Лаборатория метафорических исследований и ии

   СДК. Сибирская Диагностическая Компания

Лаборатория метафорических исследований и ии

СДК. Сибирская Диагностическая Компания

ФЕТАЛЬНОЕ ЭКГ

Программное обеспечение по автоматическому выделению фетальной ЭКГ плода, её анализу из ЭКГ беременной женщины и создание системы интеллектуальной поддержки врачебных решений для перинатального отделения.

Описание конечного продукта

    ПО для отечественного фетального монитора (аппарат, предназначенный для визуализации данных о состоянии женщины и малыша в процессе беременности и родов). Использование в женской консультации и перинатальных центрах.

     ПО позволяет:

  • получать прямую ЭКГ матери и плода,
  • получить истинные ЧССП и ЧССМ от удара к удару «Beat to Beat» (не восстановленная КТГ из УЗИ сигнала!),
  • определять морфологию ЭКГ плода,
  • получить «сырые» данные по истинной вариабельности от удара к удару (beat to beat) матери и плода,
  • предоставляет возможность выполнить новые исследования, которые могут привести к нахождению новых диагностических параметров и стратегий менеджмента беременности.
  • автоматически определять нарушения ритма плода.
  • автоматическая интерпретация тревожных («неопределенных») ритмов.

ПО основывается на ИИ собственной разработки, относится к классу «Интеллектуальная система поддержки врачебных решений».

  • Полных аналогов нет
  • Хороший промежуточный результат
  • Понятная стратегия продаж
  • Дешевое оборудование
  • Нет УЗ излучения
  • Безопасно для ребенка
  • Возможность самоконтроля
  • Количество параметров превышает таковые при КТГ.

АННОТАЦИЯ ПРОЕКТА

  Современные женские консультации и родильные дома невозможно представить без диагностического оборудования, отслеживающего состояние матери и плода. Для контроля за течением беременности в акушерско-гинекологической практике широко применяют различные ультразвуковые сканеры. УЗИ представляет опасность для здоровья матери и плода. Данные о ЧССП являются приближёнными, отсутствует возможность прямого анализа ЭКГ плода.

    Цель проекта – создание отечественного ПО для перинатальных центров, значительно превосходящего по функционалу дорогостоящий американский аналог. ПО направленно на получение максимума информация состоянии плода без использования УЗИ на основе ЭКГ матери.

  Созданное ПО позволит оснастить перинатальные центры, женские консультации диагностическим оборудованием, что в несколько раз снижает риск смертности и перинатальной заболеваемости. Работающий алгоритм можно проверить на нашем сайте https://sibtelcom.com/ .

Фото Monica HealthCare MONICA AN24 - портативный фетальный монитор, производство Великобритания.

Основное направление:

Медицина и технологии здоровьесбережения

Поднаправления:

Искусственный интеллект. Нейрокомпьютерные технологии и эволюционные алгоритмы.

Фокусная тематика:

Системы поддержки принятия врачебных решений

Приоритетные направления:

Науки о жизни

Приоритетный класс программного обеспечения:

ПО-05.02 ПО-05.02 Предметно-ориентированные информационные базы данных (EDW)

Функциональные характеристики / возможности разрабатываемого ИТ-решения:

ПО-05.02.15 ПО-05.02.15 организация ввода и обработки данных из любых источников с  использованием технологий ИИ.

Ключевые слова:

Интеллектуальная система поддержки врачебных решений, Снижение риска смертности перинатальной заболеваемости, ИИ, Телемедицина.

Направление в рамках Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации:

Переход к персонализированной медицине, высокотехнологичному здравоохранению технологиям здоровьесбережения, в том числе за счет рационального применения лекарственных препаратов (прежде всего антибактериальных).

Принадлежность к проектам в сфере ИИ

   Наша лаборатория разработала алгоритм анализирующий ЭКГ снятую у беременной женщины с выделением ЭКГ плода (фетальное ЭКГ). Из полученной фетальной ЭКГ выделяется ЧСС (разметка R зубцов и вычисление R-R интервалов).

