Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ биологических объектов и методов исследования их состояния 11
1.1. Описание объектов исследования 11
1.2. Электрические и электрохимические свойства биологических объектов 14
1.3. Методы исследования биологических объектов 17
1.4. Задачи, решаемые в работе по безопасному неинвазивному применению импедансного метода определения параметров костной ткани 25
1.5. Схемы замещения костной ткани 29
Выводы по главе 1 31
2. Выбор средств измерений параметров схем замещения костной ткани 33
2.1. Анализ методов определения параметров схем замещения, представленных многоэлементными двухполюсниками 33
2.1.1. Мостовые методы измерений значений параметров схем замещения костной ткани 33
2.1.2. Инвариантные методы измерения значений параметров схем замещения костной ткани 39
2.1.3. Косвенные совокупные измерения значений параметров схем замещения костной ткани 44
2.2. Структурная схема определения параметров схем замещения костной ткани методом косвенных совокупных измерений на основе измерения модуля и фазового сдвига 46
2.3. Математическое описание работы СИ модуля и фазового сдвига 49
Выводы по главе 2 56
3. Разработка методик компенсации погрешности си и алгоритмов обработки результатов измерений 58
3.1. Методика определения значений входных параметров
СИ модуля и фазового сдвига 58
3.1.1. Измерение входных сопротивлений измерительных приборов на постоянном токе 58
3.1.2. Измерение комплексных составляющих входных сопротивлений измерительных приборов на переменном токе 60
3.2. Погрешности косвенных совокупных измерений значений параметров двухполюсников и разработка методики их компенсации 63
3.3. Разработка методики определения весовых коэффициентов составляющих погрешностей, влияющих на значения измеряемых параметров схем замещения костной ткани 68
3.4. Определение параметров двух- и трехэлементных схем замещения костной ткани на основе измерения модуля и фазового сдвига 74
Выводы по главе 3 82
4. Экспериментальные исследования костного регенерата 83
4.1. Определение значений диапазона частот, выбор формы и размеров электродов для съема данных неинвазивным способом при измерениях параметров костного регенерата 83
4.2. Результаты экспериментальных данных, проводимых по однократному измерению в области травмы неинвазивным импедансным методом 91
4.3. Анализ полученных результатов измерений и совершенствование метода за счет измерения параметров симметричных областей биообъекта 97
4.4. Повышение точности диагностики процесса репарации костной ткани за счет измерения по трем точкам 100
4.5. Возможные направления совершенствования неинвазивного импедансного метода при определении степени регенерации костной ткани 104
Выводы по главе 4 105
Заключение
- Задачи, решаемые в работе по безопасному неинвазивному применению импедансного метода определения параметров костной ткани
- Инвариантные методы измерения значений параметров схем замещения костной ткани
- Измерение входных сопротивлений измерительных приборов на постоянном токе
- Результаты экспериментальных данных, проводимых по однократному измерению в области травмы неинвазивным импедансным методом
Введение к работе
Актуальность темы. Ледовый покров Белого моря является одной из наиболее важных характеристик состояния поверхности моря Его исследование представляет не только научный, но и большой практический интерес для мореплавания В связи с интенсивным развитием районов Крайнего Севера в Белом море регулярно проводятся морские операции, поддерживается круглогодичный режим навигации
Влияние льда на плаванье судов в Белом море намного превышает суммарный эффект воздействия всех остальных природных явлений Дрейфующий лед оказывает значительное сопротивление движению судов, однако в связи с высокой пространственной неоднородностью и большой временной изменчивостью его распределения, это сопротивление можно существенно уменьшить за счет плавания по наилегчайшим маршрутам
Недооценка ледовых условий при осуществлении мореплавания в ледовый период может иметь серьезные последствия, связанные с экономическими потерями при вынужденных простоях караванов и механическими повреждениями судов Особенно опасно плавание во льдах большегрузных танкеров, круглый год транспортирующих нефть Тимано-Печорского месторождения по беломорским трассам
