|
|
аппаратные средства в медицине. Сравнительная характеристика наиболее часто применяемых аппаратных средств современного здравоохранения
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации ФГБОУ ВО «Бурятский государственный университет имени Доржи Банзарова» Медицинский институт Кафедра поликлинической терапии и профилактической медицины с курсом общественного здоровья и здравоохранения СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НАИБОЛЕЕ ЧАСТО ПРИМЕНЯЕМЫХ АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ СОВРЕМЕННОГО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ. Выполнил: студент 1 курса 141101 гр. Кравченко Е.Б. Проверил: к.фарм.н , ст. преп. Преловская С.З. Улан-Удэ, 2021 План: - Введение………………………………………………………………...3
- 1.Понятие, структура медицинскиx приборно-компьютерныx систем…………………………………………………………………….4
- 3. Классификация МПКС………………………………………………5
- 3.1.МПКС морфологических и функциональных исследований..7
- 3.2. МПКС мониторинга……………………………………………....22
- 3.3.МПКС лабораторной диагностики, системы получения параметрических данных………………………………………...…..25
- 3.4. МПКС управления лечебным процессом и реабилитациией……………………………………………………….28
Введение - Современное здравоохранение уже невозможно себе представить без использования медицинских приборно-компьютерных систем (МПКС) Компьютеризация медицинской техники позволяет обеспечивать оперативный сбор, обработку и хранение всей необходимой информации о пациенте.
- Банки медицинских данных позволяют медикам быть в курсе последних научных и практических достижений.
- Компьютеры позволяют установить, как влияют параметры окружающей среды на заболеваемость населения данного района. Кроме того, с их помощью можно изучать влияние ударов на различные части тела, в частности, последствия удара при автомобильной катастрофе для черепа и позвоночника человека.
- Компьютерная техника используется для обучения медицинских работников практическим навыкам. На этот раз компьютер выступает в роли больного, которому требуется немедленная помощь. На основании симптомов, выданных компьютером, обучающийся должен определить курс лечения. Если он ошибся, компьютер сразу показывает это.
- Компьютеры используются для создания карт, показывающих скорость распространения эпидемий.
- Компьютеры хранят в своей памяти истории болезней пациентов, что освобождает врачей от бумажной работы, на которую уходит много времени, и позволяет больше времени уделять самим больным.
- Применение компьютеров переводит медицину на иной, более высокий качественный уровень и способствует дальнейшему повышению уровня и качества жизни.
Понятие, структура, назначение МПКС Медицинских приборно-компьютерные системы (МПКС) – это сложный программно-аппаратный комплекс, в нём выделяют три основные составляющие: 1) медицинское 2) аппаратное 3) программное обеспечение. - Медицинское обеспечение – это комплекс медицинских предписаний, нормативов, методик и правил, обеспечивающих оказание медицинской помощи посредством этой системы.
- Подаппаратным обеспечением понимают способы реализации технической части системы, включающей средства получения медико-биологической информации, средства осуществления лечебных воздействий и средства вычислительной техники (специализированные микропроцессорные устройства или универсальные ЭВМ).
- К программному обеспечению относят математические методы обработки медико-биологической информации, алгоритмы и собственно программы, которые обеспечивают функционирование всей системы
- Назначение МПКС: информационная поддержка и автоматизация диагностического и лечебного процесса, осуществляемого при непосредственном контакте с организмом больного (например, при проведении хирургических операций с использованием лазерных установок или ультразвуковая терапия заболеваний пародонта в стоматологии).
- Особенность МПКС: работа в условиях непосредственного контакта с объектом исследования в режиме реального времени.
Классификация МПКС - МПКС по функциональным возможностям:
1) Специализированные (однофункциональные) системы (ЭКГ) 2) Многофункциональные системы (ЭКГ+ЭЭГ) 3) Комплексные системы (мониторная система автоматизации палаты) - МПКС по степени зависимости результатов исследования от участия специалиста:
1) Операторонезависимые (МРТ) 2) Операторозависимые (УЗИ диагностика) Классификация МПКС - МПКС по назначению :
- 1) МПКС морфологических и функциональных исследований. Предназначены для получения медицинских изображений органов человека и для получения функциональных данных.
- 2) Мониторные МПКС предназначены для длительного непрерывного наблюдения за состоянием пациента в первую очередь в палатах интенсивной терапии, операционных и послеоперационных отделениях
- 3) МПКС лабораторной диагностики, получения параметрических данных
- 4) МПКС управления лечебным процессом и реабилитацией
- Это сложные технические устройства, в которых установлены мощные компьютеры.
- Эти специализированные компьютеры работают, как правило, под управлением сложных операционных систем, таких, например, как Unix, Windows NT, Linux, и имеют развитое прикладное программное обеспечение.
- К ним относятся рентген-аппараты, аппараты УЗ диагностики , аппаратные комплексы для радионуклидной визуализации органов человека - гамма-квантами, аппаратные комплексы КТ, МРТ.
Рентгенодиагностические аппараты 2-х типов: - Аналоговое изображение.
