Polski wynalazek.

Diagnoza serca online

Cyfrowe przetwarzanie sygnału może pomóc w monitorowaniu i analizie pracy serca pacjentów zmagających się z zaburzeniem rytmu serca. System PocketECG to urządzenie, które nie tylko zwiększa komfort życia, ale także sprawia, że polska branża medyczna wchodzi do czołówki światowej innowacyjności – pisze Marek DZIUBIŃSKI

Ponad 3 procent Polaków po 20. roku życia zmaga się z arytmią – podają badania Instytutu Kardiologii Uniwersytetu Warszawskiego z maja 2017 roku. W całej Unii Europejskiej migotanie przedsionków może mieć 14 – 17 milionów osób.

Polski wynalazek, system PocketECG, umożliwia badanemu prowadzenie normalnego trybu życia przy jednoczesnym utrzymaniu stałego monitoringu, analizie wszelkich anomalii i informowaniu lekarza o wystąpieniu nagłych zaburzeń w pracy serca.

Do tej pory pacjent cierpiący na schorzenia serca dostawał do domu holter, z którym po upływie badania (zwykle 24 godziny) musiał wrócić do lekarza. Dopiero wtedy możliwa była analiza danych. Często jednak podczas pierwszej doby arytmie napadowe – nieregularne – nie występują, więc lekarz w wielu przypadkach musiał z powrotem wysyłać pacjenta do domu z holterem i sprawdzać zapis jego sygnału EKG po kolejnej wizycie. 

Jest to bardzo niepraktyczne rozwiązanie. Natomiast PocketECG pozwala na zdalne analizowanie danych w czasie rzeczywistym, co umożliwia pacjentowi prowadzenie normalnego trybu życia. Samo urządzenie mieści się w kieszeni i nie przeszkadza w wykonywaniu codziennych czynności. Jego obsługa jest intuicyjna i wymaga tylko bardzo prostej wymiany baterii czy zgłaszania symptomów przez interaktywny ekran.

PocketECG pozwala rejestrować pracę serca z dokładnością do jednego uderzenia nawet przez wiele tygodni – w przeciwieństwie do tradycyjnych holterów, które umożliwiają monitorowanie tylko przez krótki, określony czas i w trybie offline, więc bez możliwości analizy danych w czasie rzeczywistym. Zaawansowana algorytmika kompresji sygnału sprawia, że jest to jedyne urządzenie na rynku, które potrafi przesyłać w czasie rzeczywistym pełny zapis sygnału EKG. Dzięki ciągłemu monitorowaniu PocketECG pozwala rejestrować zaburzenia pracy serca, nawet kiedy nie są wyczuwalne, np. gdy pacjent śpi, na co nie pozwalają urządzenia eventowe. Umożliwia to postawienie diagnozy tam, gdzie wcześniej było to niemożliwe.

Od dawna interesowałem się tematem cyfrowego przetwarzania sygnału. Zanim opracowałem algorytmikę do analizy sygnałów EKG, zawodowo zajmowałem się tworzeniem oprogramowania dla studiów nagrań. Firma, dla której pracowałem, upadła jednak w wyniku pęknięcia bańki internetowej oraz piractwa. Postanowiłem przełożyć wiedzę akademicką, doświadczenie oraz przedsiębiorczość na działalność na mniej nasyconym rynku. Swoją niszę znalazłem na rynku medycznym, gdzie mógłem zrealizować pomysły nabyte podczas pracy naukowej oraz zawodowej. 

Sygnał EKG jest, podobnie jak sygnał audio, kwaziperiodyczny, a sama branża sygnałów biomedycznych pozostawiała wiele miejsca na rozwój nowoczesnej technologii. Po licznych konsultacjach z lekarzami doszedłem do wniosku, że istnieje potrzeba stworzenia rozwiązania, które pozwoli lekarzom na sprawną analizę pełnego zapisu pracy serca pacjenta, a samym pacjentom umożliwi poprawę jakości życia.