   В Великобритании около 15 лет назад создали устройство (фетальный монитор Monica) которое позволяет регистрировать ЧСС плода. Но отсутствует функция выделения фетальной ЭКГ, что резко снижает информативность полученных данных. Мы же пошли другим путём - выделяем фетальную ЭКГ и уже работаем с ней стандартными методами. Важно отметить, что мы способны анализировать ЭКГ беременной женщины снятую сторонними мониторами и это позволяет избежать монополии производства фетальных мониторов Алгоритм был апробирован на НД полученных от Monica и сверен с её результатами. 

ПО представляет собой «Интеллектуальная система поддержки врачебных решений». ПО используется в функциональной диагностике и дважды использует ИИ для достижения конечного результата. Одна из форм ИИ осуществляет выделение ЭКГ из ЭКГ матери, другая форма ИИ осуществляет интерпретацию полученной ЭКГ и её автоматический анализ.

Выбор технологии:

Положенные в основу предлагаемого ПО алгоритмы основаны на анализе и обучении ИИ на небольшом НД. В разделе "статьи" размещена статья "Метод генерации синтетической обучающей выборки при распознавании кардиологических заболеваний" журнал "ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В БИОМЕДИЦИНСКИХ СИСТЕМАХ". Положенные в основу предлагаемого ПО алгоритмы основаны на анализе и обучении ИИ на небольшом НД. Алгоритмы интерпретируют параметры в ходе обработки данных и подвергаются пост обработки для получения предиктивных результатов. ИИ позволяет не только выполнять предикторы нарушений работы сердца, но показывает выявленные предикторы на ЭКГ.

Технологическая задача, на решение которой направлен проект:

Предиктивный и прескриптивный анализ, позволяющий предсказывать развитие ситуации на основе анализа данных и автоматизировать принятие решений в режиме реального времени (включая создание методов и моделей).

Обоснование выбора технологических задач:

ПО позволяет выявлять предикторы сложных нарушений в развитии плода, работы сердечно-сосудистой системы плода.

Результат реализации проекта:

ПО позволяет выявлять предикторы сложных нарушений в развитии плода, работы сердечно-сосудистой системы плода.

Обоснование выбора результата:

ПО позволяет создавать и обрабатывать НД (ЭКГ матери плода). Выделение ЭКГ плода и её анализ искусственным интеллектом на наличие нарушений является новой технологией, которая влечёт внедрение в России программно-аппаратного комплекса, состоящего из фетального монитора (производства Медицинские Компьютерные Системы, Россия) и нашего ПО.

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА

Разрабатываемое ПО - является достойным ответом подобному американскому варианту

(аналог).

НОВИЗНА. Помимо этого:

  • мы выделяем ЭКГ плода для ручного просмотра врачом.
  • ИИ позволяет автоматически выявлять нарушения работы сердца плода,
  • ИИ позволяет выявлять предикторы как имеющихся нарушений, так и наступления возможных кризисных состояний плода,
  • ПО осуществляет разметку на ЭКГ проблемных участков.
  • уникальная возможность для ЭПИДУРАЛЬНОЙ АНЕСТЕЗИИ при РОДАХ

Обоснование выбора результата:

Цель:

Создание программы для анализа фетальной ЭКГ. Сопряжение ПО с фетальным монитором (кардиографом) отечественного производства. Тестирование и расширение списка определяемых параметров в реальных условиях. Создание оболочки программы (интерфейса) во взаимодействии с акушерами, гинекологами, кардиологами. Апробация и доработка методов ИИ при интерпретации сырых данных. В сотрудничестве с отечественным производителем фетального монитора (ООО "Медицинские Компьютерные системы", г. Зеленоград) создать цельный аппаратно-программный комплекс фетального мониторинга.

Назначение научно-технического продукта:

Программное обеспечение для анализа ЭКГ матери с автоматической интерпретацией фетального ЭКГ и выявление нарушений работы сердца плода методами ИИ. ФАП, Женская консультация, Перинатальный центр, Родильный дом, Акушерство и гинекология.

