Андрей Стасевич и Максим Войнич разрабатывают комплекс для мониторинга пациентов H-Sense, который регистрирует критические состояния и скрытые аномалии. Он включает устройство для снятия электрокардиограммы и фотоплетизмограммы (PPG), браслет с функцией уведомления пациента (например, о приёме лекарств или визите к врачу) и «тревожной кнопкой». А также Bluetooth-ретранслятор для создания сети в клинике и мобильное приложение.

Читать далее...

В скором времени Андрей и Максим планируют сделать партию из нескольких десятков таких устройств и отдать в отделения столичных больниц. Это позволит испытать гаджет в полевых условиях и собрать данные для продолжения работы. 

Пациент не может нажать тревожную кнопку — она не под рукой, а на стене

Ребята объединились в одну команду за полгода до недавнего хакатона Tech for Life, где их проект разделил первое место с проектом стартапа RocketBody. 

До этого оба инженера параллельно занимались похожими разработками. Максим нашёл на kaggle.com датасет с кардиограммой, фотоплетизмограммой и графиком изменения артериального давления. Тогда у него и возникла мысль сделать устройство, которое будет определять давление человека исходя из анализа его ЭКГ и PPG (отражает кровенаполнение сосудов). 

Андрей в это же время трудился над девайсом, который отслеживает состояние пациента и сигнализирует о резком ухудшении его здоровья. Идея появилась год назад, когда разработчик ухаживал в больнице за родственником, перенесшим операцию по трансплантации костного мозга.

— Я заметил, что некоторые вещи в больницах не продуманы. Банальный пример: чувствуя, что вот-вот упадёт в обморок, пациент не может даже нажать тревожную кнопку — она находится не под рукой, а на стене. А значит, помощь не придёт вовремя. Когда близкому мне человеку стало плохо, он просто не смог дотянуться до кнопки.

Так, по словам Андрея, родилась идея сделать браслет с тревожной кнопкой. Однако медики не восприняли предложение разработчика всерьёз.

— Идея была подвергнута жёсткой критике. Сейчас мы и сами понимаем, что это звучало глупо — врачам не нужна наша удалённая кнопка. Чушь полная! Потом после нескольких встреч с кардиологами стало понятно, что критические состояния можно диагностировать по состоянию человека — и нужно сделать прибор, который регистрирует ЭКГ и другие важные параметры.

Разработчики собирали мнения представителей всех врачебных специальностей, консультировались, как сделать своё решение полезным. Итогом их работы стало приложение, браслет и брелок с датчиками, а также Bluetooth-ретранслятор.

— H-Sense может считать пульс и частоту сердечных сокращений, снимать фотоплетизмограмму, насыщение кислородом крови, а также дискретно считывать ЭКГ: для этого необходимо просто приложить два пальца к брелоку. Если устройство закреплено на груди, оно снимает параметры в автоматическом режиме, сохраняет и отсылает на пост данные пациента, мониторит выполнение назначений (что тоже важно — ведь бывает, что кто-то из персонала халатно относится к своим обязанностям: медсёстры иной раз забывают что-то донести из препаратов или поставить капельницу вовремя). Браслеты врачей и медсестёр «общаются» с датчиками пациентов, уведомляя медиков, к кому из больных подойти.

Андрей и Максим говорят, что их работа получила высокие оценки от медиков. Кроме как разве что от реаниматологов.

— Но это объяснимо: у них другие требования. В отделениях интенсивной терапии, где они работают, стоят профессиональные системы от Philips и других лидеров в производстве медоборудования — им наше устройство ни к чему.

Видеть пациентов по всей больнице, отслеживать онлайн их характеристики

Разработчики видят несколько вариантов использования своего прибора. Первый — в стационаре: браслет — как идентификатор пациента, совокупность датчиков — как устройство для мониторинга его состояния.

— Основной сценарий использования наших устройств в больницах — в качестве прибора, который будет отслеживать состояние тех пациентов, которые ещё недавно находились в отделении интенсивной терапии. Фактически, это доступная по цене упрощённая замена прикроватному монитору, — рассказывает Максим.

— Обратите внимание: это фото монитора во время работы, верхний график — ЭКГ, средний — пульс. Всё как у нас! Нижний, третий график на мониторе — это дыхание. Но мы тоже можем измерять его в тот момент, когда электроды наклеены на грудь пациента. Для этого у нас есть специальный чехол, — добавляет Андрей.

При этом, отмечают разработчики, врач может видеть своих пациентов по всей больнице, отслеживать онлайн их характеристики. Это, по словам ребят, позволяет свести к минимуму риск развития у больных неотложных состояний, приступов и осложнений после того, как врач перевёл пациента из реанимации в обычную палату.

