Новую технологию регистрации частоты сердечных сокращений (ЧСС) плода запатентовали ученые ЮУрГУ. Предполагается применять кибернетические методы для анализа скрининговой диагностики состояния плода на сроках беременности от 30 недель до родов. Результаты исследования были опубликованы в высокорейтинговом журнале Sensors.
Основной способ скрининга состояния плода в дородовый период – кардиотокографию (КТГ) уже более 20 лет считают неизбежной «рутинной» технологией, применяемой в практике по необходимости. КТГ регистрирует отраженный от структур сердца и других внутренних органов плода сигнал. При этом сигнал остается не регламентирован никакими документами. Совершенствованием этого метода продолжают заниматься во всем мире. В последние годы уклон делается в сторону искусственного интеллекта, который из сложного сигнала с многочисленными «ложными» импульсами выделяет «правильные» пиковые значения.
В поисках решения проблемы анализировались обезличенные ультразвуковые сигналы, полученные более 15 лет назад в нескольких городах России на приборах, выпускаемых ОАО «Челябинское электротехническое предприятие».
Ученые ЮУрГУ предлагают измерять периоды сердечных сокращений и ЧСС по принципу «от удара к удару»: пики сигнала при таком расчете не берутся во внимание, но по нулевым значениям хорошо рассчитываются интервалы и периоды ударов сердца.
«Так называемые «чистые» сигналы сердца плода, полученные путем фильтрации звука, по форме близки к трапеции, что позволяет очень точно определять длительности положительной и отрицательной фаз без усреднений измерения. В этих трапециях очень удобно определять положительные и отрицательные интервалы сигнала, соответствующие крупным фазам сердечного цикла плода (предположительно систолам и диастолам),и рассчитывать по ним упрощенный вариант индекса сократимости миокарда – это принципиально новый шаг в дородовом скрининге», – рассказывает автор исследования Владимир Кодкин, профессор кафедры «Электропривод, мехатроника и электромеханика» ЮУрГУ.
.jpg)
Расчеты ЧСС по данному методу оказались очень эффективными по многим показателям, так, именно трапеции могут стать эталонным сигналом для расчетов ЧСС плода, а не любые переменные сигналы, как это предполагается сейчас. Другая перспектива – ввод новой меры сердечной активности – количество ударов сердца в час или несколько часов.
Метод обработки ультразвуковых сигналов повысит достоверность отличия сигналов, отраженных от крупных структур сердца плода, таких как желудочки и предсердия от сигналов, отраженных от других сосудов и структур. Однако система диагностики усложняется участием в этом процессе врача по схеме: человек – машина – человек.
Одной из новых технологий может стать приближенный расчет отношений положительных и отрицательных полуволн ультразвукового сигнала, как упрощенного индекса сократимости, который необходим для определения сердечных патологий плода в дородовом состоянии. Ранее учеными ЮУрГУ проводились исследования на тему использования бесконтактной ЭКГ для непрерывной оценки состояния человека и без участия врачей.
Ранее изданные работы по этой теме ученые ЮУрГУ посвятили обоснованию теоретических подходов к повышению эффективности взаимодействия современных кибернетических средств и человека.
Южно-Уральский государственный университет – это университет трансформаций, где ведутся инновационные исследования по большинству приоритетных направлений развития науки и техники. В соответствии со стратегией научно-технологического развития РФ университет сфокусирован на развитии крупных научных междисциплинарных проектов в области цифровой индустрии, материаловедения и экологии. В 2021 году ЮУрГУ победил в конкурсе по программе «Приоритет 2030». Вуз выполняет функции регионального проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ).