Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Методологическое обеспечение диагностики заболеваний пищевода 11
1.1. Структурные особенности пищевода 13
1.2. Функциональные заболевания пищевода 18
1.3. Методы диагностики пищевода 22
1.3.1. Рентгенодиапюстический метод контроля 22
1.3.2. Магнитно-резонансно томографический метод исследования 26
1.3.3. Эндоскопический метод исследования 29
1.3.4. Радиотелеметрический метод исследования 33
1.3.5. Радиоизотопный метод исследования 37
1.3.6. Ультразвуковой метод исследования 39
1.3.7. Метод определения внутрипищеводной РН- метрии 43
1.3.8. Эзофагонаметрический метод исследования 46
1.3.9. Метод исследования внутрипищеводной реографии 50
Глава 2. Взаимодействие оптического излучения с биологической тканью 54
2.1. Особенность взаимодействия излучения с биосистемой 54
2.2. Воздействия доминирующих типов излучения на биоткань 57
2.2.1. Воздействие ультрафиолетового излучения на человека 57
2.2.2. Воздействие видимого излучения на человека 60
2.2.3. Воздействие инфракрасного излучения на человека 63
2.3. Особенности воздействия излучения на биологическую среду 65
Глава 3. Пути повышения эффективности диагностики функций пищевода с использованием оптико- электронной системы 76
3.1. Принципы и предпосылки разработки оптического метода исследования пищевода 76
3.2. Расчёт оптимальной длины волны источника и приёмника излучения оптико-электронной системы 77
Глава 4. Оптико-электронная система для диагностики функциональных нарушений пищевода 88
4.1. Конструктивные особенности оптико-электронного диагностического комплекса 88
4.1.1 .Конструкция оптоэлектрошюго зонда 88
4.1.2. Аналоговая часть оптико-электронного диагностического комплекса 98
4.1.3. Многоканальное устройство сбора информации и данных оптико-электронной диагностической системы 103
4.2.Принцип работы оптико-электронной диагностической системы 107
4.3.Экспериментальные исследования оптико-электронного диагностического комплекса в клинических условиях 112
Заключение 129
Литература
- Рентгенодиапюстический метод контроля
- Эзофагонаметрический метод исследования
- Воздействие ультрафиолетового излучения на человека
- Расчёт оптимальной длины волны источника и приёмника излучения оптико-электронной системы
Введение к работе
Актуальность работы Диагностика и распознавание функциональных нарушений органов желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) имеет большое научное и практическое значение. Функциональные нарушения пищевода, занимают одно из ведущих мест среди всей патологии ЖКТ. Прогресс современной науки и техники позволил в достаточной мере повысить эффективность диагностики заболеваний пищевода. Разработанные для этих целей методы исследования, дают довольно полное и чёткое представление о существе того или иного патологического процесса. Однако, одна из основных функций пищевода - моторная функция, связанная с перистальтическими изменениями стенок исследуемого органа, практически остаётся вне области исследований. Существующие методы диагностики моторной функции пищеварительной системы, позволяют наблюдать, лишь довольно узкий спектр перистальтических изменений. Такие методы как: рентгенографический радиотелеметрический и эзофагонаметрический - малоинформативные, а ультразвуковая диагностика и внутрипищеводная реография - недостаточно точны. Поэтому разработка метода, характеризующего более высокой степенью информативности, надёжности, точности и, конечно, быстродействия, имеет большое значение, как для полученных исследований перистальтической функции пищевода, так и для прикладных задач практической медицины.
Цель работы. Создание нового способа диагностики и разработка оптико-электронной системы для регистрации перистальтических изменений при функционировании пищевода с высокой степенью надежности, чувствительности и быстродействия.
Методы исследований.
