Введение к работе
Актуальность темы. Важнейшей задачей, решение которой представляет значительный интерес для различных областей медицины, является задача оценки и прогнозирования состояния организма человека в реальном масштабе времени-. Особое значение реаение этой задачи имеет для оценки и прогнозирования состояния хирургических бйльных. Это связано с тем, что у данной группы больных в ответ на хирургическое вмешательство наблюдаются неспецифические реакции большой интенсивности и продолжительности, которые могут привести к истощении адаптационных механизмов и повлечь гибель пациента. Для того, чтобы не допустить этого необходимо проводить оперативную коррекции состояния организма основываясь на его объективных оценках. Большую роль в проведении такой коррекции играют анестезиологические и реаниматологические мероприятия.
Одним из перспективных методов оценки состояния организма является метод, основанный на статистическом анализе вариабельности ритма сердца. Основным измеряемым параметром, в данном случае, является временной интервал между двумя сердечными сокращениями или кардиоинтервал (КИ).
С учетом специфики данного метода ИИС, позволяющая в реальном масштабе времени оценивать состояние организма включает в себя три основных ^устройства: устройство измерения КИ, включающего в себя электроды, усилитель электрокардиосигнала (ЭКС), детектор R-зубца, преобразователь интервал-код, устройство обработки массива КИ и устройство отображения информации.
При синтезе ИИС подобного типа возникает ряд важных задач решение которых позволит существенно повысить достоверность оценки состояния организма. К такиь задачам относятся: выбор диагностических показателей, оценка их чуствительности к различным помехам и состоянию организма, синтез ИИС на основе выбранных показателей.
Известные показатели, применяемые для оценки состояния организма, обладают рядом недостатков. Во-первых, с помощью них не удается идентефицировать ряд диагностически важных состояний, в частности состояния с некоординированными сдвигами активности
- 2 -отделов вегетативной нервной системы (ВНС). Во-вторых, большинство предложенных показателей ориентированны на использование исходных данных полученных путем обработки ЗКС врачом. При проведении автоматизированных измерений всегда существует неравная нулю вероятность наличия в полученных данных аномальных овибок. Отсюда, возникают вопросы связанные- с помехоустойчивостью диагностических показателей. В-третьих, неисследованна чуствительность предложенных показателей к изменениям состояний.
Кроме того, остается нерешенной группа вопросов связанных с разработкой устройства измерения КИ и, в особенности, с синтезом и анализом характеристик такого важного узла устройства измерения, как детектор к-зубца.
Таким образом, ревение выиеперечисленных вопросов и создание аппаратно-программных средств для ИКС оценки состояния человека в реальном масвтабе времени является актуальной задачей.
Цель работы и задачи исследования. Разработка критериев выбора диагностических* показателей, алгоритмов их вычисления и создание на этой основе ИИС оценки состояния хирургических больных.
Для достижения поставленной цели необходимо ревить следующие задачи:
1. Провести анализ технических средств и способов диагностики
применяемых в системах оценки состояния организма человека
методом вариационной пульсометрии.
-
Разработать модель функциональной системы управления ритмом сердца и идентифицировать ее с цель» выявления связи основных регуляторов ритма с состоянием организма человека.
-
На основании предложенной модели разработать критерии выбора диагностических показателей адекватно характеризующие состояние организма. Исследовать качество выбранных показателей с позиций чуствительности к изменению состояния и помехоустойчивости.
-
Разработать структуру и алгоритмы работы устройства измерения КИ по критериям достоверности диагностических показателей при изменении структуры ЗКС и помех.
-
Разработать аппаратно-программные средства для оценки состояния хирургических больных. Провести экспериментальные исследования и клиническую апробацию разработанных средств.
Методы, исследования. В работе используются теоретические и '-'экс-пер&менталбные-' метода. '-Моделирование, /функциональной системы управления ритмом сердца выполнено методами теорий дифференциальных уравнений и теории автоматического управления. Исследование помехоустойчивости диагностических показателей выполнено методами теории вероятностей и математической статистики. Синтез алгоритма работы детектора R-зубца выполнен методами статистичекой радиотехники. Проведена экспериментальная проверка полученных результатов.
Научная новизна работы заклвчается в следующем:
-
Предлохена математическая модель регуляции ритма сердца, позволявшая выбрать диагностические показатели для оценки состояния человека при нескоординированных сдвигах активности отделов ВНС.
-
Разработаны критерии выбора диагностических показателей, учитывавшие влияние погреиности измерения КИ на их чуствительность и помехоустойчивость.
-
Предложены критерии синтеза и синтезировано устройство измерения КИ.
-
Разработан алгоритм функционирования и определены параметры устройства измерения КИ по предлохенным критериям.
Практическая ценность. На основе приведенных исследований разработана ИИС оценки состояния хирур'гических больных с использованием метода вариационной пульсометрии, применение которой позволяет в реальном масштабе времени вести непрерывный контроль широкого круга состояний, в том числе состояний с некоординированными сдвигами активностей отделов ВНС. Применение . разработанной ИИС в клинической практике дает возмокность в 3-5 раз сократить время оценки состояния по сравнении с известными клинико-инструментальными методами. Алгоритм измерения длительности КИ, реализованный в устройстве измерения ИИС, обеспечивает более высокую, по сравнению с известными алгоритмами, достоверность получаемых диагностических показателей. Разработанная ИИС моает быть использована для определения эффективности анестезиологических мероприятий, прогнозирования развития критических состояний во время
Проведения ХИрурГИЧеСКИХ Операций. ПОМИЫО ЭТОГО, B03H0SH0
- 4 -использование разработанной ИИС для объективной оценки тех состояний организма, где наблидаются сдвиги актаммюте* «гед«тав ВНС ( контроль эффективности лечебных мероприятий, оценка Функциональных состояний операторов, контроль состояния спортсменов и др.).
Реализация и внедрение результатов исследования.
Представленные исследования являются частью госбюджетных НИР
проведенных автором работы на кафедре "Радиотехника" совместно с
кафедрой факультетской хирургии Самарского государственного
медицинского университета. Работа является составной частью
республиканской научно-технической программы ГК В8
"Автоматизированные системы медико-биологического назначения"
(головной совет- Ростовский государственный" университет).
Основные результаты работы внедрены при создании аппаратуры
"ЗЛОН-001" успеино проиедвей межведомственные испытания и
рекомендованной Минздравом РФ к серийному производству.
Результаты работы использованы при выполнении ОКР по созданию
серийных образцов медицинской диагностической аппаратуры в ПО
"ЭКРАН". Опытные образцы системы "ЗЛОН-001" внедрены в практику
работы клиники факультетской хирургии Самарского
государственного медицинского университета и родильного отделения городской больницы N2 им. Семашко. Результаты работы использованы при создании ИИС оценки вегетативного статуса больных в детском реабилитационном центре г.Самары, ИИС оценки состояния кардиологических больных в клинике факультетской терапии Самарского государственного медицинского университета. Материалы диссертационной работы использованы в учебном процессе
СГАУ при преподавании дисциплин по специальности 19;05 "Биотехнические и медицинские аппараты и системы".
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: всесоюзной НТК "Применение микропроцессоров и микроЗВМ. в медицинском приборостроении", Москва, 1987; всесоюзной НТК "Актуальные вопросы применения радиоэлектроники в медицине", Москва-Куйбыиев, 1988; всесоюзной школе-семинаре молодых ученых и специалистов "Актуальные вопросы создания и эксплуатации терапевтической и хирургической медицинской техники", Москва, 1989; областной НТК "Молодые ученые и специалисты производству", Куйбышев, 1990; XXIU
итоговой научной конференции профессорско-преподавательского
состава военно-медицинского факультета при КМИ им.
Д.И.Ульянова, Куйбышев. 1991; научно-практической конференции с
международным участием, Самара-Астрахань-Самара, 1991;
всесоюзной НТК "Радиоизмерения-91", Севастополь, 1991;
всесоюзном съезде анестезиологов и реаниматологов, Москва, 1989;
НТК "Биомедицинское и экологическое приборостроение:
наука,промышленность,рынок", Рязань. 1992; X международной
научной конференции по нейрокибернетике, Ростов-на-Дону, 1992;
XXU итоговой научно-практической конференции
профессорско-преподавательского состава военно-медицинского факультета при КМИ, Самара, 1992; НТК "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления", Гурзуф, 1994; НТК "Аппаратно-программные средства диагностики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний", Самара.1994; Международной НПК "Передвижные медицинские системы и комплексы", Пенза, 1993; НТК "Методы и средства измерения механических параметров в системах контроля и управления". Пенза, 1994.
Публикации. Основное содержание работы отражено в 23 печатных работах.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 202 страницах машинописного текста, иллюстрируется рисунками и таблицами на 43 страницах и состоит из введения, четырех разделов, заключения. списка литературы из 118 наименований, и приложений на страницах. Основные положения, представляемые к защите.
-
Математическая модель функциональной системы управления ритмом сердца.
-
Диагностические показатели для оценки состояния хирургических больных.
-
Критерии синтеза устройства измерения КИ ИИС оценки состояния организма.
-
Алгоритм функционирования устройства измерения КИ.
-
Аппаратно-программные средства для оценки состояния хирургических больных.