Несмотря на большое количество работ по различным ледовым проблемам Белого моря, некоторые вопросы его ледового режима остаются недостаточно изученными Среди них - исследование межгодовой и внутрисезонной изменчивости площадных ледовых характеристик дрейфующего ледяного покрова, взаимосвязи метеорологических процессов с ледовым режимом, особенностей перераспределения характеристик дрейфующего льда в Белом море
В архивах Гидрометцентра России и Северного УГМС хранятся данные ледовых авиационных разведок по Белому морю более чем за 50-летний период наблюдений, однако эта информация используется исследователями достаточно редко в силу большой трудоемкости площадной оцифровки ледовых характеристик С начала 90-х гг XX века систематические авиаразведки полностью прекращены. Тем не менее, их данные, являясь единственным видом площадной информации о дрейфующих льдах в 50-80-х гг XX века, по достоверности, системности и подробности не уступают современной спутниковой информации среднего разрешения В настоящее время, когда в обращении у специалистов имеются мощные и доступные вычислительные средства, необходимо осуществить обработку карт ледовых авиаразведок с целью создания банков данных и получения качественного климатического материала
Современная технология обслуживания мореплавания в ледовый период основана на реализации комплексного подхода, включающего
использование климатических представлений, анализе спутниковой информации и данных гидрометеорологических станций, а также интерпретации результатов модельных расчетов и прогнозов Учет фактических и прогнозируемых ледовых условий существенно уменьшает риск плавания во льдах и оптимизирует использование ледоколов
Разработка метода расчета и прогноза перераспределения льда в Белом море должна способствовать созданию возможности для более полного удовлетворения потребностей судоводителей в специализированной ледовой информации Актуальной также остается проблема дешифрирования спутниковых данных Расчет с помощью модели сплоченности и толщины льда по фактическим значениям метеоэлементов важен для верной оценки ледовой обстановки, наблюдаемой с ИСЗ
Цель исследования - изучение изменчивости ледовых характеристик дрейфующего льда Белого моря и создание метода расчета и прогноза перераспределения дрейфующего льда на основе математического моделирования ледовых процессов Для достижения этой цели решались следующие основные задачи
Анализ связи характеристик макромасштабной атмосферной циркуляции и ледового режима Белого моря
Построение комплекта климатических ледовых карт.
Уточнение рекомендаций для плавания судов в ледовый период
Разработка метода расчета и прогноза перераспределения льда в Белом море на основе адаптации гидродинамической модели ЮП Доронина для Карского моря к акватории Белого моря и использования эмпирико-статистических зависимостей
Научная новизна. Все результаты диссертации получены впервые, а именно
Выполнено комплексное исследование ледового режима Белого моря, включающее детальный анализ пространственной и временной изменчивости элементов дрейфующего ледяного покрова.
Подробно проанализирована изменчивость атмосферных процессов, выявлены закономерности, характеризующие связь ледового режима Белого моря с атмосферными процессами
Проведена классификация зим по степени суровости за период с 1885 по 2006 гг, построены карты полей среднемесячного приземного давления для мягкой, умеренной и суровой зим, выявлены связи между макроциркуляционными атмосферными процессами и повторяемостью суровых зим в беломорском регионе
Построены карты вероятности встречи судами льда различной сплоченности и толщины, на основе которых уточнены генеральные маршруты плавания судов во льдах Белого моря
Построены средние многолетние карты ледовой обстановки в Белом море для каждого месяца ледового сезона
Разработан метод оперативного численного расчета и прогноза характеристик дрейфующего льда в узлах регулярной сетки для полного ледового цикла (ледообразование в осенне-зимний период, перераспределение льда зимой, разрушение ледового покрова в весенний период)
Предложенный метод прошел оперативные испытания на базе Отдела морских гидрологических прогнозов Гидрометцентра России.
