Курсач Мпасик Сени (Несколько готовых курсовых работ)

12

ОГЛАВЛЕНИЕ:

1. Обзор методов измерения пневмотахографии……………………..……….2

2. Биофизические основы метода пневмотахографии………………………..5

3. Обзор существующих приборов и систем для пневмотахографии…….12

4. Разработка медико-технических требований на АМС для пневмотаховолюметра. ………………………………………………………………………………24

5. Разработка структурной схемы измерительного блока пневмотаховолюметра…………………………………………………………………….……….…….26

6. Разработка функциональной схемы блока передачи данных для пневмотаховолюметра……………………………………………………………………..…...27

7. Разработка принципиальной схемы блока передачи данных для пневмотаховолюметра……………………………………………………………………..……28

8. Разработка и отладка программы передачи данных в среде Pascal……31

9. Список использованной литературы. …………………………………………40

1. Обзор методов измерения пневмотахографии.

Произведем обзор современных методик обследования дыхательной системы человека. Современный арсенал диагностических и лечебных средств, применяемых при обследовании и лечении больных с заболеваниями органов дыхания, является весьма обширным. Наиболее распространенными и достаточно информативными неинвазивными методами исследования внешнего дыхания явля­ются спирография (спирометрия) и пневмотахография. Спирогра­фия обеспечивает не только измерение объемов, но и графическую регистрацию основных показателей вентиляции при спокойном и форсированном дыхании, физической нагрузке или при проведе­нии функциональных проб. Пневмотахография позволяет регист­рировать объемную скорость потока воздуха, т. е. в отличие от спирографии измерять производную от объемного расхода воздуха при дыхании пациента.

Для исследования функции внешнего дыхания наряду со спи­рографией в настоящее время применяют:

• пульсоксиметрию (при определении сатурации гемоглобина кислородом),

• капнографию (для определения концентрации углекислого газа в выдыхаемом воздухе),

• оксиметрию (для определения концентрации кислорода в дыхательных смесях),

• макроскопическое, микроскопическое и микробиологическое исследования мокроты,

• общее плетизмографическое исследование (бодиплетизмографию),

• методы кратковременного прерывания воздушного потока и импульсную осциллометрию,

• газодилюционные методы,

• бронхоскопию,

• биопсию,

• рентгенологические методы (рентгенография, томогра­фия, бронхография, компьютерная томография, ангиография),

• радионуклидные исследования.

Рисунок 1. Схема бодиплетизмографического исследования

Существенно ограничивает применение этого метода высокая стоимость аппаратуры.

Плевральная пункция применяется для определения характера плевральной жидкости с целью уточнения диагноза, удаления жидкости из плевральной полости и последующего введения в нее лекарственных веществ. Перед пункцией проводят обработку манипуляционного поля йодом со спиртом, местную анестезию в месте прокола. Обычно проводят по задней подмышечной линии в седьмом или восьмом межреберье по верхнему краю ребра. С диагностической целью берут 50-150 мл жидкости, направляют на цитологическое и бактериологическое исследование. С лечебной целью при скоплении большого количества жидкости в плевральной полости первоначально берут 800 – 1200 мл жидкости. С целью дифференциальной диагностики характера жидкости определяют удельный вес, количество содержащегося белка, эритроцитов, лейкоцитов, мезотелиальных и атипичных клеток.

Исследование мокроты помогает установить характер патологического процесса в органах дыхания, а в ряде случаев определить его этиологию. Изучение начинают с осмотра в прозрачной банке, а затем в чашке Петри, которую ставят попеременно на черный и белый фон. Отмечают характер мокроты, основные компоненты, влияющие на ее цвет и консистенцию.

Пневмотахография является одним из наиболее распространенных и достаточно информативных методов исследования внешнего дыхания. Имеются противопоказания для данного метода. Пневмотахография не рекомендуется для:

• лихорадящих и инфекционных больных,

• лиц с тяжелой формой стенокардии или высокой нестабильной артериальной гипертензией,

• лиц с резко выраженной сердечной недостаточностью и другими тяжелыми заболеваниями,

• больных с нарушениями психики, не способными правильно выполнить исследование,

• лиц старческого возраста, для которых не разработаны нормативные величины.

Метод позволяет установить наличие, характер и выраженность вентиляционных нарушений и находят широчайшее применение в лечебно-профилактических учреждениях (ЛПУ). Преимущества метода:

• неинвазивность,

• дешевизна прибора,

• дешевизна эксплуатации прибора,

• небольшие затраты времени на обследование одного пациента,

• доступность повторных применений через короткие промежутки времени,

• удовлетворительная точность измерений.

1. Биофизические основы метода пневмотахографии.

