автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:ИИС оценки состояния хирургических больных

1 I

- 3 МАЙ ®

На правах рукописи

Конюхов Вадим Николаевич

ИИС ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ХИРУРГИЧЕСКИХ БОЛЬНЫХ

Специальность: 05.11.16 - Информационно-измерительные системы

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара - 1995 г.

Работа выполнена в Самарском государственном аэрокосмическом университете им. академика С.П. Королева.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Калакутский Л.И.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Семенов B.C.

кандидат технических наук, доцент Логвинов Л.М.

Ведущее предприятие: НИИ "ЭКРАН", г.Самара.

Защита состоится 1995 г. в ^^часов

в ауд.23 на заседании диссертационного совета Д 063.16.01 Самарского государственного технического университета по адресу: 443010, г. Самара, ул. Галактионовская, 141.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Самарского государственного технического университета по адресу: г. Самара, ул. Первомайская 18.

Автореферат разослан 1995 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, " /

кандидат технических наук, доцент Жиров В.Г.

ОБЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность тепы. Важнейшей задачей, решение которой представляет значительный интерес для различных областей медицины, является задача оценки и прогнозирования состояния организма человека в реальной масштабе времени-. Особое значение решение этой задачи имеет для оценки и прогнозирования состояния хирургических бй'льных. Это связано с тем, что у данной группы больных в ответ на хирургическое вмешательство наблюдаются неспецифические реакции большой интенсивности и продолжительности, которые могут привести к истощении адаптационных механизмов и повлечь гибель пациента. Для того, чтобы не допустить этого необходимо проводить оперативную коррекции состояния организма основываясь на его объективных оценках. Большую роль в проведении такой коррекции играют анестезиологические и реаниматологические мероприятия.

Одним из перспективных методов оценки состояния организма является метод, основанный на статистическом анализе вариабельности ритма сердца. Основным измеряемым параметром, в данном случае, является временной интервал между двумя сердечными сокращениями или кардиоинтервал (КИ).

С учетом специфики данного метода ИИС, позволяющая в реальном масштабе времени оценивать состояние организма включает в себя три основных ¿устройства: устройство измерения КИ, включающего в себя электроды, усилитель электрокардиосигнала (ЭКС), детектор 1*-зубца, преобразователь интервал-код, устройство обработки массива КИ и устройство отображения информации.

При синтезе ИИС подобного типа возникает ряд важных задач решение которых позволит существенно повысить достоверность оценки состояния организма. К такик задачам относятся: выбор диагностических показателей, оценка их чуствительности к различным помехам и состоянию организма, синтез ИИС на основе выбранных показателей.

Известные показатели, применяемые для оценки состояния организма, обладают рядом недостатков. Во-первых, с помощью них не удается идентефицировать ряд диагностически важных состояний, в частности состояния с некоординированными сдвигами активности

отделов вегетативной нервной системы (ВНС). Во-вторых, большинство предложенных показателей ориентированны на использование исходных данных полученных путем обработки ЗКС врачом. При проведении автоматизированных измерений всегда существует неравная нулю вероятность наличия в полученных данных аномальных овибок. Отсюда, возникают вопросы связанные1 с помехоустойчивостью диагностических показателей. В-третьих, неисследованна чуствительность предложенных показателей к изменениям состояний.

Кроме того, остается нерешенной группа вопросов связанных с разработкой устройства измерения КИ и, в особенности, с синтезом и анализом характеристик такого важного узла устройства измерения, как детектор Я-зубца,

Таким образом, ревение выиеперечисленных вопросов и создание аппаратно-программных средств для ИКС оценки состояния человека в реальном масвтабе времени является актуальной задачей.

Цель работы и задачи исследования. Разработка критериев выбора диагностических- показателей, алгоритмов их вычисления и создание на этой основе ИИС оценки состояния хирургических больных.