В процессе выполнения работы использовались теоретические и экспериментальные методы. При решении поставленных задач использовалась теория взаимодействия оптического излучения с биологической средой организма. Экспериментальные исследования базировались на применении методов
измерительной техники, оптико-электронных приборов и средствами
I* компьютерного программирования. При разработке программного обеспечения
использовался алгоритмический язык программирования Labview. Проектирование принципиальной схемы и печатных плат осуществлялось с использованием системы автоматизированного проектирования Р - CAD. Задачи исследования Для достижения указной цели потребовалось решить следующие задачи:
> провести анализ существующих методов диагностики функциональных
нарушений пищевода, на основании которых предложить новый
оптический метод диагностики;
разработать физико-математическую модель системы диагностики перистальтической функции пищевода;
разработать методику проведения измерений оптическим методом;
разработать конструкцию оптико-электронного зонда и блока регистрации и обработки данных;
> произвести конструктивный монтаж оптико-электронной диагностической
системы, и провести исследования в клинической практике при различных патологиях пищевода. На защиту выносятся следующие положения:
новый метод оптического зондирования для выявления функциональных нарушений перистальтики пищевода;
обоснование математической модели, описывающая взаимодействие
оптического излучения с биологической тканью;
> оптико-электронная система регистрации функциональных патологий
пищевода в клинической практике.
Научная новизна: > проведена комплексная оценка эффективности существующих методов диагностики функциональных нарушений пищевода;
выполнено обоснование выбора математической модели, реализующей новый способ диагностики перистальтической функции пищевода;
разработан оптический метод зондирования с использованием инфракрасного излучения;
разработана конструкция оптического зонда;
разработан диагностический комплекс для выявления патологических нарушений пищевода;
экспериментально доказано, что посредством оптико-электронного диагностического комплекса можно с высокой достоверностью производить оценку перистальтики пищевода одновременно по всей его длине.
Практическая значимость:
разработан и изготовлен оптико-электронный диагностический комплекс, использование которого позволяет в течение короткого времени диагностировать перистальтическую работу пищевода по всей его протяжённости и достаточно точно определять очаги функциональной нестабильности;
результаты работы позволяют с большой достоверностью определять нестабильность функционирования исследуемого органа, даже на самых ранних стадиях заболевания;
предложенная методика исследования может применяться в клинической практике гастроэнтерологических клиниках.
Автор диссертации выполнил следующие работы:
провёл комплексный анализ по научно-технической и медицинской литературе традиционных методов исследования функциональных нарушений пищевода;
провёл экспериментально-теоретическое моделирование оптико-электронного устройства для регистрации перистальтики пищевода;
> и обосновал выбор светодиодов для эффективной работы оптико-
электронного зонда;
выполнил конструктивный монтаж элементной базы зонда, блока обработки и регистрации данных, оптико-электронного диагностического комплекса;
провёл практические исследования в выявлении и регистрации сигналов при оценке функциональных заболеваний пищевода в клинической практике.
Основные научные результаты представлены в следующих
опубликованных работах:
Gunter S.V. Techniques and new technologies defelopment state of the art. I Works of the 6th International Scientific and Practical Conference of Students II Post-graduates and Yong Scientists. - Tomsk, 2000 - P. 90 - 91.
Дамбаев Г.Ц., Вотяков В.Ф., Гюнтер СВ. Измерительная система для регистрации моторной функции пищевода. / Юбилейный сборник,
посвященный 110-летию кафедры хирургии, г. Томск: СМГУ, 2002 - С. 61 - 63.
Gunter S.V., Votjakov V.F., Grechov I.S. System for investigational of funktional abnormalities of esophagus. I Works of the 9th International Scientific and Practical Conference of Students II Post-graduates and Yong Scientists. - Tomsk, 2003-P. 152-154.
Гюнтер СВ., Вотяков В.Ф. Система для диагностики перистальтики пищевода. Международная научно-техническая конференция, г. Барнаул: ИКИ,
2004-С 118-119.