Пневмотахография (греч. pneuma воздух + tachos скорость + graphō писать, изображать) — непрерывная регистрация объемной скорости потока вдыхаемого и выдыхаемого воздуха при спокойном и форсированном дыхании. Самостоятельно применяется редко, чаще в сочетании с определением объема вдоха и выдоха (кривые «поток — объем»), альвеолярного и транспульмонального давления. Наиболее часто в клинической практике используется регистрация кривой «поток — объем форсированного выдоха», документирующей скорость воздушного потока на различных этапах форсированного выдоха. При правильном выполнении обследуемым форсированного выдоха кривая «поток — объем» позволяет объективно оценить состояние бронхиальной проходимости, диагностировать бронхиальную обструкцию, в т.ч. ее начальные проявления, что дает возможность выявить бронхолегочные заболевания на доклинической стадии развития Существенную роль кривая «поток — объем форсированного выдоха» играет в распознавании бронхоспазма при проведении фармакологических проб с бронхолитиками, изучении реактивности бронхов методами специфической и неспецифической бронхопровокации, оценке функциональной эффективности лечения бронхолегочной патологии в стационаре и амбулаторных условиях, определении выраженности и уровня бронхиальной обструкции. Особенно велико значение кривой «поток — объем форсированного выдоха» в изучении неблагоприятного влияния курения, загрязнения окружающей среды и профессиональных вредностей на функцию легких.

Противопоказаниями к выполнению исследования служат кровохарканье, боли в грудной клетке и другие патологические состояния, препятствующие проведению форсированного выдоха.

Исследование осуществляется с помощью пневмотахографа — прибора открытого типа, регистрирующего объемную скорость и объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Основными элементами пневмотахографа являются преобразователь расхода воздуха в электрический сигнал и обрабатывающее устройство.

Регистрация кривой «поток — объем форсированного выдоха» проводится средним медицинским персоналом (медицинской сестрой или лаборантом) Специальной подготовки пациента не требуется. Его информируют о цели исследования, обращают особое внимание на важность четкою выполнения максимально глубокого спокойного вдоха и следующего за ним максимально быстрого и максимально глубокого выдоха. При этом наибольшее мышечное усилие выдоха должно быть достигнуто уже в начале форсированного выдоха и поддерживаться на всем его протяжении. Обычно исследуемый находится в положении сидя. Подключение его к пневмотахографу осуществляют с помощью загубника или мундштука, на нос накладывают зажим. Максимально глубокие вдох и выдох повторяют не менее 3—5 раз. Проводящий исследование медицинский работник визуально контролирует правильность выполнения вдоха и выдоха, контроль обличается при наличии дисплея, фиксирующего каждое дыхательное движение пациента. Особенно тщательному контролю подлежат начало и конец форсированного выдоха, которые больше, чем средняя его часть, зависят от силы сокращения дыхательных мышц. Качественно выполненными (отвечающими требованиям воспроизводимости) считают маневры форсированного выдоха, отличающиеся по величине форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ) и объему форсированного выдоха за 1 с (ОФВ₁) не более чем на 10 %. Максимальное число следующих друг за другом маневров форсированного выдоха не должно превышать 8. Если не удастся добиться качественного выполнения 2—3 дыхательных маневров, исследование повторяют после перерыва или на следующий день.

Клиническая оценка результатов исследования включает анализ формы кривой «поток — объем» и объемной скорости потока воздуха при различных уровнях воздухонаполнения легких (рис. 2).

Рис. 2а. Кривая «поток - объем форсированного выдоха»

Начальный крутовосходящий отрезок кривой до достижения наибольшей (пиковой) объемной скорости выдоха (ПОС_выд) отражает проходимость дыхательных путей до начала компрессии крупных бронхов под воздействием повышенною транспульмонального давления, последующий (нисходящий) отрезок кривой вплоть до завершения выдоха — проходимость дыхательных путей при распространении компрессии с крупных бронхов на мелкие бронхи. На этом отрезке можно определить максимальные объемные скорости (МОС) выдоха на уровне 75, 50 и 25% ЖЕЛ — МОС_{выд 75}, МОС_{выд 50} и МОС_{выд 25},

Поскольку уровень коллапса бронхов зависит от степени воздухонаполнения легких, по форме кривой и ее числовым значениям на различных этапах выдоха можно определить не только наличие и выраженность нарушений проходимости дыхательных путей, но и судить об их локализации Изменения показателей начальной части кривой «поток — объем» (снижение ПОС_выд и МОС_{выд 75}) при отсутствии изменений средней и конечной части кривой (МОС_{выд 50} и МОС_{выд 25}) указывают на возможность обструкции внегрудных дыхательных путей, увеличения сопротивления току воздуха в трахее и верхних дыхательных путях. Изменения показателей начальной, средней и конечной частей кривой (снижение ПОС_выд, МОС_{выд 75}, МОС_{выд 50} и МОС_{выд 25}) свидетельствуют о наличии распространенной, или генерализованнои, бронхиальной обструкции (рис. 2, б).