Для достижения поставленной цели необходимо ревить следующие задачи:

1. Провести анализ технических средств и способов диагностики применяемых в системах оценки состояния организма человека методом вариационной пульсометрии.

2. Разработать модель функциональной системы управления ритмом сердца и идентифицировать ее с цель» выявления связи основных регуляторов ритма с состоянием организма человека.

3. На основании предложенной модели разработать критерии выбора диагностических показателей адекватно характеризующие состояние организма. Исследовать качество выбранных показателей с позиций чуствительности к изменению состояния и помехоустойчивости.

4. Разработать структуру и алгоритмы работы устройства измерения КИ по критериям достоверности диагностических показателей при изменении структуры ЗКС и помех.

5. Разработать аппаратно-программные средства для оценки состояния хирургических больных. Провести экспериментальные исследования и клиническую апробацию разработанных средств.

Методы, исследования. В работе используются теоретические и '-'экспериментальные-' методу ••Моде;шрсЪа1фе. /функциональной системы управления ритмом сердца выполнено' методами теорий дифференциальных уравнений и теории автоматического управления. Исследование помехоустойчивости диагностических показателей выполнено методами теории вероятностей и математической статистики. Синтез алгоритма работы детектора 1*-зубца выполнен методами статистичекой радиотехники. Проведена экспериментальная проверка полученных результатов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Предложена математическая модель регуляции ритма сердца, позволявшая выбрать диагностические показатели для оценки состояния человека при нескоординированных сдвигах активности отделов ВНС.

2. Разработаны критерии выбора диагностических показателей, учитывающие влияние погреиности измерения НИ на их чуствительность и помехоустойчивость.

3. Предложены критерии синтеза и синтезировано устройство измерения КИ.

4. Разработан алгоритм функционирования и определены параметры устройства измерения КИ по предложенным критериям.

Практическая ценность. На основе приеденных исследований разработана ИИС оценки состояния хирур'гических больных с использованием метода вариационной пульсометрии, применение которой позволяет в реальном масштабе времени вести непрерывный контроль широкого круга состояний, в том числе состояний с некоординированными сдвигами активностей отделов ВНС. Применение . разработанной ИИС в клинической практике дает возможность в 3-5 раз сократить время оценки состояния по сравнении с известными клинико-инструментальными методами. Алгоритм измерения длительности КИ, реализованный в устройстве измерения ИИС, обеспечивает более высокую, по сравнению с известными алгоритмами, достоверность получаемых диагностических показателей. Разработанная ИИС моает быть использована для определения эффективности анестезиологических мероприятий, прогнозирования развития критических состояний во время проведения хирургических операций. Помиыо этого, возногно

использование разработанной ИИС для объективной оценки тех состояний организма, где наблюдаются сдвиги актммрете* ВНС ( контроль эффективности лечебных мероприятий, оценка Функциональных состояний операторов, контроль состояния спортсменов и др.).

Реализация и внедрение результатов исследования. Представленные исследования являются частью госбюджетных НИР проведенных автором работы на кафедре "Радиотехника" совместно с кафедрой факультетской хирургии Самарского государственного медицинского университета. Работа является составной частью республиканской научно-технической программы ГК В8 "Автоматизированные системы медико-биологического назначения" (головной совет- Ростовский государственный" университет). Основные результаты работы внедрены при создании аппаратуры "ЗЛ0Н-001" успешно проиедвей межведомственные испытания и рекомендованной Минздравом РФ к серийному производству. Результаты работы использованы при выполнении ОКР по созданию серийных образцов медицинской диагностической аппаратуры в ПО "ЭКРАН". Опытные образцы системы "ЗЛОН-001" внедрены в практику работы клиники факультетской хирургии Самарского государственного медицинского университета и родильного отделения городской больницы N2 им. Семашко. Результаты работы использованы при создании ИИС оценки вегетативного статуса больных в детском реабилитационном центре г.Самары, ИИС оценки состояния кардиологических больных в клинике факультетской терапии Самарского государственного медицинского университета. Материалы диссертационной работы использованы в учебном процессе

СГА9 при преподавании дисциплин по специальности 19¿05* "Биотехнические и медицинские аппараты и системы".