Выполнены авторские испытания метода расчета и прогноза (на 7 суток) перераспределения льда в Белом море по результатам которых сделаны оценки его обеспеченности и эффективности на основе сравнения результатов счета с данными средних многолетних карт, ледовых авиаразведок и результатов дешифрирования ледовой обстановки по снимкам ИСЗ
На основе обработки исходных данных и модельных расчетов получены новые сведения о пространственно-временной изменчивости характеристик ледового режима Белого моря
Положения, выносимые на защиту.
Создание комплекта климатических ледовых карт Белого моря на основе статистической обработки натурных данных и модельных расчетов
Выявление зависимости между макроциркуляционными процессами, выраженными Е, W, С-формами атмосферной циркуляции и деловитостью Белого моря, а также повторяемостью суровых зим
Метод расчета и семисуточного прогноза распределения характеристик дрейфующего льда Белого моря
Методика исследования и использованные материалы В
качестве инструмента исследования ледового режима Белого моря использовались
Приемы статистического анализа массивов данных, полученных в результате обработки карт ледовых авиационных разведок (рис 1) При работе с картами ледовых разведок использовался метод обработки информации в узлах стандартной сетки с шагом 10 миль, а также снимались данные о протяженности ледовых зон от фиксированных точек береговой черты (рис 2)
Метод расчета перераспределения льда в Белом море (реализован на языке ФОРТРАН). Метод базируется на адаптированной к условиям Белого моря двумерной гидродинамической модели Ю П Доронина и использовании эмпирико-статистических зависимостей
Рис 1 Стандартная схема Рис 2 Схема точек и направлений
ледовых разведок створов при измерении
протяженности ледовых зон
Исходными данными для работы послужили материалы архивов Северного УГМС, ГУ «Гидрометцентр России», НИЦ «Планета», ААНИИ
данные ледовых авиаразведок за 1951-1994 гг,
снимки ИСЗ за 1985-2006 гг,
гидрометеорологические наблюдения на станциях Белого моря за
1951-2006 гг,
данные наблюдений температуры воздуха на ГМС Архангельск за
1885-2006 гг,
данные о повторяемости Е,^/,С-форм атмосферной макроциркуляции
за 1900-2002 гг
Практическая значимость. Практическая значимость
диссертационной работы обусловлена ее прикладной ориентацией на осуществление гидрометобеспечения судоходства в Белом море в ледовый период Результаты комплексного исследования климатической изменчивости характеристик дрейфующего льда Белого моря совместно с результатами модельных расчетов перераспределения дрейфующего льда позволяют более полно оценить роль морского льда в формировании условий мореплавания в период зимней навигации
Данные модельных расчетов могут использоваться для оценки изменений в распределении льда за период 7 и более суток при длительном закрытии района моря сплошной облачностью
Локальная численная модель может быть использована в качестве инструмента для исследований при решении климатических задач, а также для расчета и прогноза ледовых характеристик по фактическим и прогностическим метеорологическим данным
Практическим результатом данной работы является также создание комплекта климатических ледовых карт Белого моря (более 50 карт),
которые могут быть использованы судоводителями для решения разнообразных навигационных задач, в том числе
планирования морских операций в ледовый период,
определения сроков начала и конца навигации
Специалисты подразделений Росгидромета могут использовать
данные климатические карты при
прокладке курсов плавания судов во льдах Белого моря,
проведении исследований, написании справок, экспертиз и т д,
интерпретации ледовых характеристик в процессе дешифрирования снимков ИСЗ
Апробация.
