Главная страница
Навигация по странице:

  • ЗАДАНИЕ

  • 1 ПОКАЗАТЕЛИ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ СОСТОЯНИЕ ФУНКЦИИ ДЫХАНИЯ

  • 2 СПИРОГРАФИЯ (СПИРОМЕТРИЯ) Основа метода

  • 4 ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ТЕСТЫ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЛЕГКИХ 4.1 Тест Вотчала-Тифно

  • 4.2 Функциональные пробы с максимальной задержкой дыхания

  • 5 СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ НАЛИЧИЯ/ОСТАНОВКИ ДЫХАНИЯ У ЧЕЛОВЕКА

  • 5.1 Использование акселерометра для диагностики сонного апноэ

  • Тсми. Реферат по дисциплине тмдилв Тема Методы и аппаратура для измерения параметров дыхания и комплексного исследования механических проявлений жизнедеятельности человека


    Скачать 3.22 Mb.
    НазваниеРеферат по дисциплине тмдилв Тема Методы и аппаратура для измерения параметров дыхания и комплексного исследования механических проявлений жизнедеятельности человека
    АнкорТсми
    Дата28.03.2023
    Размер3.22 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаïàñ àãð øë.docx
    ТипРеферат
    #1021806

    МИНОБРНАУКИ РОССИИ

    Санкт-Петербургский государственный

    электротехнический университет

    «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

    Кафедра БТС


    Реферат

    по дисциплине «ТМДИЛВ»

    Тема: Методы и аппаратура для измерения параметров дыхания и комплексного исследования механических проявлений жизнедеятельности человека



    Студент гр. 0503




    Белым А.В.

    Преподаватель




    Семенова Е.А.



    Санкт-Петербург

    2023

    ЗАДАНИЕ

    на реферат


    Студентка Белым А.В.

    Группа 0503

    Тема реферата: Методы и аппаратура для измерения параметров дыхания и комплексного исследования механических проявлений жизнедеятельности человека


    Исходные данные:

    Описать методы спирографии, тахоспирографии, волюмоспирографии, пневмотахометрии, описать основы данных методов и оборудование; рассмотреть современные методы контроля наличия/остановки дыхания у человека руководствуясь принятыми нормами оформления.

    Предполагаемый объем реферата:

    Не менее 15 страниц (обязательны разделы «Титульный лист», «Задание на реферат», «Аннотация на русском и английском языках», «Содержание», «Введение», «Основная часть», «Заключение», «Список использованных источников»).

    Дата выдачи задания:

    Дата сдачи реферата:

    Дата защиты реферата:




    Студентка




    Белым А.

    Преподаватель




    Семенова Е.А.


    Аннотация
    Целью данного реферата является ознакомление с методами и аппаратурой для измерения и мониторинга параметров дыхания человека. В данной работе рассматриваются такие методы, как спирография, пневмотахометрия и различные дыхательные пробы. Описаны основы данных методов и используемая аппаратура.

    Так же рассматриваются современные методы контроля наличия остановки дыхания на примере акселерометра и фонендоскопа.

    Summary
    The purpose of the paper is to consult methods of monitoring and measurement of breathing parameters and appropriate equipment. The present report addresses such methods as spirometry, pneumotonometry and different breathing tests. Described basis of this methods and used equipment.

    Also this paper addresses modern methods of control of presence of respiratory arrest on the example of accelerometer and one new invention.

    содержание





    Введение

    5

    1

    Показатели, характеризующие состояние функции дыхания

    6

    2

    Спирография (спирометрия)

    9

    3

    Пневмотахометрия

    18

    4

    4.1

    4.2

    4.3

    5


    Дополнительные тесты функционального состояния легких

    Тест Вотчала-Тифно

    Функциональные пробы с максимальной задержкой дыхания

    Плетизмография

    Современные методы контроля наличия/остановки дыхания у человека

    Заключение

    20

    20

    20

    21

    23
    27




    Список использованных источников

    28


    ВВЕДЕНИЕ

    Легкие представляют собой воздушный насос низкого давления. Движение воздуха в них происходит в результате перепада давления между внутренним объемом легких и атмосферой. В настоящее время появились технические возможности оценки параметров дыхательной системы и автоматической обработки получаемых с датчиков данных.