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: всесоюзной НТК "Применение микропроцессоров и микроЗВМ. в медицинском приборостроении", Москва, 1987: всесоюзной НТК "Актуальные вопросы применения радиоэлектроники в медицине", Москва-Куйбышев, 1988; всесоюзной школе-семинаре молодых ученых и специалистов "Актуальные вопросы создания и эксплуатации терапевтической и хирургической медицинской техники", Москва, 1989; областной НТК "Молодые ученые и специалисты производству", Куйбышев, 1990; ХХ10

итоговой научной конференции профессорско-преподавательского состава военно-медицинского факультета при КМИ им. Д.И.Ульянова, Куйбышев, 19Э1; научно-практической конференции с международным участием, Самара-Астрахань-Самара, 1991; всесоюзной НТК "Радиоизмерения-91", Севастополь, 1991; всесоюзном съезде анестезиологов и реаниматологов, Москва, 1989; НТК "Биомедицинское и экологическое приборостроение: наука.промышленность,рынок", Рязань, 1992; X международной научной конференции по нейрокибернетике, Ростов-на-Дону, 1992; ХХи итоговой научно-практической конференции

профессорско-преподавательского состава военно-медицинского факультета при КМИ, Самара, 1992; НТК "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления", Гурзуф, 1994; НТК "Аппаратно-программные средства диагностики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний", Самара.1994; Международной НПК "Передвижные медицинские системы и комплексы", Пенза, 1993; НТК "Методы и средства измерения механических параметров в системах контроля и управления", Пенза, 1994.

Публикации. Основное содержание работы отражено в 23 печатных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 202 страницах машинописного текста, иллюстрируется рисунками и таблицами на 43 страницах и состоит из введения, четырех разделов, заключения. списка литературы из 118 наименований, и приложений на страницах. Основные положения, представляемые к защите.

1. Математическая модель функциональной системы управления ритмом сердца.

2. Диагностические показатели для оценки состояния хирургических больных.

3. Критерии синтеза устройства измерения КИ ИИС оценки состояния организма.

4. Алгоритм функционирования устройства измерения КИ.

5. Аппаратно-программные средства для оценки состояния хирургических больных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследования, приведены основные подаханяя выносимые на защиту.

В первом разделе приведена сравнительная характеристика "ч методов оценки состояния организма человека. Показано, что для оценки состояния хирургических больных могут быть применены показатели, характеризующие уровни активности симпатического и парасимпатического отделов ВНС. Среди различных методов определения показателей активности отделов ВНС предпочтительным является метод основанный на статистическом анализе вариабельности ритма сердца. Основными преимуществами этого метода являются относительная простота, неинвазивность, высокая информативность и достоверность, возможность получения оценок в реальном масштабе времени. Для количественной оценки активностей отделов ВНС методом анализа вариабельности ритма сердца "применяются различные диагностические показатели, представляющие собой статистики, которые вычисляются на массиве КИ. В качестве таких статистик используют среднее значение, моду, медиану, амплитуду моды, дисперсию, вариационный размах и др., а также производные диагностические показатели. На практике наиболее часто применяют такие производные диагностические показатели, как индекс напряжения регуляторных систем (ИН), индекс •¿»вегетативного равновесия (ИВР), вегетативный показатель ритма * (ВПР), показатель адекватности процессов регуляции (ПАПР).

