Рис.1 Поле внутренних температур. Внутрипротоковая форма рака левой молочной железы.

Рис.2 Поле внутренних температур. Норма.

Для отечно-инфильтративной формы рака молочной железы, в отличие от внутрипротоковой формы рака, характерно повышение температуры на 1,0…1,5°С почти во всей пораженной железе. На рис.3 показано поле внутренних температур пациентки, страдающей отечно-инфильтративной формой рака правой молочной железы.

Рис.3 Поле внутренних температур. Отечно- инфильтративная форма рака правой молочной железы.

РТМ-признаки отечно-инфильтративной формы рака сходны с признаками острого мастита, однако безвредность РТМ-

обследований позволяет при подозрении на острый мастит провести консервативное лечение и сравнить результаты РТМобследований в динамике.

На рис.4 четко прослеживается положительная динамика после лечения, заметная по снижению температуры более чем на 2°С и значительному уменьшению термоасимметрии.

Рис.4 Подтвержден неонкологический характер заболевания

Исследования, показали, что РТМдиагностика позволяет достаточно четко разделить пролиферативные формы мастопатии и фиброаденомы от мастопатии и фиброаденомы без пролиферации и, таким образом, выделить пациентов, у которых при неблагоприятных условиях может возникнуть рак молочной железы и которым требуется пройти комплексное обследование в специализированных центрах.

Другие аппаратные методы диагностики не обладают способностью выявления пациентов с пролиферативной формой фиброаденомы и мастопатии, так как фиксируют существующие структурные изменения тканей молочной железы. РТМ-диагностика дает информацию врачу о наличии активных процессов в молочной железе.

Заключение и некоторые перспективы

Проведенные исследования, клинические испытания и опыт использования радиотермометров в ведущих онкологических учреждениях показали, что микроволновая радиотермометрия весьма эффективна для ранней диагностики рака молочной железы. Обладая абсолютной безвредностью, она позволяет на ранней стадии выявить пациентов с аномальными термограммами, которым необходимо провести комплексное обследование молочных желез. На данном этапе развития этот метод по чувствительности сопоставим с данными маммографии и УЗИ. Метод представляет особый интерес при диагностике молодых женщин, у которых рентгеновские исследования малоэффективны. Безусловный интерес представляет использование микроволновой радиотермометрии для контроля за ходом лечения доброкачественных новообразований.

Представим функционирование лечебнопрофилактического учреждения как систему клинических процессов, протекающих в нём. Количество различных видов клинических процессов, протекающих в ЛПУ, является ограниченным числом. То есть, анализируя большое количество разнообразных ЛПУ, можно составить полное описание всех видов клинических аспектов. Так, практически во всех ЛПУ осуществляются однотипные действия: регистрация пациента, назначение обследования, выписка больничного листка и т.д. Поэтому клинические аспекты являются изучаемыми объектами и их можно описать на примере типичного ЛПУ. Таким образом, моделирование отдельно взятого процесса, выраженное в описании его особенностей, перечня необходимых для него функциональных атрибутов будет иметь схожий вид в любом ЛПУ.

В математическое описание предметной области включим следующие основные компоненты: пользователи, пользовательские функции и их характеристики, информационные элементы и отношения между ними. Исходя из этого, модель предметной области может быть представлена в виде семи мно-

жеств:

MпрО = F,H,P,O,Vвх,Vвых,R ,

пользовательских функций БД МИС;

H ={h j j =1, J} множество задач обра-

ботки данных для подготовки документов в БД МИС;

групп распределения прав доступа пользователей БД МИС;

V вх ={vl l Lвх} множество входящих

V =V вх V вых полное множество ин-

формационных потоков (элементов) предметной области;

R ={ry y =1,Y} множество отношений

(взаимосвязей) между компонентами

{F, H , P, O,V вх ,V вых}.

Для аналитического описания семантики системы опишем её с помощью булевых матриц смежности, которые описывают соответствующие отношения R между компонентами предметной области. Элементы данных матриц равны 1 , если между соответствующими компонентами имеется отношение (взаимосвязь), и равны 0, в противном случае.

Модель предметной области описывается помощью следующих булевых матриц смеж-

ности: FH=(fh)ij, FP=(fp)ik, FO=(fo)im, FV=(fv)il, HP=(hp)jk, HO=(ho)jm, HV=(hv)jl, OV=(ov)ml.

В качестве структурных элементов модели предметной области возьмём элементы

множеств O ={om m =1, M} и V. Полное множество структурных элементов обозначим через Dk: DK = {dl l =1, L }, L=M+Lвх+Lвых.

Под матрицей семантической смежности Bk будем понимать квадратную бинарную матрицу, проиндексированную по обеим осям множеством структурных элементов Dk и со-

bk

держащую запись ij =1, если на основании информации пользователей о семантической связности элементов k-го требования, между структурными элементами di и dj существует отношение R такое, что элемент di составляет (расширяет, дополняет и т.д.) смысловое со-

держание элемента dj и bijk =0 – в противном

случае.

Матрице Bk ставится в соответствие орграф информационной структуры k-го требования Gk(Dk, Uk), множеством вершин которого являются структурные элементы множест-

bk

ва Dk, а дуга (di,dj) соответствует записи ij =1, в матрице Bk. Таким образом, дуги орграфа G отражают наличие или отсутствие семантической связности между структурными элемен-

тами. Этот граф для рассматриваемой МИС имеет вид, представленный на рисунке1.

Для выявления взаимосвязей между структурными элементами, выделения групп информационных элементов и определения их состава с использованием матрицы Bk формируется матрица семантической достижимости Ak=(aij).

Под матрицей достижимости Ak будем понимать квадратную бинарную матрицу, проиндексированную одинаковым образом по обеим осям множества структурных элемен-

тов DK = {dl l = 1,L }. Запись aij=1 матрицы Ak соответствует наличию или смыслового от-

ношения достижимости R0 элемента dj из элемента di, diRodj. При этом считается, что элемент dj семантически достижим из элемента di, если на графе G существует путь от вершины di к вершине dj, имеющий определенное смысловое содержание. При этом отношение достижимости удовлетворяет условию транзитивности, т.е. если diRodn и dnRodj,

то diRodj, i, j, n = 1, 2, …, P(D).

Рисунок 1 – Граф G информационной структуры.

Матрица Ak даёт возможность определения множеств предшествования C(di) и дос-

тижимости F(di) di Dk . Множество C(di) формируется из элементов, соответствующих единичным записям в i-м столбце, а множество F(di) – из элементов, соответствующих единичным записям в i-й строке матрицы Ak. Анализ множеств C(di) позволяет выделить базовые типы структурных элементов, из которых конструируется k-я информационная структура – информационные элементы и группы. Информационным элементам соот-

ветствуют те элементы, для которых C(di)=0. На графе Gk им соответствуют висячие вершины. Такой вершиной является вершина d5

64

Для элемента d5 имеем: ∑a = 0 .

i=1 i5

Следовательно,C(d5)=0.

64

Для остальных элементов ∑aij > 0 для

i=1

j =1,4 и j = 6,64 .

Значит, множество информационных состоит из одного элемента d5, обозначим это

множество элементов через Dkд : Dkд = {d5 }.

Множество групп Dkг определяется из вы-

ражения: Dkг = Dk \ Dkд = {d1 − d 4 , d6 − d54 }. С целью упорядочивания групп по уровням иерархии в матрице Ak выделяется под-

матрица Akг = (aijkг ) , запись aijkг = 1 которой обозначает наличие связи между группами

группа достижима сама из себя.

Для матрицы Akг выделим для каждого

элемента множество предшествования и достижимости и их пересечения.

Группа diг Dkг принадлежит множеству

групп верхнего уровня p1, если

F(diг)∩C(diг)=F(diг).

На основании этого определения любые две группы одного и того же уровня либо не связаны друг с другом, либо имеются двусторонние связи (циклы) между этими элементами. Кроме того, условие F(diг)∩C(diг)=F(diг) обеспечивает то, что все связи из группы dгi к другим группам находятся на том же уровне, что и dгi , в то время как все связи от других групп к dгi находятся либо на том же уровне, либо на более низком уровне. Данное определение позволяет с использованием матри-

цы достижимости Akг разделить множество

групп Dkг на подмножества в соответствии с

уровнями pm, m=1,M0 их расположения. Для БД МИС имеем:

F( diг )∩C( diг )=F(diг), для i =1, 6,64 .

p1 = { d1г , d6г - d64г }.

Принадлежность остальных групп уров-

ням иерархии pm, m ≥2 определяется итеративным образом из соотноше-

ния:pm={ diг Dkг \p1\…\pm-1/Fm-1( diг )∩Cm-

1( diг )=Fm-1( diг )}, где Fm-1( diг ) и Cm-1( diг ) со-

ответственно, множества достижимости и

предшествования групп diг Dkг на подмно-

жестве Dkг \p1\…\pm-1.Исходя из этого, полу-

чим:

p2 = { d 2г }, p3 = { d3г }, p4 = { d 4г }.

Упорядочение групп позволяет выделить группы, являющиеся корневыми группами структуры и группы, занимающие промежуточное положение. Корневые группы определяют возможные точки входа в информационную структуру, а промежуточные расширяют сведения об информации, помещенной в корневых и вышележащих группах.

То есть, орграф информационной структуры Gk(Dk, Uk) матрицы Bk преобразуется к виду представленному на рисунке 2.

1 уровень

4 уровень

2 уровень

3 уровень

Рисунок 2 – Преобразованный граф Gk(Dk, Uk) информационной структуры.

Таким образом, рассмотренная выше методика анализа информационных требований пользователей и формирования графов информационных структур позволяет благодаря выделенным группам упростить исходный граф. Это упрощает дальнейший анализ предметной области.

ЛИТЕРАТУРА:

Кульба В.В., Ковалевский С.С., Косяченко С.А., Сиротюк В.О. Теоретические основы проектирования оптимальных структур распределённых баз данных. Серия «Информатизация России на пороге XXI века». -

М.:СИНТЕГ, 1999, 660 с.

исследуемого объекта. Для выделения полезного сигнала из амплитудномодулированного, снимаемого непосредственно с электродов, в структурную схему необходимо ввести блок детектирования сигнала. При амплитудной модуляции в качестве демодуляторов находят применение амплитудные или фазочувствительные детекторы. Величина импеданса тела человека лежит в пределах 100 - 600 Ом, величина амплитуды реограммы составляет 0,05 - 0,1 Ом. Очевидно, что напряжение с биообъекта необходимо усилить, а также отфильтровать фильтром низких частот (ФНЧ). Учитывая, что частотный спектр реограммы расположен в диапазоне 0,3 - 30 Гц, реоплетизмограммы - в пределах 0,5 Гц, верхнюю частоту фильтра во избежание фазовых искажений устанавливают в пределах 30 - 40 Гц.

Для построения многоканальных биоимпедансных исследовательских систем (БИИС) используют разделение каналов, так как одновременная синхронная регистрация импеданса тела человека позволяет получить информацию о распределении жидкости в организме по секторам. Кроме того, при измерении относительных изменений импеданса - реограммы - на разных частотах можно следить за изменением показателя гематокрита. Чаще всего такие системы основаны на частотном, гальваническом или временном разделении каналов. Гальваническое разделение каналов увеличивает количество электродов, прикладываемых к биообъекту (БО), а также не позволяет исключить взаимовлияние каналов через БО и не обеспечивает полной сопоставимости получаемых результатов. Аппаратура с временным разделением каналов (ВРК) также имеет свои особенности, главной из которых является импульсная форма сигнала и как следствие, немонохроматический спектральный состав зондирующего тока. Взаимодействие тока со сложным спектральным составом и импедансом системы электрод - биообъект - электрод, модуль и аргумент которого зависят от частоты, очевидно, может сопровождаться частотно - фазовыми искажениями входных сигналов и может явиться причиной увеличения погрешности реографических измерений. Частотное разделение каналов, предусматривающее смешение колебаний с генераторов разных частот, а затем выделение из измеренного сигнала информативных составляющих для каждой частоты, позволяет избежать усложнения схемы и не вносит дополнительной погрешности, как при гальваническом или временном разделении каналов. Получение величины импеданса тела для каждой частоты возможно с помощью различных фазочувст-

вительных детекторов, в частности, синхронных.

Поскольку при проведении измерений сопротивления тканей между измерительными электродами и информативным параметром является активная составляющая, то их применение позволяет полностью исключить влияние различных реактивных составляющих, как в измерительных цепях, так и в межэлектродном пространстве. Применение синхронного детектора (в отличие от обычного) улучшает отношение сигнал / шум и делает реографический канал практически нечувствительным к сетевой помехе (Рис.1.).

Рис. 1. Структурная схема многоканальной системы для оценки состояния человека при тяжелых травмах и во время операций.

Г1 и Г2 - задающие генераторы; ИСТ - источник стабильно тока; БЗП – блок безопасности пациента; ИУ - инструментальный усилитель; СД1, СД2 - синхронные детекторы для двух каналов; АЦП 1,АЦП 2, АЦП З - ана- лого-цифровые преобразователи; МК — микроконтроллер; ПК — персональный компьютер.

