Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 20)

1) жизненная емкость легких (ЖЕЛ). Это полный обьем легких. Он находится как разность конечных значений обьемов в последовательности максимального вдоха и максимального выдоха без форсирования дыхания.

2) форсированная емкость легких (ФЖЕЛ). Здесь выявляется степень затруднения при прохождении воздуха по верхним дыхательным путям и эластичность легких. Пациента просят форсировать выдох после максимального вдоха. В норме ФЖЕЛ меньше ЖЕЛ на 15 - 20%. (Чем физиологически обьясняется эти 15%? При форсированном выдохе происходит повышение внутрилегочного давления и альвиолярная поверхность растягивается, остаточный обьем увеличивается. При различных заболевания эластичность меняется, что выявляется параметром ФЖЕЛ/ЖЕЛ.

3) Более чувствителен к выявлению затруднения прохождения воздуха является параметр ФЖЕЛ₁ - обьем форсированного выдоха за первую секунду (или ОФВ/1.0).

Также информативностью обладает оценка скорости потока на вдохе/выдохе и другие соотношения измеренных параметров. Иногда используют показатель скорости форсированного выдоха ОФВ/(25-75)% - расход воздуха в течении половины выдоха от конца первой четверти до начала последней. Конечно очень важен сам характер хода регистрируемой кривой в координатах поток - обьем.

Для более глубоких обследований измеряют параметры "внутреннего" дыхания - процессы диффузии газов в кровь и обратно. В основном это определение транспорта О₂ и СО₂. Измеряются по “кривым разведения”. Пациенту дают возможность дышать воздухом с повышенным содержанием кислорода (или СО₂) и наблюдают изменение этих газов в крови или в выдыхаемом воздухе. (Приборы, измеряющие СО₂ в выдыхаемом воздухе называются капнографами). Главные параметры обследования: Газовый состав артериальной крови Рсо₂ , Ро₂ ,Н+ (рН) (или РСО₂ РО₂ в выдыхаемом воздухе.

4. Прибор- спирограф (рис 5.9.4)

С пирографы строятся на принципе измерения скорости потока воздуха с использованием легких вертушек или специальных "дыхательных" трубок. Например, трубка Флейша имеет две калиброванные сетки, установленные на пути потока. Ими создается сопротивление воздуху, в результате между сетками изменяется давление, которое фиксируется манометром. Что бы не было затруднений дыханию, создаваемое сетками повышение давления обычно выбирается не более 10 см Н₂О. Структурная схема такого спирографа приведена на рис 5.9.4. Вид отчетного документа представлен на рис 5.9.5.

Для приборов, использующих вертушки, главной трудностью построения является обеспечение малой инерционности крыль­чатки, для трубок Флейша большими проблемами является учет окружающей температуры, давления, влажности, устранение нелинейности характеристик. Для калибровки используют контрольный цилиндр с подвижным поршнем (калиброванный обьем обычно 2 или 3 литра). Однако, т.к. первичным измеряемым параметром является поток, использование контрольного цилиндра не является оправданным.

Для всех типов спирографов сложной проблемой является обеспечение стерильности прибора при обследовании группы испытуемых. Легко стерилизуется сменный загубник пациента однако внутренний обьем трубки Флейша и, тем более, крыльчатка стерилизуются сложно, обычно погружением в раствор раз в сутки. Стерилизация от пациента к пациенту является пока не решенной задачей. Некоторое приближение к качественной стерилизации достигается использованием подогрева сеток трубки Флейша до температуры 35⁰-40⁰С - в этом случае конденсация паров на внутренних деталях при дыхании пациента не происходит.

6. Эффективность диагностических приборов.

1. Клиническая оценка эффективности.

Основные понятия: Медицинский прибор является приспособлением для врача. Он связан с медицинской методикой. Эффективность медицинской методики и прибора оценивается чувствительностью и специфичностью. Чувствительность - вероятность правильного диагноза для данной методики. Специфичность - вероятность отсутствия ложного диагноза. Качество прибора определяется степенью потери чувствительности и специфичности за счет погрешностей прибора. Т.к. приборы позволяют наблюдать процессы и определять/измерять параметры, то оценивать их можно техническими параметрами: качеством отображения процесса и точностью измерения параметра.

Медицинский прибор связан с конкретной медицинской методикой и является ее частью. Поэтому оценка методики и прибора производится совместно. Оценка производится в клиниках на большом контингенте больных. Список центров испытания утвержден МЗ РФ. Заболевания верифицируются независимыми методами и повторно конкретным прибором. Находятся значения вероятностных характеристик правильности распознавания заболеваний. Для пояснения введем обозначения:

ТР - число правильных диагностических заключений о заболевании на контингенте, имеющем это заболевание;

ТN - число правильных заключений об отсутствии заболевания на контингенте, не имеющем этого заболевания;

FP - число ложных обнаружений заболеваний на контингенте, не имеющем этого заболевания;

FN - число пропусков обнаружений заболеваний на контингенте больных данным заболеванием.

В этих обозначениях качество методики и прибора определяется:

1) Чувствительность = ТР/(ТР+FN) - вероятность правильного обнаружения заболевания, т.е. вероятность отсутствия пропуска заболевания на контингенте больных, страдающих этим заболеванием.

