14.578.21.0078

Целью проекта является разработка устройства для контроля процедуры сердечно-легочной реанимации (далее – Устройство), позволяющего производить оценку и по необходимости корректировку действия реаниматора, а также оценку эффективности его действия за счет оценки текущего состояния пациента.
Для достижения этой цели были решены следующие задачи:
1. Выбор и обоснование методов и подходов построения и функционирования Устройства.
2. Разработка вариантов технических решений построения аппаратной части Устройства.
3. Разработка и реализация алгоритмов оценки динамики кровотока в сонных артериях и тока воздуха в трахее.
4. Проведение испытаний созданного экспериментального образца Устройства для выявления недостатков и их устранение.

В настоящее время на рынке медицинских изделий отсутствует класс устройств, позволяющих вести непрерывную оценку адекватности реанимационных мероприятий непосредственно в ходе их оказания вне стационара. Известные модели оценивают правильность проводимых реанимационных мероприятий лишь по косвенным признакам, измеряя усилие нажатия на грудную клетку при проведении непрямого массажа сердца (далее – НМС) либо смещение по вертикали. Обратная связь на основе оценки состояния жизненно важных функций пациента не предусмотрена. Предполагается, что эта часть процесса реанимации будет возложена на прикроватный монитор. Однако подобные условия имеются лишь в медицинском стационаре: у врачей скорой помощи, сотрудников МЧС, горных спасателей и специалистов других профессий, работающих в полевых условиях, такой возможности нет. Таким образом, имеется существенная необходимость разработки простых в использовании, компактных, надежных и недорогих аппаратно-программных комплексов с автономным питанием для работы за пределами медицинских стационаров, которые не только контролируют витальные функции организма реанимируемого, но и в определенной мере помогают проведению СЛР пациента.

В рамках выполнения проекта был разработан экспериментальный образец Устройства, в основе работы которого лежит анализ акустических сигналов, регистрируемых в области бифуркации сонных артерий (шумы тока крови и пульсовые колебания стенки сосудов) и трахеи (дыхательные шумы). Управление ходом СЛР ориентируется на спецификации, рекомендованные Министерством здравоохранения.

Устройство в конструктивном исполнении близок к воротнику Шанца, что позволяет выполнить тройной прием Сафара, открывающий дыхательные пути пострадавшего и позволяющий приступить к началу реанимации.

Удобство и скорость размещения устройства на реанимируемом соответствует принципу жесткого лимита времени при неотложных состояниях.

 

На передней поверхности шеи реанимируемого располагается три акустических датчика: два ‑ на левой и правой сонной артерии, и один – в области трахее. Каждый датчик соединен экранированным кабелем с входом преобразователя «заряд-напряжение», сигнал с которого после фильтрации и усиления поступает на вход АЦП. Оцифрованный сигнал обрабатывается быстродействующим микроконтроллером, в котором реализованы алгоритмы выделения и распознавания дыхательных шумов и шумов кровотока.

После размещения Устройства на шее и включения питания происходит его активация, контроль состояния датчиков и запуск таймеров подсистемы управления ходом СЛР. При этом устройство сразу входит в режим управления процессом СЛР, который состоит из трех фаз.

Первой следует фаза управления НМС. Задача этого этапа – обеспечить кровоснабжение головного мозга. Управление ходом СЛР производится путем подачи на встроенный динамик 30 коротких сигналов с частотой 1 кГц и промежутком 600 мс, что соответствует интенсивности движений по сжатию грудной клетки 100 раз в минуту. Окончание цикла НМС соответствует сигналу удвоенной длительности.

Следующим запускается фаза управления искусственной вентиляции легких. Задача этого этапа– насыщение крови пациента кислородом. На этом этапе реаниматор должен сделать два акта искусственного дыхания «рот-в-рот» длительностью 3 секунды каждый. Для управления этим процессом на встроенный динамик подаются два сигнала соответствующей длительности с частотой 500 Гц.

Далее следует фаза контроля жизненно важных функций (далее ‑ ЖВФ) реанимируемого. При этом производится регистрация и анализ сигналов, поступающих с акустических датчиков Устройства. При возникновении самостоятельных сокращений сердца в области сонных артерий будут фиксироваться периодические низкочастотные (15-100 Гц) сигналы, которые соответствуют пульсовым колебаниям сосудистой стенки, а при появлении дыхания у реанимируемого в области трахеи ‑ периодические дыхательные шумы в области средних частот (300-800 Гц), которые соответствуют дыхательным циклам «вдох – выдох». Длительность цикла контроля ЖВФ составляет 3 секунды. Если контроль ЖВФ не зарегистрировал появления самостоятельного дыхания и сердцебиения у реанимируемого, то следует продолжительный сигнал частотой 1 кГц, предупреждающий о начале нового цикла реанимационных.

Если Устройство зафиксировало признаки ЖВФ, происходит переход из режима управления СЛР в режим контроля ЖВФ, в котором производится отслеживание самостоятельное дыхание и сердцебиение пациента. Если соответствующие сигналы перестают поступать с датчиков в течение 15 секунд, устройство предупреждает о возникновении критической ситуации трехкратным длительным сигналом и автоматически возвращается в режим управления ходом процесса СЛР.

Для удобства работы звуковые сигналы, генерируемые устройством, дублируются световой индикацией, выполненной на двух сверх ярких красно-зеленых светодиодах.

Для облегчения составления отчетов о проведенных реанимационных мероприятиях устройство сразу по включении начинает вести протокол с фиксированием процедуры СЛР и времени. Для хранения даты и формирования сигналов текущего времени в устройстве используются часы реального времени, входящие в состав микроконтроллера. Метки протокола записываются в энергонезависимую память устройства. Каждая метка содержит системную дату, время и код операции, что позволяет восстановить процесс управления СЛР и моменты регистрации дыхания и сердцебиения реанимируемого.

В ходе проведения работ был разработан и реализован экспериментальный образец Устройства для работы за пределами медицинского стационара, позволяющий оперативно оценивать ЖВФ пострадавшего и в определенной мере управлять ходом процедуры сердечно-легочной реанимации. Известно, что при грамотном проведении СЛР спасателями без медицинского образования, но под управлением специалиста или прошедшими специальную подготовку, примерно вдвое повышают шансы на выживание пострадавшего. Разрабатываемое устройство как раз и предназначено для замещения в некотором роде управления ходом СЛР со стороны специалиста.

Разработанные и реализованные в составе Устройства алгоритмы оценки состояния пациента и оценки действия реаниматора на основе анализа акустических сигналов, регистрируемых в области бифуркации сонных артерий и области трахее, выполняются в режиме реального время и позволяют Устройству в режиме «Мониторинг», отслеживая текущие параметры сердцебиения и дыхания, следить за состоянием реанимируемого, а в режиме «Реанимация» позволяют оценивать и отслеживать качество и успешностью выполнения реанимационных мероприятий.

Существующие в настоящее время устройства для помощи реаниматору при проведении СЛР, такие как

• CPRmeter (Laerdal Medical, Норвегия)
• CPREzy (Health Affairs Ltd, Австралия)
• PocketCPR (BIO-DETEK Inc, США)
• ПР-01 (Помощник Реаниматора), Россия
• ZOLL Autopulse (ZOLL, США)
• LUCAS (Jolife AB, Швеция)

не позволяют производить контроль за состоянием реанимируемого. Как известно, несвоевременно выполненное не прекращение реанимационных мероприятий, может привести к не выживаемости пациента.

Разработанное Устройство в отличии от существующих аналогов за счет конструктивного исполнения позволяет выполнить одно из важнейших требования при проведении СЛР – это тройной прием Сафара.

Разработанное Устройство ориентировано на использование в полевых условиях, что предопределяет его влаго- и пылезащищенность, ударопрочность и возможность работы в различных температурных режимах.
Использование Устройства ориентировано на бригады скорой помощи, экипажи ДПС и ГИБДД, бригады пассажирских поездов РЖД, экипажи пассажирских самолетов, медицинские подразделения МЧС, медицинские и боевые подразделения МО РФ, спасательные и горноспасательные службы, медпункты производственных предприятий, аэропортов, ж/д вокзалов, школ и дошкольных учреждений и так далее. Простота обращения с устройством контроля за проведением СЛР позволит использовать его и людям, не имеющим специальной медподготовки, но оказавшимся в изоляции и экстремальной ситуации: автомобилистам, туристам, геологам, топографам, работникам транспортной сферы, любителям экстремальных видов спорта, рыбакам, охотникам, туристам и другим группам населения.
Результаты, полученные в рамках выполнения работ, могут быть применимы для проведения дальнейших опытно-конструкторских работ, направленных на разработку и внедрение в производство устройств, осуществляющих контроль процедуры СЛР. Полученные результаты также могут быть использованы для разработки новых методов и средств диагностики заболеваний сердечно-сосудистой и бронхо-легочной системы на основании акустических данных. Часть получаемых результатов также может быть применена в перспективных исследованиях по созданию методик выявления наличия дефектов в работе промышленного оборудования различного назначения (например, автомобильных двигателей, гидротурбин и т.п.).
Результаты работ служат основой для создания высокотехнологичного медицинского оборудования, не имеющего прямых аналогов по своим технико-экономическим и функциональным характеристикам на рынке медицинской техники.