Синусоидальные колебания частотой 30 и 300 кГц с генераторов Г1 и Г2 соответственно поступают на источник стабильного тока (ИСТ), с которого затем зондирующий переменный ток постоянной амплитуды и частоты подается на электроды, подключенные к биообъекту. Напряжение с электродов, пропорциональное сопротивлению тела человека, поступает на вход детекторов СД1 и СД2 (инструментальные усилители), с помощью которых усиливается и детектируется (выделяет полезный сигнал «привязанный» к общей земле). С выходов детекторов выделенные сигналы поступают на входы фильтров нижних частот Ф1 и Ф2, где происходит фильтрация и дополнительное усиление сигналов, пропорциональных переменным составляющим сопротивления на низкой (порядка 30 кГц) и высокой (300 кГц) частотах. С выходов фильтров Ф1 и Ф2 сигналы поступают на вход аналого-цифрового преобразователя, затем в цифровом формате - в микроконтроллер МК. С выхода МК через устройство согласования УС происходит передача данных в персональный компьютер ПК, где происходит непосредственно обработка сигналов, и на экран монитора выдается информация в удобной для пользователя форме. Вообще, смысл использования второй частоты состоит в том,

что ток низкой частоты протекает только по объему внеклеточной жидкости, не проходя через мембраны клеток. Мембрана клетки представляет собой емкость, сопротивление которой на низкой частоте много больше сопротивления объема внеклеточной жидкости; на высокой частоте мембрана клетки уже не оказывает сопротивления току, поэтому ток высокой частоты протекает как по объему внеклеточной жидкости, гак и по объему клеточной жидкости.

Математическая модель будет выглядеть следующим образом :

где Vвкжi, Vовоi – динамика изменения объемов внеклеточной жидкости

σп – удельная проводимость плазмы R300i, R30i – динамика изменений базовых

составляющих на частотах 300 и 30 кГц соответственно

L – рост человека

Таким образом, можно определить перераспределения жидкости используя простой и неинвазивный метод в режиме реального времени.

Современное состояние научных исследований в медицине характеризуется постоянным увеличением и накоплением количественного и качественного разнообразия данных, что закладывает мощную информационную основу для их научного анализа и обобщения. Формируемые в результате исследований массивы медико-биологической информации представляют собой разнообразные и разнородные по источникам, методам получения и т.п. данные клинических испытаний или биологического эксперимента, мониторинга или просто рутинных действий клинициста [1].

К сожалению, зачастую эти данные хранятся в несистематизированном и разрозненном виде, например, в виде отдельных баз данных (БД). Проводить анализ или какимлибо образом обрабатывать такую информацию достаточно сложно, и практически невозможно сделать такую работу исследователю, не имеющему специальной подготовки по администрированию БД, особенно если

необходимо работать с данными, содержащимися не в одной, а в нескольких не связанных друг с другом БД.

Для решения этой проблемы нами было реализовано приложение, получившее название "ИСД БиоМед" – интегрированная система биомедицинских данных.

"ИСД БиоМед" – приложение, обеспечивающее возможность интеграции данных различных экспериментов в единую систему данных. В основе программы лежит возможность пополнения некоторой базы данных информацией не только какого-либо фиксированного набора показателей, который создан при проектировании базы данных, но и новыми показателями со своими атрибутами описания по мере необходимости. Кроме того, в программу была заложена возможность формирования массива данных из результатов различных экспериментов, задавая некоторые условия выбора данных.

Приложение предназначено для специализированной работы с базами данных меди-

511

цинской тематики. Программа поддерживает как создание, так и непосредственную работу с ранее созданными БД.

Основу системы составляют 3 статические таблицы БД (БД показателей, БД бланков, БД пациентов), приложение БД – сам программный модуль ИСД БиоМед, а также динамически создающиеся таблицы БД (БД экспериментов). Общая структура программного комплекса и взаимосвязь таблиц БД представлена на рис.1.

Рис. 1. Общая структура программного комплекса и взаимосвязь таблиц БД. 1 – связи, обеспечивающие прямой доступ приложения к базам данных. 2 – структурные связи, реализованные в самих таблицах БД для решения различных задач. 3 – ключевая связь, позволяющая приложению создавать и рабо-

тать с созданными БД.

Таблица БД «Показатели» содержит информацию о различных лабораторных, клинических, биофизических, биохимических и других показателях. Эта БД заполняется исследователем по мере необходимости и содержит такую информацию о показателе как его наименование, единица измерения, тип (текст, число, дата) и возможный комментарий.

Таблица БД «Пациенты» включает в себя информацию о пациентах: фамилия, имя, отчество, дата рождения, пол, контактная информация, возможный комментарий.

Таблица БД «Бланки» – ключевая таблица системы ИСД БиоМед. Она хранит информацию о бланках исследования. Каждый бланк создается для конкретного исследования. Бланк содержит информацию о том, какие показатели входят в его состав, какие данные о пациенте в нем содержится, также бланк имеет название и возможный комментарий. И уже на основе бланка исследования создается БД «Эксперимент», поля которой – это определенные исследователем показатели, выбранные из БД «Показатели» и необходимая информация о пациенте.

Рис 2. Главное окно приложения. Перечислены основные, расположенные по группам задачи.

Уникальность приложения состоит в том, что этапы проектирования и создания БД производятся самим врачем-исследователем, он сам решает какие показатели и в какой последовательности должны входить в состав бланка, на основе которого формируется база данных, связанного с ним. (рис. 3). Интерфейс приложения продуман для простого и интуитивно понятного обращения пользователя. В главном окне приложения расположены по группам основные задачи, решаемые с помощью ИСД БиоМед (рис 2).

Помимо создания БД приложение поддерживает работу с уже созданными БД. Исследователь может открыть БД какого-либо эксперимента и добавить в него информацию.

Рис. 3. Окно приложения в режиме создания бланка. Исследователь выбирает необходимые для эксперимента показатели и информацию о пациенте.

В программе также реализованы просмотр и печать БД «Пациенты», БД «Показатели», БД «Бланки», причем распечатанный вариант одной из записей БД «Бланки» может служить исходным бланком для хранения результатов исследования «на бумаге», с по-

следующим занесением в БД «Эксперимент» на персональном компьютере.

Важная особенность приложения – это возможность формирования выборки из различных баз данных (созданных с использованием ИСД БиоМед) по определенным условиям, удовлетворяющим интересам исследователя (рис 4.). Формирование осуществляется поэтапно. Сначала пользователь определяет, из каких доступных баз данных будет сформирована выборка, а также какие показатели и информация о пациенте будут входить в результирующую таблицу – выборку. На следующем этапе исследователь определяет условия отбора записей, например, указывает интересующие границы изменения какого-либо показателя или определяет критерий вхождения записи в результирующую выборку по наличию или отсутствию определенного выражения в текстовом поле. На последнем этапе ИСД БиоМед производит отбор записей из всех баз данных, удовлетворяющих заданным условиям. Полученную выборку пользователь может сохранить в различных форматах (в текстовом файле, файле с разделителями) для последующей работы, например для статистической обработки.

Рис. 4. Окна приложения в режиме формирования выборки. Пошаговое создание выборки из различных баз данных по критериям, интересующим исследователя.

В виду того, что данные, хранимые в БД, могут обладать определенной степенью уникальности и их изменение или удаление может быть нежелательно, в программе предусмотрено разграничение доступа: вход в базу в режиме администратора (требуется ввести пароль доступа), с возможностью редактирования и/или удаления данных в основных БД или в режиме пользователь. В последнем случае разрешается только просмотр БД и формирование выборки.

Таким образом, разработанное приложение может с успехом применяться для интеграции результатов при проведении различных экспериментов, особенно актуально его применение при организации исследований объединенных единой научной тематикой. Также весьма эффективно приложение может быть использовано при хранении данных, полученных в различных клинических лабораториях.

Приложение создано в среде Delphi 7.0 с использованием стандартных компонент.

Системные требования: ПК с процессо-

ром семейств Intel Pentium/Celeron/Xeon, AMD K6/ Athlon/Duron или совместимым с ними процессором, с тактовой частотой не менее 400 МГц. Операционная система Microsoft Windows 2000/ XP. Оперативная память не менее 64 Мб. Свободное место на жестком диске: не менее 5 Мб для установки программного модуля, и необходимый объем на диске по мере увеличения размера баз данных.

ЛИТЕРАТУРА:

1.Фокин В.А., Новикова Т.В., Пеккер Я.С., Новицкий В.В. Концепция банка данных научных исследований в медицине. Сибирский медицинский журнал, 2000. №4, 32-35 с

2.Хомоненко А.Д., Гофман В.Э. Работа с базами данных в Delpi.-СПб.:БХВ- Петербург,2005.-640 с

3.Фаронов В.В. Программирование баз данных в Delphi 7. Учебный курс.-

СПб.:Питер,2005.-459 с.

Система внешнего дыхания является частью газотранспортной системы, обеспечивающей перенос газов между атмосферой и кровью. Подобно многим другим функциональным системам организма, она работает по существу ради достижения одной единственной цели – гомеостаза, возвращения к исходному уровню биохимических характеристик гуморальной среды организма, меняющихся в процессе жизнедеятельности. Если в качестве внутренней среды организма рассматривать притекающую к тканям артериальную кровь, то процессы поддержания газового состава этой среды на стабильном уровне осуществляются именно в результате деятельности системы внешнего дыхания.

Свою гомеостатическую функцию система внешнего дыхания осуществляет путем транспорта газов между атмосферой и кровью легочных капилляров. Такой транспорт оказывается возможным в результате сочетания двух механических процессов (движение крови по капиллярам малого круга и воздуха в дыхательных путях) с биофизическим процессом диффузии газов между альвеолярным воздухом и кровью.

Система внешнего дыхания обеспечивает стабилизацию газового состава внутренней среды организма. В выполнении этой задачи принимают частичное участие и некоторые другие органы и системы, например, почки, система кровообращения, центральная нервная система, однако система внешнего дыхания играет ведущую роль.

Существуют различные методы изучения системы внешнего дыхания - общеклинические исследования больных, их принято подразделять на изучение субъективных данных и объективное обследование и сведения об анамнезе. Комплексное исследование позволяет сформулировать первоначальную диагностическую гипотезу и составить план последующего целенаправленного исследования специальными методами. Объективное же исследование является ключевым, так как оно производит непосредственное изучение, а это: осмотр грудной клетки, цвет кожи и видимых слизистых оболочек, влажность кожи, голосовое дрожание, ослабление или отсут-

514

ствие дыхания над отдельными участками лёгочной ткани и многое другое. Всё это производится либо визуально, так и с помощью медицинской аппаратуры, позволяющей получать более точные и объективные диагностические показатели.

Качественную оценку работы системы внешнего дыхания определяет раздел физиологии – механика дыхания. Рассматривает отношения и изменения трех величин — давления (P), объема (V) и потока (V).

Исследования механики дыхания, выполненные с помощью современных инструментальных методов, дают обширную картину состояния аппарата вентиляции легких и позволяют обнаружить нарушения его функций. Поиск патологических нарушений ведётся главным образом путём применения методик, позволяющих составить суждение о величине сопротивлений отдельных структур дыхательного аппарата. Выявление сопротивлений и определение локализации этих изменений в большинстве случаев позволяют выявить причину нарушений дыхательного акта.

Одним из самых распространённых методов исследования механики дыхания является метод, основанный на вращении крыльчатки и регистрации частоты её вращения с помощью свето- и фотодиодов. При этом основной проблемой этого метода является его чувствительность, причиной которой является трение на оси вращения самой крыльчатки. Это не позволяем снимать некоторые основные показатели, из-за возникающей большой погрешности. К ним можно отнести регистрацию очень слабого дыхания, а так же дрожания.

При разработке данного прибора предполагалось получить альтернативный метод, основанный на другом физическом принципе и получить при этом метод позволяющий снимать более точные диагностические показатели с пациентов.

Предлагаемый метод основан на регистрации сопротивления термодатчика – термоанемометра (см. рисунок).

Разработанная конструкция датчика снимает различные показатели механики органов дыхания: скорость (мгновенную и среднюю) воздушного потока, частоту, объём (глубину) дыхания, минутный объём и др. Позволяет производить исследования свободного дыхания, не принуждая пациентов к дыханию через ротовую полость. А также исключает постоянную поддержку трубки, через которую производится дыхание, самим пациентом. Это позволяет исключить возникновение дополнительных погрешностей при получении результатов связанных с дополнительным психическим напряжением пациента, вызванным не текущим состоянием органов дыхания, а неудобством.

Прибор состоит из двух частей. Первая – датчик, который в свою очередь состоит из трубки, маски, в которую вставляется эта трубка, и из чувствительного элемента, расположенного специальным образом в трубке, через которую и происходит движение воздушного потока. Вторая часть это прибор, в котором происходит анализ и расчёт полученного сигнала, его обработка. На самом приборе отображаются только основные диагностические показатели. А для более глубокого анализа основных и расчёту дополнительных параметров прибор необходимо соединить с ПК и все полученные при исследовании параметры параллельно обрабатываются соответствующим программным обеспечением.

По получаемым с прибора показателям можно судить и о таких важных параметрах биообъекта, как лёгочные объёмы и ёмкости (см. рисунок).

К лёгочным объёмам относят: резервный объём вдоха (РОВД), дыхательный объём

(ДО), резервный объём выдоха (РОВЫД). Лёгочные ёмкости: жизненная ёмкость лёгких

(ЖЁЛ), ёмкость вдоха (ЕВД).

Все перечисленные параметры можно получить только расчётным путем. Основным же снимаемым показателем является скорость воздушного потока, возникающего в трубке при дыхании.