5. Дамбаев Г.Ц., Гюнтер СВ., Вотяков В.Ф. Оптико-электронный метод
для диагностики функциональных нарушений пищевода. / Симпозиум с
международным участием. // Мембранные и молекулярные механизмы
регуляции функции гладких мышц. г. Томск: Изд. ТГУ и СГМУ, 2004 - С. 96 -
99.
6. Гюнтер СВ., Дылгырова В.Д., Миляев Д.В. Исследование
щ характеристик фотоэлектрического преобразователя применительно для
компьютерной диагностики пищевода. / Труды одиннадцатой международной
научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых //
Современные техника и технологии. Сб. статей, г. Томск: ТПУ, 2005 - С. 367 -
369.
7. Методы диагностики функциональных нарушений пищевода и особенность оптико-электронного метода Г.Ц. Дамбаев, В.К. Жуков, СВ. Гюнтер, В.Ф. Вотяков // Проблемы клинической медицины №3 г. Барнаул: БГУ, 2005-С. 64-68.
8. Gunter S.V., Votjakov V.F., Urazbekov E.I. Research of interaction of
optical radiation with the biological environment. I Works of the 11th International
Scientific and Practical Conference of Students II Post-graduates and Yong Scientists.
Tomsk, 2005-P. 55-57.
9. Методы диагностики функциональных нарушений желудочно-кишечного тракта / Г.Ц. Дамбаев СВ. Гюнтер, В.К. Жуков, В.Ф. Вотяков, // Методическое пособие, г. Томск: МИЦ, 2005 - 40 с.
10. Гюнтер СВ., Вотяков В.Ф., Дылгырова В.Д. Оптико-электронное
устройство исследования и диагностики перистальтической функции пищевода.
/ Материалы шестой международной научно-практической конференции //
Современная техника и технологии в медицине, биологии и экологии. - г.
Новочеркасск: ЮРГТУ, - 2005 - С. 4-5.
11. Миляев Д.В., Гюнтер СВ., Дылгырова В.Д. Устройство для компьютерной диагностики моторики пищевода./ Материалы шестой
международной научно-практической конференции // Современная техника и
технологии в медицине, биологии и экологии. - г. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2005
-С. 5-7.
12. Оптико-электронный метод зондирования с использованием инфракрасного излучения / СВ. Гюнтер, В.К. Жуков, В.Ф. Вотяков, Г.Ц. Дамбаев. // Известия вузов Физика. Вып.4 г. Томск, 2006 - С 92-95.
13. Диагностический комплекс оптико-электронного зондирования с
использованием инфракрасного излучения / СВ. Гюнтер, В.К. Жуков, В.Ф.
Вотяков, Г.Ц. Дамбаев. // Известия ТПУ. Вып.З г. Томск, 2006 - С 150-153.
Патент 2005138704/22, МПК А61В5/05 от 12.12.2005. Оптоэлектронный зонд для исследования моторной функции органов желудочно-кишечного тракта / СВ. Гюнтер. В.Ф. Вотяков, Г.Ц. Дамбаев, В.К. Жуков - 4 с: ил
Патент 2006100397/22 МПК А61В5/00 Устройство для исследования
моторной функции органов желудочно-кишечного тракта / Д.М. Миляев, СВ.
Гюнтер, В.Ф. Вотяков, В.Д. Дылгырова - 4 с: ил
Патент 2006108829/22 МПК А61В5/00(05) Зонд для исследования органов желудочно-кишечного тракта / В.Ф. Вотяков, СВ. Гюнтер, В.К. Жуков, В.Д. Дылгырова - 4 с: ил
Гюнтер СВ., Дамбаев Г.Ц., Жуков В.К., Вотяков В.Ф. Диагностическая система оптико-электронного зондирования пищевода / Научно-практическая
конференция // Биосовместимые материалы с памятью формы и новые технологии
в медицине. - г. Томск, 2006 - С. 236-241.
