С каждым годом у людей все чаще возникают проблемы с сердцем. Такие болезни как аритмия, тахикардия и стенокардия стали обыденностью для современной жизни. Причем недуг поражает не только жителей преклонного возраста, но и молодое поколение. Поэтому необходимо обнаруживать данные проблемы заранее. Для этого существует прибор под названием электрокардиограф, а процедура называется электрокардиография.
Электрокардиограф – это медицинский прибор, который регистрирует электромагнитные импульсы сердца. Результатом его работы является электрокардиограмма (ЭКГ). Она представляет собой простой неинвазивный тест, который регистрирует электрическую активность сердца. Аппарат ЭКГ предназначен для распознавания и записи любой электрической активности в сердце. Он предоставляет информацию о функции внутрисердечной проводящей ткани сердца и отражает наличие сердечного заболевания через его электрические свойства. Расшифровка ЭКГ помогает понять, как работает сердце [1, с. 83].
Отведения ЭКГ обычно делятся на лобные отведения, которые используют электроды на конечностях и измеряют электрическую активность в вертикальной плоскости, и прекардиальные отведения, которые используют шесть грудных электродов и измеряют электрическую активность примерно в горизонтальной плоскости. I отв. – измеряет разность потенциалов между электродами левой и правой руки (где правая рука является «отрицательным»), II отв. – измеряет разницу между электродами правой руки и левой ноги (правая рука также «отрицательна»), а III отв. – измеряет разницу между левой ногой и левой рукой (левая рука «отрицательна»). Электрод на правой ноге используется в качестве заземления. Заземление важно для определения нулевого напряжения, поскольку отведения ЭКГ измеряют разность напряжений, а не абсолютные значения [2, с. 147-149].
Рис.1. Расположение электродов
Для получения ЭКГ в 12 отведениях на конечности и грудную клетку накладывают 10 электродов (рис.1). По одному электроду помещают на каждую из четырех конечностей: левую и правую руку, а также левую и правую ногу. Конечности можно сравнить с «удлинителями», и сигнал ЭКГ не будет зависеть от точного положения электрода на конечности. Напротив, размещение конечностного электрода на туловище приведет к некоторым изменениям сигналов, регистрируемых ЭКГ. Остальные шесть электродов размещаются на передней поверхности грудной клетки в определенных положениях.
Но сделать ЭКГ можно лишь в медицинских учреждениях и по предварительной записи. И часто у людей с проблемами с сердцем возникает необходимость контролировать его работу постоянно или находясь в значительном отдалении от больниц. Для это разработано портативное устройство, которое хоть и не обладает высокой точностью как профессиональные аналоги, но для контроля вполне подходит.
Аппаратная часть простая и состоит из трех модулей: AD8232 (датчик регистрирует электромагнитные импульсы сердца), Arduino Nano и HC-06 (для передачи данных по Bluetooth на смартфон) [3, с. 92-96].
На рис.2 представлена собранная из описанных выше компонентов предварительная схема устройства.
Рис.2. Собранная схема соединения устройства
На рис.3 представлен внешний вид рабочего окна мобильного приложения. Оно создано для операционной системы Android. Основное место в рабочем окне занимает полученная через Bluetooth электрокардиограмма и последующий её анализ. Из управляющих блоков расположены кнопки, позволяющие подключиться к кардиографу и начать работу, воспользоваться цифровым фильтром, остановить процесс, сохранить результат, очистить поле для нового измерения, а также ознакомится с предыдущими результатами.
Рис.3. Рабочее окно приложения
В результате проделанной работы был разработан и собран прототип портативного электрокардиографа со связью со смартфоном, где есть возможность в специально разработанном приложении получить результаты ЭКГ. В качестве основы использовался микроконтроллер Arduino Nano, а также специальный модуль AD8232 для снятия сердечного ритма и Bluetooth-модуль HC-06, для связи со смартфоном. Данное устройство может быть использовано людьми с проблемами с сердцем, для контроля за его работой. И также в медицинских учреждениях, где попросту нет возможности сделать профессиональный ЭКГ.
Библиографический список
-
Соболев С.М., Козловский В.И., Кучинская Н.В., Скляренко H.B. Основы электрокардиографии. – Витебск, ВГМУ, 2012.
-
Костров Б.В., Гринченко Н.Н., Геращенко Е.С., Потапова В.Ю. Первичная обработка электрокардиосигнала // Интеллект-2016. Интеллектуальные и информационные системы: труды Всероссийской научно-технической конференции. – Тула: ТГУ, 2016.
-
Гринченко Н.Н., Геращенко Е.С., Потапова В.Ю. Создание портативного кардиографа и анализ электрокардиосигнала на основе вейвлет-технологий // Математическое и программное обеспечение вычислительных систем: межвузовский сборник научных трудов. – Рязань, 2016.