Описание программно-аппаратного комплекса для определения параметров сердечно-дыхательного синхронизма

Комплекс технических средств

Техническое обеспечение комплекса включает прибор «ВНС-микро», разработанный компанией «Нейрософт», который используется для исследования вегетативной нервной системы, и персональный компьютер, работающий под управлением ОС Windows, с установленным специальным программным обеспечением «СДС-тестирование». В тестировании участвует врач, контролирующий процесс теста и пациент, для которого определяются параметры сердечно-дыхательного синхранизма.

Функциональное описание программного обеспечения

Программа «СДС-тестирование» имеет два основных режима работы: тестирование пациента с целью определения параметров СДС и просмотр результатов ранее выполненных тестов. После выбора режима нового теста, начинается исследование, которое включает следующие этапы:

• 1. Определение профиля тестирования.
• 2. Ввод паспортных данных.
• 3. Адаптивное тестирование пациента:

a. измерение фоновых значений частоты сердечных сокращений (ЧСС) и частоты дыхания (ЧД);

b. серия проб — выявление сердечно-дыхательного синхронизма (СДС) при разных частотах дыхания;

c. сохранение результатов исследования в базе данных (БД) и вывод результатов в виде отчетов и графических форм.

Форма выбора, создания и изменения профиля тестирования содержит таблицу с набором параметров, определяющих длительность периодов тестирования, точность совпадения частот и прочие параметры, от которых зависят особенности хода тестирования (рисунок 2).

Рисунок 2. Экранная форма задания профиля тестирования Основным назначением профиля является задание параметров, определяющих ход тестирования и позволяющих формально определить возникновение у тестируемого состояния сердечно-дыхательного синхронизма: допустимые погрешности частот сердечных сокращений и дыхания; время ожидания появления СДС и максимальная длительность восстановления и т. д. Полный перечень параметров профиля содержит следующие элементы:

• 1. Дата создания профиля — этому полю присваивается значение при создании нового профиля.
• 2. Название профиля — любая строка, определяющая назначение профиля.
• 3. Имя автора — информация об авторе профиля.
• 4. Комментарий — любая дополнительная информация о профиле.
• 5. Погрешность при СДС — определяет максимальную разницу между частотой дыхания и частотой сердечных сокращений.
• 6. Максимальная длительность тестирования — определяет максимальную суммарную длительность всех этапов тестирования.
• 7. Максимальная длительность определения фоновых частот — максимальное суммарное время этапа определения фоновых частот ЧД и ЧСС.
• 8. Максимальное количество попыток измерения фоновых частот — превышение максимального количества попыток приводит к прерыванию теста.
• 9. Время стабилизации фонового режима — время на стабилизацию ЧД и ЧСС, после завершения которого выполняется попытка фиксации фоновых частот. Если установлено, что частоты стабильны, то их значения сохраняются для последующего усреднения.
• 10. Максимальное количество проб в исследовании — тестирование завершается при привешении установленного количества выполненых проб.
• 11. Максимальное время адаптации — время пробы, в течение которого ожидается синхронизация ЧД и ЧСС. Если синхронизация частот не достигнута, то проба завершается.
• 12. Максимальное время пробы — время, в течение которого ожидается фиксация СДС.
• 13. Количество RR-периодов, для фиксации СДС — необходимое количество RR-периодов синхронности ЧД и ЧСС, означающих наличие СДС.
• 14. Шаг частоты стимулятора при переходе на очередную частоту — величина шага увеличения частоты стимулятора для очередной пробы.
• 15. Короткий шаг частоты стимулятора — величина шага увеличения или уменьшения частоты стимулятора при уточнении верхней или нижней границы СДС.
• 16. Максимальная частота стимулятора — при достижении это частоты тестирование завершается.
• 17. Минимальное время восстановления — минимальное время, которое должно пройти между пробами.
• 18. Минимальное время восстановления при переходе от максимальной частоты к уточнению минимальной частоты — время восстановления перед началом уточнения нижней границы СДС, должно быть больше «Минимального времени восстановления» т.к. очередная частота стимулятора будет значительно меньше предыдущей (меньше максимальной границы СДС).
• 19. Максимальное время восстановления — если в течение этого времени не получены фоновые частоты, тестирование завершается.
• 20. Время вывода сообщения о начале пробы — время отображения информационных сообщений в окне стимулятора.
• 21. RR-периодов СДС, завершающих адаптацию — количество RR-периодов с сохранением синхронности частот, после которого считается, что адаптация завершена. После адаптации, время пробы увеличивается до значения параметра «Максимальное время пробы».
• 22. Максимальное время на синхронизацию дыхания — время, в течение которго частота дыхания может не совпадать с частотой стимулятора. В течение этого времени тестируемый должен приспособиться к задаваемой частоте.
• 23. Погрешность ЧД при восстановлении — допустимая погрешность частоты дыхания по сравнению с фоновой, при достижении которой считается, что дыхание восстановлено.
• 24. Погрешность ЧСС при восстановлении — допустимая погрешность ЧСС по сравнению с фоновой, при достижении которой считается. что ЧСС восстановлена.
• 25. Погрешность частоты дыхания относительно стимулятора — допустимая погрешность частоты дыхания, связанная с неспособностью тестируемого выдахать точно в такт стимулятору.

После выбора профиля, для нового теста создается запись в базе данных, которая формируется по мере прохождения тестирования. Значения параметров выбранного профиля заносятся в базу данных.

Далее заполняется анкета пациента, содержащая информацию, необходимую для дальнейшей идентификации пациента, типизации и анализа данных. Анкета содержит следующие поля: дата и время начала теста; Ф.И.О. пациента; пол; день менструального цикла для женщин; возраст; вес; рост; номер истории болезни; диагноз; тип оперативного вмешательства (лапараскопия, лапаратомия либо контроль); степень травматизма от оперативного вмешательства; длительность прохождения реабилитационного периода; дата операции; комментарий.

