egy kis méretű EKG-eszközzel válaszolt, amelyet a páciens hetekig viselhet a mindennapi élete során. A piacon lévő viselhető eszközök többsége csak a pulzust méri, és azt jeleníti meg a telefonon. A Cormedio olyat akart kínálni, amire ezek nem képesek: valódi EKG-jelet, valós idejű elemzéssel és riasztással, amely azonnal reagál, ha baj van.

2018 végére a csapatnak már működő szenzora volt. Az első élő bemutatón, a Szegedi Tudományegyetem Gyermekgyógyászati Klinikáján, az orvosok megerősítették, hogy a jel tiszta. A P- és T-hullámok jól kivehetők voltak, pedig a kardiológusnak épp ezekre van szüksége a ritmus megítéléséhez. Azt is kiemelték, hogy az eszköz kevés elektródával is működik, ami kisgyermekeknél különösen fontos.

Ez egy hardverközeli projekt volt, fix bemutatási határidővel. Egy saját hibáival érkező, készen vásárolt EKG-chipet, egy még ki sem választott GSM-modult és egy gyermekkardiológus által meghatározott elemzési szabályokat kellett egy rendszerbe foglalni. A Cormedio azt is kérte, hogy a saját fejlesztője végig részt vegyen a munkában, hogy az átadás után a tudás a cégnél maradjon.

Kis, fókuszált csapatot állítottunk össze: egy mérés- és jelfeldolgozásra szakosodott senior LabVIEW-fejlesztőt, valamint egy projektmenedzsert, aki a hatókört, az ügyfélkapcsolatot és a szállítást kezelte. A követelményeket egy rövid, formális követelménydokumentumban rögzítettük. A projektindító megbeszélésen az ügyfél átadta a szenzort és az EKG-szimulátort, a kardiológus elemzési szabályait pedig konkrét felismerési feltételekre fordítottuk le.

Architektúra. Az alkalmazás LabVIEW-ban készült, egymással sorokon (queue) keresztül kommunikáló, párhuzamosan futó ciklusokból. Az adatgyűjtés, a megjelenítés, az elemzés és a riasztáskezelés egymástól függetlenül fut. Így egy lassabb SMS-küldés vagy fájlírás soha nem akasztja meg az élő EKG-görbét, és nem vesznek el szívütések. A közös állapotot, például az üzeneteket és a felvételi puffereket, központilag kezeljük, a hibákat pedig a hibakereséshez naplófájlba menti a program.

Jelfeldolgozás. A mellkasi szenzor nyers jelét sáváteresztő és aluláteresztő szűrőn vezetjük át. A szűrést szándékosan visszafogottan tartottuk, hogy a jelalak klinikai elemzésre is alkalmas maradjon. Ezután a szívütéseket állítható QRS-szélesség és minimális R-R távolság alapján azonosítjuk. A rendszer minden szívütésnél követi a pulzust, az amplitúdót, a QRS-időtartamot, a PR- és QT-intervallumot, valamint az ST- és izoelektromos szintet, ezek mozgóátlagával és szórásával együtt. Az élő Poincaré-diagram a szívfrekvencia-variabilitást mutatja.

Bemutatásra tervezve. Minden, amire a bemutatónak szüksége van, egy képernyőn látható: az élő görbe, a szívütés-számláló, a HRV-statisztikák, a riasztási előzmények, a felvételt és a küldést jelző visszajelzők, valamint címzettenként egy kapcsoló az SMS-riasztások be- és kikapcsolásához. A hardverbeállítások, például a COM-portok, egy egyszerű konfigurációs fájlban vannak, így a bemutató percek alatt átköltöztethető egy másik laptopra.

Validálás. A rendszert kétféleképpen teszteltük. Először élő viselővel, hogy igazoljuk a jelminőséget és a HRV-mérést. Utána egy professzionális, többparaméteres EKG-szimulátorral, amellyel igény szerint, megismételhetően lehetett eseményeket előidézni: tachycardiás szakaszokkal az „A” típusú felvételt, kamrai extraszisztolék (PVC) sorozatával pedig a teljes SMS- és hívásláncot.

Közös munka az ügyfél csapatával. A Cormedio saját fejlesztője a projekt teljes ideje alatt közvetlenül együtt dolgozott a mi fejlesztőnkkel. Hetente adtuk át a forráskódot és egy állapotjelentést. A projekt felhasználói kézikönyvvel és bemutatási forgatókönyvvel zárult, amely lépésről lépésre végigvezeti az előadót az élő viselős és a szimulátoros bemutatón is.

Az első átadás után a Cormedio egy további fejlesztési körre is visszatért hozzánk. A projekt utolsó részét 2020 februárjában vette át az ügyfél.

Egy fiatal orvostechnikai cég számára ez fontos mérföldkő volt. A Cormedio egy olyan szenzorral indult, amely tiszta jelet tudott továbbítani. A projekt végére pedig működő rendszere lett, amely valós időben felismeri a ritmuszavarokat, és szükség esetén segítséget hív. A cég ezt a képességet tervezte beépíteni a miniatürizált, szabadalmaztatható végleges eszközébe. A prototípussal a Cormedio kézzelfogható eredményt mutathatott a kardiológusoknak, a befektetőknek és a lehetséges ipari partnereknek.