Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,778

ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФ НА НАНОЭЛЕКТРОДАХ

Авдеева Д.К. Клубович И.А.
Научно-инновационная сфера - жизненно необходимая часть экономики, без развития которой невозможно повысить конкурентоспособность страны на мировых рынках.

Вопросы развития вузовской науки, внедрения её результатов в народное хозяйство страны являются важными задачами в настоящее время. 

Необходимо более активно использовать научно-инновационный потенциал высшей школы России посредством усиления связей вузов с промышленностью.

Актуальным является проблема коммерческого использования результатов научно-исследовательской деятельности учебных заведений [1].

На базе НИИ интроскопии Томского политехнического университета разрабатывается электрокардиограф на наноэлектродах для мониторирования по методу Холтера с повышенной разрешающей способностью для ранней диагностики сердечно-сосудистой системы человека и выявления признаков ишемических изменений миокарда при помощи оценки сдвига сегмента ST.

Проект имеет социальное значение и направлен на повышение качества электрокардиографического исследования населения.

Холтеровское мониторирование является обязательным методом обследования кардиологических больных и широко применяется в настоящее время.

Сдвиги сегмента ST как возможный признак ишемических изменений миокарда оцениваются с особой тщательностью. Анализ сегмента ST связан с большими техническими трудностями и почти всегда врачу не следует полагаться на автоматические измерения изменений сегмента ST без врачебного контроля опорных точек [2].

Для качественной оценки ишемических изменений ЭКГ важна точность измерения смещения сегмента ST. Оптимально, когда она не хуже 10÷15 мкВ. Системы с точностью измерения смещения ST на уровне 40÷50 мкВ могут затруднить выявление небольшого смещения, так как диагностически значимое смещение сегмента ST составляет 100 мкВ [3].

Качество, с которым Холтеровские мониторы регистрируют ЭКГ, зависит от частотного диапазона, разрядности аналого-цифрового преобразователя (АЦП). При применении 8-разрядного АЦП, как это делается в ряде систем, точность измерения амплитуд не может быть лучше 40÷50 мкВ, что для оценки низкоамплитудных компонентов ЭКГ (волн Р, сегмента ST) недостаточно, поэтому такие мониторы могут применяться только для грубой оценки нарушений ритма [3].

На мировом и отечественном рынках присутствует большое разнообразие электрокардиографической техники. Электрокардиографы работают в узком диапазоне частот и имеют ограничения в области низких частот (от 0,05Гц и выше) и в области высоких частот (20Гц, 40Гц, 75Гц, 100Гц), т.к. в качестве электродов для съема ЭКГ в клиниках и поликлиниках применяют, в основном, металлические электроды, которые сильно поляризуются под воздействием постоянного тока, имеют значительный дрейф на постоянном токе и шумы.

Идеальная кардиограмма должна сниматься в полосе частот от 0 до 100Гц без фильтров в полосе пропускания, в том числе без заграждающего фильтра 50Гц.

Фильтр высоких частот приводит к искажению ЭКГ-сигнала в области низких частот и к появлению ошибок при выявлении ишемической болезни сердца, при которой у больных наблюдается инверсия S-T комплекса электрокардиограммы.

Высокое качество электрокардиограммы необходимо прежде всего в поликлиниках, где проходит основной поток пациентов, и где требуется выявление патологических процессов на начальной стадии заболевания сердца.

Современные достижения в области нанотехнологий и наноматериалов позволили разработать нанотехнологии в ряде прикладных областей науки и техники. Одним из примеров является разработка медицинских наноэлектродов на базе пористой керамики, созданных в НИИ интроскопии.

Благодаря использованию наночастиц серебра в хлор-серебряных электродах на базе пористой керамики получены следующие характеристики наноэлектродов на постоянном токе [4]:

  • дрейф системы электрод-электролит-электрод при нагрузке постоянным током ≤ 1нА - 0,005 мкВ/с;
  • дрейф системы электрод-электролит-электрод при нагрузке постоянным током 100нА - (0,05-0,1)мкВ/с.

Наноэлектроды практически не поляризуются при токах до 0,5 мкА и имеют низкие контактные потенциалы.

При исследовании сердца в течение 20 сердечных циклов дрейф изолинии при токе в 1 нА составит 0,1мкВ; при токе в 100нА - (1-2)мкВ; изменение разности электродных потенциалов составляет не более 2-3 мВ при воздействии током 100 нА.

Проведенные предварительные технические и медицинские исследования макетов электрокардиографов и наноэлектродов показали возможность исследования ЭКГ-сигнала человека без применения фильтров высоких частот, ограничивающих сигналы в области низких частот, заграждающего фильтра 50 Гц, при токах, превышающих 1нА, но не выше 100 нА, и в частотном диапазоне от 0 до 100 Гц.

В поликлиниках должно применяться современное электрокардиографическое оборудование, основанное на применении самых высококачественных высокостабильных электродах (наноэлектродах), ПК и программном обеспечении, которые позволят в интерактивном режиме обеспечить своевременную высококачественную экспресс-диагностику состояния сердечно-сосудистой системы человека.

Разработка портативной малогабаритной электрокардиографической аппаратуры, которая позволит без искажений регистрировать истинную электрическую активность сердца человека на поверхности тела, оценить сдвиг сегмента ST как возможный признак ишемических изменений миокарда позволит повысить качество электрокардиографического исследования.

Медицинская наука является областью, коммерциализация продуктов которой имеет свою специфику, связана с высокой ответственностью за здоровье и жизнь пациента.

Создаваемые ВУЗами разработки являются востребованными и ведут к уменьшению закупки дорогостоящего иностранного оборудования.

Роль научно-исследовательской и инновационной деятельности вузов велика. Научно-инновационный потенциал вузов является важнейшим элементом, обеспечивающим разработку и внедрение в производство университетских НИОКР тем самым, повышая конкурентные позиции России на мировом рынке.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. http://voronezh.rosmu.ru/
  2. Рябыкина Г.В. Диагностика ишемии миокарда методом Холтеровского мониторирования ЭКГ //Вестник аритмологии, №26, 2002г., с.27-31.
  3. Рябыкина Г.В. Технические подходы к регистрации ЭКГ. // Кардиология, т.45, № 2, 2005г., с. 81-85.
  4. Avdeeva D.K., Vylegzhanin O.N., Grekhov I.S., Kazakov V.Y., Kim V.L., Klubovich I.A., Rybalka S.A., Sadovnikov Y.G., YukhinY.M. Experimental results of electric activity of "electronic-ionic conduction" junction // European journal of natural history, №2, 2009, ISSN 2073-4972, p.98

Работа представлена на VI Международную научную конференцию «Перспективы развития вузовской науки», "Дагомыс" (Сочи), 21-24 сентября 2009 г. Поступила в редакцию 14.09.2009.

Библиографическая ссылка

Авдеева Д.К., Клубович И.А. ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФ НА НАНОЭЛЕКТРОДАХ // Успехи современного естествознания. – 2009. – № 11. – С. 96-98;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=13211 (дата обращения: 03.06.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074