После определения параметров тестирования и заполнения данных о пациенте, выполняется переход к адаптивному тестированию. Тестирование называется адаптивным, т.к. параметры последующих этапов тестирования зависят от результатов предыдущих этапов.

Определение величины фоновых частот пациента включает определение частоты дыхания (ЧД) и частоты сердечных сокращений (ЧСС) до начала теста, в расслабленном состоянии пациента. Режим обеспечивает оценку стабильности частот и измерение пар ЧД — ЧСС не менее трех раз с последующей возможностью исключения ложных показаний для верного расчета усредненных фоновых значений.

После вычисления значений фоновых частот, выполняется переход к циклическому адаптивному тестированию. Каждый цикл представляет собой пробу, в течение которой пациент стремится делать выдох в моменты импульсов стимулятора. Каждая проба включает следующие периоды:

• — адаптация к заданной частоте (переход пациента в состояние синхронности кардиограммы и пневмограммы);
• — сердечно-дыхательный синхронизм;
• — восстановление ЧД и ЧСС до фоновых значений.

Стимуляция представляет собой совокупность звукового и визуального эффектов. На экране выводится изображение с надписью «выдох», в момент появления этой надписи, звучит звуковой сигнал. Тестируемый пациент старается выдыхать в такт импульсам стимулятора.

Тестирование начинается с поиска грубой нижней границы сердечно-дыхательного синхронизма. Для этого, устанавливается начальная частота импульсов стимулятора, равная фоновой ЧСС, сниженной на 5%. Частота стимулятора каждой последующей пробы увеличивается на определенный профилем процент.

Частота стимулятора, при которой впервые был получен СДС, определяет нижнюю грубую границу СДС. После определения этой границы, выполняется следующая серия проб до тех пор, пока синхронизм не будет зафиксирован. Частота предыдущей пробы определит верхнюю грубую границу частоты СДС.

Для уточнения верхней и нижней границ выполняются серии проб, с частотами стимулятора близкими к грубым границам и уменьшенным шагом изменения частоты очередной пробы. В результате фиксируются точная верхняя и точная нижняя границы сердечно-дыхательного синхронизма.

Во время каждой пробы выполняется контроль соответствия частоты дыхания частоте стимулятора. В случае несинхронного дыхания, проба приостанавливается и выдается соответствующее информационное сообщение. Также оценивается уровень синхронности ЧСС и ЧД. Считается, что частоты достигли синхронности, если разность их значений меньше заданной величины погрешности (параметр задается в профиле).

Считается, что достигнут сердечно-дыхательный синхронизм, если синхронность ЧСС и ЧД продолжается в течение заданного количества циклов сердечных сокращений (RR-циклов).

Стимулирующие импульсы прекращаются либо по истечении максимального времени пробы, если нет синхронизации, либо после нарушения синхронности ЧСС и ЧД.

Завершающим этапом пробы является восстановление частот до фоновых значений, которое должно завершиться за определенное время. В случае превышения лимита времени на восстановление, тестирование прерывается.

Пользователь имеет возможность вмешиваться в автоматический ход тестирования. Есть возможность вручную изменять частоту предстоящей пробы, изменять стадию поиска границ СДС, продлевать текущую пробу, прерывать и возобновлять тестирование.

После завершения пробы, в базу данных, с привязкой к анкете пациента, заносится следующая информация:

• — номер пробы и этап тестирования;
• — данные, пневмограммы и кардиограммы;
• — зафиксированные события: импульсы стимулятора, начало и завершение периода синхронности, фиксация СДС и прочие;
• — длительность периода адаптации, длительность поддержки синхронности и длительность периода восстановления.

На этом тестирование завершается. Собранные данные тестирования заносятся в базу данных и выводятся в экранные формы (рисунок 3). Пользователь может просмотреть ход выполнения каждого этапа тестирования, а также сформировать ряд отчетов.

Рисунок 3. Экранная форма, отражающая в динамике пневмограмму и кардиограмму в состоянии достигнутого синхронизма Для открытого теста в табличной форме выводится профиль и анкета пациента, которую можно изменить либо дополнить. Может быть выведена информация о каждой из выполненных проб: графики пневмограммы и кардиограммы, импульсы стимулятора, начало и завершение периодов синхронизации частот, фиксация СДС и прочие события. Выводятся зафиксированные результаты теста: фоновые частоты, грубые и точные границы, дата и время начала теста, продолжительность теста, общее количество проб, номера проб с минимальной и максимальной частотой СДС. Для выбранной пробы выводятся частота стимулятора, длительности периодов развития, синхронизма и восстановления.

Результаты выбранного теста, а также итоговые результаты, рассчитанные по всем выполненным тестам, доступны в виде отчетов:

• 1. Результат тестирования. В отчете собрана вся исходная и полученная информация: профиль тестирования, анкетные данные, данные о пробах. Также выполняется расчет вторичных показателей по продолжительности этапов адаптации, СДС и восстановления: минимальные, максимальные, средние, среднеквадратичные.
• 2. Протокол исследования. Сводная таблица основных результатов всех сохраненных в базе данных тестов.
• 3. Границы и ширина диапазона СДС. Вывод параметров СДС для пациентов различных типов по возрастным группам.
• 4. База данных всей выборки. Сводная таблица всех имеющихся количественных данных по всем тестам, сохраненным в базе данных.
• 5. Эмпирические данные пробы (таблица значений функций). Вывод таблицы данных текущей пробы для построения кривых кардиограммы и пневмограммы.