РАЗРАБОТКА КОНЦЕПЦИИ ОБОГАЩЕНИЯ ИНТЕГРИРОВАННОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ МЕДИЦИНСКОЙ КАРТЫ ДАННЫМИ ЦИРКАДНЫХ ЦИКЛОВ

DEVELOPMENT OF THE CONCEPT OF ENRICHING THE INTEGRATED ELECTRONIC MEDICAL RECORD WITH CIRCADIAN CYCLE DATA

Tatyana Tabakaeva

student, Faculty of General Medicine, Amur State Medical Academy of the Ministry of Health of Russia,

Russia, Blagoveshchens

Mineeva Maria Igorevna

student, Faculty of Radio Engineering, Omsk State Technical University,

Russia, Omsk

Evgeny Usenko

resident, Department of Neurology, Novosibirsk State medical university,

Russia, Novosibirsk

Bayramova Sakina Poladovna

student, Institute of Digital Biodesign and Modeling of Living Systems, First Moscow State Medical University MOH Russia,

Russia, Moscow

Alexander Evgenievich Alfimov

scientific supervisor, сandidate of Medical Sciences, аssociate professor, Department of Information and Internet Technologies, First Moscow State Medical University MOH Russia,

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

Согласно ряду исследований, нарушение циркадных ритмов предшествует развитию различных хронических заболеваний. Люди не могут самостоятельно отследить изменения циркадных ритмов и, следовательно, не могут вовремя принять меры для предупреждения развития хронических заболеваний, связанных с нарушениями биологических ритмов.

Для того чтобы отслеживать и изучать эти изменения, необходимо следующее:

1. круглосуточный мониторинг показателей жизнедеятельности, который пока возможен только носимыми устройствами;
2. сбор и хранение большого объема данных, собираемых носимыми устройствами
3. большой охват для исследований;

На сегодняшний день значительно развиты технологии в сфере электронных девайсов, смарт-часов и фитнес-браслетов для отслеживания показателей активности. Информацию, собранную посредством использования данных устройств, можно использовать для оценки и изучения суточных ритмов пользователей и, следовательно, давать рекомендации о возможности улучшения качества собственной жизни и здоровья за счет нормализации жизненного ритма в целом.

ABSTRACT

According to a number of studies, disruption of circadian rhythms precedes the development of various chronic diseases. People are unable to track changes in circadian rhythms on their own, and consequently, diseases develop slowly but have a significant impact on health. In order to track and study these changes, the following are necessary:

- 24-hour monitoring of vital signs;

- a large envelope of people for research;

- the ability, ways and means to process, store, and standardize vital signs.

Today, technology in the area of electronic devices, various smartwatches for sleep and activity indicator tracking has developed significantly. The information collected through the use of these devices can be used to assess and study the daily rhythms of users and, consequently, to make recommendations on the possibility of improving the quality of one's own life and health by normalizing the life rhythm in general.

Ключевые слова: циркадные ритмы, здоровье, умные часы, электронная медицинская карта.

Keywords: circadian rhythms, health, smartwatch, electronic medical record.

Циркадные ритмы

Циркадные ритмы – это колебания, которые происходят в биологических процессах человека с разной частотой и периодичностью, находящиеся под влиянием ежедневного цикла дня и ночи, то есть они являются уникальными биологическими часами каждого индивида. Циркадные «часы» каждого человека представляют собой порядка 20 тысяч нервных клеток, объединённых в некотором «генераторе» – супрахиазматическом ядре гипоталамуса. Супрахиазматическое ядро контролирует нейроэндокринную работу мозга и организма в целом. В частности, управляет выделением мелатонина и изменением температуры тела в зависимости от положения солнца.

Данные ритмы играют ключевую роль в поддержании баланса и стабильности в организме, обеспечивая его гомеостаз, динамическое равновесие и способность к адаптации к изменениям в окружающей среде. Циркадные ритмы имеют глубинную генетическую основу и в то же время взаимодействуют с элементами внешней среды (смена дня и ночи, свет естественный и искусственный) [1 с. 37].