На расположенном, на приборе небольшом жидкокристаллическом дисплее, можно наблюдать за процессом дыхания, отображаемом в виде зависимости скорости от времени. И других двух, уже расчётных, параметров: ЧД – частота дыхания и МОД – минутный объём дыхания.

О скорости воздушного потока судят по изменению сопротивления чувствительного элемента датчика. ЧД определяется по периодам вдоха и выдоха, а минутный объём определяется исходя из скорости воздушного потока, прошедшего через определённое сечение трубки.

Прибор работает по следующей схеме. С микропроцессорного устройства подаётся сигнал на усилитель, далее он преобразуется определённым образом и подаётся на датчик для его нагрева. Затем с датчика снимается сигнал и подаётся на дифференциальный усилитель (ДУ), и после оцифровки подаётся в МП для его обработки и на специальное устройство для передачи снимаемых показателей в ПК. Обработанные результаты подаются на ЖК-дисплей (см. рисунок).

При различных режимах дыхания пациента скорость и период могут изменяться в больших пределах. Поэтому для настройки максимального уровня отображаемой амплитуды и развёртки по времени на приборе имеются специальные кнопки.

Датчик сделан таким образом, что при поломке любой из его частей заменить их не составит большого труда. Что так же немаловажно при его стерилизации. В общем, вся конструкция прибора имеет удобную форму, как для использования, так и для ремонта.

Необходимые условия при обследовании: наличие специального помещения, микроклимат которого соответствует принятым са- нитарно-гигиеническим нормам, изменение температуры и влажности в допустимых пределах. Большое значение имеет освещённость, влажность, уровень шума. Всё это может отразиться не только на работе прибора, но и на состоянии пациента.

При соблюдении всех правел эксплуатации данного прибора, он является в диагностическом плане наиболее широким.

позволяет видеть изменения оптических свойств тканей, по которым можно определить целый ряд параметров кровообращения, и которые характеризуют процессы жизнедеятельности организма. Основными регистрируемыми параметрами, по которым можно судить о кровотоке в исследуемом органе являются амплитуда пульсаций кровенаполнения и показатель оксигенации.

В настоящее время существует множество разнообразных фотоплетизмографических устройств, но их исполнение не рассчитано на хирургическое применение - для измерения параметров кровотока непосредственно на бронхе.

Для неинвазивного определения оксигенации крови в «поле зрения» оптоэлектрического датчика помещается участок главного бронха, содержащего артериальные сосуды. В этом случае сигнал с выхода датчика, пропорциональный абсорбции света, проходящего через ткани, включает две составляющие: пульсирующую компоненту, обусловленную изменением объема артериальной крови при каждом сердечном сокращении, и постоянную “базовую” составляющую, определяемую оптическими свойствами кожи, венозной и капиллярной крови и других тканей исследуемого участка.

Путем анализа формы сигнала фотоплетизмограммы можно выделить его фрагменты, соответствующие моментам систоличе-

ского выброса. Именно в эти короткие промежутки времени на вершине систолы удается наиболее точно определить оксигенацию артериальной крови кислородом.

Для определения показателя оксигенации используется методика двухлучевой спектрофотометрии. Измерение абсорбции света производится в моменты систолического выброса, то есть в моменты максимума амплитуды сигнала датчика для двух длин волн излучения. Для этой цели используются два датчика с различными излучателями, отличающимися спектральными характеристиками, и одинаковыми фотоприемниками излучения.

Рис. 1. Определение места резекции на главном бронхе

Для повышения точности определения оксигенации используется нормирование сигналов поглощения света, для чего измеряется постоянная составляющая в моменты диастолы А= и находится отношение амплитуды пульсирующей составляющей A≈ к величине А=

Эта процедура выполняется для каждой длины волны излучения. Нормированная величина поглощения не зависит от интенсивности излучения светодиодов, а опреде-

ляется только оптичес-кими свойствами живой ткани.

Для получения значений оксигенации рассчитывают отношение нормированных величин поглощения света R для двух выбранных длин волн

где индекс кр - относится к абсорбции в красной области спектра, инф - в инфракрасной области спектра.

Величина R эмпирически связана со значениями оксигенации калибровочной зависи-

мостью, полученной в процессе градуировки прибора.

Также важным является параметр пульсаций кровотока V, который определяется по формуле

где А≈ - значение амплитуды переменной составляющей сигнала; k – значение амплитуды переменной составляющей сигнала, полученное при калибровке.

Функциональная схема устройства представлена на рисунке 2.

У прибора имеется два идентичных канала измерения «красный» и «инфракрасный», которые отличаются типом излучателя и коэффициентами усиления в приемном тракте После включения устройства, микроконтроллер подает код на цифро-аналоговый преобразователь, который вырабатывает аналоговое напряжение для питания светодиодов. Затем через аналоговый коммутатор, управление которым осуществляется также микроконтроллером, это напряжение поступает на соответствующий преобразователь напряжение-ток воздействуя на определен-

ный светодиод.

Начинает работать «инфракрасный» канал. Сгенерированное светодиодом инфракрасное излучение проходит через главный бронх и воспринимается соответствующим фотодиодом. Электрический сигнал с фотодиода усиливается, после чего фильтр верхних частот убирает постоянную составляющую этого сигнала, а затем фильтр нижних частот подавляет высокочастотные помехи.

Полученный сигнал поступает в микроконтроллер, где происходит его обработка, измерение амплитуды, определение относительного параметра пульсаций кровотока и вывод на экран графического ЖКИ фотоплетизмограммы.

Далее, под управлением микроконтроллера, начинает работать «красный» канал. Здесь сигнал проходит через аналоговый тракт, аналогичный «инфракрасному» каналу. В микроконтроллере происходит его обработка, и измерение амплитуды. Затем определяется показатель оксигенации. После чего происходит вывод значений полученных параметров на экран графического ЖКИ.

Таким образом, фотометрический измеритель параметров кровотока бронха позволяет интраоперационно определить оптимальный уровень резекции главного бронха в области, приближенной к карине трахеи, по критерию максимума интрамурального кровотока в ней и дополнительному параметру – показателю оксигенации. Целью дальнейшего развития и совершенствования предлагаемой методики и устройства являются повышение точности, уменьшение стоимости, расширение набора контролируемых параметров.

ЛИТЕРАТУРА:

1.Сучила А. Причины и профилактика послерезекционных бронхиальных свищей. Автореферат. Вильнюс, 1964.

2.Л.И. Калакутский, Э.С. Манелис Аппаратура и методы клинического мониторинга, М.: Высшая школа, 2004,156 с.

Рис.2. Азимутальное распределение угла вылета α электронов на орбиту освобождения при выводе секторной обмоткой смещения протяженностью 1800

Применение в бетатронах специальных полюсов гребневой конструкции привело к увеличению фокусирующих свойств поля бетатрона, позволило повысить мощность дозы излучения, облегчило эффективный вывод электронного пучка [2].

Для медицинской практики требуется электронный пучок, сформированный определенным образом, чтобы создать необходимую дозу в облучаемом патологическом очаге при значительно меньших поглощенных дозах в здоровых тканях.

Несмотря на достаточно большой срок успешного использования бетатрона с азимутальной вариацией поля в практических целях до последнего времени не было точного описания конфигурации магнитного поля в рабочем зазоре ускорителя. Большинство авторов применяли упрощенный подход к описанию распределения магнитного поля в рабочем зазоре полюсов бетатрона. Чаще всего при этом использовали экспериментально снятое, путем усреднения по азимуту, магнитное поле в медианной плоскости ускорителя, которое затем подправляли путем введения дополнительных параметров, описывающих азимутальную вариацию поля [3]. Такое приближение справедливо только в медианной плоскости ускорителя и не позволяет правильно исследовать динамику электронного пучка в момент инжекции, цикла ускорения и вывода пучка.

Рис.1. Временное распределение электронов выведенного пучка в зависимости от длительности импульса тока в обмотке: 1- импульс выведенного пучка; 2- ток в обмотке

В данной работе впервые исследована динамика электронного пучка в электромагнитном поле бетатрона с азимутальной вариацией. Для расчетов использовали распределение магнитного поля, построенное в соответствии с теоретической моделью [4].

Изучение динамики частиц в периодически изменяющемся по азимуту электромагнитном поле бетатрона основывалось на численном моделировании процесса ускорения и вывода электронов согласно методике расчета, приведенной в работе [5].

Моделирование вывода электронного пучка осуществляли, используя дополнительное поле секторных обмоток смещения определенной протяженности по азимуту ϕ , кото-

рое накладывалось на основное управляющее поле бетатрона. Изменяя азимутальную ширину секторных обмоток φ и азимутальное положение обмоток относительно гребней полюса, можно определенным образом сформировать выводимый электронный пучок с параметрами, удовлетворяющими потребностям медицинской практики.

Ниже приведены результаты моделирования процесса формирования электронного пучка секторными обмотками вывода протя-

женностью по азимуту: 300 и 1800 . Все расчеты были проведены для электронного пучка, ускоряемого в камере малогабаритного бетатрона типа МИБ-6, с радиусом равновес-

ной орбиты r0 = 6 см и показателем спадания поля n0 = 0,667 . В расчетах за орбиту

освобождения была принята орбита радиусом rk = 8,21см.

При моделировании инжектор располагали в области гребня полюса на азимуте

ϕ = 00 и радиусе rn=1 , равном 7,48 см. Потери электронов на инжекторе не учитывали.

519

Расположение обмоток вывода выбирали таким образом, чтобы середина каждой обмотки совпадала с серединой гребня полюсов. При моделировании приняли, что величина вертикальной составляющей индукции магнитного поля секторных обмоток умень-

шается по радиусу по закону r0 / r .

Согласно расчетам величина амплитуды возмущающего поля составляет порядка 0,03B0. В результате ослабления основного управляющего поля бетатрона в пределах азимутальной ширины возмущающего поля обмотки вывода, амплитуда колебаний электронов около равновесной орбиты растет, и при достижении электронами орбиты освобождения, частицы покидают ускорительную камеру.

Полученная в расчетах зависимость угла вылета электронов α (угол между направле-

нием вектора скорости частицы Vr и радиусавектора r ) от азимута ϕ (рис. 2) показывает,

что углы α , характеризующие расходимость пучка в медианной плоскости, заключены в узком интервале. Видно, что частицы в момент вывода группируются на определенных азимутах, в результате согласованного действия фокусирующих сил поля, создаваемых гребневой конструкцией полюсов электромагнита бетатрона.

Анализ полученных распределений электронов по азимуту для обмоток вывода различной протяженности по азимуту (рис. 3), показал, что распределение электронов по азимуту не является непрерывным, а имеет дискретный характер, в отличие от вывода электронов из бетатрона с азимутальнооднородным полем. Видно, что плотность распределения частиц по азимуту зависит от азимутальной ширины секторной обмотки вывода: при очень короткой протяженности (по-

рядка 300 ) обмотки вывода распределение электронов близко к нормальному распределению и имеет более высокий максимум, в

отличие от широкой обмотки (1800 ).

Таким образом, можно сделать вывод, что электроны выводятся на определенных азимутах, соответствующих расположению гребней полюсов электромагнита бетатрона.

Необходимо отметить, что экспериментально дискретное распределение пучка по азимуту не наблюдается, что можно объяснить перемешиванием траекторий частиц, выходящих в краевое поле бетатрона и имеющих различные начальные углы вылета с орбиты освобождения.

Полученные результаты могут найти применение на практике при разработке и настройке устройств формирования и вывода электронного пучка из бетатрона с азиму-

тальной вариацией поля.

Около 15 % от общего количества больных составляют пациенты с травмами. Учитывая частоту, длительность лечения и нетрудоспособности, а также высокие экономические затраты, сокращение сроков реабилитации больных с повреждениями и заболеваниями опорно-двигательного аппарата имеет важное значение.

По данным различных авторов результаты современного лечения переломов оказываются примерно такими: койко-день - от 3 до 96, длительность иммобилизации - от 4 до 30 недель, сращения - от 4,7 до 32 недель и нетрудоспособности - от 1,6 до 12 месяцев. Определенные трудности представляет лечение внутрисуставных переломов, а также множественных и особенно огнестрельных переломов, лечение остеорепарации, сопровождающихся различными патофизиологическими нарушениями.

Остается актуальной проблема лечения замедленной консолидации и ложных суставов. Частота неудовлетворительных исходов достигает 27-33 %. При лечении ложных суставов длинных трубчатых костей средние сроки иммобилизации колеблются от 2 месяцев до года, сращения - от 4 до 12 месяцев и восстановления трудоспособности - от 5 до 14 месяцев. При длительном лечении ложных суставов увеличивается и частота осложнений, достигая 9,2-67,1 %.

Одним из самых эффективных методов лечения переломов костей является метод компрессии при помощи аппарата Илизарова, который значительно сокращает частоту осложнений, сроки сращения кости и восстановления трудоспособности по сравнению с иными методами.

В отличие от других методов с помощью аппарата Илизарова можно точно сопоставлять костные отломки без разреза и прочно их фиксировать в нужном положении, обеспечивая раннюю функциональную нагрузку буквально в ближайшие дни после операции. Это позволяет предотвратить развитие контрактур суставов и добиться сращения в короткие сроки.

