Бiотехнiчнi системи в механокардiометрiї та кардiотокометрiї: технiчнi засоби формування сигналiв

2. Фонокардіо - сигнал (перетворювачі типу ПФ - 01).

Обстежено 47 осіб у віці (36 9)років. Спостереження були проведені з використанням низькочастотної характеристики L фонокардіографічного каналу. У процесі обстеження сила притискання перетворювачів Fп до тіла змінювалася у діапазоні значень (1 - 5) Н з кроком (1,00 0,08) Н. Межі мінливості найбільш чутливих до Fп амплітудних показників сигналу не переважали 9% середніх значень.

Редукція впливу сили притискання перетворювача на зону сприйняття сигналу (внеску у величину вихідного сигналу)

1.Перетворювачі типу ПАК - 02.

Обстежено 38 осіб у віці (28 8) років. Редукція дії Fп на зони сприйняття сигналів визначалася за перехідним процесом, що виникав при ступінчастій зміні Fп на величину (1,00 0,08) Н. Різниця розрахованого і експериментального значень редукції не переважала 16%.

2. Перетворювачі типу ПС - 02.

Обстежено 15 осіб жіночої статі у віці (25 5) років. Сила притискання перетворювачів Fп змінювалася у діапазоні значень (1 - 5) Н з кроком (2,0 0,1)Н. Різниця розрахованого і експериментального значень редукції внеску Fп у вихідний сигнал сенсорів не переважала 17%.

Дослідження вірогідності діагностування функціонального стану організму людини за даними багатозональної пульсометрії

Клінічні дослідження пульсодіагностичного комплексу “Пульс”, у складі якого використано розроблені пристрої для багатозональної пульсометрії, проводилися без попереднього з`ясування анамнезу життя та захворюваності, клінічного та лабораторного обстеження людей. Всього було обстежено 117 осіб у віці (19 - 55) років, серед них 42 особи чоловічої та 75 жіночої статі.

З метою з`ясування достовірності результатів пульсової діагностики за допомогою комплексу “Пульс” призначалися наступні додаткові обстеження: УЗД, ендоскопічне та лабораторний аналіз сечі, які залежали від результатів скрінінгу стану здоров`я обстежених.

У тих випадках, коли додаткове обстеження було проведено, попередній діагноз методом пульсової діагностики за тібетсько-монгольскою медициною підтвердився у 94% випадків.

Результати оцінки акустичної завадостійкості фоноперетворювача ПФ - 01.

Порівняльне дослідження акустичної завадостійкості нового фоноперетворювача ПФ - 01 і моделі 25D фірми Siemens було проведено в другій середньочастотній смузі m2 фонокардіографічного каналу при рівні зовнішнього шуму 55 дБ. Обстежено 31 особу у віці (34 15) років. Отримані результати представлені в табл.2.

Таблиця 2 Порівняльна характеристика акустичної завадостійкості фоноперетворювачів

У додатках представлено інформацію щодо технічних характеристик розроблених у роботі нових медичних перетворювачів; діагностичних систем та комплексів, в яких застосовано розроблені сенсори, а також дані про впровадження результатів дисертаційної роботи.

ВИСНОВКИ

1. Вперше розроблено основи теорії БТС формування механічних і акустичних сигналів від внутрішніх джерел на поверхні тіла біооб`єкта, де розглянуто у сукупності : внутрішнє джерело сигналу - передавальне середовище м`яких тканин організму людини - медичний перетворювач. Принципові особливості моделей структурних елементів досліджених систем полягають у наступному.

Джерело сигналу :

пульсометрія - детермінована, стаціонарна, параметрична модель пульсових коливань ділянки артерії як нелінійної гідродинамічної системи з розподіленими і змінними в зоні накладання перетворювача параметрами (тонус, площа перетину);

фонокардіометрія, кардіотокометрія - детермінована, стаціонарна модель переміщення глибинних структур організму людини.

Передавальне біологічне середовище - детермінована, стаціонарна, параметрична, послідовно-паралельна модель нелінійного реологічного середовища із зосередженими і змінними у зонах реєстрації сигналів параметрами.

Медичні перетворювачі - перетворювачі механічних і акустичних величин у електричний сигнал, механічна сторона яких представляє комбінації коливальних систем різної фізичної природи.

Реалізація системного підходу дозволила створити і впровадити у серійне виробництво та медичну практику ряд нових технічних засобів формування сигналів для методів механокардіометрії та кардіотокометрії, які забезпечують відтворюваність та єдність сприйняття і передачі зазначених сигналів.

2. Встановлено за результатами моделювання та експериментальних досліджень закономірності взаємодії з біооб`єктом контактних перетворювачів фізичних величин механічних і акустичних сигналів, а також особливості, що спричиняють втрату єдності результатів обстеження пацієнтів та недостатню захищеність від дії імпульсної біомеханічної завади (артефактів) в методах механокардіометрії та кардіотокометрії.

Зокрема, за умови зміни сили зовнішнього тиску на зони реєстрації сигналів у діапазоні значень (0 - 2) Н:

- модуль передавальної функції м`яких тканин організму людини в області променевих артерій становить (50 - 600) Н/м;

- діапазон значень коефіцієнта розподілу зазначеної сили між елементами біотехнічної системи формування сигналів у випадку променевих артерій людини становить (0,25 - 0,6).

Доведено: методика багатозональної пульсометрії за канонами східної медицини грунтується на спектральній селекції пульсових сигналів, що класифікує її як методику з жорстко визначеними умовами обстеження пацієнтів і створює передумови подальшого розвитку методів обробки та аналізу сигналів, а також підвищення ефективності діагностики.

За результатами розв`язку зазначений задач обгрунтовано методологічні аспекти (умови застосування, технічні та антропометричні характеристики технічних засобів формування сигналів) одно- і багатозональної БМД за внутрішніми МАС системи кровообігу біооб`єкта, які забезпечують відтворюваність та єдність сприйняття і передачі цих сигналів за фізіологічно припустимих умов обстеження (оператор, час, місце тощо) та у об`єктному вимірі.

3. Синтезовано нові структури:

- перетворювачів сили для фонокардіометрії, які забезпечують відтворюваність результатів за довільних, фізіологічно припустимих, умов обстеження пацієнтів та високу акустичну завадостійкість;

- перетворювачів сили для токометрії з обмеженими методичною похибкою і внеском сили притискання сенсора до тіла людини у вихідний сигнал; та

- пристрою формування сигналів для багатозональної пульсометрії, який забезпечує єдність результатів у об`єктному вимірі за умови однакових вихідних сигналів в різних зонах реєстрації;

4. Розроблено методики розрахунку метрологічних характеристик та антропометричних показників функціонально сумісних з біооб`єктом у зоні реєстрації сигналів механокардіометричних та кардіотокометричних перетворювачів.

Обгрунтовано і оптимізовано конструкторсько - технологічні особливості проектування та виготовлення і розв`язано задачі метрологічного забезпечення виробництва та експлуатації зазначених перетворювачів у медичній практиці. Відповідні методики повірки узгоджені з органами Держстандарту, вони грунтуються на техніці перехідних процесів.

5. Результати медико - технічних досліджень, досвід серійного виробництва, а також клінічного застосування засвідчують:

- відповідність метрологічних характеристик та антропометричних показників нових перетворювачів сучасним вимогам медичної діагностики до сенсорів даного призначення;

- узгодження метрологічних параметрів перетворювачів з розрахованими значеннями, найбільша розбіжність спостерігалася для коефіцієнта перетворення сили пульсових сигналів сенсорів, що входять до складу пристрою для багатозональної пульсометрії, яка не перевищувала ±27%;

- єдність результатів у новій методиці багатозональної пульсометрії - мінливість спектральних оцінок пульсових сигналів не переважала ± 8 %;

- відтворюваність результатів у однозональних методах механокардіометрії - при зміні сили притискання сенсора до тіла людини в межах до 5Н границі мінливості амплітудних показників фонокардіо-сигналу не переважали ± 9 %, що майже у 5 разів менше, а пульсового сигналу - ± 10 %, що на порядок величини менше у порівнянні з відомими перетворювачами відповідного призначення ;

- високу акустичну завадостійкість нової структури фоноперетворювача, яка на порядок величини переважає цей показник для відомих фоносенсорів.