Результаты исследований докладывались и обсуждались
на научно-практической конференции, посвященной 170-летию Росгидромета (Москва, 2004 г),
на общеинститутских семинарах Гидрометцентра России по морским гидрологическим прогнозам (Москва, 2005,2007 гг),
- на научно - практической конференции на Форуме «Великие реки»
(Нижний Новгород, 2004 г),
- на научно-практической конференции «Международная морская
школа геологии», ИОРАН (Москва, 2005 г),
на семинаре «Система Белого моря», ИОРАН (Москва, 2007 г),
на общеинститутском семинаре ГОИНа (Москва, 2007 г),
на заседании секции Полярных стран Русского географического общества (Москва, 2007 г)
По теме диссертации опубликовано 7 работ
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы, включающего 127 наименований и Приложения Объем диссертации составляет 208 страниц, в том числе 80 таблиц и 104 рисунка Общий объем приложения - 133 страницы, в том числе 105 рисунков, 36 таблиц Приложение, в частности, включает
Задачи, решаемые в работе по безопасному неинвазивному применению импедансного метода определения параметров костной ткани
Для решения поставленных в работе задач необходимо выбрать электрическую схему замещения биологического объекта, наиболее адекватно отображающую свойства исследуемых костных тканей; определить структуру измерительного комплекса для измерения параметров костной ткани; разработать методики проведения измерений параметров костной ткани и обработки результатов измерений.
Необходимость определения параметров схем замещения в виде многоэлементных двухполюсников возникает как при решении исследовательских задач в различных областях науки, так и при решении прикладных задач в ряде отраслей техники и производства. На рисунке 1.2 перечислены некоторые из этих задач. Они условно разделены на четыре большие группы [43]: 1) медицинская диагностика; 2) задачи в научных исследованиях; 3) контроль параметров элементов и устройств либо в процессе их производства, либо в процессе их работы; 4) преобразование выходных величин датчиков в системах контроля и управления.
Все медицинские параметры, подлежащие измерению, обычно подразделяют на две группы: измеряемые прямо и измеряемые косвенно. К первой относятся, например, изменения параметров вследствие сердечных сокращений, температура тела, биоэлектрические потенциалы, съем которых производится с помощью устройств, непосредственно воспринимающих от исследуемого биообъекта изменения. Ко вторым — параметры, которые трудно или невозможно измерить непосредственно, но девиация которых приводит к изменению промежуточных параметров, более удобных для измерения рисунок 1.3.
Например, электрическое сопротивление участка тела характеризует кровенаполнение этого участка; изменение степени поглощения излучения тканями связано с изменениями объема органа или части тела и т. д. Следовательно, виды измерений параметров БС следует подразделять на прямые и косвенные, а многомерность и многофакторность многих видов МБИ обуславливает применение еще двух традиционных групп измерений — методов совокупных и совместных измерений [9].
Рассмотрим специфику методов медицинских измерений. По виду взаимодействия с биообъектом (по направлению потока энергии) их делят на пассивные, требующие подключения к объекту внешнего источника энергии, и активные, использующие энергию объекта исследования рисунок 1.4.ЭМГ - электромиограмма; ЭКГ - электрокардиограмма; ЭГГ -электрогастрограмма; ЭЭГ - электроэнцефалограмма; ИРГ - импедансная реограмма; ИТГ -импедансная томограмма; ИСГ - импедансная спирограмма; ИКГ - импедансная кардиограмма.
К методам, позволяющим установить диагноз на ранней стадии заболевания, относятся: электроплетизмография (импедансная плетизмография), при которой регистрируются изменения комплексного сопротивления в соответствии с изменением интенсивности кровотока в органе; реоэнцефалография, при которой регистрируются изменения комплексного или полного сопротивлений головного мозга в соответствии
с пульсом; импедансная пневмография, при которой регистрируются изменения комплексного сопротивления грудной клетки в процессе дыхания и др.[5,37,50,61]. Эти методы позволяет решить многие проблемы, связанные с диагностикой состояния исследуемых объектов, но сложность аппаратуры для их реализации, длительное время исследований, высокая стоимость оборудования и другие недостатки, характерные для данных методов создают затруднения для их практического применения.
Кроме рассмотренного деления методов измерения по способу получения числового значения измеряемой величины, их классифицируют по характеру использования мер, что справедливо также и для методов медицинских измерений, но с учетом более широкой трактовки терминов. В связи с практическим отсутствием эталонов БЭС в биомедицинских измерениях в качестве образцовых сигналов используются искусственные сигналы (модели), являющиеся наиболее яркими, типичными представителями классов нормы и патологии для различных заболеваний, выбранные группой квалифицированных врачей-экспертов. Технические средства, формирующие на выходе такие сигналы, можно отнести к мерам для медицинских измерений.