Каждый день в организме человека происходят подъемы и спады биологических ритмов, которые связаны с жизненными процессами, такими как колебания частоты пульса и дыхания, температуры, артериального давления. Одна из ключевых задач циркадных ритмов заключается в определении режима дня и ночи. Их нарушение может быть вызвано рассинхронизацией внутренних (раннее или позднее засыпание) и внешних (переход на другой часовой пояс или изменение рабочего графика) факторов биологических ритмов. Исследования показывают, что дисбаланс циркадных ритмов может стать предвестником многих хронических болезней, включая сахарный диабет второго типа, ожирение, сердечно-сосудистые расстройства, дисфункции менструального цикла, бесплодие и онкологические заболевания и другое [1 с. 37].

Несмотря на важность, многие игнорируют определенные отклонения в качестве сна, отсутствие должной суточной активности, тем самым не придают значение правильному распорядку дня и сну, что может привести к медленному, но существенному ухудшению здоровья.

Развитие технологий

На сегодняшний день значительно развиты технологии в сфере электронных девайсов, различных смарт-часов для отслеживания сна и показателей активности. В 2023 году продажи носимой электроники в России достигли отметки в 8 миллионов единиц, увеличившись на 41% по сравнению с предыдущим годом. Рост спроса на умные часы стал основной движущей силой рынка носимых устройств, согласно аналитикам российской телекоммуникационной компании «МТС». В 2023 году умные часы составили 72% от общего объема продаж носимой электроники. Общее количество проданных умных часов в России в 2023 году составило 5,8 миллиона. Среди наиболее популярных брендов лидирует Apple, удерживая 39% рынка по объему продаж, за ними идут Samsung (13%) и Huawei (12%). Практически каждый второй человек носит фитнес-браслеты или же смарт-часы, которые позволяют оценить некоторые данные жизнедеятельности человека: пульс, сон, режим дня в целом. Данную информацию можно использовать для оценки качества суточных ритмов пользователей, а, следовательно, на основании этой информации, подавать сигнал на смарт-девайс о возможности улучшения жизненного ритма. Так же было бы очень хорошо если бы была возможность предавать и хранить эти данные в электронные медицинские карты (ЭМК). Благодаря этому у врачей появилась бы возможность заранее отследить изменения, способствующие развитию заболеваний и дать рекомендации пациенту для сохранения его здоровья.

Тематика данного исследования является новой для нашей страны, поскольку в Великобритании уже изучали влияние циркадных ритмов на здоровье с помощью фитнес браслетов и данных компании «UK Biobank». В США (Соединенных Штатах Америки) пользователи продуктов компании Apple могут выбрать, какими типами информации делиться с врачом из приложения «Здоровье»: например, они могут передавать доктору частоту пульса, артериальное давление, продолжительность сна или время тренировок. Если организация здравоохранения участвует в проекте, компании Apple, данные приложения «Здоровье» от Apple будут сразу добавляться в электронную медицинскую карту пациента.

Текущая ситуация в стране

На сегодняшний день только москвичи могут самостоятельно синхронизировать свои данные дневников здоровья Apple Health (от компании Apple) и Google Fit* (от компании Google*) с электронной медицинской картой. У них есть возможность настроить синхронизацию с помощью приложения «ЕМИАС.ИНФО». В раздел «Мои дневники» сведения о состоянии организма из приложения будут отправляться самостоятельно. Доступ к ним будет в медицинской карте как в приложении «ЕМИАС.ИНФО», так и на сайте. Приложения Apple Health и Google Fit* интегрированы с умными часами, браслетами, высокотехнологичными тонометрами, глюкометрами и другими медицинскими приборами.

Для того чтобы передать свои данные с приложения на электронную медицинскую карту, необходимо зайти в «ЕМИАС.ИНФО», перейти в раздел «Прочее». Щелкнуть по кнопке «Отправка данных». Отметить показатели, которые хотите передавать в электронную медицинскую карту и отметить ОМС полис. Если ранее не обновляли приложение «ЕМИАС.ИНФО», обновите прежде чем передавать данные, обязательно одобрите доступ к Apple Health и Google Fit* для «ЕМИАС.ИНФО».