    Для оценки различных параметров процесса дыхания, диагностики и лечения заболеваний дыхательной системы используется самая разнообразная медицинская аппаратура. Ее можно разделить на две основные категории: диагностическая аппаратура и терапевтическая аппаратура для лечения заболеваний дыхательной системы.

    Диагностическая аппаратура используется для исследования механики дыхания, определения диффузии газов в легких, измерения распределения кислорода по клеткам тела, измерения степени отведения углекислого газа.

    Терапевтическая аппаратура представляет собой системы для снабжения организма кислородом, системы оказания помощи при дыхании и управления процессом дыхания, системы увлажнения воздуха, системы введения терапевтических средств с помощью ингаляции.

    В данной работе будет рассматриваться диагностическая аппаратура.

    1 ПОКАЗАТЕЛИ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ СОСТОЯНИЕ ФУНКЦИИ ДЫХАНИЯ

    Механические характеристики дыхания описывают способность человека втягивать в легкие воздух из атмосферы и выбрасывать из легких использованный воздух.

    Показатели, характеризующие состояние функции внешнего дыхания, условно делят на четыре группы.

    В первую группу входят показатели, характеризующие легочные объемы и емкости. К легочным объемам относятся: дыхательный объем (ДО), резервный объем вдоха (Ровд), резервный объем выдоха (РОвыд) и остаточный объем (ОО).

    - Дыхательный объем представляет собой количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает в спокойном состоянии. Обычно составляет от 300 до 900 миллилитров.

    - Резервный объем вдоха – это количество воздуха, которое человек способен дополнительно вдохнуть после спокойного вдоха. Данный объем составляет от 2000 до 2500 миллилитров.

    - Резервный объем выдоха – это количество воздуха, которое человек способен максимально выдохнуть после спокойного выдоха при спокойном дыхании, и он составляет в среднем от 1300 до 1500 миллилитров.

    - Остаточный объем представляет собой количество воздуха, остающееся у человека в легких после максимального выдоха, в среднем от 1000 до 1500 миллилитров.

    К емкостям легких относятся: общая емкость легких (ОЕЛ), максимальная емкость вдоха и выдоха, жизненная емкость легких (ЖЕЛ), функциональная остаточная емкость (ФОЕ).

    - Общая емкость легких представляет собой объем воздуха, находящегося в легких после максимального вдоха. Включает в себя все объемы. Составляет от 5 000 до 6 000 мл.

    - Максимальная емкость вдоха – это максимальный объем газа, который можно вдохнуть после достижения конечного уровня выдоха. Она представляет собой сумму дыхательного объема и резервного объема вдоха.

    - Максимальная емкость выдоха – это максимальный объем газа, который можно выдохнуть после достижения конечного уровня вдоха. Она представляет собой сумму дыхательного объема и резервного объема выдоха.

    - Жизненная емкость легких – это максимальный объем газа, который может быть выдохнут из легких с максимальными усилиями после максимального вдоха. Она является разностью между уровнем максимального вдоха и остаточным объемом. Жизненную емкость легких можно определить и как сумму дыхательного объема, резервного объема вдоха и резервного объема выдоха. Составляет от 3000 до 5500 миллилитров.

    - Функциональная остаточная емкость представляет собой объем газа, остающийся в легких после обычного спокойного выдоха при расслабленной дыхательной мускулатуре. Она представляет собой сумму остаточного и резервного объемов выдоха. Ее часто рассматривают как опорное значение при определении других объемов и емкостей, так как она более стабильна, чем конечный уровень вдоха. Составляет около 2500 миллилитров.