Аппарат Илизарова широко используется

вразличных отраслях медицины:

-в травматологии для лечения диафизарных и околосуставных переломов различ-

ной сложности и локализации, в том числе открытых, осколочных и огнестрельных;

-в ортопедии для лечения врожденных и приобретенных дефектов, деформаций и укорочений костей конечностей, последствий травм – неправильно сросшихся переломов, дефектов костей, ложных суставов;

-в детской ортопедии – для увеличения роста при системных заболеваниях скелета, коррекции неравной длины ног, исправления различных деформаций;

-в эстетической хирургии для исправления кривизны ног, увеличения роста человека путем удлинения бедра или голени.

В настоящее время оказалось возможным добиться еще более коротких сроков остеосинтеза. На основе данных по электрофизиологии костной ткани все большее признание находит электростимуляция остеорепарации (ЭСО). Электростимуляция для направленной активизации процессов костного сращения получила развитие с установлением, того факта, что кость обладает пьезоэлектрическими свойствами. В ответ на механическую нагрузку кость генерирует определенные электрические потенциалы. В соответствии с изменением прикладываемых механических сил живая кость постоянно изменяет и адаптирует свою структуру. Эта закономерность в сочетании с генерацией электрических потенциалов, определенных для каждого вида нагрузки, говорит о возможности управления процессом костного сращения, с целью его ускорения, с помощью искусственно создаваемых в кости электрических потенциалов.

Особо следует отметить, что для успешной реализации всех возможностей метода Илизарова необходим высокий профессионализм врачей, в совершенстве владеющих этой методикой, которая считается одной из самых сложных в травматологии и ортопедии. Это связано с необходимостью постоянного контроля и периодической корректировкой положения частей пораженной кости.

Одной из проблем в травматологии и ортопедии является оценка состояния костной ткани при переломах, а также при удлинении конечностей. Состояние костного регенерата должно постоянно контролироваться в целях оптимизации сроков лечения больных, объективизации процесса определения зрелости

521

костного регенерата и снижения травматичности.

В настоящее время существует несколько методов контроля состояния костного регенерата. Основной - рентгеновский метод, снимок обычно делается с периодом 30 дней. Многие другие методы исследования костной ткани сегодня не могут широко использоваться в практической медицине по разным причинам: высокая стоимость (различные модификации магнитно-резонансной томографии), большая доза облучения (количественная компьютерная томография), большой разброс нормативных данных (исследования биохимических показателей костного метаболизма), дискомфорт пациента (биопсия кости). Наиболее приемлемый в настоящее время способ контроля - костная денситометрия (метод количественной оценки костной массы, определяющий потерю кальция в костной ткани с точностью до 2%) позволяет достаточно точно охарактеризовать течение репаративного процесса. Но несмотря на достаточно высокую точность оценки, этот метод тоже оказывает лучевую нагрузку на организм, имеет высокую стоимость и большие размеры применяемой аппаратуры, что ограничивает его применение.

Наиболее приемлемым из электрохимических методов для решения задачи контроля состояния костного регенерата является джоульметрический метод, позволяющий увеличить количество информативных признаков.

Метод прост в реализации, обладает высокой достоверностью и воспроизводимостью результатов. Он основан на оценке значений работ, затрачиваемых внешним источником тока на перевод исследуемого объекта, заключенного между измерительными электродами, из одного состояния в другое. Объект

изменяет внутреннее состояние под воздействием постоянного тока низкого напряжения, при этом структура объекта остается неизменной. Данная оценка косвенно связана с концентрацией ионообменных групп тканей и жидкостей биообъектов. Таким образом, измеряя значения работы, можно производить сравнительную оценку состояния биологических объектов.

Существование трех рассмотренных взаимодополняющих методов наводит на мысль об их объединении в контуре одной биотехнической системы. Основными задачами разработки и синтеза новой БТС являются:

-решение вопросов взаиморасположения частей конструкции в различных ситуациях;

-создание возможности для использования спиц фиксирующих кость в роли электродов электростимулятора и джоульметра;

-разработка электроприводов для перемещения отломков кости относительно друг друга;

-разработка схемы управления работы электроприводов;

-подбор оптимальных режимов и длительности как электростимуляции, так и диагностики.

Интеграция трех перспективных методов

водной БТС поможет решить множество различных проблем в области травматологии и ортопедии. В ближайшем будущем появится возможность сократить участие врача в процессе восстановления целостности кости, до минимума. Основной его задачей будет являться только установка и демонтаж аппарата. А сочетание электростимуляции остеорепарации с аппаратом Илизарова позволят максимально сократить сроки выздоровления пациента.

Несмотря на почти вековую историю, электрокардиография продолжает активно развиваться, оставаясь одним из основных по диагностической значимости и наиболее распространенным методом исследования сер- дечно-сосудистой системы, доступным для широкого круга людей.

Актуальность тематики не вызывает сомнения, так как болезни сердечно-сосудистой системы занимают одно из ведущих мест в структуре заболеваемости населения России и в значительной мере определяют уровень его временной и стойкой утраты трудоспособности и смертности.

Последние достижения в области регистрации и обработки данных позволяют выводить результаты исследования в очень удобной форме, вплоть до готового диагноза. Однако многие вопросы, касающиеся электрокардиограммы (ЭКГ), до сих пор остаются спорными и не имеют единого толкования.

Большинство современных средств системного анализа имеют программы автоматической интерпретации ЭКГ с выводом «неподтвержденного отчета» (электрокардиографического заключения). Результаты такого заключения очень часто содержат диагностические ошибки.

Проблемы возникновения ошибок при использовании в электрофизиологической практике системных средств анализа обусловлены рядом причин. Одна из них - электрическая активность тканей, сопротивление тканей, особенно кожи, а так же сопротивление на входе усилителя. Большое значение имеет постоянство нулевой линии. Стабильность зависит от качества электродов для съема ЭКГ, от величины входного сопротивления усилительной системы и величины кожного сопротивления[1]. На сигналы ЭКГ могут накладываться различного рода шумы и помехи. Основные источники это:

•влияние сетевых помех с частотой 50 Гц (или 60 Гц) и гармоник сетевого напряжения;

•влияние изменений параметров контакта электрода с кожей, приводящее к дрейфу постоянной составляющей;

•мышечные сокращения: при этом на сигнал ЭКГ накладываются сигналы типа миограммы (ЭМГ);

•дыхательные движения вызывают смещение постоянной составляющей;

•электромагнитные наводки от других электронных устройств, когда провода электродов ЭКГ играют роль антенн;

•высокочастотные шумы от других электронных устройств[2].

Необходимо отметить, что в целом реализация аппаратно-программных комплексов ЭКГ одинакова у разных производителей. При этом электрические характеристики комплексов определяются требованиями действующих стандартов к электрокардиографической аппаратуре, что обуславливает весьма сходные параметры практически всех имеющихся на рынке систем.

Проведенный анализ подтверждает, что выпускаемый в настоящее время стандартный клинический аппарат ЭКГ, в основном, работает в полосе частот от 0.05 Гц до 150Гц. Исходя из этого следует заметить, что при fн=0,05Гц наблюдается искажение низкочастотной составляющей ЭКГ, в частности сегмента ST и зубца Т, а это в свою очередь ведет к потере важной диагностической информации. Аналогично не менее важным параметром при регистрации ЭКГ является входной диапазон. QRS-комплекс может достигать 4-5 мВ, поэтому амплитудный диапазон должен быть не меньше. У большинства кардиографов, выпускаемых как в России, так

иза рубежом, входное напряжение лежит в диапазоне от 0.03 до 5 мВ. Однако движения пациента могут вызывать высокоамплитудные изменения входного сигнала. При этом на мониторе с диапазоном ±5-10мВ это приведет к выходу сигнала за пределы регистрации и отсутствию сигнала ЭКГ в записи в этот период, пока входные фильтры не установятся после возмущения.

В результате такой погрешности системой интерпретации ЭКГ обрабатывается искаженный сигнал, что может привести к трансформации артефактов в ту или иную фиктивную патологию[3].

Следует отметить, что в настоящее время на рынке появились электрокардиографы,

523

работающие в диапазоне частот (0-100) Гц, большое внимание уделяется повышению помехоустойчивости аппаратуры к сетевой помехе, способам обработки электрокардиографических сигналов с применением современной компьютерной техники.

Но, несмотря на это, большинство современных электрокардиографов применяют типовую схему построения аналого-цифровой части, которая имеет ряд технических ограничений и недостатков, отражающихся на потребительских свойствах.

Поэтому во избежание серьезных диагностических ошибок необходимо проводить исследования, в результате которых будут созданы качественно новые медицинские технологии функциональной диагностики различных органов и тканей человека, основанные на регистрации биоэлектрической активности.

Качество снимаемой электрокардиограммы зависит, прежде всего, от метрологических характеристик электродов.

В ФГНУ «НИИ интроскопии» с 1976 года была создана технология изготовления хлорсеребряных электродов многократного применения на базе пористой керамики, которые с 1991 года выпускаются серийно. Электроды имеют высокие метрологические характеристики, что подтверждено метрологическими испытаниями. Так, например, дрейф системы на постоянном токе «электрод-электролит- электрод» составляет (10-15) нВ/с и не превышает (10-15) мкВ за 1200 с наблюдения. Собственные шумы электродов в диапазоне от 0,01Гц до 10000 Гц на фоне шумов лучших операционных усилителей зарубежного производства, зарегистрировать невозможно изза их малого уровня.

Хлорсеребряные электроды получили наибольшее распространение; их выпускают одноразового и многоразового применения. Естественно, что одноразовые электроды предпочтительнее, так как они всегда готовы к употреблению и имеют большую клеящую поверхность, исключающую смещение электрода.

Для уменьшения дрейфа электродов на постоянном токе, в большинстве случаев, уменьшают величину входного тока биоусилителя, и тем самым снижают помехоустойчивость аппаратуры.

Для повышения помехоустойчивости медицинской электрокардиографической аппаратуры также необходима разработка новых методов обработки сигналов. Предлагается провести исследование возможности устранения влияния поляризационных помех, сетевой помехи при съеме биоэлектрической активности сердца человека путем нелиней-

ного амплитудно-фазового преобразования выходного сигнала биоусилителя.

При данном нелинейном преобразовании случайные по амплитуде и фазе помехи образуют суммо - разностные гармонические составляющие и не проходят на выход узкополосного фильтра, полезный сигнал, генерируемый исследуемым органом, проходит через узкополосный фильтр.

Фазовый метод позволяет практически исключить влияние поляризационных помех, а именно, устранить дрейф системы на постоянном токе.

Качество регистрации и цифровая обработка сигналов в значительной мере определяется типом аналого-цифрового преобразования. Применение современной элементной базы микроэлектроники в сочетании с фазовым методом обработки сигнала ЭКГ позволят создать принципиально новую схемотехнику аналого-цифровой части электрокардиографа, обладающую целым рядом преимуществ перед обычными приборами.

Все перечисленные новшества позволяют значительно повысить качество съема электрокардиосигнала в первичном звене сферы медицинского обслуживания за счет снижения шумов электродов и аппаратуры, увеличить их производительность, качество обработки биосигналов.

Можно констатировать несомненную научную и практическую перспективность дальнейшего проведения перечисленных исследований в области разработки технических средств и современных информационноизмерительных технологий для измерения постоянных, медленноменяющихся и высокочастотных составляющих биоэлектрической активности жизненно важных органов и тканей человека.

ЛИТЕРАТУРА:

1.http://www.doktor.ru/medinfo.

2.Компании-Бош Э., Хартманн Э. Электрокардиограф на базе микроконвертора //Компоненты и технологии, №6, 2004.-104- 108.

3.Бондаренко А.А. Проблемы современной электрокардиографии // Медицинская техника, №6, 2003.-С.36-39.

4.Автоматический анализ ЭКГ: проблемы и перспективы // Здравоохранение и медицинская техника, №1, февраль 2004.

5.Построение многоканальных цифровых электрокардиографов – http://www.cosmedtech.ru.

6.Плотников А.В., Прилуцкий Д.А., Селищев С.В. Миниатюрный цифровой суточ-

ный монитор ЭКГ - http://www.miee.ru.

Аппаратные методы исследования свойств кожи применяются для решения на- учно-технических задач в дерматологии, косметологии и физиологии. С помощью них можно подтверждать правильность постановки диагноза врачом-дерматологом, а также контролировать эффективность лечения, либо оценивать эффективность косметических средств.

Диагностика заболеваний, не только кожных, может проводится не только путем обследования внутренних органов, но и кожного покрова. Установлено, что изменение вязкоупругих свойств кожи в ряде случаев может быть связанно с патологией внутренних органов человека. Например, на определенной стадии заболевания почек появляется отек кожи, а его степень и динамика развития свидетельствуют о тяжести патологии. Вязкоупругие свойства кожи могут отражать возрастные изменения в организме.

На сегодняшний день основными методами, используемыми врачами для оценки состояния кожи, является внешний осмотр и оценка вязкоупругих свойств кожи путем пальпации. Однако количественных оценок которые однозначно бы характеризовали состояние кожного покрова врач дать не может.

Для диагностики заболеваний, симптомами которых являются изменения свойств кожных покровов, можно применить измерение механических, оптических, акустических и электрических параметров кожи неинвазивными методами in vivo. Приборы для таких измерений практически малоизвестны и не используются в медицинской практике.