Разработчики предлагают установить по больнице Bluetooth-ретрансляторы, которые создают сеть. 

— Когда пациент поступает в больницу, на него надевают браслет, привязывая виртуального ассистента (для этого используется специальное приложение). Теперь больной под присмотром: сервис предполагает создание indoor-навигации — все перемещения больного по клинике можно отследить.

Также H-Sense позволяет оценивать активность пациентов, что важно, например, при реабилитации. Так для нормального восстановления после операции по протезированию суставов больным рекомендуется вставать, а также ходить с ограничением нагрузки на оперированную конечность. Но крайне важно, чтобы их активность была умеренной.

«Человек начинает терять сознание — и датчики уже ощущают это»

Ещё один вариант использования решения, над которым работают Андрей и Максим, — при домашнем мониторинге. «Человек лежит дома и пользуется тем же устройством, которое связывает его в приложении с врачом либо через Wi-Fi, либо через телефон».

Третий сценарий — применение устройств «у людей, которые в принципе ничем не болеют, но следят за состоянием своего здоровья».

Андрей Стасевич отмечает, что H-Sense незаменимо для людей в возрасте, а также тех, кто ограничен в физических возможностях. Когда требуется их более активное взаимодействие с врачом общей практики.

— Если человек находится в группе риска по кардиозаболеванию, — рассказывает разработчик. — Датчик-брелок клеится ему на грудь.

К нему разработчики сделали специальный чехол. Это пока прототип. Предполагается, что со временем чехол станет тоньше и меньше.

Нательный датчик всегда находится на связи с браслетом: он не только регистрирует показатели кардиограммы, пульсоксиметрии, но также положение пациента в пространстве.

— Датчик фиксирует ось пациента: и мы можем точно сказать, когда человек лежит, стоит, когда он ходит по палате. В приборе используется акселерометр и барометр — он может определять перемещения пациента в шести направлениях, — отмечает Андрей.

— Представьте, человек начинает терять сознание: его чуть повело — и датчики уже ощущают это, — добавляет Максим.

По словам Андрея, кроме специального акселерометра для фиксации положения тела в пространстве в брелок включен барометр, который определяет абсолютное отклонение.

— Мы можем увидеть, на каком этаже находится человек, а также его уровень относительно пола, — рассказывает Максим.

«За границей такие исследования требуют немалых финансовых затрат»

Похожие, но отнюдь не аналогичные устройства, по словам Максима и Андрея, создают разные команды. Среди них есть и белорусские.

— Однако большинство разработчиков делают мобильные кардиографы. Эти гаджеты снимают только кардиограмму: брелок наклеивается на телефон  — вы прикладываете пальцы и оцениваете результат.

Разработчики отмечают, что они также включили в H-Sense датчик оксиметрии — и неспроста. Измерение концентрации кислорода в крови, используется в оценке различных заболеваний, которые влияют на функции сердца и лёгких. Мониторинг количества кислорода в крови важен, когда речь идёт о пациентах, страдающих пневмонией и сердечно-сосудистыми заболеваниями, больных, перенесших операции на лёгких, и онкобольных, а также заядлых курильщиках.

При этом Андрей и Максим оговариваются, что они попытались уменьшить количество параметров, которые снимает устройство, до минимума, необходимого, чтобы врач в любой момент мог оценить обстановку и принять решение.

— И основная задумка: мы хотим сделать устройство, которое могло бы не только регистрировать скрытые аномалии и критические состояния за счёт анализа ЭКГ и PPG, но отмечать с помощью нейросетей больных, которые находятся в зоне риска. А также прогнозировать перепады артериального давления, — рассказывает Андрей.

Однако прежде разработчики должны провести полевые исследования — им не хватает данных. По словам Максима, у ребят есть договорённость со специалистами минских клиник. Молодые люди выпустят несколько десятков устройств и бесплатно предоставят медикам для работы, а те поделятся релевантной информацией.

— Нам предстоит стадия сбора данных. И Беларусь — идеальное место для этого: такие исследования интересны и разработчикам, и самим медикам. Можно попросить врачей и их пациентов снимать показания ЭКГ, PPG и другие — и они будут это делать. За границей такие исследования требуют немалых финансовых затрат.

Попытка сделать что-то вроде кардиомонитора, но за меньшую сумму

Разработчики не скрывают, у H-Sense есть небольшие погрешности, уменьшить которые впоследствии также поможет нейросеть. Тем не менее, все измерения, по словам команды, проводятся по клиническому стандарту.