    Рисунок 1 – Легочные объемы и емкости

    Во вторую группу входят показатели, характеризующие вентиляцию легких: частота дыхания, дыхательный объем, минутный объем дыхания, минутная альвеолярная вентиляция, максимальная вентиляция легких, резерв дыхания или коэффициент дыхательных резервов.

    К третьей группе относятся показатели, характеризующие состояние бронхиальной проходимости: форсированная жизненная емкость легких (проба Тиффно и Вотчала) и максимальная объемная скорость дыхания во время вдоха и выдоха (пневмотахометрия).

    В четвертую группу входят показатели, характеризующие эффективность легочного дыхания или газообмен. К этим показателям относятся: состав альвеолярного воздуха, поглощение кислорода и выделение углекислоты, газовый состав артериальной и венозной крови.

    2 СПИРОГРАФИЯ (СПИРОМЕТРИЯ)

    Основа метода

    Спирография или спирометрия представляет собой диагностический метод исследования функции внешнего дыхания путем измерения легочных дыхательных объемов. Метод позволяет оценивать жизненную емкость легких, проходимость дыхательных путей, выявлять обструкцию (спазм бронхов) и степень выраженности патологических изменений.



    Рисунок 2 – Спирометрия

    Наиболее часто определяемые показатели при проведении спирографии:

    - Частота дыхания (ЧД) – число дыхательных движений за 1 минуту. У здоровых людей этот показатель равен 16–20;

    - Дыхательный объем (ДО);

    - Минутный объем дыхания (МОД) – объем воздуха, поступающий в легкие за 1 минуту. В среднем составляет от 4–10 л;

    - Жизненная емкость легких (ЖЕЛ);

    - Объем форсированного выдоха за 1 секунду (ОФВ1) – максимальный объем воздуха, выдыхаемого из легких за 1 секунду при усиленном выдохе после максимально глубокого вдоха. Однозначно принятых за норму результатов этого измерения не существует, все зависит от пола, возраста, роста и веса, артериального давления пациента;

    - Индекс Тиффно (ИТ) – отношение жизненной емкости легких к объему форсированного выдоха за 1 секунду, выраженное в процентах.



    Рисунок 3 – Спирограмма в норме

    Спирография проводится утром натощак или спустя 1–1,5 часа после еды. На нос накладывается специальный зажим, в полость рта пациента помещают загубник, который он должен плотно обхватить губами (не допуская утечки воздуха). Затем пациент под руководством врача выполняет различные дыхательные маневры. Во время процедуры врач на экране прибора наблюдает за спирограммой (запись изменений объема относительно времени) и по соотношению основных показателей формулирует заключение. Исследование начинается с записи спокойного дыхания пациента в течение 3­-5 мин. В это время прибор регистрирует те показатели работы легких, которые не требуют форсированного дыхания: частоты дыхания и дыхательного объема.

    Оборудование

    Спирограф (спирометр) – это специальное медицинское диагностическое устройство, с помощью которого измеряются различные дыхательные параметры: частота и глубина дыхания, емкость легких (определяется потребление оксигена), изменение их объема и проводится графическая регистрация.

    Спирограф представляет собой портативный настольный прибор, выполняющий измерение и вычисление 26 показателей внешнего дыхания и формирует заключительный протокол обследования. В протоколе обследования содержатся данные о пациенте (№, возраст, вес, рост, пол), дата и время обследования.  Спирограф обеспечивает автоматическое приведение объемных и скоростных показателей к стандартным газовым условиям (BTPS). Спирограф состоит из основного блока - спирометра, датчика спирометра, мундштуков и принтера [5].



    Рисунок 4 – Спирометр SCHILLER SPIROVIT SP-1

    В основу работы современных спирометров заложен турбинный механизм действия. Каркас прибора оснащен микропроцессором, на который поступает информация с турбины – основной рабочей части инструмента, приводимой в движение воздухом, выдыхаемым пациентом при максимальном усилии. Полученные данные регистрируются и в цифровом виде выводятся на экран.