18. Гюнтер СВ., Вотяков В.Ф., Дамбаев Г.Ц. Разработка оптико- ґ,
электронного диагностического комплекса и его применение в исследовании
перистальтики пищевода. / Труды двенадцатой международной научно-
практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых //
Современные техника и технологии. Сб. статей, г. Томск: ТПУ, 2006 - С 329 -
331.
Первая глава посвящена анализу методологии при диагностике
заболеваний и оценке методов исследования таких, как:
рентгенодиагностический, магнитно-резонансно томографический,
эндоскопический, радиотелеметрический, радиоизотопный, ультразвуковой,
определения ph-метрии, эзофагонаметрический, внутрипищеводной реографии.
Рассмотрены особенности работы различных приборов в конкретных
щ условиях патологических изменений пищевода. Дана оценка положительных и
отрицательных сторон каждого из диагностических методов и, вместе с тем, подробно описан процесс исследования и наблюдения в каждом методе исследования. Современные технологии, с учетом оптической электроники, позволяют на более высоком уровне решить проблему диагностики функциональных нарушений, в связи с этим появилась возможность разработки оптического метода диагностики, основой метода является характер воздействия излучения на биологическую ткань.
Во второй главе дан анализ взаимодействия основных спектров излучения (ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное) на организм человека. Ткани человека могут рассматриваться, как с точки зрения оптических особенностей, так и с точки зрения биофизики электромагнитных воздействий. Приведены характеристики излучений при их взаимодействии с биотканью на всём диапазоне длин волн (от гамма - до радиоволнового излучения). Выявлены подходы в определении необходимых коэффициентов излучения, являющиеся основой в разработки оптико-электронной методики исследования.
В третьей главе обоснован выбор источника и приемника излучения, проведён расчёт коэффициентов отражения, проникновения и поглощения, построены графические зависимости данных коэффициентов излучения, и определён необходимый диапазон длин волн с максимальным соотношением коэффициента отражения при минимальном поглощении и проникновении, в области ближнего инфракрасного диапазона. Исходя из этого и был выбран источник и приёмник инфракрасного излучения оптико-электронного зонда.
В четвёртой главе представлена разработка оптико-электронного диагностического комплекса, состоящая из оптико-электронного зонда, электронного блока и регистрирующего устройства, с описанием их конструктивных особенностей и узлов. Представлено описание системы регистрации сигналов при перистальтической работе пищевода, и подробно описан принцип анализа экспериментальных данных в клинической практике. Проведена оценка эффективности работы диагностического комплекса.
Рентгенодиапюстический метод контроля
Физиологичность метода очевидна, т.к. он обеспечивает наблюдение за движением контрастного вещества (рис. 1.10). Рентгеновское излучение обычно распространяется прямолинейно. Однако, проходя через некоторый объект, такой как тело человека, не все лучи, попадающие на тело, выходят с противоположной стороны. Часть входящих рентгеновских лучей будет либо поглощена, либо рассеяна. При этом, лучи изменяют направление распространения. Величина поглощения и рассеивания зависит от плотности среды. На этом эффекте и основано использование рентгеновского излучения в медицинской диагностике [4,20,28].
Сегодня предлагают несколько видов рентгенодиагностики, позволяющих выявить не только широкий спектр заболеваний, но и выявить способность их эффективного лечения.
Рентгенологическое исследование даёт возможность изучать анатомию и функцию органов в их единстве и рассматривать пищевод в его взаимосвязях с окружающими органами [16]. Основные достоинства рентгенологического метода исследования заключаются в следующем:
1) Максимальная безопасность оборудования, как для пациентов, так и для медицинского персонала. Лучевая нагрузка на пациента сегодня на 80-90% меньше, чем было еще десять лет назад. Другими словами, современные аппараты стали безопаснее в 10-20 раз, и есть перспективы для дальнейшего снижения дозовых нагрузок, как на врача, так и на пациента. Беспрецедентный уровень безопасности, достигнут благодаря созданию нового класса детекторов, более чувствительных к рентгеновским лучам, чем обычная пленка.