В работах Баевского P.M. (1979. 1984), Клецкина С.З. (1984) показано, что при росте активности симпатического отдела происходит уменьшение дисперсии, вариационного размаха, увеличение амплитуды моды, а при увеличении активности парасимпатического наблюдаются противоположные изменения. Соответсвенно меняются диагностические показатели. В целом хорошо отражая изменения активностей отделов ВНС при скоординированных сдвигах (увеличение симпатической и уменьшение парасимпатической активности и наоборот), при

нескоординированных сдвигах, часто возникающих при проведении хирургических операций, известные диагностические показатели не позволяют достоверно определить активности отделов ВНС и, следовательно, состояние больного. В такой ситуации необходимо использовать диагностические показатели, которые дают

возможность проводить раздельную оценку влияния отделов ВИС на статистические характеристики ритма сердца. Для того, чтойн выбрать такие показатели необходимо исследовать механизмы и разработать модель влияния основных регуляторов ритма сердца на статистические характеристики массива КИ.

С другой стороны, на достоверность оценки состояния организма будет влиять погрешность измерения КИ. Отсюда, необходимо провести анализ влияния составляющих погрешности измерения КИ на диагностические показатели. Такой анализ преследует две цели: выбор диагностических показателей наименее подверженных влиянию погрешности измерения и определение критериев синтеза устройства измерения КИ.

Основной причиной возникновения погрешности измерения КИ являются помехи возникающие при регистрации ЭКС. На рис.1 приведена обобщенная структурная схема ИИС оценки состояния и временные диаграммы работы устройства измерения. На вход устройства измерения КИ поступает аддитивная смесь ЭКС и помехи. После усиления ЭКС и помеха подаются на вход детектора 1}-зубца СД). где происходит обнаружение й-зубца и оценивание времени появления максиума 1^-зубца на фоне помех! Следует отметить, что такие элементы устройства измерения КИ как электроды (3), усилитель ЭКС (У), преобразователь интервал-код (ПИК) не вносят существенного вклада в погрешность измерения КИ. Основным элементом определяющим характеристики погрешности измерения КИ является детектор К-зубца. Известные детекторы 1^-зубца ориентированы на снижение ошибок обнаружения к-зубца. Однако очевидно, что на значения диагностических показателей также будет оказывать влияние погрешность оценки времени появления И-зубца. Кроме того, известные детекторы синтезированы исходя из предположения о стационарности помех, что в обшем случае не так. Отсюда, возникает задача синтеза детектора 1^-зубца ИИС с учетом влияния его характеристик на достоверность выбранных диагностических показателей при изменении структуры ЭКС и помех.

Второй раздел посвящен разработке критериев выбора диагностических показателей ИИС оценки состояния хирургических больных.

Для того, чтобы выбрать диагностические показатели позволяющие идетифицировать состояния с ¡«скоординированными

экс + помеха

КИ1 КИп

■*-М---ь

Рис.1

сдвигами активностей отделов ВИС предложена математическая модель регуляции ритма сердца, связывающая уровни актквностк отделов ВНС со статистическими характеристиками ритма. На рис.2 приведена структурная схема модели. Здесь Cfi- синоатриальный узел, Т- временной интервал между сердечными сокращениями, Т0-длительность НИ необходимая для организма в данной ситуации, Sin- запрос уровня активности симпатического отдела ВНС, для обеспечения требуемой длительности КИ со стороны внутренних систем организма. Pin- запрос уровня активности парасимпатического отдела, Sout- уровень активности симпатического. Pout- парасимпатического отделов ВНС, создаваемых внешними воздействиями. Модель представляет собой систему нелинейных уравнений (5), описывающую изменение во времени переменной Т в зависимости от значений ТО, Pout и Sout.

'Ср dP/dl + P/R2p = (PO -Р)/Rip , РО>Р ; CpdP/dt -P/R2p=0, РО<Р)

С¿ dS/di + - (SO. )/Rh , SO >$; сís ds/di - S/RSS =О> $0¿S;

PO-Pin, ? oui + Рш;

PO-Peut, Peut >Pc-,

J

¿o -$¿„ , $,ut<Sù,} (1)>

èout ^Sli)

T-HYma)í¿)-í(YMaH_{)