— Тот же электронный тонометр тоже содержит в себе погрешность: принцип измерения в нём далёк от идеала, каким является инвазивный метод (когда в вену вводится игла с датчиком, и он в прямом смысле измеряет давление крови) — отмечает Андрей. — Даже положение человека в пространстве влияет на результат измерения.

По словам молодого человека, их устройство — это компромисс, попытка сделать что-то вроде прикроватного кардиомонитора, но за меньшую сумму. Стоимость хорошего монитора, который отправляет данные о пациенте врачу, начинается от 5 тысяч долларов. Столько стоит прибор от  UTAS, а устройства от Philips и Siemens обходятся минимум в 30 тысяч долларов.

Холтер-монитор для диагностики патологий сердечно-сосудистой системы, по словам Андрея, стоит от 1 до 3 тысяч долларов. Кстати, холтер, — это диагностический прибор. Данные, которые он фиксирует, могут быть обработаны лишь после того, как холтер снят. А значит, врач узнает о том, что больной переживал критическое состояние уже постфактум, спустя какое-то время.

Устройство ребят, по их приблизительным оценкам, обойдётся дешевле, чем 100 долларов за весь комплекс.

«Отпечатали корпус на домашнем 3D-принтере, а потом отшлифовали»

Разработка велась из личных средств участников. Живых денег на всё ушло менее 2 тысяч долларов, рассказывает Андрей. Для того, чтобы воплотить идею в жизнь в текущем виде, понадобилось около полугода.

— Нам приходилось разбираться во всём с нуля. Например, очень мало людей в Беларуси способны работать с BlueTooth на уровне кристаллов — нам самим приходилось брать чип и делать плату.

Дальше 3D-печать: она также в нашей стране развита плохо. Компаний немного, а те, что есть, не делают нормальных продуктов. Мы заказали корпус браслета в одной фирме, через 2 дня пришли за ним, а нам говорят: «А у нас, кстати, не получилось!» В итоге мы отпечатали корпус на 3D-принтере дома у приятеля, а потом просто отшлифовали мелкой наждачкой.

Силикон для ремешка, — продолжает рассказ Андрей, — пришлось долго искать по всему городу. Как оказалось, в Минске есть только один магазин, который продаёт силикон, и только один тип силикона совместим с кожей. Когда я его покупал, консультанты в магазине сказали: «Надо же! У нас его никто не покупает, поэтому мы и заказываем только литровые баночки мелкими партиями».

Кстати, такой же силикон, по словам разработчиков, накладывают на лицо актёров в Голливуде при создании грима.

Андрей не скрывает: дизайнера приглашать ребята не стали — разработчик сделал сам дизайн часов во Fusion, скопировав форму Apple Watch, — и потом методом проб и ошибок пришёл к готовому результату.

— Мы печатали много раз: до тех пор, пока не получилось то, что нам надо.

Разработчики отмечают, что при выборе технологий, они сделали ставки на низкое энергопотребление:

— В основе устройств — чипы, которые совмещают радиопередатчик и процессор в одном. Экран часов-браслета напоминает экран электронной книги. Брелок может работать целый месяц. Мы тестировали: 2 недели он работал в режиме постоянной регистрации параметров, и за это время он потерял половину заряда.

«Доктор подошёл к пациенту — брелок законнектился, передал данные»

Выбирая метод идентификации пациентов, разработчики остановились на сетях ближнего действия.

— Они дороже RFID-меток и штрих-кодирования, однако в этом случае мы можем реализовать слежение за пациентом — фактически, сделать навигацию внутри помещения, — отмечает Андрей.

— Ещё один плюс, — добавляет Максим, — такие же устройства могут быть у врачей. Доктор подошёл к пациенту, чтобы сделать осмотр, — брелок пациента среагировал, законнектился и передал необходимые данные. В истории болезни появилась отметка об осмотре.

— Многие замечали, что в старых американских сериалах о врачах, доктора ходят с пейджерами, — продолжает Андрей, — и им постоянно приходят сообщения: «Доктор Ричардс, зайдите в палату такую-то…» С помощью нашего решения врач может отслеживать ситуацию в приложении, а может пользоваться таким же браслетом, как у пациентов — и туда будут поступать данные. Как на пейджер.

Таким образом мы пытаемся создать экосистему — это самое важное. Даже важнее, чем снятие медицинских параметров. Однако пока это лишь концепция. Потому что это требует большего, чем просто сделать устройство, резюмирует разработчик.

Фото: Андрей Давыдчик

Место солидарности беларусского ИТ-комьюнити

Далучайся!