Медицинская и биологическая физика

Павлов А.Ф., Новак А.С.

Проблемы и перспективы создания неинвазивных глюкометров

ГБОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России, кафедра медицинской и биологической физики

В наши дни индивидуальные глюкометры пользуются большой популярностью из за увеличения количества людей больных диабетом. Все они являются инвазивными, то есть требуют прокола кожи для забора пробы крови и использования одноразовых тест полосок. Поэтому ведется активный поиск возможностей создания неинвазивных глюкометров, которые избавили бы больных диабетом от травмирования и могли бы использоваться для болеечастого контроля за концентрацией глюкозы.

Сложность определение концентрации глюкозы в крови (КГК) in vivo связана с тем, что концентрация глюкозы в тканях в десятки раз меньше её концентрации в крови и при этом исключается возможность использования химических реакций.

На основе анализа научных публикаций и патентов рассмотрены основные направления и результаты исследований, направленных на создание неинвазивных глюкометров.

Большее число исследований посвящено оптическим свойствам глюкозы и биологических объектов в ближнем ИК диапазоне, где ткани тела имеют достаточную прозрачность, а глюкоза – несколько полос поглощения. Существенной проблемой при использовании абсорбционной ИК спектроскопии для определения КГК является поглощение в воде, что усугубляется тем, что молекулярная концентрация воды в мягких тканях в 1000 раз больше чем у глюкозы. Приведены результаты разработок неинвазивных методов определения КГК, использующих как ближний, так и средний ИК диапазоны и разные участки тела, однако все эти попытки не получилидальнейшей практической реализации.

Приводятся также публикации по неинвазивному определению КГК, с использованием других принципов измерений (термометрии, импедансометрии, сочетания термометрии и УЗ измерений) и других биообъектов (слюны, сетчатки глаза, сосудов головы). Но эти исследования также не привели к появлениюв продаже неинвазивных глюкометров.

Исключением является тонометр глюкометр «Омелон», выпускаемый Курским ОАО «Прибор». В нём определение КГК проводится с использованием методики, разработанной исследователями Кабардино Балкарского университете, которые установили корреляцию между отношением систолического артериального давления (АД) к диастолическому и КГК. Ими получено и запатентовано соответствующее регрессионное уравнение (патент РФ №2198586). Те же авторы, а также исследователи Тамбовского технического университета предложили усовершенствования этого метода (пат ты РФ №2368303 и №2444279).

Поскольку АД, кроме глюкозы, зависит от большого числа других факторов, столь простое решения сложной задачи неинвазивного определения КГК можно рекомендовать пока лишь эндокринологам для апробации и накопления статистически достоверных данных о возможности определения концентрации глюкозы в крови по измерениям АД.

Ключевые слова

неинвазивный глюкометр

[

© Бюллетень медицинских Интернет конференций, 2013 www.medconfer.com

Методы измерения концентрации глюкозы в крови человека

ГБОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России, кафедра медицинской и биологической физики

В наши дни диабет признаётся хроническим неизлечимым заболеванием, однако современные методы диагностики и лечения позволяют страдающему от диабета человеку предотвратить развитие грозных осложнений. Для этого больные сахарным диабетом вынуждены постоянно контролировать уровень глюкозы в крови в домашних условиях, поскольку без этой информации трудно скорректировать свою диету, физические нагрузки, применение инсулина и других сахароснижающих препаратов. Поэтому изобретение биосенсоров, способных определять концентрацию глюкозы в крови (КГК), является вторым по значимости достижением в антидиабетическойборьбе после открытия инсулина.

На основе анализа литературных источников и Итернет ресурсов рассмотрено развитие лабораторных методов определения КГК, основанных на использовании различных химических реакций с участием глюкозы.

Первыми практически используемыми в лабораторных анализаторах были реакции восстановления глюкозой гидратов окисей металлов с прямым образованием окрашенных комплексов или получением их через дополнительную качественную реакцию. При этом для регистрации конечного результата использовался метод фотометрии на длине волны максимального поглощения окрашенного комплекса.

Современные анализаторы глюкозы основаны на использовании ферментативных реакций глюкозы с глюкозооксидазой или гексокиназой. В первых приборах, использовавших глюкозооксидазный и гексокиназный методы, для регистрации использовалась фотометрия окрашенных комплексов, получаемых в результате дополнительной реакции продуктов взаимодействия глюкозы и ферментом с соответствующим реагентом.

Рассмотрено каждое из научно технических достижений, использованных при создании современных портативных глюкометров:

1.глюкозооксидазная ферментативная реакция,

2.технологии «сухой химии»,

3.«электроды Л. Кларка».

Все эти достижения объединены в одноразовых «тест полосках» персональных глюкометрах, позволяющих просто и достаточно точно определитьКГК, используя капелькукровидиаметром порядка 1мм.

