Челябинские ученые придумали IT-технологии контроля за работой сердца

15 Декабря 2017 Автор: Евгений Аникиенко Фото: Вячеслав Шишкоедов
Челябинские ученые придумали IT-технологии контроля за работой сердца

Сегодня спорт немыслим без инновационного тренировочного техарсенала, и именно он часто становится «испытательным тренажером» для обкатки новейших достижений науки.

Какие «умные» новинки IT-технологий предлагают спортсменам ученые? И что это дает? Об этом шла речь на прошедшей в институте спорта, туризма и сервиса ЮУрГУ II Международной конференции «Инновации в спорте, туризме и образовании — icISTIS-2017». Ее участники с большим интересом ознакомились с разработками творческой группы инноваторов ИСТиС, которые без всякой «химии» помогут спортсменам контролировать свое здоровье. Один из авторов ноу-хау, доктор технических наук, профессор кафедры «Физическое воспитание и здоровье» Владимир Кодкин, рассказал «ЮП», как современная наука раскрывает резервы организма, не допуская его износа от чрезмерных нагрузок.

Здоровье онлайн

— Участники форума заинтересовались вашей уникальной IT-технологией бесконтактной электрокардиограммы. Как вы пришли к этому?

— Традиционные пульсомеры, измеряющие пульс механическим способом, делают это с немалой степенью погрешности. У нас родилась идея создать регистратор, определяющий ЭКГ с высокой точностью, и мы сделали такой прибор. Потребность в нем огромная: он может принести большую пользу и в спорте, и в медицине. При этом регистратор будет работать по принципу модных сегодня у спортсменов фитнес-трекеров, анализирующих состояние организма в любой промежуток времени.

— Но не менее важно обеспечить восстановление спортсмена после изматывающих соревнований...

— После состязаний у спортсменов обычно идет период восстановления, где используются медикаментозные методы. Чтобы уменьшить риск перегрузок, с помощью нашего прибора можно во время тренировок отслеживать данные электрокардиограммы. Это позволит вовремя подсказать спортсмену, когда надо отдохнуть, снизить нагрузку или темп, в какие моменты усталость слишком высока. Это поможет улучшить спортивные результаты, предотвратить проблемы со здоровьем.

Футболка измерит пульс

— А получили ли ваши разработки свое продолжение?

— Творческая группа центра спортивной науки ИСТиС под руководством Алексея Смирнова разработала интеллектуальную ЭКГ-футболку, помогающую отслеживать состояние здоровья не только у спортсменов, но и у пожилых, у людей с высоким риском инфарктов и инсультов. Если случается приступ, футболка сразу передаст данные родственникам больного, и есть возможность ему спасти жизнь. В этом гаджете используется ткань с серебряным электродом и токопроводящими нитями, датчик с батарейками, контроллер и модуль ЭКГ. Микрочип фиксирует разность потенциалов, возникающую в ходе сокращения сердечной мышцы. По задумке, умный прибор будет считывать и анализировать данные о пульсе, интенсивности нагрузок, количестве шагов, отслеживать риски сердечно-сосудистых заболеваний.

Добавлю, что программное обеспечение для передачи ЭКГ без проводов в телефон в макетном образце ЭКГ-футболки разработано при участии школьника из лицея № 97 Александра Пасынкова. Этот проект вызвал огромный интерес на всероссийском форуме «Шаг в будущее».

К слову, сейчас мы работаем над тем, как уйти от проводов: регистратор ЭКГ будет встроен в одежду, а данные в режиме реального времени передаваться через bluetooth на смартфон.

Наука_внутрь-текста_Шишкоедов_DSC5730.jpgЭкзоскелет «в режиме тени»

— Какие еще спортивные инновации созданы за последнее время?

— В их числе — инновационная ортопедическая стелька для обуви Fiziostep, придуманная кандидатом биологических наук Виталием Епишевым. Проект сегодня вышел на промышленный уровень, и стельки пользуются популярностью и в России, и за рубежом. Они изготовлены из силикона, каучука и кожи, помогают избежать травм спортсменам, испытывающим большие нагрузки на стопу. Рессорная и опорная функции стоп заметно улучшились. Испытания на тренировках лыжников показали, что при этом снижается усталость, риск болезней позвоночника, артрита и артроза. Ортопедическая стелька хорошо показала себя и при поднятии тяжестей тяжелоатлетами.

— А как восстановиться, если, к примеру, спортсмен получил травму?
 
— «Роботизированное» устройство ArmTech, созданное в научно-исследовательском центре спортивной науки ИСТиС, может принести большую пользу при реабилитации спортсменов. Команда ученых Алексея Смирнова разработала экзоскелет, который крепится на травмированную руку и поможет правильно срастить кость. Мало того, после инсульта он сможет заново «научить» движениям парализованную конечность! Врач с помощью пульта управления задает прибору нужную нагрузку, и мышцы привыкают к «рабочему режиму».

В сентябре этого года я побывал на международной конференции в Германии, на которой ученый из Уругвая представил систему диагностики здоровья футболистов. По его мнению, наш экзоскелет может стать тренировочным стендом для спортсменов. Он как «в режиме тени» копирует движения рук тренера, и в перспективе его можно будет применить для обучения футболистов, боксеров, каратистов...

Без иголок и проводов

— А возможно ли применить ваши изобретения в других сферах медицины?

