sabato 8 aprile 2023 · 0 min read
Simulazione della frequenza cardiaca umana con shaker e generatore di funzioni
L'insufficienza cardiaca è una delle malattie cardiache più comuni e una diagnosi tardiva può portare alla perdita della vita o ad una riduzione drastica della qualità della vita stessa, nonché un aumento dei costi sociali. VentriJect ha sviluppato un piccolo dispositivo per la stima dell'idoneità cardiorespiratoria, una misura che, tra le altre, descrive le condizioni del cuore.
Ma per eseguire il controllo di qualità sul dispositivo avevano bisogno di simulare efficacemente il battito cardiaco umano. È possibile simulare un battito cardiaco umano utilizzando i prodotti di acquisizione dati Dewesoft?
L'Azienda VentriJect
VentriJect è una società danese spin-off di dispositivi medici dell'Università di Aalborg che si concentra sullo sviluppo di una stima del VO2-max facile da usare e senza esercizio. VO2-max, noto anche come massimo consumo di ossigeno, è una misura della quantità massima di ossigeno che una persona può utilizzare. È una misura abbastanza comune, ad es. utilizzata per stabilire la resistenza aerobica di un atleta.
Il VO2 max è la misura principale della funzionalità cardio-respiratoria (CRF) di un essere umano: la capacità dei polmoni e del cuore di fornire ossigeno a tessuti e organi ed eliminare l'anidride carbonica. Il CRF è determinato principalmente da professionisti medici che utilizzano un ergometro, un dispositivo che misura il lavoro o l'energia spesa durante un periodo di esercizio fisico.
La misura del VO2-max è solitamente costosa, richiede tempo e richiede al soggetto di lavorare fino allo sfinimento. Cosa impossibile, ad esempio, per le persone anziane o in sovrappeso e per le persone con osteoporosi (malattia delle ossa porose).
Tuttavia, questa indicazione dell'idoneità cardio-respiratoria può essere effettuata mediante la sismocardiografia, una registrazione delle vibrazioni corporee indotte dal battito cardiaco. Il metodo VentriJect per la determinazione indiretta del VO2-max offre l'opportunità di determinare individualmente la CRF, in tutti i gruppi di persone, rapidamente e senza esercizio.
La sfida - la Sismocardiografia
VentriJect ha sviluppato un piccolo dispositivo, VentriJect Seismofit, in grado di registrare le vibrazioni provocate dal cuore che batte misurando le vibrazioni trasmesse al torace.
Il dispositivo aderisce alla parte inferiore dello sterno - lo sterno, il lungo osso piatto situato nella parte centrale del torace - e la registrazione richiede meno di 1 minuto per essere eseguita e non richiede al soggetto di eseguire alcun tipo di esercizio.
Al termine della registrazione, il segnale di vibrazione viene analizzato nella soluzione cloud VentriJect e un valore VO2-max stimato viene restituito all'utente ed è visibile su uno smartphone.
Ogni cuore ha la propria firma relativa all'apertura e alla chiusura delle valvole e al riempimento e alla contrazione delle camere cardiache (vedi figura 1. sotto). I picchi e le valli - punti fiduciali - del segnale hanno dimostrato, da molteplici studi, di essere correlati agli eventi nel ciclo cardiaco.
La figura seguente rappresenta il grafico del battito cardiaco SCG di un soggetto sano. La figura illustra, tra l'altro, quando la valvola mitrale si chiude (MC), la valvola aortica si apre (AO), la valvola aortica si chiude (AC) e la valvola mitrale si apre (MO). VentriJect utilizza le informazioni sulla distanza temporale dei punti fiduciali nel segnale, l'ampiezza di determinati eventi e le informazioni sullo spettro di frequenza in un modello matematico per la stima del VO2-max individuale.
Il sistema VentriJect include inoltre un cerotto adesivo e la comunicazione con uno smartphone. Tutto sommato, un metodo veloce, semplice ed economico per determinare una potenziale insufficienza cardiaca.
Poiché VentriJect registra piccole vibrazioni nell'intervallo di 10-50 mg (= 0,001 g-unità), è importante che possano effettuare un controllo di qualità approfondito sull'approvvigionamento dei componenti e assicurarsi che l'apparecchiatura funzioni sempre secondo le specifiche.
VentriJect ha fornito un segnale registrato da un cuore umano che ha mostrato il battito cardiaco, se questa registrazione può essere riprodotta come segnale di riferimento guidando uno shaker, questo segnale può essere usato per il controllo di qualità dei dispositivi di misura che verranno utilizzati sul corpo umano .
Dewesoft è stato uno dei pochi fornitori che permette di avere un tale segnale registrato nel software e riprodurlo su un'uscita analogica di un sistema di acquisizione dati Sirius per il controllo dello shaker. Abbiamo accettato la sfida per vedere se questo poteva davvero essere fatto.
La Soluzione di Simulazione
Per simulare il battito cardiaco, il cliente ha utilizzato:
Il software DAQ DewesoftX con il genartore di funzioni
Sistema di acquisizione dati Dewesoft SIRIUS con opzione uscita analogica
Il software di acquisizione dati DewesoftX offre un generatore di funzioni completo con una o più uscite analogiche. Consente la definizione e l'impostazione di tutti i canali di uscita analogica che verranno utilizzati dall'hardware di misura installato.
Il primo passo è stato importare il segnale nel generatore di funzioni Dewesoft X; tramite la funzione “Arbitrario” è possibile inserire il proprio segnale per punti.
Ciò è stato fatto copiando e incollando il segnale fornito da VintriJect. Tale copia può essere eseguita da Excel o da altri editor simili.
Non appena i punti vengono copiati nella configurazione del canale, è possibile avere una visualizzazione grafica del segnale.
Nella modalità di misura, è quindi possibile avviare l'uscita e controllare la frequenza, l'ampiezza, ecc. Mentre lo shaker è in funzione.
Conclusioni
Le soluzioni Dewesoft sono state in grado di simulare un segnale cardiaco da un cuore umano sullo shaker tramite software e hardware di acquisizione dati.
Dewesoft ci ha fornito un modo non solo per eseguire sweep di frequenza e ampiezza con il loro shaker, ma anche per imitare i segnali fisiologici effettivi, una caratteristica dell'hardware Dewesoft che è assolutamente cruciale per noi.
dice Head of Software presso VentriJect, Ph.D. Kasper Sørensen.
VentriJect può ora essere sicuro di inviare dispositivi di misura che hanno superato un test di controllo qualità con un segnale che simula il più possibile il battito cardiaco umano.
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