Экспорт данных

Поскольку для остальных граждан России нет возможности с легкостью получить взаимосвязь данных с носимых устройств в официальную медицинскую карту, то имеется следующая возможность. Человек может поделится своими данными только с пользователями приложений Apple Health, Google Fit* и другое, а также, экспортировать свои данные и отправить архивом по электронной почте.

Тем не менее, стоит отметить, что все существующие на данный момент способы усложняют исследование циркадных ритмов. Ниже указаны лишь некоторые из трудностей:

- способ экспорта и последующего оправления данных через почту или мессенджеры не является удобным;

- необходимы выборки из большого количества людей и длительный срок мониторинга

- в нашей стране не существует единой системы для обмена медицинскими данными между разными регионами.

Решение проблемы

Для решения данной проблемы предлагаем, создать функцию, журнала наблюдений в ЭМК на портале Госуслуг. Основные преимущества данного решения указаны ниже.

Во-первых, на портале государственных услуг зарегистрированы практически все граждане Российской Федерации. Что значительно увеличивает охват для исследования циркадных ритмов.

Во-вторых, к порталу Госуслуг есть доступ у врачей и к ЭМК. Это значит есть возможность медицинского контроля за показателями здоровья.

В раздел «Мои дневники» должна быть добавлена возможность вносить данные не только о температуре тела, артериальном давлении, пульсе, уровне кислорода и сахара в крови, но и двигательной активности в течении дня, сне.

Также необходим алгоритм, который будет отслеживать состояния здоровья по данным со смарт-часов, например:

- для ЧСС (Частота сердечных сокращений) норма – от 60 до 90 ударов в минуту;

- для spO2 (Уровень насыщения вашей крови кислородом) норма составляет от 100% до 96%;

- для АД (Артериальное давление) нормой являются показатели от 90/60 миллиметром ртутного столба (мм.рт.ст.) до 140/90 мм.рт.ст;

- сон потенциально здорового человека составляет от 6 до 8 часов в сутки;

- нормой двигательной активности является либо 150 минут умеренной физической активности, либо 75 минут интенсивной физической активности в неделю;

- нормальные показатели для уровня глюкозы в крови (норма натощак): нижняя граница нормы составляет 3,3 миллимоль на литр (ммоль/л), а верхняя – 5,5 ммоль/л.

Необходимо учитывать и показатели циркадных ритмов. Для АД самое резкое повышение АД с 6:00 до 7:00, максимальное АД с 17:30 до 18:30. Для ЧСС изменяется в течение суток (ночью ЧСС реже, после обеда ускоряет ритм, замедляется во сне, днем ЧСС дает два подъема – первый около 11 часов дня, второй – между 6 и 8 часами вечера). Для сна оптимально начало сна с 21:00 до 23:00 часов продолжительностью 6-8 часов. Двигательная активность: наивысший уровень функциональных возможностей организма – в период с 10 до 13 часов, далее, он немного снижается в период с 16 до 19 часов, минимальная же активность функций наблюдается ночью с 2 до 4 часов [2 с. 16]. Скоростно-силовые и координационные способности же стоит развивать в диапазоне с 16 до 18 часов. Развитие выносливости стоит отложить ближе к вечеру с 17 до 18 часов [2 с. 17]. Уровень глюкозы на голодный желудок, в утренние часы – от 3,5 до 5,5 единиц; до обеда, до ужина – от 3,8 до 6,1 единиц; через час после приема пищи – менее 8,9 единиц; через 2 часа после приема пищи – менее 7,8 единиц; ночью – менее 3,9 единиц.

Ниже детально указана суть алгоритма, способствующего некоторой автоматизации передачи данных и возможности более удачного дальнейшего исследования циркадных ритмов:

- получение данных о сне, двигательной активности, артериальном давлении, ЧСС, spO2, уровень глюкозы крови, циркадных ритмах со смарт-часов;

- проверка полученных данных на соответствие нормальным значениям для каждого параметра;

- если хотя бы один из параметров не соответствует норме, то отправить уведомление об этом пользователю;

- если отклонение от нормы связано с циркадными ритмами, то отправить уведомление об этом пользователю и предложить ему изменить свой график активности и сна, чтобы привести их в соответствие с оптимальными значениями;

- в случае если на протяжении от 3 до 5 дней сохраняются отклонения от нормы показателей, предложить пользователю обратиться к врачу для консультации и возможного лечения.

