3 (1040091), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

для мужчин [31]

ФЖЕЛ = 0,0592*Р - 0,025*В - 4,241 (3.1)

ОФВ₁ = 0,037*Р - 0,028*В - 1,59 (3.2)

для женщин [31]

ФЖЕЛ = 0,046*Р - 0,024*В - 2,852 (3.3)

ОФВ₁ = 0,0267*Р - 0,027*В - 0,54 (3.4)

Таким образом, имеется возможность сравнить истинные пока­затели И с должными Д, например в виде процента отклонения истинного показателя от должного:

(3.5)

Для диагностики представляют определенный интерес также кривые изменения объемной скорости выдыхаемого воздуха от времени (рис. 3.11), которые могут быть получены либо непосред­ственно от пневмотахографических датчиков объемной скорости, либо косвенно, дифференцированием спирографических кривых форсированного выдоха V(t) [29].

Рисунок 3.11 Кривые форсированного выдоха и объемной скорости.

Причем возможно и численное диф­ференцирование и интегрирование кривых форсированного выдо­ха. Известно, что операция дифференцирования может существен­но увеличивать высокочастотные шумовые составляющие, неиз­бежно присутствующие в зарегистрированных сигналах, в связи с чем необходимо принять соответствующие меры. Одной из таких мер является сглаживание кривых и тщательная фильтрация сиг­налов, которую можно выполнить как в аналоговой, так и в циф­ровой области [29]. Отметим ряд преимуществ цифровой фильтрации перед аналоговой:

• высокая помехоустойчивость,

• высокая точность преобразо­вания сигналов,

• гибкое изменение параметров фильтра при изме­нении алгоритмов и программ фильтрации,

• отсутствие влияния большинства источников погрешностей (нестабильность источников питания, колебания температуры, старение компонентов и др.).

Ко­нечно, в цифровых фильтрах проявляются специфические погреш­ности обработки, связанные с неизбежным округлением коэффициентов, квантованием исходных сигналов (что приводит к появ­лению шума квантования) и частотными искажениями дискрети­зации [29].

Указанные преимущества цифровых фильтров в полной мере реализуются при анализе низкочастотных сигналов, получаемых в результате медицинских обследований. Эти сигналы могут значи­тельно искажаться аналоговыми схемами из-за дрейфа параметров, в особенности это относится к спирографическим исследованиям, где информативная граница спектра сигнала не превышает 20...40 Гц [29].

Частота дыхания – ЧД (rate of breathing, frequency of breathing, frequency of respiratory movements, f ). Частота дыхательных движений - это динамический показатель вентиляции лёгких. Данный показатель выражается как число циклов дыхательных движений в единицу времени, то есть Количество дыхательных движений (один вдох и один выдох) за 1 минуту. Точнее - это количество полных изменений периодической функции внешнего дыхания в единицу времени, в результате которых названная функция каждый раз приобретает свое первоначальное вероятностное значение: f = 1 / T , где T ‑ время завершения одного цикла или периода (принято измерять в минутах, мин ), f ‑ частота дыхательных движений (1 / мин ).
У взрослого здорового человека частота дыхательных движений в покое составляет 10 -18 (1 / мин ) (по другим данным 10 - 12). Частота дыхательных движений может изменяться у одного индивида от нуля (например, при произвольной остановке дыхания) до > 20 (1 / мин ) (например, при физической нагрузке, эмоциональном возбуждении) и зависит от возраста, пола и ряда других факторов. Частота дыхательных движений и глубина дыхания определяют минутный объём вентиляции лёгких [33].

Глубина дыхания - это показатель внешнего дыхания, количественной характеристикой которого является амплитуда дыхательных движений, объём потока нормального вдоха/выдоха. Глубина дыхания и частота дыхательных движений определяют минутный объём вентиляции лёгких. При уменьшении глубины дыхания, при поверхностных частых дыхательных движениях доля вентиляции дыхательных путей по сравнению с долей вентиляции легочных ацинусов может увеличиваться. Вдыхаемый воздух будет вентилировать в основном дыхательные пути и в меньшей степени обновлять альвеолярную смесь газов. Результатом этого может стать значимое для здоровья изменение объёмных долей дыхательных газов (снижение содержания кислорода и увеличение содержания двуокиси углерода) в альвеолярной смеси газов. Подобное явление можно наблюдать, например, при циркуляторном шоке, когда объём потока вдоха/выдоха (глубина дыхания) снижается до 0,2 л, а частота дыхательных движений увеличивается до 35 (1/мин). Для одинаковых значений вентиляции лёгких, чем глубже дыхание, тем больше вентиляция лёгочных ацинусов [33].

Таким образом в Фурье-спектре основная гармоника будет присутствовать на частоте 0,2..0,3 Гц. Информативная граница спектра обычно принимается на уровне 20..40 Гц.