Анализ модели показал, что для достоверной оценки активностей отделов ВНС при некоординированных сдвигах этой активности необходимо определять по крайней иере два диагностических показателя, один из коуср..х гяабо :«-в-п:ит от роста активности

Модель регуляции ритма сердца

Рис.2

симпатического отдела ВНС при фиксированном значении активности парасимпатического отдела. В качестве такого показателя предложено использовать в разрабатываемой ИИС интегральный показатзль активности парасимпатического отдела (ИПАП) определяемый следующим образом:

тм7=//^--*//

где Х1-значение 1-ого разряда исходной гистограммы распределения КИ. XI'- значение 1-ого разряда преобразованной гистограммы. Преобразование гистограммы происходит посредством перестановок следующим образом. Разряды исходной гистограммы находящиеся слева от йоды располагаются в преобразованной гистограмме по убыванию влево от моды, т.е. разряд исходной гистограммы с максимальным после моды значением занимает первый разряд после разряда моды и т.д. Если 1ш-разряд моды, то разряд занимаемый максимальным после моды значением будет 1 гс—1. Аналогично преобразуется часть исходной гистограммы справа от моды.

Выбор второго диагностического показателя проводился по критериям чуствительности к изменению состояния и помехоустойчивости. Показано, что наиболее чуствительными к изменению состояния являются ИН и интегральный показатель активности симпатического отдела ВНС (ИПАС) определяемый следующим образом:

ИПАС = (3)-

где Ра- амплитуда моды, Я- вариационный размах на уровне 0.2*Еп. Однако с точки зрения, помехоустойчивости предпочтительно использовать ИПАС. Проведенный анализ показал, что уже при двух неправильно обнаруженных К-зубцах ИН не позволяет определить изменения активности отделов ВНС. С другой стороны, значение ИПАС при нз/"*иии в массиве КИ до пяти озибочных ;:с'-еренкй остается постоянным, что позволяет использовать в устройстве измерения КИ известный алгоритм обнаружения [¿-зубца с вероятностью ошибки равной 0.02?.

С целью определения критериев синтеза детектора 1?-зубца ИИС анализа вариаоельности ритма сердца проведено исследование влияния погрешности оценки времени появления 1*-зубца на достоверность, показателей. На рис.3 показана зависимость значений ИН и ИПАС для различных значений дисперсии оценки времени появления 1*-зубца и различных дисперсий массива КИ. Нетрудно заметить, что при дисперсии массива КИ равной 20 мсг значения ИН и ИПАС отличаются от истинных почти в четыре раза при увеличении дисперсии оценки до 20 не. Отсюда, если с уменьшением дисперсии КИ увеличивается дисперсия оценки (например из-за роста интенсивности помехи), то значения диагностических показателей не будут * отражать изменения активности В11С. Таким образом, детектор й-зубца входящий в состав устройства измерения КИ системы анализа вариабельности ритма сердца должен обеспечивать минимальное изменение дисперсии оценки времени появления в-зубца при изменении структуры помех, т.е. обладать минимаксными свойствами. При этом сама дисперсия оценки должна быть минимальной.

В третьем разделе рассмотрены вопросы синтеза алгоритма работы детектора Я-зубца по выбранным критериям.

Основной операцией, выполняемой при измерении КИ, является оценка времени появления Я-зубца путем обработки реализации случайного процесса представляющего собой известную функцию сигнала и помехи. Для нашего случая, в общем'^иде, задачу оценки можно сформулировать следующим образом. Пусть в течении фиксированного интервала времени [0...Т1 наблюдается реализация случайного процесса Х(и=П$экс(1, £ ,д),5п(1,Ь)], где $экс-ЭКС, Бп-помеха, г'-оцениваемый параметр сигнала (время соответствующее максиуму й-зубца), ц-мешающие параметры сигнала, "¡¡-параметры помехи. Требуется синтезировать такие алгоритмы обработки этой реализации, при которых изменения 0( £ ) при изменении ^ и Ъ минимальны и из этих алгоритмов выбрать обеспечивающий минимум С(Г). Здесь 0( Т )- дисперсия оценки.