    Механизм работы водяного спирометра. Водяной спирометр представляет собой цилиндр, помещенный кверху дном в резервуар с водой. Воздух, попавший в этот цилиндр, не сообщается с внешней средой. Цилиндр уравновешен противовесом. Воздухоносные пути исследуемого соединяют посредством широкой трубки, снабженной загубником, с пространством внутри цилиндра. Во время выдоха объем воздуха в цилиндре увеличивается, и он всплывает; при вдохе цилиндр погружается. Эти изменения объема могут быть измерены при помощи откалиброванной шкалы или зарегистрированы посредством писчика на барабане кимографа (барабанном регистраторе, в последнем случае получают так называемую спирограмму).



    Рисунок 5 – Устройство водяного спирометра

    Безводные спирометры, которые также используются в клинических условиях, действуют по тому же принципу. Один из них — клиновой спирометр. В этом приборе вдыхаемый и выдыхаемый воздух попадает в камеру, ограниченную двумя параллельными металлическими крышками (типа кювет), соединенными шарнирами вдоль одного края. Пространство между этими крышками ограничивается гибкими мехами, образующими стенки камеры. Одна крышка, в которой находится входное отверстие для воздуха, прикреплена к корпусу прибора, а другая — свободно отклоняется и перемещается по отношению к первой. Когда воздух входит в камеру или выходит из нее, подвижная крышка изменяет свое положение, компенсируя изменение объема. Конструкция выполнена таким образом, что крышка перемещается даже при очень малых изменениях объема. Хорошо сконструированный клиновой спирометр реагирует на почти не обнаруживаемое давление воздуха в легких пациента. В приборе формируются электрические сигналы, пропорциональные объемам и параметрам потока воздуха, по которым можно определить все необходимые данные.

    Наиболее часто в аппаратуре для исследования функции внешнего дыхания (ФВД) (особенно стационарной) применяются, так называемые расходомеры переменного перепада давления (рис. 6), основанные на изменении дифференциального давления на пневматическом сопротивлении [10], в зависимости от объемной скорости воздушного потока.

    Основными составными частями датчика является преобразователь 1, создающий перепад давления (набор трубок, сетка, диафрагма и т.д.), и два датчика давления 2 и 4. Проблемой при использовании данных трубок является конденсация влаги на резистивном элементе. Для предотвращения этого датчик подогревают с помощью нагревательного элемента 3 до температуры 35-40 ºС.

    К достоинствам датчиков перепада давления следует отнести возможность определения направления потока воздуха.



    Рисунок 6 – Датчик переменного перепада давления

    Немного реже в аппаратуре функциональной диагностики используются турбинные преобразователи объемной скорости, в которых поток воздуха приводит к вращению подвижного элемента (тахометрический метод измерения расхода). На рисунке 7 представлен турбинный датчик, который состоит из следующих элементов: направляющий аппарат 1 в виде крыльчаток для придания воздушному потоку вращательного движения, тахометр 2 и ротор 3, выполненный в виде пластины.



    Рисунок 7 – Датчик турбинного типа

    Еще реже в аппаратуре функциональной диагностики применяются термокондуктометрические датчики. Принцип их работы, основан на эффекте изменения электрического сопротивления нагретого терморезистора, охлаждаемого воздушным потоком [10]. Термокондуктометрический датчик изображен на рис. 8, где 1 – терморезистор, подогреваемый импульсным током.



    Рисунок 8 – Термокондуктометрический датчик

    Недостатками термокондуктометрического датчика являются нелинейность передаточной характеристики, высокая инерционность, невозможность определения направления потока воздуха. Кроме того, материал терморезистора крайне неустойчив к санитарной обработке и механическим повреждениям, а, следовательно, датчик имеет невысокую надежность.

    В настоящее время делаются попытки использования в диагностических спирометрах ультразвуковых датчиков. В основе работы этих датчиков лежит взаимосвязь между скоростью потока и скоростью распространения УЗ колебаний между двумя точками трубки (эффект Доплера). В качестве излучателей и приемников ультразвука используются пьезокерамические кольца 1, расположенные перпендикулярно измерительному каналу на некотором расстоянии друг от друга (см. рис. 9).