Рис. 2б. Кривая «поток - объем форсированного выдоха»

Изменения показателей средней и конечной частей кривой (МОС_{выд 50}, МОС_{выд 25}) при отсутствии изменений начальной части кривой (ПОС_выд, МОС_{выд 75}) рассматривают как признак начальной обструкции, или обструкции мелких бронхов (рис. 2, в).

Рис. 2в. Кривая «поток - объем форсированного выдоха»

Изменения кривой, характеризующиеся резким снижением скорости потока после достижения ПОС_выд, характерны для экспираторного коллапса бронхов при эмфиземе легких (рис. 2, г).

Рис. 2г. Кривая «поток - объем форсированного выдоха»

При оценке результатов исследования рекомендуется использовать так называемые должные величины параметров форсированного выдоха в зависимости от пола, возраста и роста обследуемого, рассчитанные Р.Ф. Клементом и соавторами (1987). Нижней границей нормы пиковой и максимальных объемных скоростей форсированного выдоха на уровне 75, 50 и 25% ЖЕЛ следует считать 60% должной величины. Количественная оценка изменений скоростных показателей затруднительна. Ориентировочно снижение до 40% должной величины можно рассматривать как небольшое, до 39—20% — как значительное, до 19% и более — как резкое снижение. Заключение о выраженности и распространенности бронхиальной обструкции основывается на анализе результатов измерения скоростных показателей выдоха и данных спирографии: ОФВ₁ и ОФВ₁/ЖЕЛ(%). Снижение скоростных показателей выдоха — более специфический и чувствительный признак бронхиальной обструкции, чем снижение ОФВ₁ и ОФВ/ЖЕЛ(%). Поэтому одновременное снижение скоростных показателей выдоха, ОФВ₁ и ОФВ₁/ЖЕЛ(%) рассматривают как признак выраженной и распространенной бронхиальной обструкции, а снижение только скоростных показателей выдоха — как показатель менее выраженной и менее распространенной бронхиальной обструкции. При нормальных величинах ОФВ₁ и ОФВ₁/ЖЕЛ(%) на наличие относительно выраженной и распространенной бронхиальной обструкции указывает снижение всех скоростных показателей выдоха; снижение скоростных показателей только начальной или только конечной частей форсированного выдоха свидетельствует о менее выраженной и менее распространенной обструкции. В качестве интегрального показателя выраженности бронхиальной обструкции целесообразно использовать МОС_{выд 50}, которая меньше, чем другие скоростные показатели, зависит от интенсивности мышечного усилия и больше отражает состояние бронхиальной проходимости в целом.

Пневмотахографию применяют также как надежный и достаточно точный способ измерения объемной скорости вдоха и выдоха при исследовании сопротивления дыхательных путей методами прерывания потока и общей плетизмографии. При использовании метода прерывания потока все необходимые измерения (альвеолярное давление, скорость потока) проводят с помощью пневмотахографа, снабженного устройствами для прерывания потока на 0,01 с и для измерения давления в полости рта во время перекрытия дыхательной трубки, когда ротовое давление и альвеолярное давление выравниваются или сближаются и ротовое давление может быть принято за альвеолярное. При общей плетизмографии альвеолярное давление и скорость потока определяют с помощью измерительных устройств плетизмографа тела: уровень альвеолярного давления устанавливают по пропорциональным ему колебаниям давления в кабине плетизмографа, объемную скорость потока — по показаниям пневмотахографа. Метод прерывания потока технически относительно прост, но альвеолярное давление определяется не достаточно точно в связи с неполным выравниванием альвеолярного и ротового давления. В противоположность этому общая плетизмография отличается большой точностью измерения, но требует более сложной и дорогостоящей аппаратуры. Уровень альвеолярного давления в норме и патологии непостоянен, зависит от фазы и интенсивности дыхания. При дыхательной паузе альвеолярное давление равно атмосферному на вдохе меньше, на выдохе больше его. Сопротивление дыхательных путей в норме не превышает 0,3 кПа·л^—1 с.

Оснащение пневмотахографов интеграторами объема и устройствами для измерения транспульмонального давления позволяет исследовать статическую и динамическую растяжимость легких, общую, эластическую и неэластическую работу дыхания. В норме статическая растяжимость легких равна 1,7—3,1 л·кПа^—1, динамическая растяжимость составляет не менее 80% статический растяжимости. Работа дыхания зависит от интенсивности вентиляции. При минутном объеме дыхания 10 л она достигает 0,2—0,3 кГм·мин^—1, при минутном объеме дыхания 40 л — 2,0—4,0 кГм·мин^—1.

1. Разработка медико-технических требований на АМС для пневмотаховолюметра.

"Таховолюметр" (в дальнейшем - прибор) предназначен для измерения общего объема выдыхаемого воздуха и объема воздуха, вы­дыхаемого за первую секунду при подготовке пациентов средний меди­цинским персоналом к врачебному приему.