Rilevatore di aritmia basato sulla frequenza con Arduino: 7 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Le aritmie cardiache affliggono circa quattro milioni di americani ogni anno (Texas Heart Institute, par. 2). Mentre ogni cuore sperimenta permutazioni nel ritmo e nella frequenza, le aritmie cardiache croniche possono essere fatali per le loro vittime. Molte aritmie cardiache sono anche transitorie, il che significa che la diagnosi può essere difficile. Inoltre, il processo di rilevamento può essere costoso e scomodo. A un paziente può essere richiesto di indossare un Holter o un monitor di eventi per un periodo che va da diversi giorni a un mese, di sottoporsi a cateterismo cardiaco o di impiantare un registratore ad anello sotto la pelle. Molti pazienti rifiutano i test diagnostici a causa del valore di disturbo e del costo (NHLBI, parr. 18-26).

Recentemente, sono stati segnalati diversi casi in cui orologi intelligenti come l'Apple Watch hanno percepito anomalie ritmiche sui loro sensori di polso, spronando chi li indossa a cercare cure mediche (Griffin, par.10-14). Tuttavia, gli orologi intelligenti sono costosi, quindi non sono utilizzati dalla maggioranza della popolazione. Le risorse finanziarie sono state considerate sia come criterio che come vincolo per il rilevatore di aritmie basato sulla frequenza (RAD), poiché non era possibile permettersi componenti costosi e il dispositivo doveva essere sia relativamente conveniente che conveniente pur riconoscendo accuratamente le aritmie.

Passaggio 1: materiali

Circuito Arduino UNO

ventisei ponticelli

Potenziometro A10K Ohm

Un LCD 6x2

Un sensore di pulsazioni

Una batteria alcalina da 9V

Un cavo per periferiche di tipo USB 2.0 da A a B maschio/maschio

Una batteria alcalina/ingresso da 9 V CC

Breadboard a una riga, strumenti di saldatura e dissaldatura

16 colonne di perni staccabili

L'IDE Arduino scaricato per la codifica e le connessioni pin

Fase 2: Progettazione e Metodologia

Il rilevatore di aritmia basato sulla frequenza è stato inizialmente concepito come un braccialetto. Tuttavia, è stato successivamente riconosciuto che il suo hardware non era abbastanza compatto per adattarsi a questa forma. RAD è attualmente collegato a un 16,75x9,5 cm. bordo di polistirolo, che lo rende ancora portatile, leggero e conveniente rispetto ad altre forme di rilevamento dell'aritmia. Sono state esplorate anche alternative. È stato proposto il RAD per riconoscere le anomalie nel complesso PQRST elettrico, ma i limiti di costo e dimensioni non consentivano al dispositivo di possedere capacità di elettrocardiogramma (ECG).

RAD è orientato all'utente. Richiede semplicemente che l'utente appoggi il dito sul sensore del polso e gli conceda circa dieci secondi di stabilizzarsi. Se il polso di un paziente rientra in un intervallo associato a comportamenti cardiaci irregolari come bradicardia o tachicardia, il display LCD avviserà il paziente. La RAD è in grado di riconoscere sette principali anomalie del ritmo cardiaco. Il RAD non è stato testato su pazienti con aritmie precedentemente diagnosticate, ma il dispositivo ha rilevato "aritmie" simulate sottoponendo gli ingegneri a sforzi fisici prima di testare il dispositivo e imitando un impulso per il rilevamento da parte del sensore a infrarossi. Sebbene il RAD possieda un hardware di input primitivo rispetto ad altri dispositivi diagnostici per l'aritmia, funge da dispositivo di monitoraggio economico e orientato all'utente che può essere particolarmente utile per i pazienti con predisposizioni genetiche o di stile di vita allo sviluppo dell'aritmia.

Passaggio 3: sensore cardiaco

Il sensore cardiaco utilizzato in questo progetto utilizza onde infrarosse che passano attraverso la pelle e vengono riflesse dal vaso designato.

Le onde vengono quindi riflesse dall'imbarcazione e lette dal sensore.

I dati vengono quindi trasferiti ad Arduino per la visualizzazione sul display LCD.