Приводятся данные сопоставления результатов измерения КГК лабораторными анализаторами и персональными глюкометрами.

Ключевые слова

концентрация глюкозы в крови КГК

Математические модели находят всё большееприменение в различных областях стоматологии.

В практике ортопедической стоматологии возникают проблемы, связанные с необходимостью перемещения и поворота зубов при наличии тех или иных дефектов в случае неполной адентии. Поскольку при устранении аномалии зубного ряда основную роль берет на себя костная ткань, возникает задача построения математической модели работы корня зуба непосредственно в костной ткани. Первым шагом является представление об общем перемещении зуба как о сумме перемещения, вызванного упругими свойствами периодонта , и перемещения, обусловленного упругостью костной ткани.

Для построения модели корень зуба моделируется как абсолютно твердое тело по отношению к упругой костной ткани, составляется уравнение поверхности корня зуба в виде эллиптического двуполостного гиперболоида, и на этой основе проводится расчет упругих перемещений в области костной ткани, примыкающей к корню зуба. При этом учитывается, что при удалении от корня зуба перемещения и напряжения неограниченно уменьшаются. Если на зуб действует произвольная сила, то корень зуба получает три поступательных перемещения вдоль осей координат и три поворота вокруг осей координат. В итоге, полученные формулы для поступательных перемещений зуба показывают прежде всего зависимость от модуля сдвига костной ткани: чем больше модуль сдвига, тем меньше перемещения. Следовательно, если при ультразвуковом воздействии уменьшается модуль сдвига в два раза, то все поступательные перемещения зуба (зубного ряда) соответственно увеличиваются в два раза. Также следует отметить незначительное увеличение перемещенийзуба с уменьшением коэффициента Пуассона.

Полученные формулы для поступательных перемещений и углов поворота позволяют решать и обратную задачу − об определении величины силы и точки приложения ее при заданных поступательных перемещениях и поворотах зуба либо зубного ряда. Это имеет большое значение для стоматологической практики. Формулы для поступательных перемещений при этом дают возможность определить проекции силы, а формулы для углов поворота позволяют определить координаты точки приложения искомой силы, что в свою очередь дает теоретическое обоснование различных устройств и аппаратов, необходимых для осуществления устранения дефектов. Таким образом, становится возможным теоретическое обоснование проекции и координаты приложения силы и соответствующего выбораортодонтического аппарата для исправления зубочелюстных аномалий.

Ключевые слова

адентия математическое моделирование

[

© Бюллетень медицинских Интернет конференций, 2013 www.medconfer.com

Полная адентия: выбор варианта лечения на основе компьютерного моделирования

ГБОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России, кафедра медбиофизики им. проф. В.Д. Зернова

Протезирование зубов является одной из наиболее распространенных стоматологических процедур, однако остается актуальной проблемой лечение больных с вторичной частичной адентией идефектами челюстей.

Известно, что методы протезирования зубов в современной ортопедии весьма разнообразны, что позволяет подобрать варианты восстановления зубов индивидуально для каждого пациента. С помощью съемных зубных протезов можно восстановить функции одного или нескольких утерянных зубов, а также целого зубного ряда. Восстановление целого зубного ряда представляет собой так называемое «полное съемное протезирование зубов». Оно применяется в тех случаях, когда произошла полная утрата зубов у пациента. В этом случае. вследствие отсутствия давления на подлежащие ткани, усугубляются функциональные нарушения, атрофия лицевого скелета и покрывающих его мягких тканей. Поэтому протезирование беззубых челюстей является методом восстановительного лечения, приводящим к задержке дальнейшей атрофии, позволяет достигать как функционального, так и косметического эффекта.

Выбор метода протезирования определяется, главным образом, состоянием зубов и десен пациента, его эстетическими предпочтениями и финансовыми возможностями. Для того чтобы учесть все показания и противопоказания, возможности и пожелания пациента, и добиться высокого качества оказания услуги, на современном этапе развития стоматологии применяется математическое и компьютерное моделирование. Продолжают совершенствоваться средства моделирования поведения зубочелюстных сегментов в зависимости от конкретных условий состояния полости рта. Рассчитываются поступательные перемещения и углы поворота зубов в зависимости от модуля сдвига костной ткани, проекции и координаты приложения сил, жевательное давление различных участков протеза, влияние геометрии корня зуба на его поступательные перемещения. Это позволяет создать уникальную, наиболее подходящую пациенту конструкцию, компенсирующую повреждения в виде полной адентии.

Таким образом, посредством компьютерного моделирования удаётся оптимизировать процесс лечения полной адентии. За счет применения компьютерных моделей повышается эффективность работы стоматологов; пациенты с полной адентией получают возможность существенно улучшить качество жизни.

Ключевые слова

адентия, математическое моделирование