    Основным недостатком ультразвуковых датчиков является низкая точность и чувствительность при работе с газами, особенно на малых расходах. Преимуществами являются отличные динамические характеристики и малое сопротивление потоку. Кроме того, данный тип датчика обеспечивает простоту дезинфекции и санитарной обработки и возможность определения направления потока воздуха.



    Рисунок 9 – Ультразвуковой датчик

    Существует три вида спирометров:

    1. Стационарный спирометр – устройство, обладающее максимальной функциональностью и габаритами (рис. 4). Как правило, настольного типа. Включает в себя принтер.

    2. Портативный спирометр – небольшое устройство (рис.10). Отличаются набором проводимых измерений, наличием принтера, возможностью подключения датчика SpO2. Обеспечивает удобство обследования вне стационара. Многие карманные модели могут использоваться пациентами самостоятельно. Также большинство портативных устройств могут взаимодействовать с ПК посредством USB или Bluetooth. Компьютер в данном случае может использоваться для создания базы данных или более сложной обработки полученных измерений.



    Рисунок 10 – Портативный спирометр MIR SPIROBANK II BASIC

    3. Компьютерный спирометр может работать только подключенным к компьютеру, с установленным на нем специальным программным обеспечением. Функциональность этих устройств ограничена лишь возможностями программы. Как правило, это максимально полный набор возможных вычислений.



    Рисунок 11 – Компьютерный спирометр СПИРОЛАН+РИНО

    Цена на спирометры отличается в зависимости от их модели. Цена на портативные модели значительно ниже и составляет от 13 000 рублей. Стационарные и компьютерные стоят от 100 тысяч рублей.

    3 ПНЕВМОТАХОМЕТРИЯ

    Основа метода

    Пневмотахометрия – это метод исследования скоростей воздушного потока через бронхи и трахею при форсированном выдохе и вдохе с изображением их в графическом виде [6]. Это важный метод определения состояния проходимости трахеобронхиального дерева.

    Пневомотахометрия наравне со спирографией – основной метод исследования функции внешнего дыхания, широко распространённый и проверенный, применяющийся не только при патологии, но и при профилактических осмотрах спортсменов и работников вредных производств, а так же пациентов с факторами риска по лёгочным заболеваниям.

    При помощи пневмотахометрии можно выявить обструктивные нарушения лёгочной вентиляции, подтвердить или отвергнуть такие заболевания, как бронхиальная астма, хроническая обструктивная болезнь лёгких и др.

    Во время процедуры пациент может сидеть или стоять, тело должно быть достаточно расслаблено. На прибор надевается специальный стерильный мундштук, на нос пациента надевается зажим: во время исследования дышать можно только ртом.

    Для подготовки к получению данных делаются несколько спокойных выдохов и вдохов. Без задержки дыхания выполняются глубокие форсированные вдохи и выдохи, повторяются они несколько раз. По шкале пневмотахотра специалист анализирует скорость форсированного выдоха.

    При пневмотахометрии получают разные показатели, описывающие скорости потоков воздуха через трахеобронхиальное дерево. Это форсированная жизненная ёмкость лёгких (ФЖЕЛ), объём форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ1), индекс Тиффно (ФЖЕЛ/ОФВ1), максимальная объемная скорость воздуха на уровне выдоха, средняя объемная скорость форсированного выдоха, пиковая объёмная скорость форсированного выдоха и др.

    Оборудование

    Для проведения исследования требуется пневмотахограф или спирограф. Самый простой из них состоит из аппарата-преобразователя параметров вдоха-выдоха и графического регистратора. Принцип метода заключается в графической фиксации показателей давления, которые оказывают потоки воздуха на бронхолегочные структуры в зависимости от фазы дыхания.

    Измерительной частью пневмотахографа является преобразователь потока, который может действовать по принципу регистрации перепада давления в начале и конце трубки, скорости вращения турбинки (турбинный датчик), перепада температуры воздуха на концах трубки (термисторные датчики) и др. конструкции.

