Системи для дослідження органів дихання

Як і у разі дослідження серцево-судинної системи при дослідженні системи дихання інформаційні потоки можуть містити значне число показників. Вибір набору реєстрованих показників, як і раніше, визначається конкретним завданням дослідження. Для кожного з реєстрованих показників існують відповідні спеціалізовані системи. Тут обмежимося розглядом систем для дослідження функції зовнішнього дихання.

Дослідження функцій легенів.

Клініко-діагностичні можливості портативної системи збору аналізу даних дозволяє проводити лабораторні дослідження дихальної системи і катетеризацію серця. За допомогою керованих модулів можна стискати біопотенціали, показники тиску і температури.

Для полегшення дослідження функцій легенів традиційний спірометр сполучають з мікропроцесором. Такі системи постачання індикаторами для полегшення введення з клавіатури даних про хворому, часі доби і навколишній температурі. За наслідками фіксованого вдиху і max можливою для хворого вентиляцію легенів мікрокомп'ютером обчислюються і друкують з поправкою на температуру 13 показників.

Мікрокопютер здійснює запит необхідних констант у оператора, зберігання даних об'ємі легенів, життєвій ємкості легенів, об'ємі форсованого видиху. Обробка даних про функцію легенів проводиться за допомогою двох мікропроцесорів. Пацієнт вдихає повітря в сильфон спірометра, а потім вдихає його назад.

Два цих мікропроцесора утворюють систему для визначення об'ємної витрати повітря в масштабі реального часу, крім того, здійснюється скорочений статистичний аналіз даних. На підставі отриманих даних лікар може зробити вивід про стан легенів хворого і встановити ступінь тяжкості такого захворювання, як астма. Ще за допомогою мікропроцесора визначається ступінь розтяжності легеневої тканини.

Робиться так: у повітряні шляхи хворого вводиться порції повітря із швидкістю 400 мл/с. При цьому зменшується тиск і величина потоку повітря у повітряних шляхах оскільки розтяжність легенів назад пропорційна наростанню тиску і прямо пропорційна величині потоку, комп'ютер за наслідками введення однієї пропорції повітря за один цикл дихання обчислює ступінь розтяжності легеневої тканини.

Комп'ютерне дослідження функції зовнішнього дихання

Методи аналізу параметрів дихання. Для дослідження функції зовнішнього дихання з числа показників, приведених в таблиці 8.2, зазвичай використовуються пневмотахограма (ПТГ) і плевральний тиск (ПД). Розглянемо докладніше методи аналізу ПТГ і ПД.

Криві ПТГ і ПД взаємозв'язані і часто аналізуються спільно. Найбільшу складність представляє визначення моментів почала і кінця вдихів. Найзручніше виділяти дихальні цикли кривій ПТГ по перетинах нульового рівня. Проте завдання ускладнюється зважаючи на присутність перешкод. Оскільки частотний спектр ПТГ і шумового сигналу близькі і перекриваються, метод фільтрації неефективний. Тому доцільне використання логічних алгоритмів з тимчасовою селекцією перешкод. Після формування масивів крапок почав і кінців вдихів, по кривим ПТГ і ПД визначаються значення характерних крапок. Екстремальні значення ПД і ПТГ при вдиху і видиху можуть визначатися методом перебору, зважаючи на відносно невелику кількість крапок і достатньої гладкості кривих.

На прикладі аналізу системи дихання покажемо деякі способи визначення похідних показників по первинно вимірюваним. Методи оцінки параметрів системи зовнішнього дихання можуть бути засновані на однокамерній моделі механіки і газообміну в легенів. Необхідно розраховувати параметри кожного дихального циклу (окремо для вдиху і видиху) і потім усереднювати за період вимірювання.

Значення об'ємів вдиху і видиху можуть бути визначені шляхом чисельної інтеграції кривої ПТГ за період вдиху (видиху). Інтеграція може здійснюватися методом прямокутників зважаючи на щодо високої частоти дискретизації

ПТГ і ПД дозволяють розрахувати основні параметри системи зовнішнього дихання відповідно до приведених вище співвідношень.