Инвариантные методы измерения значений параметров схем замещения костной ткани
Методы прямого преобразования параметров двух- и трехэлементных электрических цепей в цифровой эквивалент основан на обработке результатов измерений реакции измеряемой цепи на сложные виды воздействия. Для получения значений параметров цепей используются аналоговые операции интегрирования и дифференцирования, сложения и вычитания, затем аналогово-цифровое преобразование напряжения в цифровой эквивалент. Такие преобразователи, обладая достаточной простотой и быстродействием, имеют сравнительно невысокую точность измерения [46,47].
Применение микропроцессорной техники и ПЭВМ открывает широкие возможности для решения задач улучшения метрологических характеристик устройств, применяемых для измерения параметров электрических цепей.
В общем случае выходной сигнал любого преобразователя практически можно рассматривать как сигнал, состоящий из нескольких составляющих
Значение каждой составляющей обычно несет информацию об одном или нескольких параметрах интересующего нас процесса. Выделение из сигнала информации только об одном параметре независимо от других и есть инвариантное преобразование.
Для инвариантного преобразования необходимо, чтобы в сигнале щ присутствовала хотя бы одна составляющая /&, по которой можно получить информацию только об одном параметре и чтобы к моменту считывания (фиксации) информации сумма остальных составляющих . м стремилась к нулю [ w(/ — 0 ] или по крайней мере выполнялось бы неравенство
При преобразовании параметров ДП в электрические сигналы необходим выбор в соответствии с его структурой и характером составляющих его элементов типа измерительной цепи, вариация характера и формы воздействия на измерительную цепь и измеряемый ДП, а также различные алгоритмы обработки выходных сигналов.
Наиболее известны инвариантные преобразователи параметров ДП в напряжение, частоту, код.
Рассмотрим преобразователи параметров ДЭЦ в напряжение. В подавляющем большинстве известных решений инвариантные преобразователи параметров ДЭЦ в напряжении строятся по структурной схеме прямого преобразования. Из преобразователей с УПТ в настоящее время наибольшее внимание уделяется структурам с источниками постоянных опорных напряжений как более простым. Все они имеют в своем составе быстродействующее устройство выделения из выходного напряжения u(t) УПТ изменяющейся во времени составляющей (составляющих) и последующего вычитания ее (их) из u(t). Они позволяют с высокой скоростью преобразовать в постоянные напряжения параметры трехэлементных ДЭЦ типа последовательного или параллельного соединения Rx, С х, Lx элементов [46].
На рисунке 2.4 приведена схема одного из таких преобразователей, предназначенного для преобразования в напряжение значения активной проводимости ДП, состоящего из параллельного соединения резистора с сопротивлением Rx, конденсатора с емкостью Сх и катушки с индуктивностью Lx- Работа ее происходит следующим образом. По команде Пуск напряжение +Ео с выхода ИОН поступает через Rx, С х, Lx - ДП на инвертирующий вход УПТ, в цепь отрицательной обратной связи которого включен опорный резистор с сопротивлением Ro Выходное напряжение усилителя при достаточно больших значениях коэффициента его передачи и входного сопротивления можно считать состоящим из постоянной и линейно-изменяющейся составляющих:
Значение первой из них пропорционально интересующему нас значению проводимости (R0 = const,Е0= const), а вторую необходимо скомпенсировать. Для этого в схему преобразователя введен дифференциатор-офаничитель Д, интефатор И и вычитающий усилитель ВУ.
Измерение входных сопротивлений измерительных приборов на постоянном токе
При косвенных измерениях параметров двухполюсников на постоянном токе при использовании модифицированного метода амперметра - вольтметра необходимым средством измерения является двукратно используемый вольтметр постоянного тока для измерения падений напряжений на образцовом резисторе и измеряемом ДП.