По отношению к каждой болезни чувствительность разная. Поэтому для разных болезней создается своя оптимальная методика обследования (и приборы, обслуживающие эту методику), Многие заболевания обьединяются в группы, требующие последующего дифференциального анализа.

2) Специфичность =ТN/(ТN+FP) или TN+FP-FP/TN+FP = 1-FP/TN+FP - вероятность отсутствия ложного диагноза на контингенте здоровых или больных другой болезнью (т.е. специфичность = 1- вероятность ложной тревоги).

Следующие характеристики используются реже.

Уровень положительных решений = ТР/(ТР+FP) = (1- вероятность ложных тревог) = надежность отсутствия ложных тревог на конкретном смешанном контингенте. Для каждого региона контингент имеет свои особенности, а одна и та же методика (и прибор) – свой уровень положительных решений.

Уровень отрицательных решений = ТN/(ТN+FN) = (1-вероят­ность пропусков) на конкретном смешанном контингенте.

И, наконец, Надежность = (число правильных диагнозов)/(общее число диагнозов).

Как мы видим, эффективность обследования связана не только с каждым видом заболеваний, но и с наблюдаемым контингентом больных и с качеством приборов. Мы можем ввести понятие идеального прибора - реализованного на уровне физических возможностей. Идеальный прибор выполняет требуемые функции без каких либо технических погрешностей, искажающих шумов и прочих недостатков. С идеальным прибором медицинское обследование достигает своих предельных значений чувствительности, специфичности. Степень реального ухудшения определяет, насколько прибор далек от своего совершенства. Эта потеря совершенства может измеряться в процентах.

2 Инженерные методы оценок качества приборов.

Кроме чувствительности и специфичности главными параметрами являются надежность приборов и простота/удо­бство его использования. Эти параметры очень важны. Дополнительно выделяются чисто инженерные формы оценок приборов.

Можно сказать, что многие приборы являются "визуализаторами" биологических процессов. Поэтому качество прибора оценивается по полноте, точности, наглядности отображения нужных процессов и параметров. Такой подход лишь косвенно связан с нахождением чувствительности и специфичности, но он прямо связан с типом сигналов и качеством приборов.

И в этом случае можно выделить понятие физической реализуемости, т.е. ввести понятие идеального прибора. Это позволяет обьективно сравнивать модели разных фирм. Однако технические оценки без обращения к клиническим испытаниям могут инициализировать улучшения, которые не влияют на эффективность медицинских методик.

Существует негласное соревнование инженеров и врачей. Первые предлагают приборы (и программы) измеряющие десятки новых параметров, вторые пытаются оценить их диагностическое значение. Часто ответ находится через много лет практики.

3 Информативность методик обследования

Возможна еще одна форма оценки качества методик и приборов. Используется понятие информативности обследования. Информация это синонимом получения знания. В строгой математической трактовке определяется изменение степени нашего незнания до и после обследования. Таким образом информативный параметр (информативное обследование) обозначает возможность четкой диагностики с использованием этого параметра при большой начальной неопределенности.

Н
еопределенности нашего знания принято измерять в понятиях энтропии. Энтропия (степень неопределенности) находится через вероятности присутствия каждой болезни в общем спектре ожидаемых заболеваний. Энтропия состояния определяется выражением:

где p_i - вероятность i-го состояния (заболевания). Обычно диагностическая вероятность p_i до обследования мала, следовательно неопределенность (энтропия) - большая. После обследования вероятность какой либо болезни становится большой, энтропия же резко падает. Если вероятность становится равной 1, то I=0. Степень изменения оценивает информативность (эффективность) методики обследования и прибора. Сказанное может быть записано выражением:

М = I_{до обследования}-I_{после обследования},

где М - количество информации, полученной при обследовании, информативность, I- соответствующие энтропии.

Информативность прибора/методики однозначно связывается с оценками чувствительность/специфичность и требует указания, на каком контингенте обследуемых используется оцениваемые методика и прибор.

7. Заключение

Мы закончили изложение особенностей наблюдения биопотенциалов в теле человека, обзора физиологии их возникновения в разных органах, методик наблюдения в диагностических целях и структур приборов наблюдения биопотенциалов. Дополнительно рассмотрены сопутствующие диагностические приборы, использующиеся при анализе состояния сердечно сосудистой системы и легких. Прежде всего потому, что в настоящее время идет постоянный процесс комплексирования приборов "в одном корпусе". Следующая, вторая часть этой книги посвящена разбору инженерных вопросов построения. Во второй части, кроме разбора тонкостей в построении усилителей, много места занимают вопросы выбора параметров АЦП, построения простейших цифровых фильтров, обзору математических методов , используемых при обработке сигналов. Совокупность материалов первой и второй частей охватывают, по мнению автора, минимум знаний, необходимых современному инженеру, создающему и эксплоатирующему диагностические медицинские приборв.

Естественно, при изложении такого обширного материала возможны многочисленные погрешности. Авторы с благодарностью воспримут критику и замечания. Присылать их можно по адресу ЕML: wwle@mail.ru

Характеристики

Список файлов лекций