Passaggio 4: connessioni

1. Il primo pin del display LCD (VSS) è stato collegato a terra (GND)

2. Il secondo pin dell'LCD (VCC) è stato collegato all'ingresso di alimentazione 5V dell'Arduino

3. Il terzo pin del display LCD (V0) è stato collegato al secondo ingresso del potenziometro 10K

4. Uno dei pin del potenziometro era collegato a terra (GND) e all'ingresso di alimentazione 5V

5. Il quarto pin dell'LCD (RS) era collegato al pin dodici dell'Arduino

6. Il quinto pin del display LCD (RW) è stato collegato a massa (GND)

7. Il sesto pin dell'LCD (E) era collegato al pin undici dell'Arduino

8. L'undicesimo pin dell'LCD (D4) era collegato al pin cinque dell'Arduino

9. Il dodicesimo pin dell'Arduino (D5) era collegato al pin quattro dell'Arduino

10. Il tredicesimo pin dell'LCD (D6) era collegato al pin tre dell'Arduino

11. Il quattordicesimo pin dell'LCD (D7) era collegato al pin due dell'Arduino

12. Il quindicesimo pin del display LCD (A) è stato collegato all'ingresso di alimentazione 5V

13. Infine, il sedicesimo pin del display LCD (K) è stato collegato a massa (GND).

14. Il filo S del sensore di impulsi è stato collegato al pin A0 dell'Arduino, 15. Il secondo filo è stato collegato all'ingresso di alimentazione 5V e il terzo pin è stato collegato a terra (GND).

Lo schema è pubblicato per una migliore comprensione delle connessioni.

Passaggio 5: IDE e codici

I codici sono stati implementati sull'IDE Arduino. I linguaggi di programmazione C e Java sono stati utilizzati per codificare l'IDE. Inizialmente la libreria LiquidCrystal è stata richiamata con il metodo #include, poi sono stati inseriti i campi e i parametri di dodici, undici, cinque, quattro, tre, due corrispondenti ai pin Arduino utilizzati collegati all'LCD. Sono state eseguite inizializzazioni variabili e le condizioni per le misurazioni e i commenti BPM sono state impostate sugli output desiderati da visualizzare sul display LCD. Il codice è stato quindi completato, verificato e caricato sulla scheda Arduino. Il display LCD è stato calibrato utilizzando il Potenziometro per visualizzare i commenti pronti per le prove.

Passaggio 6: conclusione

RAD serve come una forma meno costosa, più conveniente e portatile di rilevamento dell'aritmia cardiaca. Tuttavia, sono necessari molti più test affinché la RAD possa essere considerata un dispositivo diagnostico aritmico affidabile. In futuro, saranno condotti studi su pazienti con aritmie precedentemente diagnosticate. Ulteriori dati verranno raccolti al fine di determinare se eventuali aritmie corrispondono a fluttuazioni nell'intervallo di tempo tra i battiti cardiaci. Si spera che la RAD possa essere ulteriormente migliorata per rilevare queste irregolarità e collegarle alle rispettive aritmie. Sebbene ci sia molto da fare in termini di sviluppo e test, il rilevatore di aritmie basato sulla frequenza raggiunge il suo obiettivo riconoscendo con successo diverse aritmie e valutando la salute del cuore sotto i suoi vincoli economici e dimensionali.

Monitor Holter: $ 371.00

Monitoraggio eventi: $ 498,00

Cateterismo cardiaco: $ 9027,00

Radiografia del torace (CXR): $ 254,00

Elettrocardiogramma (ECG/ECG): $ 193.00

Test del tavolo inclinabile: $ 1598,00

Ecocardiografia transesofagea: $ 1751.00

Ventricolografia con radionuclidi o angiografia con radionuclidi (scansione MUGA): $ 1166.00

Rilevatore di aritmia basato sulla frequenza (RAD): $ 134,00

Passaggio 7: l'ultimo

Dopo la connessione, il display LCD sul sensore cardiaco dovrebbe accendersi, Basta posizionare il dito sul LED per circa 10 secondi.

Leggi il battito del cuore dal display LCD 16X2… Stay Heathy!