Для определения входного сопротивления В и внутреннего сопротивления источника используется электрическая цепь (рисунок 3.1), состоящая из последовательно соединенных источника постоянного напряжения Е0 с внутренним сопротивлением Rh образцового резистора Ro и вольтметра, входное сопротивление которого Rexv, а также двух ключей и дополнительного образцового резистора RQ ТОГО же номинала.
Значения величин RmyH R{ системы уравнений (3.2) и (3.3) являются корнями соответствующего им квадратного уравнения, причем, так как обычно R вху » R,-, то Rsxv =R0[\ + Jl-4{a-\XjB-\)]/2{a-i); (3.5) R ,= 0Ml-4(a-lX-l)Jfe(a-l), (3.6) а с учетом (3.2) R; = RJ(a — 1) — RBxV. (3.7)
Таким образом, в результате измерений получают три значения напряжения Ux\, Ux2, Uxi, которые заносятся в память микроЭВМ. Определим входное сопротивление R вхк В и внутреннее сопротивление R І источника питания.
В частном случае, если Rt«RBXy, то измерение входного сопротивления В можно производить по упрощенной методике. В упрощенной схеме измерений (в сравнении с рис. 3.1) будет отсутствовать второй ключ Кл2 и дополнительный образцовый резистор RQ.
При этом получим систему двух уравнений Ux\ и Ux2 и из (3.1), (3.2) входное сопротивление В: RBXy &RBXy + Rt = RJ(a — 1). (3.8) Для определения параметров двухэлементных цепей необходимо предварительно измерить две комплексные величины: входное сопротивление вольтметра ZexV и параллельное соединение входных сопротивлений вольтметра и одного из каналов фазометра. ZeX0 Значение Zexy необходимо для установки в схему замещающего резистора Z ту, & Z y — для дальнейших вычислений измеряемых параметров Rx, Lx; Сх.
Так как входное сопротивление вольтметра представляет собой входной частотно-компенсированный делитель, то замещающий элемент ZexV представляет собой параллельное соединение активного сопротивления R my и емкости конденсатора C exV. Поскольку значение входной емкости вольтметра мало, то при измерениях на низких частотах (20—30 Гц) ею можно пренебречь. Поэтому измерение активной составляющей входного сопротивления вольтметра RBXy производится аналогично измерению на постоянном токе, но при замене источника напряжения постоянного тока источником синусоидального напряжения Еа. Расчет RexV производится по формуле (3.8).
Для измерения входной емкости вольтметра собирают измерительную цепь (рисунок 3.2), содержащую источник синусоидального напряжения Е , частота которого выставляется соответствующей наибольшему значению частоты, используемой ИИС в измерениях; замещающий резистор R exW и образцовый магазин емкостей г
Результаты экспериментальных данных, проводимых по однократному измерению в области травмы неинвазивным импедансным методом
Для более детального изучения данных, полученных при измерении нужно воспользоваться схемой замещения костной ткани [8]. Электрическая модель костной ткани приведена на рисунке 4.11.
На рисунке 4.12а отмечается зависимость активного сопротивления Rx2 от времени в режиме неосложненного заживления перелома кости. Это сопротивление характеризует структурную целостность продольных каналов с проводящей жидкостью-кровью. Сразу после перелома структура кости нарушается и излившаяся кровь (гематома) существенно уменьшает величину активного сопротивления. Образование сгустка крови и формирование фиброзной костной мозоли предопределяет увеличение сопротивления. На стадии нормальной регенерации костной ткани с образованием Гаверсовых каналов в структуре мозоли сопротивление постепенно снижается до нормы. Уровень нормы на рисунке задан пунктиром.
На рисунке 4.126 показано изменение емкости Сх в зоне перелома в процессе регенерации костной ткани, которая характеризует собой общую площадь взаимосвязанных проводящих поверхностей вблизи зоны перелома. Значение емкости (емкостного сопротивления) для нетравмированной кости почти в 100 раз меньше (пунктирная линия), чем значение емкости кости сразу после перелома. Появление гематомы в зоне перелома предопределяет увеличение суммарной емкости пропорционально диаметру гематомы (увеличение достигает двух порядков). В ходе регенерации объем гематомы уменьшается, и емкость в зоне перелома постепенно снижается. С этой емкостью связано и изменение активного сопротивления Rxi, зависимость которого приведена на рисунке 4.12в.