Нами рассмотрен вопрос получения информации основанный на использовании пьезоэлектрических свойств кожного покрова. О том что кожный покров обладает пьезоэлектрическими свойствами известно из ряда

публикаций. Но каких-либо объективных оценок и исследований подтверждающих это явление в литературе не обнаружено, поэтому нами предпринята попытка подтвердить экспериментально и провести оценку пьезоэлектрических свойств кожного покрова, для этого была разработана идеология построения устройств которое позволило бы исследование пьезоэффекта кожного покрова.

Разработана структура устройства, которое должно позволить установить наличие пьезоэффекта и количественно оценить его проявление в различных случаях. В состав структуры входят: блок механического воздействия и измерения силы воздействия, блок измерения потенциалов кожи и устройство обработки полученных данных.

Алгоритм действия этого устройства следующий: исследуется сигнал с двух датчиков. Датчик усилия – измеряет силу воздействия. Второй датчик представляет собой измерительные электроды, с помощью которых отслеживается уровень электрического напряжения на выбранном участке. Сигналы с этих датчиков преобразуются из аналоговой формы в цифровую, а затем обрабатываются.

Измерительные электроды – два металлических проводника разной площади. Один большой (индифферентный электрод) более 5 см2, диаметр другого (точечный электрод) около 2 мм. Механическое воздействие производится точечным электродом. Объект измерений – участок кожного покрова, на котором удобно проводить измерения. Дифференциальный сигнал с электродов усиливается и поступает на АЦП встроенный в микроконтроллер. Механическая система необходима для того, чтобы управлять движением точечного электрода, т.е. чтобы электрод двигался поступательно вверх и вниз. Для того

Меняя направление вращения двигателя, мы меняем направление вращение зубчатого колеса. Таким образом, можно управлять направлением движения электрода. Процесс измерения начинается в момент начала движения электрода вниз и заканчивается в момент, когда он возвращается в исходное состояние.

Второй электрод большой площади (индифферентный) должен находится в некотором отдалении от измерительного электрода. Он используется для усреднения потенциала, т.е. измерения будут проводится относительно среднего значения потенциала, получаемого с индифферентного электрода.

Между электродами, в любой момент времени будет наблюдается разность потенциалов, причем ее значение постоянно меняется. Однако в его изменении можно наблюдать некоторую закономерность и при незначительных изменениях окружающей среды,

даже предсказывать изменения потенциалов. Следовательно, при проявлении пьезоэлектрических свойств к этому сигналу добавится постоянная состоявляющая.

Материалы электродов выбираются такими, чтобы они наименее всего подвергались окислению. Также следует учитывать то, что каждый материал по разному влияет на организм. Например существует ряд наблюдений, что серебро повышает регенерацию, обладает обеззараживающим действием.

Сигналы с электродов поступают на входы дифференциального усилителя, а далее на вход АЦП, встроенного в микроконтроллер. Данные с микроконтроллера поступают в ПЭВМ, через LPT порт. Аналогичным образом в ПЭВМ поступают данные с датчика усилия. С помощью ПЭВМ осуществляется управление двигателем, а также управление микроконтроллером.

Сформулированы технические требования которые предъявляются к функциональным узлам входящим в состав структуры, а именно: блок механического воздействия должен обеспечивать кратковременное воздействие на кожный покров, которое в идеальном случае приближающееся к функции Хевисайда, широко используемой при оценке свойств технических объектов, и не должно вносить ощутимых, необратимых изменений в структуру кожного покрова. Уровень воздействия оценивается с помощью прецизионного датчика усилия. Для измерения биопотенциалов применяется прецизионная измерительная схема. Необходимо выделить полезную

составляющую сигнала, защитить его от помех. В результате производится исследование зависимостей уровня усилия от уровня полученного электрического сигнала.

Основные достоинства данного мето-

да:

1)Неинвазивность метода.

2)Высокая скорость измерения.

3)Простота использования

4)Воспроизводимость результатов

На данный момент проработаны вопросы о механических свойствах кожных покровов. Классифицирован материал по данной тематике. Разработана принципиальная схема устройства.

Кальций - фосфатные соединения играют важную роль в биологических системах. Например, использование металлических имплантатов с покрытиями из разнообразных фосфатов кальция, имитирующих поверхность костной ткани, способно решить проблему расшатывания элементов аппаратов внешней фиксации, связанной с ухудшением границы раздела «кость / имплантат». Фазовый состав Са - Р покрытий должен быть аналогичен минеральному составу костной ткани. На сегодняшний день существуют множество разнообразных методов формирования кальций - фосфатных покрытий на поверхности металлов.

Наиболее технологичным и все чаще применяемым является микродуговой метод формирования покрытий в водных растворах электролитов, который позволяет создавать покрытия с заранее заданным фазовым и элементным составами. Метод позволяет формировать покрытия необходимой толщины с высокой адгезионной прочностью на металлической матрице.

Технологический процесс нанесения покрытия является сложным и зависит от многих факторов, влияние которых подробно ис-

следовать экспериментально не представляется возможным. Помощь здесь может оказать математическое моделирование. К сожалению, в литературе не удалось найти моделей физико-химических процессов, пригодных для наших целей.

В модели [1] учитывается, что основные диффузионные и химические процессы протекают в водном растворе электролита, представляющем собой водный раствор фосфорной кислоты со взвешенными частицами природного фосфата [2]. Поэтому для описания массообменных процессов использованы представления механики гетерогенных сред, где массообмен между фазами описывается с помощью эффективного коэффициента массообмена. Для описания скорости суммарной реакции разложения природного фосфата предложена специальная модель, включающая коэффициент чувствительности фосфата к действию напряжения электрического поля, который предложено определять по величине напряжения разложения электролита. В жидком растворе учитываются две основные обратимые реакции: диссоциация и рекомбинация фосфата кальция и воды. Уравнения диффузии ионов в электрическом поле вклю-

527

чают химические источники, записанные на основе закона действующих масс, и слагаемые, пропорциональные градиенту потенциала электрического поля. Распределения напряженности и потенциала в электролитической ванне находятся из решения уравнения Пуассона для потенциала, где правая часть зависит от концентраций ионов, распределенных в электролите. Формальнокинетические параметры химических реакций в различных фазах рассчитываются на основе традиционных подходов химической термодинамики. Граничные и начальные условия соответствуют условиям проведения экспериментальных исследований. Составлена и отлажена программа для численного анализа предложенной модели.

Модель содержит очень большое число параметров, характеризующих как вещества и ионы, участвующие в реакциях, процессы переноса в разных фазах, так и скорости реак-

ций. Часть параметров (mi , zi , ρi ) может быть легко рассчитана с использованием стандартных таблиц; расчет других параметров (констант скоростей) требует больших усилий, но принципиально возможен на основе химической термодинамики (за неимением данных эксперимента). Для реакции разложения воды константы скорости прямой и обратной реакции можно найти в литературе [3,4]. Другие константы скорости реакции можно рассчитать теоретически с помощью термодинамических уравнений. Особые затруднения вызывают эффективные коэффициенты диффузии в твердой и жидкой фазах, а также коэффициент межфазного массообмена и коэффициент чувствительности, которые требуют специального обсуждения. Повидимому, коэффициент межфазного массообмена может быть рассчитан на основе представлений, развитых в механике гетерогенных сред, что отмечали [5]; а коэффициент чувствительности может быть оценен на основе специально поставленного эксперимента по данным о напряжении разложения электролита.

На первом этапе исследований интерес представляет динамика процессов в электролитической ванне с учетом и без учета химических реакций в растворе. Диффузию в твердой фазе и кинетику роста покрытия можно не рассматривать.

Проведена оценка коэффициента межфазного массообмена для электролита со взвешенными частицами. На рисунке 1 представлено распределение концентрации ионов Са в жидкой фазе для различных значений коэффициента межфазного массообмена в пространстве в момент времени 20 мин.

Ca2+

Рис.1. Распределение концентрации ионов Са в жидкой фазе в пространстве в момент времени t=20 минут.

1.α=0.005; 2.α=0,001; 3.α=0,05 4.α=0,01; t=20мин; L=10; Fk=250; β=100; S=10-4;

ϕ0 =1.94 10−3 ;

При увеличении коэффициента межфазного массообмена концентрация ионов в жидкой фазе возрастает, а концентрация ионов в фазе частиц убывает. Значение α 0,01 1/с можно считать соответствующим условию идеального массобмена. Также оценивался размера электролитической ванны. В условиях эксперимента размер ванны подбирается так, чтобы обеспечить достаточно однородное распределение элементов в электролитической ванне.

На эволюцию состава жидкого электролита оказывает существенное влияние и величина электрического поля, и значение коэффициента чувствительности скорости реакции разложения природного фосфата. Все это неизбежно сказывается на кинетике роста покрытия, что является предметом дальнейших исследований.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, грант № 05-03-32617.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Шашкина Г.А., Иванов М.Б., Легостаева Е.В, Шаркеев Ю.П., Колобов Ю.Р., Хлусов И.А., Поженько Н.С., Карлов А.В., Биокерамические покрытия с высоким содержанием кальция для медицины // Физическая ме- зомеханика.-2004.-Т. 7. - Спец выпуск. – часть

2.- С.123-126.

2.Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике/ М.:

Наука - 1987. – 502 С.

3.Даниэльс Ф, Р. Олберти Р Физическая химия / М.: Мир -1978. – 645 С.

4.Краткий справочник по химии, под редакцией О.Д. Куриленко / М: Мир. - 1982. –

435С.

5.Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред, части 1 и 2 / М.: Наука. – 1987.

Разработке моделей знаний в различных предметных областях в последнее время уделяется достаточно много внимания. Интерес к моделям знаний связан с широким использованием экспертных систем в человеческой деятельности, в том числе и в медицинских областях. Ядром любой экспертной системы является база знаний, которая определяет её эффективность при принятии решения. Проблема выбора модели представления знаний является ключевой для любой экспертной системы, так как определяет её возможности и эффективность работы.

За последние 40 лет было разработано четыре основных концепции представления знаний: логическая, фреймовая, продукционная и сетевая. Логическая, продукционная и фреймовая модели достаточно жестко ограничивают возможности представления знаний. В силу этого часть необходимых медицинских знаний не может быть представлена в интеллектуальной системе. Сетевая модель обладает достаточно широкими возможностями формализации знаний предметных областей, одновременно накладывая минимальные ограничения на их структуру.

Данная модель представлена информационными объектами предметной области, отношения между которыми определяются связями с различными характеристиками (тип, сила, направление). По сути, сетевая модель - это граф, содержащий элементы знаний и связи между ними, поэтому мощным математическим базисом этой модели является теория графов. Большие возможности модели определяются, прежде всего, широким спектром характеристик связей, позволяя адаптировать её к различным медицинским знаниям.

В практическом применении сетевой модели не удаётся использовать некоторой части её возможностей. Разработчики не способны проанализировать сеть, состоящую из огромного количества узлов и связей между ними, что необходимо на этапе передачи знаний от эксперта в базу знаний. Поэтому при использовании сетевой модели знаний эксперт начинает прибегать к упрощениям,

что может привести к снижению эффективности работы системы, основанной на знаниях.

Проблема анализа модели представляемых знаний может быть решена при использовании фильтров. Под фильтрами подразумевается система ограничений на визуализируемые информационные объекты и связи сети. Эксперт может указать, например, пороговые величины силы связи и при активации фильтра все связи, не удовлетворяющие требованиям, будут скрыты, но при этом не удалены из базы знаний. Ограничения могут быть применены к любым характеристикам связей в различных сочетаниях. При одних условиях фильтр поможет эксперту увидеть основную структуру представленных знаний, оценить степень раскрытия ключевых моментов, при других – степень детализации отдельной подобласти. Кроме того, использование фильтра позволяет находить допущенные ошибки или неточности во время формализации знаний.

Разработанный на основе сетевой модели программный комплекс «TNet» полностью реализует её широкие возможности. В программе реализованы все функции (создание, редактирование и удаление объектов, а также определение, редактирование и удаление связей между объектами, определение характеристик объектов и связей), необходимые для описания медицинских предметных областей различной степени формализации.

Главная форма программы содержит рабочие листы, на которые помещаются различные фрагменты сети. Для первого объекта, помещённого на пустой рабочий лист, показываются все существующие связи (с условным отображением все характеристик: силы, направления и типа) с другими объектами. Раскрытие связей остальных объектов происходит путём двойного клика по интересующему объекту.

Программа обладает дополнительным набором возможностей, облегчающих анализ создаваемой или редактируемой модели предметной области. Гибкая система фильтров позволяет определять ограничения на характеристики как связей, так и объектов. В программе используются следующие харак-

теристики связей: сила, направление и тип. Ограничения могут быть наложены на любые характеристики связей в любых комбинациях. Характеристики объектов являются возможным направлением развития комплекса. Фильтр позволяет скрывать часть связанных объектов содержащихся на рабочей форме, не удовлетворяющих условиям фильтрации.

В программе также реализована возможность самостоятельного определения экспертом и инженером по знаниям типа связей. При этом возникает ещё одна проблема – неограниченное количество типов связей. С одной стороны, это позволяет создавать достаточно сложные модели любой предметной области, которые будут максимально полно соответствовать реальности. С другой стороны несколько экспертов, обладая неограниченным набором типов связей, могут поразному описывать одну и туже область данных.