Выводы

Сейчас изучение циркадных ритмов возможно только в рамках клинических исследований и экспериментов. Сбор массива данных с огромного числа используемых носимых устройств и соотнесение их с данными о здоровье из ЭМК откроет новые возможности для изучения циркадных ритмов.  Для этого требуются информационные решения для интеграции и визуализации соответствующих типов данных. Сопутствующие проблемы варьируются от отсутствия стандартов, которые можно было бы использовать для представления всех необходимых данных в единой совместимой форме, до проблем, связанных с хранением данных, необходимости выполнения преобразований для интегрированной визуализации и проблем конфиденциальности. Последующий анализ циркадных ритмов требует специализированных подходов для идентификации, характеристики и распознавания ритмов.

В России относительная возможность сбора данных с носимых устройств и изучения циркадных ритмов есть только у жителей Москвы. И то с определенными условиями, необходимо чтобы было скачано приложение «ЕМИАС.ИНФО», и они должны являться пользователями Apple Health или Google Fit*, синхронизировать данные с ЭМК. При этом имеются ограничения.

Не со всех приложений «Здоровья», которые можно установить себе на смартфон, можно экспортировать свои данные показателей из этих приложений. Поэтому необходимо добавить эту функцию в приложения.

Таким образом, необходимо объединить усилия врачей, разработчиков систем электронного здравоохранения и производителей носимых устройств для создания платформы сбора, хранения и обработки данных носимых устройств и интеграции этих данных с электронной медицинской картой.

*(По требованию Роскомнадзора информируем, что иностранное лицо, владеющее информационными ресурсами Google является нарушителем законодательства Российской Федерации – прим. ред.)

Список литературы:

1. Андреева Е.Н., Григорян О.Р., Шереметьева Е.В., Абсатарова Ю.С., Фурсенко В.А. Нарушение циркадных ритмов — фактор риска развития ожирения и хронической ановуляции у женщин репродуктивного возраста. Проблемы репродукции. 2020;26(5):36–42. https://doi.org/10.17116/repro20202605136
2. Вернер В. В., Корягина Ю. В., Спортивная хронобиология. Омск: СибГАФК, 2002. 54 с.
3. Санер Х. Профилактика сердечно-сосудистых заболеваний посредством физической активности и тренировок: нагрузка как лекарство. Кардиология и сердечно-сосудистая хирургия. 2013;6(6):17‑23.
4. Снежицкий ВА, Побиванцева НФ. Циркадианные ритмы в кардиологической практике. Журнал ГрГМУ (Journal GrSMU) [Интернет]. 30 июль 2015 г. [цитируется по 16 май 2024 г.]; (1(41):9-13. доступно на: http://journal-grsmu.by/index.php/ojs/article/view/205
5. Baum L, Johns M, Poikela M, Möller R, Ananthasubramaniam B, Prasser F. Data integration and analysis for circadian medicine. Acta Physiol (Oxf). 2023 Apr;237(4):e13951. doi: 10.1111/apha.13951. Epub 2023 Feb 28. PMID: 36790321.
6. Komarzynski S, Huang Q, Innominato PF, Maurice M, Arbaud A, Beau J, Bouchahda M, Ulusakarya A, Beaumatin N, Breda G, Finkenstädt B, Lévi F. Relevance of a Mobile Internet Platform for Capturing Inter- and Intrasubject Variabilities in Circadian Coordination During Daily Routine: Pilot Study. J Med Internet Res. 2018 Jun 11;20(6):e204. doi: 10.2196/jmir.9779. PMID: 29704408; PMCID: PMC6018238.
7. Kervezee L, Dashti HS, Pilz LK, Skarke C, Ruben MD. Using routinely collected clinical data for circadian medicine: A review of opportunities and challenges. PLOS Digit Health. 2024 May 23;3(5):e0000511. doi: 10.1371/journal.pdig.0000511. PMID: 38781189; PMCID: PMC11115276.
8. Bohmke NJ, Dixon DL, Kirkman DL. Chrono‐nutrition for hypertension. Diabetes Metab Res Rev. 2024;e3760. https://doi.org/10.1002/dmrr.3760