— Почему нет?! В реанимации челябинской детской областной больницы испытывается наш инновационный прибор для бесконтактного мониторинга сердечного ритма. Ортопедическая ЭКГ-подушка с чехлом из посеребренной токопроводящей ткани позволяет проводить диагностику лежачих больных, инвалидов и даже плода беременных.
Получив грант Фонда Бортника, мы разработали регистратор, обладающий сверхвысокой чувствительностью — в 100 раз большей, чем традиционный электрокардиограф! Он может отфильтровать посторонние шумы, с безошибочной точностью определив сердечный ритм будущего малыша. Обычный регистратор пульса это делает с помощью ультразвукового сигнала, но его данные неточные. А инвазивные технологии контроля ЭКГ из-за опасности повреждения плода в России не используются. Наш же прибор лишен этих минусов.

Недавно мы совместно с челябинской фирмой «Росава» усовершенствовали прибор, совместив его с подушкой для новорожденных. Наряду с «эффектом памяти», когда синтетическая подушка принимает форму тела, это и ЭКГ-регистратор: для измерений пульса не нужно закреплять «присоски» на тело младенца. Это щадящий бесконтактный метод, без электродов и иголок.

Но мы пошли дальше: создав компьютерную программу считывания сердечного пульса, пытаемся выделить из него еще и частоту дыхания. Если случится сбой, ребенка спасут с помощью аппарата искусственной вентиляции легких.

«Батарейки» для сердца?

— Но одним конструкторам проблемы инновационной медицины не решить...

— Мы сотрудничаем с Уральским НИИ охраны материнства и младенчества Минздрава России и Уральским медуниверситетом (Екатеринбург). Эту сторону исследований проводит доктор медицинских наук, профессор Павел Цывьян, заведующий кафедрой физиологии УГМУ.

— А можно ли совместить ваш регистратор с кардиостимулятором?

— Доктор Бруно Измер, директор Института им. Петера Осипки, входящего в Университет прикладных исследований немецкого города Оффенбурга (он исследует проблемы электрокардиостимуляции), предлагает нам сотрудничество, и мы готовы работать в рамках международной научной кооперации. Уже запущен совместный проект с Российским научным фондом по созданию кардиостимулятора, который будет одновременно регистрировать ЭКГ и давать рекомендации медикам. Главный врач Федерального центра сердечно-сосудистой хирургии Олег Лукин выразил готовность провести клинические испытания уникального прибора, который может спасти тысячи жизней.

«Автопилот» дальнобойщика

— Как сделать, чтобы сердце «билось ровно» не только у спортсменов?

— Спектр применения нашей технологии практически безграничен: ее можно использовать и для водителей-дальнобойщиков, моряков, летчиков, космонавтов... К примеру, мы разработали систему бесконтактного мониторинга ЭКГ — встроенный в водительское кресло измеритель сердечного ритма. Она позволяет автомобилю реагировать на замедленный ритм сердцебиения, если водитель уснул, выявить повышенную нервную возбудимость человека. Этой IT-технологией, которая может снизить аварийность, уже заинтересовалась группа компаний «КамАЗ».

Шоферское кресло планируется оснастить датчиками ЭКГ. Автомобиль «узнает» состояние водителя и будет следить за ним, сам снизит скорость или остановится. Если водителю стало плохо, система пошлет сигнал в ГИБДД, вызовет скорую. Подобную технологию разрабатывает только концерн Ford, но в массовое производство она еще не запущена.

— Почему бы не создать целый комплекс диагностики «сердечного» здоровья?

— Мы над этим работаем. Это так называемая поликардиография. Идея в том, чтобы создать универсальное «диагностическое кресло», способное измерять ЭКГ, акустический, ультразвуковой кардиосигналы. В этом году уже построили макет такого кресла с компьютерной диагностикой состояния здоровья беременных. Но этот комплекс еще нужно доработать, провести испытания.

А в перспективе, думаю, есть резон создать общероссийскую глобальную систему контроля «здоровья» сердца. На Западе уже работают над этим, и нам нельзя отставать! Такие датчики смогут передавать информацию в единый центр, где ее будут анализировать, давать рекомендации, как улучшить «кардиообстановку» в масштабах страны.
15.01.2018 | 15:16
По мнению челябинских ученых, жизнь вышла из недр «черных курильщиков»

Изучая медноколчеданные месторождения Урала, ученые обнаружили в них древнейшие аналоги современных вулканических дымящихся курганов, «черных курильщиков» (black smokers), и гидротермальных оазисов жизни. И высказали сенсационную гипотезу: «черные курильщики» не только место заселения жизнью, но и ее зарождения.

13.01.2018 | 08:26
Неделя в разрезе: Отдыхать вредно для экономики. Новый ректор. Образование без волокиты. Ядерное оружие для туристов. «Трактор» из Швейцарии

Читайте в итоговом недельном обзоре «ЮП»: Какие события в период с 9 по 12 января больше всего интересовали жителей Челябинской области.

Сегодня | 11:47
Челябинские лицеисты завоевали Гран-при на XIV международной олимпиаде

Она проходила в Казахстане с 10 по 16 января и стала звездной для наших лицеистов. Южноуральцы впервые завоевали главную награду престижной международной олимпиады.

Вчера | 16:11
Инвестиции в урожай. В Челябинской области бюджетные субсидии привели к росту агропрома

Областная контрольно-счетная палата проанализировала эффективность использования бюджетных средств, направленных на поддержку АПК.

Новости   
Спецпроекты