2) Безупречное качество изображения. Переход на цифровую картинку с использованием программ математической обработки изображения значительно улучшило уровень диагностики.
3) Высокая надежность в работе и воспроизводимость информации. Классическая фотография имеет ряд факторов, снижающих надёжность и воспроизводимость получения картинки. Для получения наилучшего отображения объекта съемки фотограф может позволить себе многократно переснять объект. Многое зависит также от партии плёнки, качества реактивов, навыков лаборанта, проявляющего плёнку. Компьютеризация процесса съемки и обработки изображения практически полностью исключает возможность ошибок.
4) Минимальная потребность в обслуживании. Это качество на первый взгляд является важным только для медицинского персонала, но это не совсем так. Простота обслуживания в данном случае тесно связана с простотой использования для врача и удобством для пациента.
5) Высокая экономичность исследования. Не вдаваясь в подробности подсчёта затрат, можно утверждать, что рентгенологические методы исследования по затратам не выше, чем, к примеру, ультразвуковые, а в некоторых случаях и составляют им достойную конкуренцию [2,22,31,62].
Рентгеноисследование основано на регистрации тормозного рентгеновского излучения, прошедшего через исследуемый орган. При рентгеновском исследовании крайне важным фактором является количество излучения, поглощенного телом человека за время исследования (поглощенная доза излучения). Таким образом, основными требованиями к комплексу рентгенодиагностической аппаратуры являются:
1) достижение максимальной информативности рентгеновского изображения при минимальной поглощенной дозе рентгеновского излучения;
2) оптимальное преобразование рентгеновского изображения в оптическое, обеспечивающее получение врачом максимальной информации [31,75].
Главным показанием к проведению исследования является наличие инородных тел в глотке и пищеводе, кровотечения из верхних отделов пищеварительного канала, сильные болевые симптомы, не позволяющие применить другие методы диагностики.
Основой исследования пищевода является искусственное контрастирование. Рентгеноконтрастное исследование является наиболее широко применяемым тестом для выявления анатомических и функциональных изменений пищевода. Выявляемые при этом анатомические изменения могут сочетаться, с типичными нарушениями моторики пищевода. За счет рентгеноконтрастного исследования обеспечивается наблюдение за движением контрастного вещества, т.е. за выполнением пищеводом его основной моторной функции [20].
При искусственном контрастировании пищевода за счет взвеси сернокислого бария, сама стенка пищевода рентгенологически не выявляется. Для дифференциальной диагностики опухолей пищевода или при необходимости распознавания степени прорастания её в соседние структуры может применяться контрастирование стенки пищевода [31,63].
В качестве контрастных средств могут быть использованы водные взвеси сульфата бария, органические йодсодержащие соединения и воздух. С помощью 1-2 глотков жидкой взвеси определяют характер акта глотания, длительность остановки контрастной массы и т.д. Затем используют густую водную взвесь сульфата бария (3 части сульфата бария на 1 часть воды).
Вспомогательным методическим приемом является двойное контрастирование. Посредством зонда в пищевод вводят водную взвесь сульфата бария (1 часть сульфата бария на 2 части воды). Одновременно просят больного сделать вдох при закрытой голосовой щели (проба Мюллера) и в тот же момент вдувают через зонд 150-200 см воздуха. Этим достигается исключительно пластичное изображение пищевода и кардии.
Эзофагонаметрический метод исследования
Эзофагоманометрический метод исследования пищевода основан на измерении внутрипищеводного давления. Эзофагоманометрия применяется для диагностики большинства заболеваний пищевода.