W trakcie rozwoju projektu okazało się, że praca nad sygnałami biomedycznymi ma dużo wspólnego z pracą nad sygnałami audio, a rynek w przeciwieństwie do muzycznego nie jest nasycony i podatny na piractwo. Po analizie rynku oraz rozmowach z lekarzami udało się rozpoznać potrzeby i problemy, z którymi nie radziły sobie dostępne dotychczas na rynku rozwiązania. Inne urządzenia nie pozwalały na ciągłą transmisję pełnego sygnału EKG, a jest to niezwykle ważne z uwagi na fakt, że niektóre arytmie występują rzadko i napadowo i mogą zostać bardzo łatwo przeoczone przez jednodobowe badanie standardowym holterem. Wielodobowe monitorowanie pozwala lekarzom wykryć arytmie, zanim rozwiną się do tego stopnia, że serce nieustannie pracuje w zaburzonym rytmie. Na tym rozwiązaniu bazuje system PocketECG.

Pacjent korzystający z systemu PocketECG podłączony jest za pomocą trzech elektrod do urządzenia przypominającego smartfon, wielkości dłoni, łatwo mieszczącego się np. w torebce, pozwalającego monitorować sygnał EKG użytkownika w sposób ciągły nawet przez cztery tygodnie. Pełny sygnał jest na bieżąco transmitowany i automatycznie interpretowany przez nowatorskie, samouczące się algorytmy, wykrywające wszelkie anomalie pracy serca. Diagnoza systemu potwierdzana jest przez techników EKG, którzy w centrum monitoringu na bieżąco weryfikują wskazania algorytmu i przygotowują zaawansowany raport diagnostyczny dla lekarza.

Dzięki platformie internetowej, dostępnej za pomocą standardowej przeglądarki WWW, lekarz ma możliwość zdalnego dostępu do pełnego sygnału EKG pacjenta w czasie rzeczywistym.

Urządzenie noszone przez pacjenta jest wyposażone w ekran dotykowy, który pozwala użytkownikowi wysłać do centrum monitorowania informację o odczuwanych objawach w chwili ich wystąpienia. Do urządzenia podłączone są trzy elektrody, które przypięte do ciała pozwalają monitorować pracę serca. Oprogramowanie urządzenia oparte jest na systemie Android, a sygnał transmitowany jest za pośrednictwem sieci GSM, dzięki karcie SIM umieszczanej w urządzeniu.

Sygnał jest analizowany przez stworzone w pełni przez firmę Medicalgorithmics S.A., opatentowane algorytmy pod kątem wszelkich zaburzeń pracy serca. Zaawansowane algorytmy kompresji sygnału pozwalają na sprawne transmitowanie tak dużej ilości danych, jak ciągły zapis pracy serca, nawet kiedy zasięg GSM jest słaby, a dostępność nadajników ograniczona. Samo urządzenie jest jednym z trzech komponentów systemu PocketECG. Oprócz niego są jeszcze oprogramowanie centrum monitoringu, ułatwiające pracę technikom EKG, oraz platforma dostępna przez zwykłą przeglądarkę internetową, dzięki czemu lekarz ma wgląd do pełnego zapisu EKG swoich pacjentów oraz do raportów diagnostycznych. Projekt nie mógłby powstać bez wsparcia NCBR.

Przed nami rozwój tej technologii. Wprowadzamy na rynek system PocketECG CRS, który umożliwia prowadzenie rehabilitacji kardiologicznej w warunkach domowych ze zdalnym udziałem lekarza. Trwają prace nad w pełni automatycznym systemem do pomiaru i interpretacji badania 12-kanałowego EKG oraz nad projektem ECG TechBot, którego celem jest opracowanie i wdrożenie oprogramowania wykorzystującego zaawansowaną algorytmikę do automatycznej analizy i interpretacji sygnału EKG w oparciu o metody deep learning. Rozwiązanie umożliwi automatyczną interpretację sygnału EKG pochodzącego z dowolnego rodzaju badania elektrokardiograficznego, co wesprze personel medyczny i ułatwi diagnostykę – jest to odpowiedź na globalne potrzeby zgłaszane przez sektor ochrony zdrowia. 

Marek Dziubiński