Sposób monitorowania zmian prędkości propagacji fali tętna z zastosowaniem przenośnych modułów sensorycznych działających w systemie rozproszonej bezprzewodowej sieci obszaru ciała

Co można uzyskać dzięki wynalazkowi

Wynalazek umożliwia wykonanie pomiaru prędkości fali tętna osób zagrożonych chorobami wieńcowymi. Pomiar można wykonać w warunkach życia codziennego i w sposób wygodny dla osoby badanej. Badanie zmian prędkości propagacji fali tętna pozwala na ocenę stopnia sztywności tętnic, ważnego wskaźnika początku rozwoju chorób naczyniowych, oraz na ciągły pomiar zmian ciśnienia krwi.

Istota wynalazku

Klasyczny sposób pomiaru prędkości fali tętna (PWV - pulse wave velocity) jest wykorzystywany do oceny sztywności tętnic. Prędkość PWV jest obliczana jako iloraz odległości którą przebywa fala tętna pomiędzy tętnica szyjną i tętnicą udową, a czasem propagacji fali (PTT pulse transit time). Falę tętna w naczyniach wykrywa się np. metodą ultrasonograficzną, dostępną dla lekarzy profesjonalistów. Do obliczeń przyjmuje się że drogą przebytą przez falę pulsu jest odległość między czujnikami fali ciśnienia (np. pozycjami głowic ultradźwiękowych), a czasem propagacji - czas jaki upływa pomiędzy pojawieniem się fali pulsu w tętnicy szyjnej, a momentem jej pojawienia się w tętnicy udowej. Rejestracja prędkości fali tętna PWV wymaga przeprowadzenia precyzyjnego pomiaru interwału czasowego przy pomocy profesjonalnego sprzętu (np. ultrasonografu z dwoma głowicami pomiarowymi). W metodzie klasycznej pomiary te przeprowadzano w warunkach stacjonarnych - pacjent leżący nieruchomo, a urządzenia pomiarowe są umieszczone stacjonarnie na stanowisku obok badanego i obsługiwane w trakcie badania przez odpowiednio przeszkolony personel.
Systematyczne badanie prędkości fali tętna w warunkach życia codziennego jest wykorzystywane do oceny bieżących zmian sztywności tętnic, jako jednego z czynników oceny ryzyka pogorszenia się stanu chorego w chorobie wieńcowej jak również do ciągłego pomiaru zmian ciśnienia krwi, gdyż zmiany ciśnienia krwi są proporcjonalne do zmian tego parametru. Pomiar powinien być wykonany precyzyjnie, w sposób automatyczny, bez udziału osób postronnych i z względnie niewielkim, możliwym do zaakceptowania, udziałem samej osoby badanej.
Pomiar prędkości PWV wymaga określenia momentu rozpoczęcia propagacji fali i czasu jej pojawienia się po przebyciu znanej odległości. Dogodnym momentem rozpoczęcia obserwacji propagacji fali tętna jest moment skurczu komór serca, który dobrze określa pojawienie się załamka R w elektrokardiogramie badanego, a chwilę dotarcia fali można wykryć przez obserwację pulsu na nadgarstku osoby badanej. Przebytą droga fali będzie odległość między sercem i nadgarstkiem badanego.
Odpowiednim rozwiązaniem technicznym w przedstawionych warunkach jest zastosowanie rejestratora EKG do wykrycia początku propagacji fali i oparcie wykrywania fali tętna w nadgarstku na wykorzystaniu urządzenie typu smartwatch z pomiarem fotooptycznym pulsu. Metoda umożliwia prowadzenie badania w warunkach życia codziennego i pozwala na uzyskanie pozytywnych wyników bez kłopotliwych zabiegów przed wykonaniem pomiarów, sprowadzających się wyłącznie do podpięcie elektrod EKG rejestratora i założenia sartwatch'a.
Istota wynalazku sprowadza się do zapewnienia ścisłej synchronizacji czasowej pomiarów prowadzonych przez dwa niezależne urządzenia umieszczone w dwóch różnych miejscach ciała pacjenta, tak by możliwe było ustalenie czasu propagacji pulsu przez jedno z tych urządzeń. W tym celu wykorzystywana jest bezprzewodowa radiowa sień komunikacyjna obszaru ciała (WBAN - wireless body area network) która umożliwia synchronizację zegarów rejestratora EKG i smartwatch'a oraz umożliwia przesłanie czasu pojawienia się pulsu na nadgarstku badanego do rejestratora EKG. Rejestrator EKG porównuje czas rejestracji załamka R w EKG z czasem nadejścia fali pulsu otrzymanym z smartwatch'a i oblicza prędkość fali tętna.
Wyniki pomiarów mogą być analizowane w rejestratorze EKG i prezentowane osobie badanej w postaci ostrzeżeń. Mogą być również przesyłane do lekarza poprzez sieć komórkową, jeżeli rejestrator EKG zostanie wykonany w oparciu o urządzenia typu smartfon.

Potencjał komercjalizacji

Wynalazek został opracowany na bazie metody pomiaru prędkości fali pulsu PWV wykorzystywanej w systemach monitorowania telemedycznego opracowanych do celów badawczych w ITAM. W instytucie prowadzone są prace rozwojowe mające na celu komercyjne wykorzystanie wynalazku w telemedycznych systemach domowego nadzoru kardiologicznego. Potencjał komercyjny wynalazku wydaje sie jednak znacznie szerszy. Producenci telefonów typu "smartfon" i współpracujących z nimi zegarków typu "smartwatch" wyposażają te urządzenia w coraz to nowe funkcje służące monitorowaniu treningu i nadzoru parametrów medycznych. Standardem jest już monitorowanie pulsu użytkowników, spotyka się pomiary nasycenia krwi tlenem i prezentację EKG. Zastosowanie w nowej generacji wspomnianych urządzeń przedstawionego wynalazku pozwoli na poszerzenie medycznych zastosowań tego typu urządzeń umożliwiając śledzenie zmian ciśnienia krwi i ostrzegając o początku chorób naczyniowych sygnalizowanych zmianami sztywności tętnic.