Применяемые в настоящее время модификации эзофагеальной манометрии могут быть разделены на две большие группы. Различие между ними заключается в способе восприятия сокращений стенки пищевода. В одном случае сокращения через систему трансмиттеров (столб воздуха или жидкости) направляются непосредственно к регистрирующему устройству. В другом случае двигательная активность эзофагеальной мускулатуры сначала воспринимается специальным зондом с резиновыми баллончиками, а затем определенным образом записывается [72].
Первый метод основан на применении манометрического зонда, состоящего из 3 - 4, открыто оканчивающихся, полихлорвиниловых трубочек, внутренний диаметр которых около 1 мм (рис 1.18), а дистальные отверстия располагаются на некотором расстоянии друг от друга (обычно 50 мм). Это позволяет одновременно исследовать двигательную активность различных отделов пищевода. Жидкость, нагнетаемая компрессором, циркулирует с постоянной скоростью. Эзофагеальные сокращения деформируют мениск капли жидкости, что затем передается на регистрирующее устройство.
Устройство используют следующим образом: катетер 1 вводят в полость органа с измеряемым давлением, при этом мембрана 7 под действием избыточного давления перекрывает отверстие 3, соединяющее внутренний канал 2 катетера 1 и полость 10 между мембраной и наружной стенкой катетера 1. Давление во внутреннем канале 2 катетера 1, соединенном с источником 4, растет до тех пор, пока станет равным измеренному давлению. Тогда мембрана освобождает отверстие, и осуществляется переток газа от источника 4 через внутренний канал 2 катетера 1, полость 10 и, далее, по каналу 8 в атмосферу. Это давление регистрируется контрольно-измерительным прибором 6. При изменении давления в исследуемом объекте изменяется давление во внутреннем канале 2 катетера [13,16,31].
Зонд системы "открытых катетеров" вводится через нос. После введения в полость, зонд подключается к регистрирующему устройству. Врач начинает равномерно и медленно (со скоростью примерно 4 см/мин) извлекать манометрический зонд из пищевода. Больной при этом должен стараться не глотать. По мере прохождения через различные отделы пищевода баллоны (датчики) регистрируют манометрические параметры. Сначала изучается общий профиль внутрипищеводного давления, затем по необходимости детально исследуется характер двигательной активности органа (перистальтика, спазмы). С этой целью больному предлагается сделать несколько "пустых" глотков, после чего оценивается их эффект.
Последующая расшифровка эзофагоманометрических кривых предполагает анализ следующих параметра интраэзофагеального давления покоя, которое отражает функциональную неравнозначность различных отделов пищевода. Так, при использовании баллонного метода в зоне глоточно-пищеводного сфинктера оно составляет в среднем 20-65 мм рт. ст., а в зоне нижнего пищеводного сфинктера 10-30 мм рт. ст. Глотание, если оно сопровождается физиологическим раскрытием упомянутых сфинктеров, приводит к снижению этих величин практически до нуля. Давление в грудном отделе пищевода соответствует примерно 2-10 мм рт. ст. Давление покоя зависит также от фаз дыхания, на вдохе оно ниже, чем на выдохе, в среднем на 2-8 мм рт. ст. Помимо этого, в ряде случаев на эзофагоманометрической кривой могут регистрироваться аортальные и сердечные пульсации [16,31,78].
Баллонный метод предполагает наличие на конце резинового зонда, нескольких резиновых баллончиков объёмом 1-1,5 мл (рис. 1.19). С помощью полихлорвиниловой трубки зонд соединён с ртутным манометром. Для регистрации используется поплавково-кимографическая запись, которая осуществляется чернилами на электрокимографе.