6. Створено і вправаджено у виробництво та медичну практику ряд нових функціонально сумісних з біооб`єктом високоефективних та взаємозамінних перетворювачів сили біомеханічних і біоакустичних сигналів системи кровообігу біооб`єкта, а саме, для:

- багатозональної пульсометрії (у складі пристрою);

- однозональної пульсометрії ППВ - 02, ПСА - 02;

- апекскардіометрії ПАК - 02;

- фонокардіометрії ПФ - 01;

- токометрії ПС - 02;

- ультразвукової локації серця плоду ППУ - 02,

що уможливило:

- розпочати в Україні серійне виробництво моніторів акушерського призначення типу ММП - 01 і МКП - 02;

- підвищення методологічного рівня нових поліграфічних систем ПЧ4 - 02, ПЧ6 - 02 та ПЧ8 - 02;

- створення нових інструментальних засобів діагностики життєдіяльності серцево-судинної системи організму людини: кардіополіграфа, поліграфічної системи “Фонокард - 01”, “Автоматизованого пульсодіагностичного комплексу тібетської медицини”.

7. Розвинутий системний біотехнічний підхід у вирішенні проблем створення функціонально сумісних з організмом людини медичних перетворювачів діагностичного призначення як елементів БТС формування сигналів біооб`єкта є методологічною основою подальших досліджень у галузі багатозональної пульсометрії, проблем визначення показників артеріального тиску крові за методами Ріва - Роччі - Короткова і осцилометрії, розробки нових технічних засобів для діагностики функціонального стану суглобин, хребта і т.ін.

СПИСОК ОПУБЛIКОВАНИХ ПРАЦЬ

1. Смердов А.А., Сторчун Є.В. Біомедичні вимірювальні перетворювачі: Навчальний посібник.-Львів: Кальварія,1997.-112с.

2. Смердов А.А., Сторчун Є.В. Завадостійкість двоконтурного перетворювача фонокардіосигналу // Вісник Держ.універ-ту “Львівська політехніка”.- 1994.- № 280. -С. 60-63.

3. Смердов А.А., Сторчун Є.В., Славітич О.Й. Автоматизований комплекс для експрес - діагностики на основі методів західної та тібетсько-монгольської медицини //Український журнал медичної техніки і технології.-1997.-№ 1-2.-С.42- - 46.

4. Сторчун Є.В. Моделювання структури контактного фоноперетворювача // Український журнал медичної техніки і технології.-1997.-№ 3-4.-С.84-87.

5. Сторчун Є. Визначення параметрів джерела біомеханічного сигналу // Вісник Держ.універ-ту “Львівська політехніка”. -1997.- № 326.- С.75 -76.

6. Сторчун Є. Дослідження методичної похибки фоноперетворювачів // Вісник Держ.універ-ту “Львівська політехніка”. -1997.- № 326.- С. 77 - 79.

7. Сторчун Є.В. Оптимізація вузла п`єзоелементів ультразвукових перетворювачів акушерського призначення // Технічні вісті.-1998.-№1(6)-2(7).-С.79-80.

8. Азаргаев Л.Н., Бороноев В.В., Поплаухин В.Н., Сторчун Е.В. Устройство регистрации пульсовой волны // Медицинская техника.-1998.-№2.-С. 28-32.

9. Смердов А., Сторчун Є. Дослідження завадостійкості фоноперетворювачів // Вісник Держ.універ-ту “Львівська політехніка”.-1998.- № 343.- С.150-153.

10. Сторчун Є. Моделювання елементів біотехнічної системи токометрії // Вісник Держ. універ-ту “Львівська політехніка”.-1998.- № 343.- С.156-158.

11 Сторчун Е.В. Исследование характеристик контактных преобразователей для фонокардиографии // Радиоэлектронная медицинская аппаратура: Труды ВНИИ медицинского приборостроения.- М.:1985.- С. 45-47.

12.Сторчун Е.В., Лобаз И.И., Хамрик Т.А. Экспериментальное исследование работы пьезоэлемента при заданной мощности электрического сигнала // Радиоэлектронная медицинская аппаратура: Труды ВНИИ медицинского приборостроения.- М.: 1986.- С.76-79.

13.Мацкевич Г.В., Сторчун Е.В., Балабанова И.Р. Особенности разработки технологии изготовления датчиков // Радиоэлектронная медицинская аппаратура: Труды ВНИИ медицинского приборостроения.- М.:1986.- С.103-108.

14. Волженский Д.С., Кузык М.П., Сторчун Е.В. Датчик дыхания на основе эластичной трубки и пьезоэлемента // Радиоэлектронная медицинская аппаратура: Труды ВНИИ медицинского приборостроения.- М.: 1986.- С.76-79.

15. Сторчун Е.В., Лобаз И.М., Мельник А.М. Характеристики серийных пьезоэлементов для применяемых в акушерстве преобразователей // Радиоэлектронная медицинская аппаратура. Труды ВНИИ медицинского приборостроения. - М.:1987.- С.86-93.

16. Сторчун Е.В. Преобразователи для фонокардиографии с гибкой связью // Разработка и производство медицинской аппаратуры: Труды ВНИИ медицинского приборостроения.- М.: 1990.- С.18-20.

17. Сторчун Е.В., Смердов А.А. Медицинские преобразователи многозонной пульсометрии // Электроника и связь.-1998.-№4.-ч.1.-С.46-49.

18. Сторчун Є.В. Нелінійні ефекти поширення механічного сигналу середовищем м`яких тканин біооб`єкта // Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці НАН України. -1998.- № 4.- С. 78- 81.

19. Сторчун Є.В. Умови реєстрації багатозонального пульсового сигналу // Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці НАН України. -1998.- № 4.- С. 81- 83.

20. Сторчун Е.В. Контактные преобразователи для фонокардиографии // Тезисы Всесоюзной конференции “Методы и средства измерения механических параметров в системах контроля и управления”.-Пенза: ВНТО им. С.Вавилова.- 1989.- - С.117-119.

21. Смердов А.А., Сторчун Є.В., Смердова Т.А. Математичне моделювання біотехнічних систем // Тези Міжнародної науково-технічної конференції “Досвід розробки та застосування приладо-технологічних САПР мікроелектроніки”.-Львів: Міносвіти України.- 1995.- Ч.1.- С.15-16.

22. Сторчун Є.В. Моделювання системи реєстрації біомеханічного сигналу переймів роділлі // Тези 4 Міжнародної науково-технічної конференції “Досвід розробки та застосування приладо-технологічних САПР мікроелектроніки”.-Львів: Мін.освіти України.- 1997.- С.178-179.

23. Свидетельство на промобразец № 16398 СССР. Преобразователь для сфигмоартериографии/Е.В.Сторчун, Б.В.Осыка,Л.И.Синяева, Г.В. Мацкевич, И.М.Милиянчук (СССР).- № 28306; Заявлено 05.03.83; Зарегистрировано 10.01.84; Опубл. Бюл. Промышленные образцы. Товарные знаки.-1984.-№4.-С.65 .

24. А.с. 1568968 СССР, МКИ A 61B 5/02.Преобразователь для фонокардиографии/ Е.В. Сторчун, Д.С. Волженский, Н.П. Щибря, С.П. Кудэровец ( СССР ). - №4364072/28-13; Заявлено 15.01.88; Опубл. 07.06.90, Бюл. № 21. -2с.

25. А.с.1597174 СССР, МКИ A 61B 5/02. Датчик для апекскардиографии / Е.В.Сторчун, А.Г. Тищенко, Л.В. Кушнирук, Д.С. Волженский ( СССР ). - №4056431/30 -14; Заявлено 14.04.86; Опубл. 07.09.90, Бюл. № 37.-2с.

26. А.с. 1808305 СССР, A 61B 5/02. Преобразователь для фонокардиографии / Е.В. Сторчун (СССР).- № 4868979/14; Заявлено 25.09.90; Опубл.15.04.93, Бюл. № 14.- - 2с.

27. Патент 2085111 Россия, МКИ С1 6А 61В 5/02. Устройство для измерения пульса /Азаргаев Л.Н. (Россия), Бороноев В.В. (Россия), Поплаухин В. Н. (Россия), Сторчун Е.В. (Украина).-№ 93052557/14; Заявл.15.11.93; Опубл. 27.07.97, Бюл. №21. - 5с.

28.Моделювання поширення механічних сигналів у середовищі м`яких тканин організму людини / Сторчун Є.В.; Держ. університет “Львівська політехніка”.-Львів,1996. -7с.- Укр.- Деп. в ДНТБ України 09.01.97 р., № 42 - Ук 97 // Анот. в реф. ж. Депоновані наукові роботи. - 1998. - №1. - с.101.

Размещено на Allbest.ru