    4 ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ТЕСТЫ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЛЕГКИХ

    4.1 Тест Вотчала-Тифно

    Форсированная ЖЕЛ – это способ оценки трахео-бронхиальной проходимости путем определения объема воздуха, выдыхаемого за первую секунду форсированного выдоха после максимального вдоха. В норме она на 300 мл меньше фактической ЖЕЛ.

    Индекс Тиффно-Вотчала – это отношение форсированной ЖЕЛ за первую секунду выдоха к форсированной ЖЕЛ. Индекс Тиффно-Вотчала в норме не менее 70 %. Процентное отношение ОВФ1 к ЖЕЛ, показывающее, какую часть своей ЖЕЛ обследуемый способен выдохнуть за первую секунду, отражает способность обследуемого использовать резервные объемы ЖЕЛ при физической нагрузке, когда требуется увеличение объема и скорости дыхания [7]. Снижение данного показателя наблюдается при нарушениях бронхиальной проходимости.



    4.2 Функциональные пробы с максимальной задержкой дыхания

    Максимальные задержки дыхания применяются для определения устойчивости организма к гипоксии, а также выявления скрытой дыхательной и сердечно-сосудистой недостаточности.

    Проба Штанге заключается в регистрации продолжительности задержки дыхания после максимального вдоха. В норме она составляет 40-60 секунд, у спортсменов – 90-120 с.

    Проба Генчи заключается в регистрации продолжительности задержки дыхания после максимального выдоха. В норме она составляет 20-40 с, у спортсменов – 40-60 с. Применяют также ее модифицированный вариант – пробу Генчи после гипервентиляции. В этом случае предварительно производят максимально глубокое дыхание (гипервентиляция), в течение 45-60 с, затем регистрируют продолжительность задержки дыхания после максимального выдоха. В норме происходит возрастание продолжительности задержки дыхания на выдохе в 1,5-2 раза. Отсутствие возрастания времени задержки дыхания на выдохе свидетельствует об изменении функционального состояния кардиореспираторной системы.

    Пробу Серкина осуществляют в 3 этапа: определяют время задержки дыхания на вдохе в покое, затем на вдохе после выполнения 20 приседаний за 30 с, после чего определяют время задержки дыхания на вдохе через 1 мин отдыха. Оценка результатов показаны в таблице 1.

    Таблица 1 – Проба Серкина

    Норма

    Время задержки на вдохе в покое

    Время задержки на вдохе после нагрузки

    Время задержки на вдохе после отдыха

    Здоровые тренированные

    40–60 с

    Более 50% от первой пробы

    Более 100% от первой пробы

    Здоровые нетренированные

    36 – 45 с

    30–50 % от первой пробы

    70–100% от первой пробы

    Нарушение функционального состояния кардиореспираторной системы

    20 – 35 с

    Менее 30 % от первой пробы

    Менее 70% от первой пробы

    4.2 Плетизмография

    Метод плетизмографии позволяет при помещении больного внутрь герметичной камеры исследовать растяжимость легких, уменьшающуюся при уплотнении легочной ткани и определяемую отношением прироста объема газа в легких к приросту транспульмонального давления, регистрация которого проводится внутри пищевода, и исследовать дыхательные колебания объема грудной клетки при одновременном проведении спирометрических тестов.

    Плетизмография показывает, сколько воздуха человек способен удержать в своих легких.




    Рисунок 12,13 – Устройство плетизмографа

    5 СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ НАЛИЧИЯ/ОСТАНОВКИ ДЫХАНИЯ У ЧЕЛОВЕКА

    В настоящее время наибольшим спросом пользуются средства дистанционного мониторинга, предназначенные для пациентов с сердечной аритмией, синдромом апноэ во сне, сахарным диабетом и хронической обструктивной болезнью легких. Они используют датчики, различные по физическим принципам измерения, а также разные средства цифровой обработки и регистрации сигналов.