Оцифровывается -матрицей и затем передается в процессор для дальнейшей обработки и анализа. Итоговое изображение представляет собой рентгенограмму с высокой четкостью и большой фотографической широтой. - Прямая цифровая рентгенография.
В таких системах цифровое рентгеновское изображение формируется сразу же на цифровом плоском детекторе. В настоящее время рентгенография – один из наиболее распространенных методов рентгенологического исследования. Нередко она применяется в комбинации с искусственным контрастированием. Рисунок 1.Цифровая рентгенограмма ключицы МПКС УЗ-диагностики - Содержат датчик ультразвуковых излучений, формирующийпервоначально аналоговый образ органа.
- Затем в модуле оцифровки аналоговые изображения преобразовываются в цифровые.
- Рисунок 2. Аппаратнокомпьютерные комплексы для ультразвуковой диагностики
МПКС УЗ-диагностики - Итоговые обследования - сонограммы - отображают структуру исследуемого органа
- Ультразвуковой комплекс при необходимости путем встраиваемой компьютерной программы позволяет визуализировать кровоток, причем раздельно – артериальный и венозный, что имеет большое значение в диагностике облитерирующих поражений сосудов.
- УЗ исследования вследствие дешевизны, отсутствия противопоказаний получили широчайшее распространение во всех областях медицины
Рисунок 4. Ультразвуковое
исследование почки
дуплексным методом
(сонограмма + допплеровское
картирование). Видны артериальные
и венозные сосуды почки
Рисунок 3. Ультразвуковое исследование желчного пузыря- 3 D УЗИ плода при беременности Аппаратно-компьютерный комплекс радионуклидной визуализации - гамма-камера - устроен по аналого-цифровому принципу . Он предназначенный для радионуклидной визуализации органов человека гамма-квантами. После введения в организм пациента органотропных радиофарм-препаратов они накапливаются в этих органах и сигнализируют о своем присутствии испускаемыми гамма-квантами. Последние улавливаются сцинтилляционным детектором и позиционируются на его плоскости в виде двухмерного изображения исследуемого органа. Далее изображение оцифровывается и передается для дальнейшей обработки в процессор.
Рисунок 5. Аппаратнокомпьютерный комплекс для радионуклидной визуализации - гамма-камера
- Итогом такого процесса является радионуклидная сцинтиграмма.
- Видны патологические процессы в локтевом суставе позвоночнике стопе.
Рисунок 6. Сцинтиграмма скелета К таким устройствам относятся компьютерный томограф (КТ) и магнитно-резонансный томограф (МРТ).
Рисунок 6. Компьютерный томограф
Рисунок 7. Магнитно-резонансный томограф
Компьютерные томографы – КТ. Позволяют получать послойные снимки внутренних органов человека - компьютерные томограммы - при движении рентгеновской трубки вокруг тела пациента. Толщина среза, видимого как отдельное изображение, составляет доли миллиметра, расстояние между срезами – 1-5 мм. Компьютерные томографы способны получать изображение за очень короткое время, измеряемое долями секунды. Все кадры собирают в одно целое в виде трехмерной модели Современные томографы являются спиральными и многосрезовыми (одномоментно до 320 срезов). Кроме того, с помощью спиральной КТ можно получить изображение полых органов - трахеи, бронхов, толстой кишки.
Рисунок 8. КТ грудной клетки (трехмерная реконструкция)
- Магнитно-резонансные томографы (МРТ)
- Основаны на исследовании магнитного резонанса ядер протонов человека, помещенного в сильное магнитное поле (до 1,5-3,0 Тл).
- При дополнительном воздействии кратковременными радиочастотными импульсами протоны, находящиеся в теле пациента, входят в магнитный резонанс.
- Последующая релаксация протонов инициирует электромагнитные сигналы, которые улавливаются радиочастотными катушками, оцифровываются и передаются в память компьютера.
- Компьютер с помощью специальных программ обработки сигналов реконструирует МРТ-изображение
Рисунок 9. Магнитно-резонансная томограмма всего тела
Методика мультимодальных изображений Значительным шагом вперед, продвинувшим изобразительные методы аппаратно-компьютерных систем, стала методика так называемых мультимодальных, или «спаянных изображений» (fusion imaging). При этом на одном снимке или на экране монитора получается изображение внутренних органов, полученных разными методами исследования – МРТ, КТ и с помощью радионуклидов. Такой метод позволяет выявить мелкие очаги повышенного накопления радиоактивного вещества и привязать их к анатомическим ориентирам тела пациента.
Рисунок 10.