Основные технические параметры, определяющие функциональные, количественные (числовые) и качественные характеристики научно-технического продукта

Функции, выполнение которых должен обеспечивать научно-технический продукт:

ПО должно:

  • Выделять ЭКГ плода
  • Морфология ЭКГ плода
  • Истинные ЧССП и ЧССМ от удара к удару «Beat to Beat»
  • Точное ЧСС плода интерполируются по данным от 300Гц (3.3ms) до 2.1kHz (0.48ms) с анализом по всем каналам.
  • Анализ ЧСС плода сердечного ритма в определенном промежутке, который может быть
  • установлен на уровне 5 минут, 1 минуту и 30 секунд. В том числе:
  • Количество комплексов
  • Средний R-R
  • Средняя разница последовательных RR
  • Стандартное отклонение R-R
  • Средняя площадь последовательных (RMSSD)
  • Улучшение морфологии фетальной ECG
  • Большая площадь просмотра
  • Потребитель определяет частоту сердечных сокращений в неограниченном времени
  • Большое шумоподавление
  • После извлечения сырые (необработанные) сигналы могут быть просмотрены и экспортированы без матери, затем ЭКГ вычитается для более четкого представления о фетальном ECG
  • Материнская ЧСС может быть экспортирована в ЧСС данных в следующих вариантах
  • Истинная частота RR интервала в миллисекундах
  • ЧСС в уд/мин (0,25 сек период)
  • RR в мс (0,25 сек период)
  • Поцикловый анализ в изучении кардиореспираторной синхронизации у плода.
  • Однозначность интерпретации тревожных («неопределенных») ритмов
  • Широкий горизонт прогноза (точность отдаленного прогнозирования> 85%)

Количественные параметры, определяющие выполнение научно-техническим продуктом своих функций:

  • ЧСС в уд/мин (0,25 сек период)
  • RR в мс (0,25 сек период)
  • Шумоподавление менее 5мкВ
  • Количество автоматически детектируемых нарушений ритма плода не менее 5
  • Определение не менее 2 предикторов
  • Анализ ЭКГ длительностью от 30 секунд до 72 часов.

Конструктивные требования к научно-техническому продукту

Требования к конструкции и составным частям научно-технического продукта:

  • Обязательно наличие ПК или ноутбука. WINDOWS 10, ОЗУ не менее 4 ГБт.
  • Для обработки ЭКГ в реальном времени требуется фетальный монитор.

Вид исполнения, товарные формы:

 

  • Программа для всестороннего анализа, позволяющая пользователю извлечь ряд уникальных параметров, включая RR интервалы от удара к удару, морфологию ЭКГ плода, данные ЭГГ, положение и движения плода, а также, предоставляющая ряд других функций.
  • ПО для работы на ПК.
  • Возможность работы с БД по сети (облачно/удалённо).
  • ПО работает как автономно - анализ имеющихся записей ЭКГ, так и в режиме реального времени при снятии ЭКГ матери

 

Кратко о программе

Основное окно программы должно иметь приблизительно такой вид:Основное окно программы должно иметь приблизительно такой вид:.

  1. Программа должна открывать исходный файл ЭКГ традиционным способом: в меню «Файл» выбрать пункт «Открыть».
  2. Должны открываться файлы с расширением «.edf», ecg, dat.
  3. После открытия файла, ЭКГ должно отображаться в верхнем окне «Исходное ЭКГ».
  4. На «Панель кнопок» должна располагаться кнопка «Распознать». При нажатии на эту кнопку должен запускаться основной алгоритм по выделению ЭКГ плода из исходного ЭКГ. Результатом нажатия этой кнопки должно быть появление выделенной ЭКГ плода в окне «ЭКГ плода, после обработки».
  5. На «Панель кнопок» должна располагаться кнопка «Показать/скрыть сетку». При нажатии на эту кнопку должна появляться квадратная сетка на обоих ЭКГ.
  6. Обе ЭКГ должны иметь две шкалы по X и Y. Шкала Х должна проходить по середине ЭКГ и иметь числовые значения времени в секундах, с градуировкой в 0,1 секунды. Шкала Y должна быть в милливольтах.
  7. Обе ЭКГ после нажатия кнопки «Распознать» должны содержать отметки R-зубцов.
  8. На «Панель кнопок» должна располагаться кнопка с возможностью выбора отображаемого отведения.
  9. В «Строка с числовыми параметрами ЭКГ» должны быть параметры соответствующего ЭКГ: