Návrh a realizace přístroje pro měření hemodynamických parametrů krevního řečiště

Abstract

Tato magisterská práce představuje návrh, implementaci a ověření nového přenosného zařízení pro měření hemodynamických parametrů kardiovaskulárního systému, včetně složek krevního tlaku a rychlosti pulzové vlny (PWV). Projekt řeší omezení stávajících řešení tím, že vyvíjí zařízení, které kombinuje komplexní možnosti měření s lepší přenosností a použitelností. Klíčovou inovací je implementace dvouvětvové pneumatické architektury, která umožňuje měření PWV pomocí jedné manžety na paži, což výrazně zjednodušuje proces hodnocení ve srovnání s tradičním měřením na více místech. Zařízení obsahuje mikrokontrolér STM32H563ZI pro zpracování měření a počítač Raspberry Pi se 7" dotykovou obrazovkou pro uživatelské rozhraní, připojený prostřednictvím protokolu ModBus. Softwarová implementace využívá moderní technologie včetně Rust, Tauri, Svelte a TypeScript k vytvoření citlivého a intuitivního rozhraní. Laboratorní testy potvrdily výkonnost zařízení a prokázaly přesnost měření krevního tlaku v rámci specifikací normy EN 80601-2-30, přičemž střední chyby byly nižší než ±3 mmHg a směrodatné odchylky se pohybovaly v požadovaných mezích. Práce obsahuje komplexní technickou dokumentaci a navrhuje směry budoucího vývoje, včetně klinické validace a vylepšení algoritmů. Tato práce přispívá k vývoji zdravotnických prostředků tím, že poskytuje dostupnější řešení pro komplexní hemodynamické monitorování, které překlenuje propast mezi klinickými možnostmi a praktickou použitelností při zachování souladu s normami pro zdravotnické prostředky.

This master's thesis presents the design, implementation, and validation of a novel portable device for measuring hemodynamic parameters of the cardiovascular system, including blood pressure components and pulse wave velocity (PWV). The project addresses limitations in existing solutions by developing a device that combines comprehensive measurement capabilities with enhanced portability and usability. A key innovation is the implementation of a dual-branch pneumatic architecture that enables PWV measurement using a single arm cuff, significantly simplifying the assessment process compared to traditional multi-site measurements. The device incorporates a STM32H563ZI microcontroller for measurement processing and a Raspberry Pi with a 7" touchscreen for the user interface, connected via ModBus protocol. The software implementation leverages modern technologies including Rust, Tauri, Svelte, and TypeScript to create a responsive and intuitive interface. Laboratory testing validated the device's performance, demonstrating blood pressure measurement accuracy within the specifications of EN 80601-2-30, with mean errors below ±3 mmHg and standard deviations well within required limits. The thesis includes comprehensive technical documentation and proposes directions for future development, including clinical validation and algorithmic enhancements. This work contributes to the field of medical device development by providing a more accessible solution for comprehensive hemodynamic monitoring that bridges the gap between clinical capabilities and practical usability while maintaining compliance with medical device standards.