Мультимодальное изображение КТ/
сцинтиграфия (вид сзади). Виден метастаз
в XI левом ребре
Методика субстракции медицинских изображений Метод альтернативного подхода к манипуляциям с медицинскими изображениями – их вычитание (субтракция). При этом одну и ту же область исследуют различными методами, а затем из одного изображения вычитают другое – производят вычитание. В качестве примера можно привести дигитальную субтракционную ангиографию (ДСА)
Например, можно получить контрастное изображение сосудов без наложения мешающих теней окружающих органов
Рисунок 11.Ангиографический комплекс
Рисунок 12. Ангиограмма головного мозга
МПКС функциональных исследований - МПКС, определяющих функциональное состояние изучаемых органов. В этих системах компьютер выполняет задачу анализатора серии изображений, каждое из которых показывает функциональную активность органа. В итоге получаются результирующие кривые, отражающие характер функции этого органа. Подобным образом определяют, например, функциональную активность почек при радионуклидной визуализации (рис.13) или состояние кровотока в сосудах при магнитно-резонансной томографии.
Рисунок 13. Радионуклидное исследование функции почек – ренография.
Медицинские аппаратно-компьютерные системы мониторинга - Задача медицинских приборно-компьютерных мониторных систем - максимально быстро определять состояние больного, постоянно наблюдать за ним в палатах интенсивной терапии, операционном и послеоперационном отделении.
- В данной ситуации большое значение приобретает возможность оперативно диагностировать критические ситуации, определять и корректировать возникающие нарушения, прогнозировать развитие состояния пациента.
- Приборно-компьютерные системы в медицине помогают выполнять все эти функции. Как правило, при мониторинге используют аппараты для измерения давления крови температуры, частоты дыхания, минутного объема кровообращения, содержания в крови газа, не обойтись без электроэнцефалограммы, электрокардиограммы. Одна из основных особенностей медицинских приборно-компьютерных систем является наличие средств визуализации результатов экспресс-анализа, которую можно получать в режиме реального времени.
МПКС мониторинга - Примером такого мониторинга может служить холтеровская система, позволяющая установить суточные колебания артериального давления и ЭКГ в естественных условиях пребывания пациента. К поверхности тела больного прикрепляются датчики регистрирующие пульс, артериальное давление и ЭКГ в течении суток Датчики соединяются с запоминающим устройством - флэш-картой, на которой сохраняются все зарегистрированные сигналы. Спустя сутки данные с флэш- карты считываются компьютером для анализа данных и их распечатки
Рисунок 14. Расположение датчиков при холтеровском мониторинге
МПКС мониторинга
Рисунок 15. Заключительная таблица ЭКГ холтеровского суточного
мониторинга. Выявлены одиночные экстрасистолы
Рисунок 16 .Суточные колебания артериального давления, выявленные
в процессе холтеровского суточного мониторинга
- МПКС лабораторной диагностики позволяют проводить сложные диагностические процедуры, основанные на исследовании биоматериала человеческого организма
- Компьютеризация клинических лабораторных методов позволяет двигаться параллельно в двух направления. Во-первых, менять трудоемкие ручные способы на автоматизированные анализаторы. Во-вторых, внедрять в практику информационные лабораторные системы, чтобы повышать эффективность организации работы лаборатории, сокращать число ручных операций и ошибок.
Рисунок 17. Гематологические анализаторы
Рисунок 18 Автоматизированный мультиспектральный цифровой микроскоп
Рисунок 19 Автоматизированный мультиспектральный цифровой микроскоп
- Медицинские аппаратно-компьютерные системы для получения параметрических данных позволяют с помощью компьютерных программ прижизненно определять минеральный, химический или биохимический состав органов человека. Одним из таких методов стала двухфотонная компьютерная рентгеновская остеоденситометрия.
Рисунок 20. Остеоденситометр
Рисунок 21. Остеоденситограмма
МПКС интенсивной терапии предназначены: 1) для компьютерного контроля и управления физиотерапевтическими процедурами, 2) для программного вливания лекарственных препаратов и для управления перфузионными насосами, 3) для оптимизации функционирования аппаратуры в процессе проведения ингаляционного наркоза и искусственной вентиляции легких. Большое значение в этом отношении имеют аппараты искусственного гемодиализа. Общий принцип работы комплексов состоит в реализации обратной связи с регистрирующих датчиков, компьютерной обработке полученных результатов и последующим компьютерным управлением механизмом терапевтического вмешательства.
Рисунок 22.
Комплекс для аблации сердечных зон при аритмиях
Примеры:
Рисунок 23.
Комплекс для управления линейным ускорителем
- Протезы и необходимые человеку искусственные органы призваны фактически заместить или скорректировать отсутствующие системы организма или целые органы.
- Например, к ним относятся имплантируемые протезы интенсивной терапии. В реанимационных и операционных отделениях используются системы замещения ключевых функций человеческого организма. Среди них стоит выделить искусственные сердце, почки или легкие. Эти приборы способны замещать органы и системы на период оперативного хирургического вмешательства, а также до момента подбора соответствующего всем параметрам донорского органа
Рисунок 23
Аппарат искусственного кровообращения
Принципиально новые технологии - биоуправляемые протезы. Они используются, если сохранены нервные окончания, принимавшие и посылавшие нервные импульсы от отсутствующих рук или ног
Рисунок 24.Биоуправляемый протез
Применение МПКС в операционной |
|
|
Скачать 1.51 Mb.