«Кардиатрек» — можно ли определить сердечную недостаточность с помощью смарт-часов?
Умные часы в современных реалиях — не просто модный аксессуар и гаджет для упрощенного приема звонков и сообщений. Сегодня это полноценный медицинский помощник, позволяющий контролировать важные показатели здоровья и предупреждать развитие опасных заболеваний.
Спрос на носимую электронику растет ежедневно, как и требования к ее функциональности. Уже никого не удивить опциями подсчета калорий, пройденных шагов или измерения пульса. Рынок смарт-часов и фитнес-браслетов стремительно развивается — эти устройства обрели популярность не только среди молодых людей, увлеченных технологиями и собственной физической формой, они стали значимы для самых разных категорий населения. В их числе люди пожилого возраста или имеющие хронические заболевания. Или, например, будущие мамы, для которых производитель смарт-техники Garmin разработал часы, помогающие контролировать течение беременности. Конечно, носимые гаджеты невозможно сравнивать с полноценной медицинской техникой, но они, тем не менее, способны с удовлетворительной точностью отслеживать важные физиологические показатели и сигнализировать своим владельцам о потенциальных проблемах.
Пандемия COVID-19 послужила своеобразным драйвером развития смарт-техники в сторону еще большего контроля за здоровьем. Например, в качестве одного из конкурентных преимуществ часов Apple Watch Series 6, представленных в сентябре прошлого года, называлась возможность измерять уровень кислорода в крови. Помимо шестого поколения Apple Watch, на рынке появились и другие часы и фитнес-браслеты, способные контролировать сатурацию. Среди них такие бренды, как Huawei, Fobase, GSMIN, Garmin, FitBit и другие.
Ожидается, что на следующем этапе производители смарт-часов добавят возможность с помощью оптических датчиков отслеживать уровень глюкозы в крови. До сих пор технология неинвазивного мониторинга уровня сахара не была достаточно развита, но эксперты полагают, что подобная функция будет доступна уже на ближайших флагманских продуктах от Apple и Samsung.
Другим важным социальным запросом, применимым к смарт-гаджетам, является профилактика и контроль за сердечно-сосудистыми заболеваниями. Как известно, болезни сердца и кровеносных сосудов — это самая частая причина смерти во всем мире, ежегодно из-за них умирают или становятся инвалидами миллионы людей на планете. В большинстве случаев своевременная постановка диагноза и последующий контроль за сердечным ритмом способны значительно повысить качество жизни больного. Сегодня многие кардиологи видят в носимых гаджетах большой потенциал — устройства, на постоянной основе мониторящие работу сердца, могут стать хорошим помощником как для пациентов, так и для здоровых людей в профилактических целях.
Однако в настоящее время предложение на рынке смарт-часов и фитнес-браслетов в этом сегменте достаточно ограниченно. Пока гаджеты научились базово измерять ритм сердца и выполнять функцию простейшего электрокардиографа. Этого достаточно, чтобы следить за работой сердца в общем или заподозрить мерцательную аритмию, но не более того. Однако сегодня разрабатываются перспективные технологии, которые позволят с помощью смарт-часов диагностировать и другие проблемы с сердцем, не только аритмию. Одна из таких технологий — «Кардиатрек».
Что такое «Кардиатрек»?
Это проект, реализуемый российским ученым, врачом-кардиологом Павлом Замышляевым. Одна из ключевых целей проекта — создание приложения для умных часов, способного диагностировать у человека сердечную недостаточность. Никогда прежде носимые гаджеты подобную функцию не предоставляли.
Приложение является составной частью технологии, которая разрабатывается Павлом Замышляевым с 2010 года. Технология базируется на идее нового способа обработки данных о сердечных сокращениях, основанного на методе элементарных клеточных автоматов. В этой концепции сердце рассматривается в качестве вычислительной системы, а каждый его удар предстает результатом определенного вычисления.
В результате многолетних исследований Замышляеву удалось приблизиться к технологии, позволяющей ставить диагноз сердечной недостаточности по пульсу без посещения врача. Такого действительно еще никому не удавалось сделать ранее. В 2020 году ученый основал компанию «Кардиатрек-Технологии», чтобы продолжать вместе со своими коллегами научные разработки и создавать социально полезные продукты на пересечении медицины и IT.
Новый способ обработки данных о сердечных сокращениях стал ноу-хау компании и вызвал широкий интерес в кардиологическом сообществе. В прошлом году ООО «Кардиатрек-Технологии» получило грант Фонда содействия инновациям в рамках программы Старт-ЦТ. По результатам реализации проекта компания планирует получить два патента (на способ обработки данных и способ диагностики), а также создать приложение для Apple Watch, с помощью которого пользователи смогут определить у себя наличие сердечной недостаточности. В основе диагностики лежит упомянутый ранее метод клеточных автоматов.
Что такое клеточные автоматы?
Клеточные автоматы — это дискретные модели, используемые в математике, физике, теоретической биологии и других научных дисциплинах. В контексте технологии «Кардиатрек» правильнее говорить не о клеточных автоматах в целом, а об их подмножестве — элементарных клеточных автоматах (Elementary cellular automaton). Вариантов таких автоматов всего 256. При этом известный физик и математик Стивен Вольфрам полагает, что посредством простой программы клеточного автомата можно смоделировать сложнейшие структуры вплоть до всей Вселенной целиком.
Применение этой математической модели Павел Замышляев нашел в кардиологии, для анализа данных ЭКГ-исследований. Ученый смог определить клеточные автоматы, паттерны которых характерны для ЭКГ пациентов с хронической сердечной недостаточностью (ХСН). Полученная методика позволяет определять наличие данного заболевания не только по данным ЭКГ, но и с помощью носимых гаджетов. Так появилась идея приложения для Apple Watch, способного диагностировать сердечную недостаточность.
Для кого будет полезен «Кардиатрек»?
Приложение «Кардиатрек» будет полезно как здоровым людям с целью профилактики, так и пациентам с ХСН, чтобы корректировать лечение.
В одной только России сердечной недостаточностью страдает около 7 миллионов человек. Неспособность сердечной мышцы обеспечивать нормальное кровоснабжение организма серьезно сказывается на качестве жизни пациентов. Нивелировать эти потери можно при раннем диагностировании и начале лечения заболевания. Именно для этих целей и создается приложение «Кардиатрек». Первые прототипы программы уже существуют. Планируется, что готовый продукт для Apple Watch выйдет на рынок во втором квартале 2022 года.
В чем отличия «Кардиатрек» от подобных технологий?
«Кардиатрек» примечателен потому, что на рынке смарт-гаджетов сегодня нет технологий, позволяющих диагностировать сердечную недостаточность.
Пару лет назад исследователи из Университета Суррея заявили о разработке сверточной нейросети, способной анализировать результаты ЭКГ и выявлять сердечную недостаточность за несколько секунд. Создатели заявляли, что нейросеть может со стопроцентной точностью диагностировать болезнь, основываясь на данных об одном сердцебиении. Этот алгоритм также предполагалось интегрировать в умную электронику. Однако для проверки технологии использовались только тяжелые случаи сердечной недостаточности — в практическом применении более легкие формы заболевания могли остаться незамеченными. Так или иначе, эта технология коммерчески пока не реализована.
Компания HUAWEI, выпуская умные часы HUAWEI WATCH GT 2, в пресс-релизе заявляла, что в их гаджете заложена технология мониторинга сердечного ритма, позволяющая отслеживать появление брадикардии и сердечной недостаточности. Но фактически часы могут определять лишь разновидности аритмии — о действительной сердечной недостаточности в качестве диагноза речи не идет.
Популярное приложение ЭКГ на Apple Watch способно выполнять функцию электрокардиографа и определять только мерцательную аритмию, или фибрилляцию предсердий. Другие аномальные состояния, связанные с работой сердца, приложение ЭКГ выявить на способно.
Прогнозы и перспективы
Таким образом, приложение «Кардиатрек» выглядит действительно перспективным и способно занять важную нишу среди приложений-скринеров заболеваний. Особенно с учетом растущего рынка гаджетов и спроса на подобный функционал. Пандемия COVID-19 в очередной раз подтвердила тот факт, что любые инфекции проходят значительно тяжелее на фоне сердечно-сосудистых заболеваний. Это дополнительно подчеркивает актуальность решений, способных диагностировать болезни сердца на ранних стадиях, а также контролировать сердечный ритм пациентов в режиме online без привлечения медицинского персонала.
В настоящее время компания «Кардиатрек-Технологии» ведет активные разработки прототипа программы — приложения для Apple Watch, написанного на языке Swift. Предполагается, что продукт будет распространяться по подписной модели, в рамках которой базовый социальный режим останется бесплатным. Платить нужно будет только за полный функционал.
В планах компании также научиться с помощью метода клеточных автоматов диагностировать и другие состояния — не только сердечную недостаточность. Вся деятельность «Кардиатрек-Технологии» имеет важное социальное значение и направлена на улучшение качества жизни людей, имеющих сердечно-сосудистые заболевания.