Непосредственно перед использованием баллончики заполняются воздухом, который затем вытесняется при сокращениях стенки пищевода. В зависимости от целей исследования расположение баллонов может быть различным. Обычно они располагаются друг от друга на расстоянии 50 мм, что позволяет одновременно регистрировать двигательную активность различных отделов пищевода [31,49,54]. 1 - резиновая трубка; 2 - резиновые баллончики; 3 - олива. Рис. 1.19 Зонд для регистрации балонно-кимографическим методом
Баллонный метод работает следующим образом: зонд вводят в пищевод до тех пор, пока все баллончики не пройдут в исследуемый орган; затем, протягивая зонд с постоянной скоростью (приблизительно 1 см в 15 секунд) регистрируют давление на всём протяжении пищевода. Давление возникает в процессе механического сжатия стенками пищевода резиновых баллончиков. Положение зонда контролируется с помощью рентгеновского аппарата.
Воздействие ультрафиолетового излучения на человека
Весь оптический диапазон электромагнитного излучения солнца и искусственных источников активно воздействует на организм человека. Наиболее острые эффекты вызываются ультрафиолетовым светом. Ультрафиолетовое (УФ) излучение подразделяют на три области: 1. - длинноволновые (УФ-А) - 400-320 нм; 2. - средневолновые (УФ-Б) - 320-280 нм; 3. - коротковолновые (УФ-С) - менее 280 нм [51].
Практическая ценность знания формы спектра действия очевидна, так как это дает информацию о наиболее эффективных для индукции данного фотобиологического процесса длинах волн. Теоретически по форме спектра действия можно получить информацию о том, какая молекула-хромофор поглощает кванты света, запускающие данный фотобиологический процесс, так как форма спектра действия определяется формой спектра поглощения молекулы-хромофора [25].
УФ излучение несет наиболее высокую энергию. По своей активности оно значительно превосходит все остальные участки светового спектра. Вместе с тем, ультрафиолетовые лучи имеют наименьшую глубину проникновения в ткани до 1 мм. Поэтому их прямое влияние ограничено поверхностными слоями облучаемых участков кожи и слизистых оболочек. Наиболее чувствительна к ультрафиолетовым лучам кожа поверхности туловища, наименее - кожа конечностей. Чувствительность к ультрафиолетовым лучам повышена у детей, особенно в раннем возрасте.
УФ излучение повышает активность защитных механизмов, оказывает десенсибилизирующее действие, нормализует процессы свертывания крови, улучшает показатели липидного (жирового) обмена. Под влиянием ультрафиолетовых лучей улучшаются функции внешнего дыхания, увеличивается активность коры надпочечников, усиливается снабжение миокарда кислородом, повышается его сократительная способность.
Применение ультрафиолетовых лучей в лечебных целях при хорошо подобранной индивидуальной дозе и четком контроле дает высокий терапевтический эффект при многих заболеваниях. Он складывается из обезболивающего, противовоспалительного, десенсибилизирующего, иммуностимулирующего, общеукрепляющего действия. Их использование способствует эпителизации раненой поверхности, а также регенерации нервной и костной ткани [5,51].
Показаниями к использованию ультрафиолетового излучения служат: острые и хронические заболевания суставов, органов дыхания, кожи, периферической нервной системы, раны (местное облучение), а также компенсация ультрафиолетовой недостаточности с целью повышения сопротивляемости организма различным инфекциям, профилактики рахита, при туберкулезном поражении костей. Дефицит ультрафиолетовых лучей ведет к авитаминозу, снижению иммунитета, слабой работе нервной системы, появлению психической неустойчивости. Строго дозированное ультрафиолетовое излучение обладает десенсибилизирующими свойствами, усиливает фагоцитоз, ускоряет процессы газообмена. В месте воздействия ультрафиолетовых лучей усиливается кровоток и лимфоток, улучшается регенерация эпителия, ускоряется синтез волокон. В дерматологии для терапии применяется ультрафиолетовое излучение в средневолновом и длинноволновом спектрах. Максимальным пигментообразующим действием обладают длинноволновые ультрафиолетовые лучи. Поэтому в косметических установках для загара (соляриях) используются источники длинноволнового ультрафиолетового излучения. В соляриях, в отличие от естественных условий, применяются фильтры, которые поглощают коротковолновые и средневолновые лучи. Облучение в соляриях начинается с минимального времени, а затем постепенно продолжительность инсоляции увеличивается [24,51].