3.4 Первичный измерительный преобразователь биомедицинского сигнала (пневмотахограммы)

Исследование проводится с использованием прибора – пневмотаховолюметра. Основными блоками, общими для всех разнообразных модификаций этого оборудования, являются следующие [31]:

1. первичный измерительный преобразователь (пневмотахометрический датчик),

2. датчик изменения скорости или давления,

3. усилитель,

4. аналоговый или цифровой интегратор,

5. компьютерный блок (микропроцессор).

Компьютерный блок обычно снабжается:

• экраном, на котором демонстрируется выполняемый вентиляционный маневр для оперативного контроля за его качеством,

• запоминающим устройством,

• клавиатурой для ввода в память необходимых данных и управления ходом исследования,

• встроенным принтером для распечатки результатов.

Часто применяемые, но не все типы ПИП показаны на рис. 3.13 [31], и каждому типу присущи определенные преимущества и недостатки. Отметим, что два нижних по рисунку типа ПИП требуют двойного образования: скорость потока - перепад давления - электрический сигнал.

По этому признаку более удобен турбинный датчик, выходной цифровой сигнал которого облегчает дальнейшую обработку, хотя для индикации аналоговой характеристики расхода и нужен дополнительный цифроаналоговый преобразователь (ЦАП). Как показала практика, передаточная функция минимизации момента инерции сужает рабочий диапазон режимов вентиляции и характеристик органов дыхания. Неприятные свойства датчика: отсутствие повторяемости характеристик при серийном изготовлении и их нестабильность при эксплуатации. Постепенное изменение свойств механических пневмотахометров заставляет ежегодно накапливать статистику по группе здоровых лиц для определения текущей нормы для данного прибора.

Таблица 3.1

Сравнение характеристик различных ПИП объемного расхода газа

Тип ПИП	Схема	Преимущества	Недостатки
Крыльчатка		Цифровой выходной сигнал	Инерционность Движущиеся части Нестабильность и неповторяемость характеристик
Термоанемометр		Нет движущихся частей Малая инерция	Влияние многих факторов на теплопередачу Окисление горячей поверхности
Переменного перепада, ламинарный		Линейность характеристики Малое сопротивление	Нестабильность и неповторяемость характеристик
Переменного перепада, турбулентный		Простейшая конструкция Стабильность характеристик	Нелинейная характристика Большее сопротивление

Отсутствие движущихся частей делает остальные типы ПИП бо­лее стабильными и практически безынерционными. Термоанемометрический датчик действует вследствие изменения сопротив­ления нагретых спиральных проводников в результате их охлаждения потоком газа. Недостаток - влияние на теплопередачу между газом и спиралями многих факторов, в том числе окисления и загрязнения поверхности спирали. Для повышения чувствительности спирали ус­танавливают в суженной части датчика, что несколько повышает его сопротивление потоку выдыхаемого газа.

Рисунок 3.12. Типы воздушных потоков в трубках.

Сопротивление потоку газа в трубке зависит от типа по­тока, размеров трубки, вязкости и плотности газа. Различают следующие виды потоков: ламинарный, турбулентный и переходный (рис. 3.12).

Рисунок 3.13 Исследование скоростных показателей дыхания: а – с использованием трубки Флейша, б – с использованием трубки Лилли.

Ламинарный ПИП переменного перепада давления (рис. 3.13 а) - единствен­ный из перечисленных, обладающий прямо пропорциональной зави­симостью между скоростью потока газа и выходным сигналом - пере­падом давления ( ). Малое сопротивление такого ПИП потоку газа требует, однако, применения высокочувствительного датчика дифференциального давления. Ламиниризация потока газа достигает­ся его разбиением на множество струй, протекающих через каналы с большим отношением длина/диаметр. При выходе на препятствии возникает разность давлений, позволяющая определить скорость движения воздуха. При этом происходит деление потока между внешним слоем каналов, с которых снимается полезный сигнал, и остальными, центральными каналами. Отсюда следует значительный недостаток такого ПИП - изменение коэффициента преобразования из-за попадания в каналы пыли, посторонних частиц и конденсации влаги. Для сохранения объема воздуха при легочных условиях датчик можно подогревать до температуры тела. Это предотвращает конденсацию влаги.

Наиболее проста конструкция турбулентного ПИП переменного перепада давления (рис. 3.13 б). Строгое соблюдение турбулентного течения газа обеспечивается установкой рассчитанной диафрагмы, сужающей про­ходное сечение и этим повышающей сопротивление ПИП выдоху. Турбулизация потока определяет нелинейную характеристику ( ), которая позволяет применять менее чувствительные ПИП давле­ния, но одновременно затрудняет измерение малых расходов газа. Простота конструкции и изготовления обеспечивает необходимую повторяемость характеристик и большую стабильность их во времени [31].

Характеристики

Список файлов домашнего задания