    При этом для контроля сердечной деятельности, как правило, применяют регистрацию электрических потенциалов сердца, а для мониторинга дыхания – акустическую регистрацию дыхательных шумов или радио регистрацию движений грудной клетки.

    5.1 Использование акселерометра для диагностики сонного апноэ

    Апноэ – это дыхательная пауза во время сна, определяемая как отсутствие или значительное (более чем на 70% от исходного) уменьшение воздушного потока на уровне рта и носа длительностью не менее 10 с [11].

    Иногда может отмечаться до 400-500 остановок дыхания за ночь, общей продолжительностью до 3-4 часов, что ведёт как к острой, так и хронической ночной гипоксемии. Это в свою очередь существенно увеличивает риск развития артериальной гипертензии, нарушений ритма сердца, инфаркта миокарда, инсульта и внезапной смерти во сне.

    Способ диагностики состояния синдрома сонного апноэ (ССА) заключается в регистрации движений грудной клетки с использованием микромеханического акселерометра, так как он обладает сверхмалыми габаритными размерами, малой массой, энергопотреблением и себестоимостью, который наряду с датчиком контроля ороназального потока и пульсоксиметром, позволяет произвести распознавание типа апноэ.

    Акселерометр — прибор, измеряющий проекцию кажущегося ускорения (разности между истинным ускорением объекта и гравитационным ускорением).

    При размещении акселерометра на грудной клетке, будет измеряться ускорение, которое состоит из ускорений, обусловленных движением грудной клетки и ускорением свободного падения.

    Использование предложенного метода измерения движения грудной клетки с помощью акселерометров позволяет определить остановку дыхания, при этом запаздывание по времени составляет не более 0,5 секунд. Данный способ может быть использован в дополнение к датчикам пульсоксиметра и ороназального потока, что обеспечит регистрацию апноэ, распознавание его типа, и при реализации в виде прибора даст возможность проводить диагностику на уровне поликлинических учреждений.

    5.2 Удаленный беспроводной контроль тонов сердца и процесса дыхания

    Существует устройство, которое беспроводным путем, с использованием компьютера, позволяет по дыхательным шумам осуществлять мониторинг процесса дыхания и диагностировать остановки дыхания, в том числе во сне.

    Данное устройство позволяет одновременно не только получать, но и анализировать информацию о деятельности сердца, наряду с движением воздуха по дыхательным путям, и тем самым осуществлять комплексную удаленную диагностику нарушений сердечной деятельности и нарушений бронхиальной проходимости.

    Результатом является система, состоящая из двух компонент: 1) датчика для регистрации тонов сердца и дыхательных шумов, содержащего электретный микрофон (1), который в отличие от прототипа позволяет регистрировать также акустический сигнал низкочастотного диапазона (от 10 герц и выше), встроенный в головку устойства, Bluetooth-модуль с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) (2), передатчиком (3) и блоком питания, систему крепления на шее пациента; 2) блока обработки (компьютер, телефон или смартфон), содержащего Bluetooth-стек для соединения с датчиком (Bluetooth-приемник (4) с драйверами), драйвер для работы с получаемой акустической информацией, программное обеспечение для ее обработки (5), отличающееся тем, что предлагаемое устройство дополнительно позволяет получать информацию о тонах сердца.



    Рисунок 12 – Блок схема устройства

    Алгоритм работы системы (рис. 1) достаточно прост. Акустический сигнал принимается электретным микрофоном (1), оцифровывается АЦП (2) и передается передатчиком (3) по радиоканалу в соответствии с технологией Bluetooth на приемник (4), входящий в состав компьютера (сотового телефона, смартфона), где обрабатывается (5), используется для комплексной диагностики сердечных нарушений и дыхательной недостаточности и передается по сетям Интернете в медицинский центр.

    Данная беспроводная технология получения информации о тонах сердца и движении воздуха по дыхательным путям позволяет осуществлять удаленную комплексную диагностику нарушений сердечной деятельности и бронхиальной проходимости.