Теоретически возможна ситуация, когда число типов связей равно общему количеству связей. В этом случае использование базы знаний лишено смысла, так как интеллектуальная система не сможет адекватно её использовать. Для решения данной задачи актуальна разработка алгоритмов учёта степени декомпозиции знаний. Частично данная проблема может быть решена путём настроек условий фильтрации, которые на первом этапе представления знаний ограничивают отображение новых типов связей. Таким способом возможно создание достаточно реалистичной модели, которая затем уже может быть углублена и расширена. Разработка и внедрение комплекса функций автоматических ограничений являются основным на-

правлением текущей модификации програм-

мы «TNet».

Другой вариант решения проблемы связан с возможностью работы программы в режиме многих пользователей, когда несколько человек не зависимо друг от друга работают на одном множестве несвязанных объектов, представляя одну и туже предметную область. Набор объектов определяется изначально группой экспертов совместно. А затем каждый эксперт, независимо от других, устанавливают связи между этими объектами, таким образом, описывая предметную область. Далее можно проанализировать созданные модели знаний каждого эксперта, и выявить связи, на которых независимые мнения экспертов сошлись. Таким образом, может быть получена базовая модель предметной области. Подобный анализ баз знаний является одним из вариантов усовершенствования программы.

Таким образом, разработанный комплекс программ «TNet» реализует базовые возможности сетевой модели представления знаний и предлагает дополнительный набор инструментов, облегчающих анализ разрабатываемой модели предметной области. Важную роль играет такой инструмент как фильтр, позволяющий скрыть часть объектов и связей, не удовлетворяющих заданным условиям. Это приводит к уменьшению количества отображаемых на рабочей форме объектов и значительно упрощает анализ модели предметной области. Независимая работа экспертов над одним набором объектов позволяет разрабатывать базовые модели предметных областей, которые далее могут адаптироваться под решаемые задачи.

Получение информации о качественно – количественных характеристиках искусственных клапанных заменителей на дооперационном этапе, во многом предопределяет успешность как самой операции, так и риск возмож-

530

ных осложнений. Проблема конкретизации критериев качества каждого образца клапанного заменителя особенно актуальна в настоящее время и будет еще больше возрастать с увеличением спектра дизайнов, пред-

Рис. 3. Клапан в закрытом и открытом состоянии

Для научных исследований стенд может оснащаться дополнительной исследовательской аппаратурой, а конструктивные особенности схемы позволяют проводить измерения при изменении положения клапанов в пространстве.

Кроме этого, применение компьютера для управления режимом работы стенда позволяет имитировать некоторые виды патологических процессов: гипертонию, нарушения ритмов (аритмию), сердечную недостаточность и др. Это позволяет решать вопросы о допустимости использования испытуемых

клапанов для имплантации пациентам с определенным видом патологии.

Поскольку стенд выполнен из инертных материалов и обеспечен термостатируемой камерой (ТС-80), а ресурс непрерывной работы составляет 1000 часов, появляется возможность проверки испытуемых клапанов на устойчивость к бактериальным агентам.

Использование консервированной или цитратной крови в качестве рабочей жидкости позволяет проводить исследования гемосовместимости и тромбоустойчивости целого клапана в условиях приближенных к реальным, что очень важно на доклиническом этапе исследований.

Система управления стендом позволяет производить не только хронометрию отдельных фаз работы, но и исследовать проблемы энергозатратности и совместимости различных клапанов при совместной работе в парной схеме.

Стенд обеспечивает проведение технологических и контрольных испытаний с соответствием условий требований ISO-5840(IV). Компактность, относительно невысокая цена, информативность и простота эксплуатации позволяют рекомендовать его для нужд крупных и средних кардиохирургических клиник и центров.

оборудования;

•рассмотреть проблемы здравоохранения на примере высокой заболеваемости раком молочной железы среди женщин и несвоевременной диагностики выше указанной патологии на территории Брянской области;

•обосновать необходимость решения данной проблемы программными методами;

•анализировать пути оптимизации диагностики ранних стадий рака молочной железы;

•провести сравнительную характеристику маммографа «Альфа СТ» и аналогичной техники.

Проблема демографического здоровья нации во всем мире относится к числу самых приоритетных, связанных с охраной репродуктивного здоровья женщин и потому она является не только проблемой здравоохранения, а приобретает характер первостепенных задач национальной политики. Рак молочной железы представляет собой наиболее распространенную форму злокачественных заболеваний у женщин в экономически развитых странах. У более чем 80% женщин Брянской области выявляются различные заболевания молочной железы. Наиболее тяжелое из них - это рак.

ВБрянской области, как и на территории всей Российской Федерации, отмечается неуклонный рост заболеваемости и смертности от рака молочной железы. В связи с тем, что изменения в молочной железе после воздействия ионизирующих излучений в результате катастрофы на ЧАЭС, будут развиваться до 20-30 лет (по данным ВОЗ) и вести к более частым случаям рака, требуется проведение неотложных мер по совершенствованию диагностики, лечения, профилактики этой группы заболеваний.

Актуальность проблемы требует незамедлительного принятия комплекса мер неотложного и перспективного характера, утверждения их как областной целевой подпрограммы "Ранняя диагностика, профилактика и лечение заболеваний молочной железы у женщина, проживающих на радиационно-

граммы «Минимизация медицинских последствий экологического неблагополучия в Брянской области на 2005-2009 годы».

Ожидаемым результатом реализации подпрограммы является снижение заболеваний молочной железы среди женщин, проживающих на радиационно-загрязненных территориях Брянской области.

Мероприятия, предусмотренные Подпрограммой, будут осуществляться в 2006-2009 годах. Одна из основных задач подпрограммы

–проведение скрининговых исследований

–осуществляется среди женщин, проживающих на ЮЗТ области. Для организации обследований выездными бригадами в первом квартале 2006 года для Брянской области был приобретён Кабинет маммографиче-

ский передвижной (КМП) на базе шасси КАМАЗ 53215 стоимостью 5 млн 900 тыс. рублей. Автономная дизельная система ускоренного обогрева позволяет прогреть оборудо-

вание за 30 минут даже при морозе на улице до 400 С и приступить к работе.

Кабинет оборудован электрическим накопительным устройством. Это позволяет маммографу работать с электрическими сетями

220 ± 20В и сопротивлением да 3 Ом. В отдельном боксе может быть установлена дизельная мини-электростанция, что даёт возможность проводить обследования вдали от электрических сетей. Система независимого водоснабжения с объёмом накопительного бака 100 л позволяет проводить обследование с проявлением плёнки в течение нескольких дней без подключения к водопроводу.

Преимущества маммографа «Альфа СТ»:

•лёгкость С-дуги; сверхлёгкая С-дуга «Альфа СТ» и моторизированные движения вверх-вниз делают позиционирование лёгким

ибыстрым;

•совершенный автоматический контроль

дозы;

•дополнительная защита пациента – ограничитель давления;

•расстояние от источника до плоскости изображения: 60 см;

• молибденовый фильтр служит для дополнительной фильтрации рентгеновского излучения, позволяя уменьшить дозу при обследовании, и рентгеновская трубка работает в облегченном термальном режиме.

Совершенный фототаймер обеспечива-

ет правильную экспозицию в любой ситуации. Если выбранное напряжение на трубке не может обеспечить за заданное время достаточное почернение плёнки, аппарат не даст выполнить снимок, предотвращая получение пациентом бессмысленной дозы.

Принцип действия маммографа осно-

ван на рентгеномаммографическом методе обследования, согласно которому все пациенты делятся на группы в соответствии с диаметром опухоли. Этот принцип позволяет изучить распространенность и выраженность заболеваний молочной железы среди женщин, проживающих на радиационнозагрязненных территориях Брянской области; на основе анализа полученных данных разработать рекомендации по диагностике, лечению и профилактике заболеваний молочной железы среди женщин области.

Известно, что тепловыделение опухоли прямо пропорционально скорости её роста, но рост не всех раковых опухолей происходит

согласно этому принципу. Важно отметить, что метод рентгеномаммографии основан на визуализации именно структурных изменений тканей и поэтому позволяет выявить 2/3 всех термонегативных раков. Совершенствование специализированной службы по ранней диагностике рака молочной железы и информированность женщин о возможности ранней диагностики в результате позволит провести своевременное эффективное лечение рака молочной железы.

Выполнение мероприятий по ранней диагностике заболеваний имеет важнейшее значение для проведения дальнейшей профилактики и лечения заболеваний молочной железы у женщин. Что, в свою очередь, позволит увеличить выявляемость рака молочной железы на ранних стадиях и снизить смертность женщин Брянской области от этой патологии. Совершенствование диагностики и адекватное лечение заболеваний среди женщин, имеющих повышенные риски развития рака и другой патологии молочной железы, позволит уменьшить инвалидность, улучшит качество жизни, приведет к сохранению трудоспособности больных и экономии средств, затрачиваемых на лечение.

При лечении переломов и деформаций костей опорно-двигательного аппарата человека наибольшую эффективность обеспечивает применение метода чрескостного остеосинтеза. Он предусматривает проведение через костные сегменты фиксаторов в виде гладких спиц или резьбовых стержней при закреплении их свободных концов на внешних опорах аппарата остеосинтеза. Этим обеспечивается возможность управления положением костных сегментов для улучшения процессов сращения перелома и устранения деформаций. Применяемые фиксаторы должны обладать необходимой биомеханической совместимостью, чтобы воспринимать

функциональные нагрузки, а также воздействие биожидкостей костных и мягких тканей. Из числа таких материалов для изготовления часто используемых стержневых фиксаторов применяются титановые сплавы, имеющие биоинертные свойства.

Биожидкости окружающих тканей оказывают коррозионное воздействие на поверхность титановых фиксаторов, что вызывает ионизацию атомов титана и металлов сплава. Возникшие ионы самопроизвольно диффундируют в прилегающие биоткани, а также образуют на поверхности пленку продуктов коррозии, вследствие чего создается металлоз тканей и происходит изменение поверхност-

ных свойств фиксаторов. Из-за этого вокруг фиксаторов образуется малопрочный слой соединительной фиброзной ткани, за счет чего под действием функциональных нагрузок происходит расшатывание фиксаторов, возникает воспаление прилегающих биотканей и создается опасность неудовлетворительного результата лечения.

Предупреждение указанных явлений достигается различными методами, из которых весьма перспективным представляется создание на фиксаторах покрытий из материалов, способных к проявлению биоактивности. При взаимодействии с биоструктурами на поверхности таких материалов возникают биоэлектрохимические реакции, благодаря которым стимулируется прорастание клеток биотканей в углубления и поры поверхности, а также в образующиеся микронесплошности структуры покрытия. В результате происходит биоинтеграция покрытия фиксаторов, что устраняет опасность их расшатывания, снижения стабильности фиксации и появления воспалительных осложнений.

Биоактивность проявляют некоторые виды кальцийфосфатной керамики, а также оксиды биоинертных металлов и их сплавов. Методы нанесения керамических покрытий предусматривают использование термомеханических и электрофизических принципов, которые обусловливают формирование неоднородности структуры и свойств покрытий, ограничивая качества биоактивности. При получении титанооксидных биопокрытий происходит химическое преобразование поверхностного слоя фиксаторов под воздействием специальных реагентов или электрического тока в оксидные соединения с высокими способностями к биоактивности. Методы оксидирования титановых фиксаторов формируют на поверхности оксидное покрытие, состоящее в основном из диоксида TiO2 с высоким уровнем свойств, придающих ему качества биоактивности. К таким свойствам относятся адгезионно-когезионные качества и толщина, коррозионные потенциалы, параметры шероховатости, морфологии и пористости поверхности, которые формируются в соответствии с условиями окисления.

Определение фазового состава и других названных свойств титанооксидных биопокрытий проводилось при использовании методов рентгенофазового анализа с помощью дифрактометра ДРОН-4, измерения толщины на микрошлифах, потенциометрического установления коррозионного потенциала, нормального отрыва склеенных образцов, измерения микротвердости, анализа изображений микроструктур с помощью оптикокомпьютерного комплекса АГПМ-6М, профи-

лометрического определения параметров шероховатости.

При создании титанооксидных покрытий на фиксаторах и других медицинских имплантатах наиболее распространенными являются методы термического и анодного оксидирования. Перед оксидированием производится подготовка поверхности фиксаторов для удаления загрязняющих слоев, химической активации и формирования микрорельефа.

Подготовка поверхности титановых фиксаторов, а также специальных плоских образцов для исследования включала несколько основных этапов. Обезжиривание в специальном моющем растворе, промывка в дистиллированной воде и в спирте производились с воздействием ультразвуковых колебаний, что обеспечило высокую степень очистки поверхности. Химическая активация и создание исходного микрорельефа осуществлялись путем пескоструйной обработки фиксаторов и образцов при воздействии воздушноабразивной струи. В результате поверхность приобретала микропластические деформации и внутренние напряжения, что обеспечивало повышение ее химической активности и формирование выраженного микрорельефа. Благодаря этому повышается эффективность процесса окисления, создаются необходимые параметры структурного состояния оксидного покрытия, улучшаются его адгезионные свойства и морфологическая гетерогенность.

Термическое оксидирование характеризуется воздействием высоких температур на фиксаторы, помещенные в печь с определенным составом атмосферы, при заданной продолжительности обработки. Технологические условия оксидирования направлены на формирование оксидного слоя TiO2 с наилучшими свойствами, а также на предотвращение образования твердых нитридов TiN, вызывающих охрупчивание покрытия.