Противопоказания к использованию УФ излучения являются: опухоли, острые воспалительные процессы и хронические воспалительные процессы в стадии обострения, кровотечения, гипертоническая болезнь, недостаточность кровообращения 2-3 стадии, активные формы туберкулеза и др. Передозировка ультрафиолетовыми лучами приводит к преждевременному старению, снижению эластичности кожи, развитию кожных и онкологических заболеваний [71].
Процессы фотолиза и денатурации, вызванные ультрафиолетовым облучением, происходят в шиловидном слое эпидермиса, где освобождается продукты фотохимической реакции, ведущие к развитию эритемы, которая возникает спустя некоторое время после облучения. Интенсивная ультрафиолетовая эритема влечет за собой усиление остро и хронически протекающих воспалительных процессов. Поэтому стоит избегать одновременного облучения всей поверхности тела средне- и коротковолновыми УФ лучами или строго контролировать процесс облучения [79].
Расчёт оптимальной длины волны источника и приёмника излучения оптико-электронной системы
Микроконтроллер DD2 осуществляет сбор информации с датчиков температуры. Каждую секунду в нем генерируется прерывание и осуществляется последовательное А-Ц преобразование для двух каналов. После этого данные преобразования передаются по интерфейсу SPI на микроконтроллер DD1, который находится в режиме ожидания приема команды "начать преобразование" с компьютера. При поступлении этой команды DD1 осуществляет аналого-цифровое преобразование для пяти каналов и передает на компьютер ответный пакет данных, содержащий результаты преобразования всех 7-ми каналов. По окончании передачи ответного пакета DD1 снова входит в режим ожидания. Микросхема DA2 осуществляет согласование логических уровней ТТЛ с сигналами интерфейса RS-232. Стабилитроны VD1 - VD7 служат для защиты входов АЦП от перегрузки. Опорное напряжение равно напряжению питания устройства. Выходные коды АЦП для каналов 1-7, соответственно, равны:
Частота работы МК должна быть кратной скорости передачи данных. Микроконтроллер DD1 имеет тактовую частоту 1.8432 МГц, необходимую для работы интерфейса RS-232, что позволяет минимизировать сбои передачи информации. Разработка программного обеспечения проводилась с помощью компилятора IAR Embedded Workbench и программного симулятора AVR Studio 3.51, для программирования микроконтроллеров использовалась утилита PonyProg 2000. 2- RxD - данные, принимаемые компьютером в последовательном коде (логика отрицательная); 3 - TxD - данные, передаваемые компьютером в последовательном коде (логика отрицательная); 5 - окончание.
При исследовании перистальтической функции пищевода оптоэлектронный зонд вводят в полость исследуемого органа (рис. 4.17). Сигнал, излучаемый РІК источником излучения, отражается от стенок исследуемого органа. Сокращение стенок вызывает изменение интенсивности отраженного светового потока, которое с помощью ИК-приемников регистрируется и передаётся в электронный блок диагностического комплекса, где преобразуется из оптического в электрический сигнал, который в последствии усиливается, фильтруется и передается, как на самопишущее устройство, так и через АЦП по интерфейсу RS-232 на персональный компьютер. По изменению величины амплитуды, частоты и формы регистрируемого сигнала диагностируют функциональные нарушения пищевода.
Взяв во внимание то, что прибор предполагается использовать в клинике, где он будет непосредственно связан с пациентом, все элементы электронного блока были подобраны с учетом максимальной безопасности и малого энергопотребления.
При рабочей функции пищевода, возникающая перистальтическая волна уменьшает внутренний диаметр органа на 60-70% в отношении к положению покоя, исходя из этого, оптический зонд при регистрации перистальтической волны располагается в органе центрировано, а не свободно.