    ЗАКЛЮЧЕНИЕ

    В ходе данной работы были рассмотрены методы и аппаратура для измерения параметров дыхания. Рассматривались методы спирометрии и пневмотахометрии, методика проведения данных исследований и используемая аппаратура. Было разобрано строение спирометра и его виды.

    В качестве заключения можно отметить, что методы инструментальной оценки дыхательной функции человека достаточно давно внедрены в медицинскую практику. Однако они обладают присущими большинству методов функциональной диагностики недостатками, связанными с отсутствием эталонных значений измеряемых величин. Поэтому, несмотря на большое количество разработанных методов, аппаратных средств и диагностических тестов, остаются открытыми вопросы, связанные с повышением достоверности функциональной диагностики дыхания, анализа показателей в динамике для оценки эффективности проводимого лечения, проблемы учета повторяемости результатов, индивидуальной анатомической вариабельности и физиологических возможностей пациента.

    Также рассмотрены современные методы контроля наличия остановки дыхания на примере применения акселерометра и фонендоскопа.

    список использованных источников

    1. Ханков Сергей Иванович, Кормилицын Александр Юрьевич, Скорубский Владимир Иванович Методика измерения и расчета характеристик дыхания // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2013. №3 (85).

    2. Методы исследования внешнего дыхания // https://studopedia.ru/8_122023_metodi-otsenki-vneshnego-dihaniya.html (Дата обращения: 15.05.2021)

    3. Спирограф // https://foodandhealth.ru/medodezhda-i-pribory/spirograf/ (Дата обращения 16.05.2021)

    4. А.Н. Калягин, Т.В. Аснер Понятие о недостаточности функции внешнего дыхания. Спирография. Диагностика обструктивной и рестриктивной дыхательной недостаточности // Иркутский государственный медицинский университет. 2005.

    5. СПИРОГРАФЫ И СПИРОМЕТРЫ. ОСОБЕННОСТИ, ПРИНЦИП РОБОТЫ, КЛАССИФИКАЦИЯ // https://mpr-med.com/a261163-spirografy-spirometry-osobennosti.html (Дата обращения 16.05.2021)

    6. Пневмотахометрия: показания к обследованию и методика проведения // https://vzglyad-sevastopol.ru/raznoe/pnevmotahometriya (Дата обращения 16.05.2021)

    7. Замотаев И. П., Магазаник Н. А., Максимова Л. Н. Методические вопросы изучения бронхиальной обструкции // Тер. арх., т. 46, № 5, с. 72, 1974

    8. Аврунін О. Г., Томашевский Р. С., Фарук Х. И. Методы и средства функциональной диагностики внешнего дыхания. – 2015.

    9. Тараканов Сергей Александрович, Кузнецов Владимир Игоревич, Кузнецов Артем Олегович Длительный мониторинг дыхания человека // ИВД. 2013. №4 (27).

    10. Сахно Ю. Ф. Исследование вентиляционной функции легких: учебнометодическое пособие / Сахно Ю. Ф., Дроздов Д. В., Ярцев С. С. – М.: Издательство РУДН, 2005. – 83 с.

    11. Савельев Валерий Викторович, Ивахно Наталия Валериевна, Мизарев Алексей Михайлович Аппаратная реализация комплекса диагностики остановки дыхания во время сна // Известия ТулГУ. Технические науки. 2013. №9-2.

    12. Ивахно Н. В., Прохорцов А. В., Сенина Е. Н., Федоров С. С. Способ регистрации движения грудной клетки при диагностике состояния сонного апноэ // ВНМТ. 2014. №4.

    13. Алексеева Ольга Владимировна, Шнайдер Наталья Алексеевна, Демко Ирина Владимировна, Петрова Марина Михайловна Синдром обструктивного апноэ/гипопноэ сна: критерии степени тяжести, патогенез, клинические проявления и методы диагностики // Сиб. мед. журн. (Иркутск). 2016. №1.


    написать администратору сайта