В зависимости от состава газовой атмосферы термического оксидирования применялось газотермическое и паротермическое оксидирование фиксаторов.

Газотермическое оксидирование предусматривало применение аргоно-кислородной окислительной атмосферы, температуры 10000С, продолжительности 2-2,5 ч с окончательным охлаждением фиксаторов в атмосфере аргона.

Паротермическое оксидирование характеризовалось использованием атмосферы перегретого водяного пара при температурах около 5000С, продолжительности несколько часов, охлаждением с выключенным нагревом печи в атмосфере пара до температуры около 2000С и последующим охлаждением на воздухе.

535

Фазовый состав оксидных покрытий характеризовался наличием только фазы TiO2 у покрытия, полученного газотермическим оксидированием, что придает однородность и другим его свойствам. В составе анодного покрытия присутствовала фаза СuО благодаря добавке в электролит оксидирования сернокислой меди CuSO4, за счет чего интенсифицировался рост толщины покрытияТолщина. покрытий приобретала наибольшее значение в условиях газотермического оксидирования, наименьшее – при анодировании. Это связано с интенсивностью процессов окисления и может определять глубину биоактивного взаимодействия покрытия с прилегающими тканями.

Коррозионный потенциал имел наименьшую величину у покрытия, полученного анодированием, что характеризует его пониженную термодинамическую устойчивость с возможностью начала коррозионного процесса. Данное свойство покрытия можно объяснить увеличенными значениями пористости и шероховатости, из-за чего облегчается переход атомов металла в ионное состояние при взаимодействии с биотканями, повышая опасность их металлоза и воспаления.

Адгезионно-когезионные параметры характеризовались повышенными значениями

для покрытия, полученного паротермическим оксидированием. В этих условиях формировалась двухфазная структура из диоксида TiO2 и секвиоксида Ti2O5, имеющего повышенную плотность и прочность, что обусловило рост физико-механических свойств покрытия.

Пористость отличалась наибольшими показателями у анодно-оксидного покрытия, состоящего из трех фаз с различными значениями удельного объема. Возникающие из-за этого внутренние напряжения приводят к образованию пор, трещин и других микронесплошностей структуры покрытия, что улучшает процессы биоинтеграции фиксаторов.

Микрорельеф поверхности покрытий, полученных различными методами оксидирования, характеризовался близкими числовыми показателями. Их значения соответствуют средней степени морфологической гетерогенности титанооксидных покрытий.

Приведенные результаты исследования свойств полученных видов титанооксидных биопокрытий, их анализ и сопоставление дали возможность сформулировать обоснованные биотехнические принципы выбора рационального метода оксидирования чрескостных фиксаторов. Данные принципы учитывают требования необходимой жесткости и

стабильности чрескостной фиксации, связанные с уровнем функциональных нагрузок на фиксаторы и продолжительностью лечения.

Невысокие нагрузки на фиксаторы допускают использование покрытий пониженной толщины и прочности, получаемых при анодном оксидировании; кроме этого возможно применение термических методов. Средние и высокие функциональные нагрузки предъявляют жесткие требования к толщине и прочности биопокрытий, для чего следует использовать термические виды оксидирования.

Непродолжительные сроки лечения простых видов перелома позволяют применять биопокрытия ограниченной толщины, получаемые всеми рассмотренными видами оксидирования. Увеличенные сроки лечения сложных переломов обусловливают значительную глубину остеоинтеграции покрытия с опасностью травматизации биотканей при удалении фиксаторов. Поэтому для таких условий рекомендуется использование покрытий небольшой толщины, формируемых за счет анодного оксидирования фиксаторов.

При проведении реконструктивно- восстано-вительных операций на пищеводе в области нижнего пищеводного сфинктера (НПС) в последний вводится катетер, вокруг которого собственно и формируется искусственный сфинктер. При этом возможны послеоперационные осложнения, обусловленные либо слабым сжатием сформированного сфинктера и как следствие – требуется повторная операция по формированию НПС, либо сильное – тогда требуются дополнительные процедуры по растягиванию НПС для восстановления его физиологических функций. На основании этого возникает необходимость контроля усилия сжатия НПС для повышения эффективности проводимой операции.

Пищевод (esophagus) – часть желудочнокишечного тракта между глоткой и желудком, представляющая собой мышечный канал, начинающийся на уровне нижнего края VI шейного позвонка и заканчивающийся переходом в кардиальную часть желудка на уровне X—XI грудного позвонка. У взрослого человека длина пищевода составляет около 2025 см.

Проксимальная часть пищевода состоит из поперечнополосатых мышц, средняя треть содержит оба типа мышц (поперечнополосатых и гладких), дистальная часть включая

нижний пищеводный сфинктер (НПС), состоит из гладких мышц. НПС представляет собой сегмент тонически сокращенных гладких мышц в дистальном отделе пищевода длиной 3-4 см. НПС — не только функциональное понятие, но и анатомическое (рис.1).

Рис.1 Дистальный отдел пищевода здорового человека. 1 — пищевод; 2 — желудок;

3— зубчатая линия; 4 – угол Гиса.

Впоследние годы специалистами обнаружено толстое мышечное кольцо, направленное косо вверх от малой кривизны желудка к большой кривизне и соответствующее локализаций НПС. В создании барьера желу- док-пищевод в НПС участвует часть правой ножки диафрагмы. Сокращение правой ножки диафрагмы препятствует гастроэзофагеальному рефлюксу (забросу желудочного содержимого и желудок) при повышении давления

537

в брюшной полости. НПС является главным барьером между кислым содержимым желудка и просветом пищевода, в котором среда обычно близка к слабощелочной. Складки слизистой оболочки кардиальной части пищевода также выполняют антирефлюксную функцию, т.к. воздушный пузырь желудка и внутрижелудочное давление способствуют плотному прилеганию клапана слизистой оболочки к правой стенке дистального отдела пищевода. Состояние НПС имеет важнейшее значение при формировании гастроэзофагеальной рефлюксной болезни (ГЭРБ).

Все существующие на сегодняшний день статистические исследования по оценке распространенности ГЭРБ базируются на изучении основного клинического симптома — изжоги и/или реже — результатов ФГДС с выявлением рефлюкс-эзофагита. Поэтому практически все современные статистические данные собраны методом простого индивидуального анкетирования популяции о наличии изжоги, которая является высоко достоверным критерием ГЭРБ с чувствительностью до 87% и специфичностью до 75%. Метод индивидуального анкетирования позволяет выявить у пациентов помимо изжоги и такие симптомы ГЭРБ, как боль за грудиной, ощущение кислоты во рту, регургитация пищи или кислоты из желудка в глотку и ротовую полость и связанный с этим дискомфорт, связь этих симптомов с приемом пищи, ее характером (жирная, острая, кислая и т. д.), со временем суток (возникновение симптомов в течение дня или ночью), изменением положения тела (принятием горизонтального положения, наклонами вниз), какой-либо физической нагрузкой, приводящей к повышению внутрибрюшного давления, а также частоту возникновения этих симптомов: наблюдаются ли они по крайней мере 1 раз в месяц, 1 или более раз в течение недели либо несколько раз в день.

С точки зрения клинической патофизиологии ГЭРБ определяют как любые клинические проявления гастроэзофагеального рефлюкса, имеющего частоту более 50 эпизодов в сутки или сопровождающегося закислением пищевода (рН<4) более чем в течение одного часа и существующие в течение не менее 3-х месяцев.

В результате ГЭРБ развиваются различные осложнения, в том числе и такие серьезные как грыжи пищевода (рис.2), пищевод Баррета и аденокарцинома пищевода. Основными методиками лечения данного заболевания являются медикаментозная и хирургическая. Медикаментозная методика не всегда эффективна в достаточной степени, кроме того, она не позволяет устранить причину

заболевания. Хирургическая методика, в целом, более эффективна, но на ее применение есть ряд ограничений (тяжелое состояние больного, пожилой возраст).

У здоровых людей в состоянии покоя НПС имеет тоническое давление 10-30 мм рт. ст. Минимальное давление НПС определяется после приема пищи, максимальное – ночью.

Рис.2. Аксиальная грыжа пищевода. 1 — пищевод; 2 — желудок; 3 — зубчатая линия; грыжа указана затемнением.

Увеличение давления НПС вызывают, препятствуя ГЭРБ, следующие факторы и вещества: белковая пища, голодание, брюшной тип дыхания, мигрирующий моторный комплекс, гастрин, мотилин, гистамин, серотонин, субстанция Р, холинергические агонисты, ощелачивание желудка (вероятно, вследствие освобождения эндогенных стимуляторов желудочной секреции), атропин в малой дозе, антациды, метоклопрамид, домперидон, цисаприд.

Уменьшение давления НПС вызывают, способствуя ГЭРБ, следующие факторы и вещества: беременность, железодефицитная анемия, запоры, курение, животные жиры, шоколад, кофе, томаты, цитрусовые, алкоголь, секретин, холецистокинин (панкреозимин), вазоактивный интестинальный пептид, энкефалины, тиролиберин, кофеин, бензодиазепины, барбитураты, опиаты.

Существует два основных метода диагностики мышечных сфинктеров:

Баллонометрический.

С помощью датчика давления.

При баллонометрическом методе диагностики в отверстие сфинктера помещается герметичный катетер, который заполняется газообразной или жидкой средой. При этом данная среда находится под определенным давлением. При сжатии сфинктера давление в катетере изменяется, что и регистрируется измерительным прибором.

К достоинствам данного метода относится его сравнительно невысокая стоимость и электрическая безопасность, т.к. в тело пациента не вводится токоведущих элементов системы.

Недостатками данного метода являются: сложность обеспечения герметичности системы и большая погрешность, т.к. характеристики заполняющей баллон среды изменяются с изменением температуры. Кроме того, погрешность вносит сам катетер, т.к. свойства материала, из которого он сделан, изменяются в зависимости температуры.

Метод измерения с помощью датчика давления позволяет определить усилие сжатия сфинктера более точно. При таком способе измерения, датчик помещается в катетер, который вводится в отверстие сфинктера. При сжатии сфинктера, стенки катетера сдавливают датчик, который в свою очередь, измеряет давление.

Задачу контроля радиального усилия сжатия формируемого при операции кольца НПС предлагается решить за счет применения следующего устройства, представленного на рис.3

Рис. 3 Структурная схема устройства для контроля усилия сжатия НПС при фундопликации пищевода.

Устройство состоит из двух основных частей:

1.Измерительный зонд, состоящий из катетера и Д – датчика помещенного в него, в качестве которого используется миниатюрный тензодинамометр и круговой деформируемый элемент, передающий радиальное возмущение на него.

2.Блок обработки данных. В его состав входят: У - усилитель, Ф - фильтр, ВУ – вычислительное устройство и УО - устройство отображения информации. Задача этого блока состоит в усилении сигнала, фильтрации высокочастотной помехи, аналоговоцифровое преобразование сигнала, его обработка и вывод результата в абсолютных величинах на ЖК-дисплей.

Таким образом, выявлены основные причины, вследствие которых требуется реконст- руктивно-восстановительные операции на пищеводе в области НПС, рассмотрены методы диагностики мышечных сфинктеров, разработана структурная схема устройства для контроля усилия сжатия НПС при фундопликации пищевода и представлен новый подход к конструкции датчика, измеряющего усилие сжатия, а не давление при формировании искусственного пищеводного сфинктера.

ЛИТЕРАТУРА:

1.Атлас анатомии человека: Учебное пособие – атлас / Под ред. Н. О. Бартоша: Перевод с английского А. П. Киясова. – М.: ГЭО-

ТАР-МЕД, 2003 - 600с.

2.Гайворонский И.В. Анатомия пищеварительной системы – СПб.: Элби-СПб.(ООО), 2004.-64с.

которых входят легирующие элементы (например, Ni, Al, Cr и т.д.), диффузия которых в окружающие ткани может привести к локальным воспалительным процессам. В результате вышесказанного происходит нарушение границы живая ткань - имплантат, смещение имплантата и, как следствие, невозможность выполнения им своих функций.

Таким образом, задачи модифицирования поверхности, создания прочных, сплошных, тонких биоактивных покрытий на развитой поверхности имплантата, которые предотвращают выход токсичных элементов сквозь него и стимулируют процесс регенерации тканей являются актуальными. Наиболее широко используемыми методами для модифицирования поверхности изделий медицинского назначения и нанесения биосовместимых покрытий являются: плазменное напыление [1]; метод лазерной абляции [2]; методы, основанные на кристаллизации покрытий из различных растворов [3], а также высокочастотное магнетронное распыление [4, 5]. Последний является очень перспективным, так как позволяет варьировать элементный состав покрытия посредством изменения состава исходной мишени для распыления или параметров напыления (мощность разряда, рабочий газ и др.). Высокая адгезионная прочность покрытий является вторым неоспоримым преимуществом этого метода.

Методом высокочастотного магнетронного распыления сформированы тонкие (до 1,6 мкм) кальций-фосфатные покрытия на материалах, наиболее широко представленных в медицине, в том числе на технически чистом титане Вт1-0, сплаве титана Вт6 (Ti6Al4V), никелиде титана NiTi, а также на различных имплантатах, таких как спицы и винты; последние используются в челюстно-лицевой хирургии. В качестве материала для распыления был использован синтетически синтезированный гидроксиапатит (ГАП) – Ca10(PO4)6(OH)2, который является основной неорганической составляющей костного матрикса, вследствие чего он является высокобиосовместимым. Стехиометрия по кальцию и фосфору 1.67 (Са/P=1.67).