Сопротивление Rxi характеризует проводимость костномозгового канала и картикальных слоев трубчатой кости, которые можно представить в виде обкладок конденсатора. Сопротивление Rxi также скачкообразно и сильно повышается после перелома, а затем в ходе регенерации постепенно спадает до уровня сопротивления, характерного для здоровой кости.
Регенераты имеют пять зон, различающиеся по своей объемно пространственной организации и проходят через три стадии развития — соединительнотканную, остеоидную и костную, обозначенные на рисунке 4.12 соответственно I, II и III. Излившаяся из разорванных сосудов кровь образует гематому в районе перелома между отломками и осколками. В состав образовавшейся в результате перелома гематомы включаются клетки "предшественники", дающие начало образованию костной ткани. На 4—10 день место травмы прорастает в этой 1-ой стадии пролиферирующей соединительной тканью. Затем при нормальных условиях заживления во П-ой стадии происходит метапластическое перерождение соединительной ткани в остеоидную за счет имеющихся в ней клеток "предшественников", на что требуется недельный или полуторанедельный срок. Затем уже, в Ш-ей стадии, остеоидная ткань пропитывается апатитами и превращается в костную. Костная мозоль вначале имеет рыхлое строение, в дальнейшем наступает ее структурная перестройка с восстановлением нормальной костной архитектоники [6,7,52].
Анализ результатов измерений параметров костной ткани в процессе регенерации проводился по алгоритмам, приведенным на рисунке 3.7 с помощью разработанного программного обеспечения для определения параметров по экспериментальным данным (Приложение 1) [8,31,35,44,53,55].
Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что с помощью неинвазивного метода определения степени регенерации костной ткани можно осуществлять контроль формирования костной ткани как при переломах костей, так и при удлинении конечности. По оценкам полученных параметров можно определять оптимальный момент начала дистракции и ежесуточную величину дозированных однократных перемещений костных фрагментов.
Повышение точности диагностики за счет измерения по трем точкам
При контроле процесса регенерации костной ткани методом измерений по одной точке врачу зачастую затруднительно определить значение параметров здоровой ткани в связи с тем, что не всегда есть возможность произвести съем информации с аналогичного участка симметричной конечности. Определенную трудность так же вызывают неравнозначные данные у людей с разной комплекцией или с сопутствующей патологией организма. В таких случаях необходим большой банк данных измерений, что невозможно в течение первых 3-5 лет применения данной методики для определения регенерации костной ткани.
Наряду с перечисленными затруднениями при определении параметров костной ткани по одной точке (с контрольными замерами на симметричной конечности) определенное влияние на результаты замеров оказывают метеоусловия при их проведении. На рисунке 4.13. приведена зависимость модуля комплексного сопротивления костной ткани от изменения атмосферного давления и влажности при проведении замеров
Таким образом, при проведении измерения по одной точке, к методической и инструментальной погрешностям добавляется погрешность, обусловленная изменением метеоусловий.
Выходом из сложившейся ситуации, а также значительным повышением точности показаний может служить метод, основанный на съеме информации не по одной точке в месте перелома кости или остеотомии наряду с контрольными замерами на симметричной конечности, а по трем точкам только на травмированной конечности -непосредственно в месте травмы, а также на небольшом удалении от него в обе стороны. Минимальное расстояние между точками съема данных (1 - 2 и 2-3) должно быть не менее 8мм для исключения получения замеряемых параметров в травмированной области костной ткани при съеме информации в точках 1 и 3. Это расстояние также не должно превышать 8см для исключения нелинейности значений параметров костной ткани при проведении замеров. Схема наложения электродов при таком способе показана на рисунке 4.14