МПКС для дослідження функції зовнішнього дихання. Фірмами випускаються різні системи для дослідження функції зовнішнього дихання: комп'ютерний спірометр «СпироТест_РС» («Нейрософт», Іванові), пневмотахограф «Спіропан» (Микардлана, Санкт-Петербург), спірометр С-ОЗА («СКТБ «Біо-фізпрібор», Санкт-Петербург), комп'ютерний професійний спироанализатор «Этон-01-22» (Етон, Москва) і ряд інших.

Для прикладу розглянемо систему «Спіроаналізатор «Діамантів (Діамант, Санкт-Петербург). Це комп'ютерна система для дослідження і оцінки механічних властивостей апарату вентиляції людини, призначена для діагностики і контролю ефективності лікувально-профілактичних заходів в різних областях охорони здоров'я. Система дозволяє проводити:

— спирографические дослідження;

— дослідження відносин «потік-об'єм» під час форсованого видиху;

— інгаляційні бронхолитические і провокаційні проби;

— автоматизовану оцінку стану дихальної системи і динаміки її змін.

Виконання стандартного дослідження займає близько 5 мин.

Апаратна система виконана у вигляді пневмотахометра, що підключається до комп'ютера типу IBM РС за допомогою інтерфейсу RS-232C. Межі вимірювання системи: по потоку — 0-18 л/с; за об'ємом - 0-10 л. Похибка вимірювань менше 3 %. Опір потоку у вимірювальній трубці — 10. мм Н2О. Дихальна трубка легко розбирається і дезинфікується, при вимірюванні використовуються одноразові змінні загубники. Для калібрування системи використовується прецизійний шприц об'ємом 1 мл.

Програмне забезпечення надає користувачеві «дружний» інтерфейс: наочне представлення інформації на екрані монітора, використання набору «меню» і маніпулятора «миша», наявність контекстнозалежної довідкової системи і ін.

На етапі підготовки обстеження здійснюється введення даних про пацієнта і про стан навколишнього середовища (температура, тиск, вологість), вибір режиму обстеження (спирография або «потік-об'єм»), проводиться калібрування пневмотахометра. У режимі «потік-об'єм» задається спосіб обробки кривої: по одиночній кривій або по тій, що огинає з трьох тестів. Крім того, проводиться вибір системи належних величин.

При проведенні обстеження забезпечується оперативний контроль.

На етапі перегляду і редагування запису здійснюється автоматична розмітка, тобто контроль якості виконання тесту, пошук найбільш репрезентативної ділянки кривою. Передбачена також ручна корекція — можливість вибору альтернативної ділянки кривою для обраховування.

Етап обчислювального аналізу дозволяє провести обчислення необхідних показників. При спирографії відображаються показники: життєві ємкості легенів вдиху і видиху, дихальний об'єм, частота дихання, часи вдиху і видиху, їх відношення, хвилинний об'єм дихання і т.д. (всього 11 показників). При форсованому видиху — життєва ємкість легенів при вдиху, форсована життєва ємкість легенів, об'єм форсованого вдиху, час видиху і т.п. (всього 12 показників). Важливою особливістю даної системи є розрахунок індивідуальних належних показників для обстежуваного пацієнта і їх зіставлення з отриманими в обстеженні, що проводиться. Передбачена можливість зіставлення поточних показників з отриманими раніше.

Оформлення висновку виконується в автоматизованому режимі: система пропонує оцінку стану дихальної системи (синдромальне) і динаміки її змін і надає можливості для редагування висновку.

На етапі «робота з архівом» забезпечується збереження результатів дослідження в електронному архіві і на папері. База даних на пацієнтів підтримує 7 архівів по 24 000 спостережень в кожному. Пошук в архіві здійснюється в режимі перегляду.