Согласно элементному (Резерфордовское обратное рассеяние (РОР), энергодисперсионная спектроскопия (EDS)) и рентгенофазовому анализам (X-ray diffraction), сформированные покрытия являются каль- ций-фосфатными, с отношением Ca/P=1.77.

Механические свойства покрытий очень важны, так как именно они определяют долговечность службы как имплантата, так и композита имплантат+покрытие. Метод динамического индентирования позволяет оценивать поведение покрытия, в том случае, когда

на него оказывается какая-либо нагрузка, что моделирует контакт покрытия с окружающими его тканями, а величина адгезии свидетельствует о степени связи покрытия и материала основы. Нанотвердость (пирамида Виккерса, 1360) и адгезионная прочность определены на оборудовании фирмы CSEM INSTRUMENTS в НИИ ЯФ ТПУ.

На рисунке 1 приведены кривые нагрузкасмещение, полученные при индентировании поверхности кальций-фосфатного покрытия (сила нагружения 2 Н (рис. 1, а) и 5 Н (рис. 1, б и c), скорость нагружения-разгружения линейная, общее время эксперимента 2 мин).

Рис.1. Кривые нагружение-смещение, полученные при индентировании поверхности кальций-фосфатных покрытий a) и б) и подложки титана без покрытия c).

Как видно из кривых при нагрузке 2 Н характер деформации идеально упругий, а при силе нагружения 5 Н упруго-пластический, причем глубина восстановленного отпечатка менее 60 нм (невосстановленного ~95 нм). Рассчитанная нанотвердость покрытий 10000 МПа выше, чем нанотвердость NiTi или в данном случае подложки титана 4000 МПа (см. рис. 1). Высокие значения твердости можно объяснить плотноупакованной наноструктурой покрытия.

Адгезия покрытий оценивалась с использованием методики scratch-test. Ни в одном из экспериментов не было зафиксировано случаев разрушения покрытий, толщиной менее 1,6мкм, пока оно не было продавлено до границы раздела подложка-покрытие, что наряду с высокими адгезионными свойствами говорит о высоких значениях когезионной прочности кальций-фосфатных пленок толщиной до 1,6 мкм. Оценочная величина адгезионной прочности покрытий выше, чем 100 МПа.

Выполнены исследования напыленных кальций-фосфатных покрытий in vivo. Для этого осуществлена подсадка испытуемых образцов 3-месячным мышам BALB/c. После 45 дней эксперимента не было зафиксировано снижения массы тела мышей. Более того,

естественная прибавка показателя в течение 45 дней эксперимента, связанная с ростом животных, в опыте составляла 2-2,8 г при 1,4 г в контроле. Это может объясняться позитивным влиянием стресса, связанного с операцией по имплантации изделий, на выработку соматотропного гормона в гипофизе, способствующего росту млекопитающих животных. Исследование реакции тканей на подкожную имплантацию изучаемых изделий показало, что через 1,5 месяца не отмечалось признаков воспалительной реакции и инфекционного заражения ни в одной из групп наблюдения. Таким образом, кальцийфосфатные магнетронные пленки на различных подложках обладают высокой совместимостью с мягкими тканями организма, не вызывают активных местных (воспалительных и компенсаторных пролиферативных) и системных (иммунных и токсических) реакций.

Помимо научно-исследовательской части работы, проведены практические эксперименты по напылению покрытий на дентальные имплантаты из никелида титана - NiTi. Клиническое наблюдение в течение полутора лет подтвердило факт отсутствия каких бы-то ни было аллергических реакций у пациентов (подтверждение: клиническое наблюдение). Без покрытий, вероятность отторжения имплантов намного выше, что вынуждает в этих случаях использовать антибиотики для подавления иммунной системы организма.

У трудового коллектива есть приоритет на получение патента РФ на изобретение (№2006100785), а также в настоящее время подается заявка на полезную модель.

Согласно проведенным маркетинговым исследованиям коллектива авторов, рынок имплантатов с покрытиями в Томске и Томской области еще не сформирован окончательно, но развивается большими темпами. Т.о. спрос на имплантаты с биоактивным покрытием существует и в будущем будет только увеличиваться.

Кокурентные преимущества, которыми обладает данная работа в получении

кальций-фосфатных покрытий: Наличие необходимого оборудования для напыления покрытий. Отработана методика напыления покрытий медицинского назначения методом вч-магнетронного распыления. Первые эксперименты с напыленными дентальными имплантатами из NiTi подтвердили перспективность дальнейшего развития этого метода.

ЛИТЕРАТУРА:

1.L. Sun, C. C. Berndt, K.A. Gross, A. Kucuk. Material Fundamentals and Clinical Performance of plasma sprayed hydroxyapatite coatings: A review, J. Biom. Mater. Res., 58, pp. 570-592, 2001.

2.V. Nelea, C. Morosanu, M. Iliescu, I. Mihailescu. Hydroxyapatite thin films grown by pulsed laser deposition and radio-frequency magnetron sputtering: comparative study, Applied Surface Science 228, 2004, pp. 346-356.

3.G. Xu, I. Aksay and J. Groves. Continuous Crystalline Carbonate Apatite Thin films. A biomimetic Approach, J. Amer. Chem. Soc., pp. 2196-2203, 2001.

4.E. van der Wahl, J.G.C. Wolke, J.A. Jansen, A.M. Vredenberg. Initial reactivity of rf magnetron sputtered calcium phosphate thin films in simulated body fluids, J. Applied Surface Science, 246, 2005, pp. 183-192.

5.В.Ф. Пичугин, Н.Н. Никитенков, И.А. Шулепов, Е.С. Киселева, Р.А. Сурменев, Е.В. Шестериков, С.И. Твердохлебов. Получение кальцийфосфатных биосовместимых покрытий методом магнетронного распыления и их свойства. Ж. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2006, №7, стр. 72-77.

Авторы благодарят своего научного руководителя проф. кафедры ТиЭФ ТПУ Пичугина В.Ф., а также проф. Университета ДуйсбургЭссен М. Эппле и проф. Сибирского Медицинского Государственного университета Хлусова И.А, за помощь в выполнении работы.

По мнению большинства экспертов, прогнозирующих развитие науки и техники, двадцать первый век должен стать «веком коммуникаций», что подразумевает повсеместное использование глобальных информационных систем. Использование таких систем в медицине открывает качественно новые возможности:

a)в обеспечении взаимодействия региональных клиник с крупными медицинскими центрами;

b)в вопросах интеграции Российских систем в международные медицинские ассоциации;

c)в оперативном получении результатов последних научных исследований;

d)в деле подготовки и переподготовка

кадров.

Перечисленные возможности можно охарактеризовать одним общим понятием – телемедицина. Следует отметить, что под термином «телемедицина» здесь подразумевается гораздо более широкий спектр задач, чем отдельные узкие направления, иногда под этим термином подразумеваются (телеконференции, обмен корреспонденцией, специализированные АРМы). С этой точки зрения, сложившаяся на сегодняшний день в Российской медицине ориентация на решение узких, специализированных задач телемедицины, отсутствие стандартных способов хранения, преобразования и передачи медицинских данных в едином информационном пространстве, как, впрочем, и отсутствие такого, становятся существенными препятствиями на пути эффективной информатизации здравоохранения. В результате возникает противоречие между постоянно растущими информационными потребностями и узкими рамками информационно обеспечения учреждений здравоохранения.

Обмен файлами с помощью протокола

HTTP

HTTP (Hyper Text [Transport] Protocol) про-

токол передачи гипертекста. Протокол «переговоров» о доставке Web – сервером документа Web – браузеру. Обычно этот протокол использует порт 80. Основной протокол

WWW, определенный в RFC 2068 и 2616, с

помощью которого HTML – документы пересылаются по Интернету от узла к узлу.

Вданной работе был использован протокол HTTP с целью реализации подхода «клиент – сервер».

Встороне сервера: используется компонент TIdHTTP для передачи серверу и получения файлов от него. Для выполнения механизма коммуникации используются методы «Post» и «Get», при этом данные будут переданы в виде потоков данных.

TStringList *sl = new TStringList(); sl->Values["a"] = "Test Ok!"; TStringStream *ss=new TStringStream(""); IdHTTP1->Request-

>ContentType="application/x-www-form- urlencoded";

IdHTTP1- >Post("http://localhost/upload_script.php",sl,ss);

delete ss; delete sl;

Встороне клиента, потоки данных, передаваемых сервером будут собраны в файлы с помощью скрипта, который написан на языке PHP или ASP. В данной работе был использован PHP – скрипт для заливки файлов в

Web.

При использовании компонента IdHTTP необходимо заметить, что версия установлена в C++ Builder 6 не поддерживает класс

TIdMultiPartFormDataStream, который являет-

ся главным фактором для передачи файла. Этот класс поддерживается в комплексе «Indy» компонентов только в версии 9.0. или более. В Delphi 7, класс TIdMultiPartFormDataStream поддерживется «Indy» ком-

понентами, при передаче файлов необходимо использовать методы «AddFormField» и «AddFile» совместно.

FS:=TIdMultiPartFormDataStream.Create;

FS.AddFormField('directory','test');

FS.AddFile('userfile','c:\test.html','text/plain');

FS.Position:=0;

//Попытать отправить файл на сервер; try IdHTTP1.Post('http://localhost/upload_script.

php',FS); except

//Ощибка произошла при передаче файла end;

Протокол DICOM

DICOM (Digital Imaging and COmmunications in Medicine, цифровые изображения и обмен ими в медицине) является одним из популярных стандартов обмена информацией в медицинской области. DICOM – это индустриальный стандарт для передачи радиологических изображений и другой медицинской информации между компьютерами, опираю-

щийся на стандарт Open System Interconnection (OSI), разработанный международной организацией по стандартам (International Standards Organization, ISO). Стандарт позво-

ляет организовать цифровую связь между различным диагностическим и терапевтическим оборудованием, использующимся в системах различных производителей. Рабочие станции, компьютерные (КТ) и магнитно – резонансные Томографы (МРТ), микроскопы, УЗ

– сканеры, общие архивы, хост – компьютеры и мэйнфреймы от разных производителей, расположенные в одном городе или нескольких городах, могут «общаться» друг с другом на основе протокола DICOM и использовании открытых сетей по стандартным протоколам, например TCP/IP.

Данная работа посвящена теме разработке ActiveX компонентов для организации удаленного АРМ врача. В данной работе расмотрены вопросы разработки приложения, предлагающего пользователю возможности по:

•применению протокола DICOM, как одного из самых популярных стандартных протоколов обмена информацией в медицинской области;

•просмотру цифровых медицинских DICOM изображений;

•конвертированию изображений из стандарта DICOM в форматы JPG, BMP, PNG

споследующей возможностью редактирования.

Использование ActiveX компонента в данной работе предоставит врачу следующие возможности:

•поиска нужного DICOM – изображения из списка доступных ему изображений;

•просмотра этого изображения в различных режимах, с возможностью изменения яркости, контрастности, возможностью установки заметок на данном изображении как в текстовом, так и в графическом виде;

•сохранения изображений в разных стандартных форматах, например JPG, BMP

иPNG. При сохранении изображения, само изображение будет сохранено на сервере и все необходимые данные будут сохранены в базе данных для дальнейшего исследования

различными, имеющими доступ к базе данных специалистами;

Технология ActiveX

Использование COM, в частности, технологии ActiveX, позволяет обеспечить создание приложений, собираемых из готовых компонентов – элементов управления ActiveX, отличающееся от привычной пользователям Delphi или C++ Builder разработки приложений с помощью VCL компонентов тем, что такая «сборка» не зависит от того, на каком языке написаны как готовые компоненты, так и использующее их приложение – только необходимо, чтобы средство разработки поддерживало возможность использования таких компонентов в разрабатываемом приложении.

В данной работе элемент управления ActiveX был создан в среде С++ Builder на основе VCL компонентов и готовых элементов управления. В результате разработан уникальный по функциям, встроенный в структуру компонент, который представляет собой библиотеку, содержащую исполняемый код. Эта библиотека может быть использована в различных приложениях как встроенный элемент управления, поэтому она обладает свойствами, событиями и методами, доступными посредством автоматизации. По требованию коммуникации в данном проекте, элементы управления ActiveX используются в качестве расширений Web – страниц с целью придания им функциональности, позволяющей организовать удаленное АРМ врача инструментальной диагностики.

Включение ActiveX элемента в проекте, написанном на языке ASP.NET

Элемент ActiveX управление выполняет одни из многих функций в целом проекте, который предоставляет большому количеству врачей удобный интерфейс и удаленно работать с одной единственной системой, с базой данных. При выполнении данной работы появляется необходимость включения элементов ActiveX в Web приложение, написано на ASP.NET. Сразу возникает вопрос о авторизации: можно ли врач только один раз авторизовать в систему для использования разных модулей? В данном случае механизм авторизации написан на ASP.NET, а элемент ActiveX написан на C++ Builder. Для ответа на высший вопрос необходимо при авторизации, идентификации желательного врача будут переданы другим модулям, в том числе компоненту управления ActiveX. Имеется несколько способов реализации передачи идентификаций, каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. В данном работе был использован подход: при авторизации

543