В качестве оценки, удовлетворяющей выбранным критериям, предложено использовать оценку максмального правдоподобия (0Ш1). Для построения ОМП необходимо задать в явном виде Х(1). После проведенного анализа поиск, ь^к-и.и.ащы г.рн регистрации ЭКС, а

Зависимость ИН от дисперсии распределения КИ для различных

Зависимость ИПАС от дисперсии

Рис.3.

также способа их комбинирования с сигналом предложена модель Х(П:

где//;/г,}1,Дс''1Ичайные коэффициенты^ 1)-нестационарный гауссовский случайный процесс, ¿^ЭКС, Л -параметры ЭКС, учитывающие вариации формы и амплитуды ЗКС.

Исходя из выбранной модели был синтезирован алгоритм ОМП для дискретного времени:

1М = Х(УГАГВ1 " л ,-

.<2

где

п

Тв[ /' / *

(5),

Л/ £

5, = (л* X - -тг-г £ ¿¿^ ^) 1 ' £ ¿г ы

(7).

Ы 1

Исследованы характеристики полученного алгоритма ОМП при различных значениях параметров модели 8 и различных опорных сигналах. Показана возможность использования в качестве опорного сигнал полученный усреднением [¿-зубца по большому числу реализаций ЭКС. При этом дисперсия оценки не превышает 0.86 мсг для максимальных значений коэффициентов определяющих интенсивность помех в модели 4.

Проведен сравнительный анализ разработанного и известных алгоритмов. Установлено, что использование разработанного алгоритма позволит снизить дисперсию оценки времени появления (¿-зубца в 15-20 раз и тем самым повысить достоверность диагностических показателей.

Четвертый раздел посвящен практической реализации и клиническому применению ИИС оценки состояния хирургических больных.

Разработана ИИС оценки состояния хирургических болышх "ЗЛ0К-001". Структурная схема разработанной ИИС приведена на рис.4. ИИС состоит из аналоговой части, микропроцессорного контороллера и графического дисплея. В аналоговой части происходит усиление и нормализация ЭКС. В микропроцессорном контроллере реализуются функции детектора 1?-зубца, измерения КИ. вычисления диагностических показателей, управления работой ИИС.

Разработанная ИИС обеспечивает в реальном масштабе времени отображение на экране гистограммы распределения значений длительностей КИ, текущих значений ИПАС, ИПйП и имеет следующие основные технические характеристики:

-минимальное значение амплитуды регистрируемого Р-зубца ЭКС, определяемое по 57. уровню отклонения числа зарегистрированных КИ

от их фактического значения, не более, мВ...................0.5;

-коэффициент ослабления синфазного сигнала, дБ, не менее.... 100;

-диапазон установки объема выборки.......................20-150;

-погрешность измерения КИ, мс.................................4;

-длительность поддиапазона гистограммы, мс....................8;

-входное напряжение, мВ..................................0.05-5;

-частота дискретизации, Гц..................................250;

-входное сопротивление, Й0м, не менее.......................100;

-время непрерывной работы, час...............................24;

-питание системы осуществляется от сети переменног-л тока

напряжение питания, В.................................2Й0+-102;

частота. Гц.................................................50;

потребляемая мощность, ВА, не более.........................10;

-габаритные размеры ИИС, мм:

длина......................................................145;

ширина....................................................270;

высота..................................................... .60;

-масса, кг, не более..........................................2.

Приведены данные клинического применения системы "3/1011-001". Апробация и клиническое применение разработанной ИИС анализа вариабельности ритма сердца проводились в клинике факультетской хирургии Самарского государственного медицинского университета и родильном отделении городской больницы N2 им. Семашко г.Самары. Для клинического внедрения использовались опытные образцы системы "ЭЛ0Н-001". Данные анализа вариабельности ритма сердца

Структурная схема ИИС оценки состояния хирургических больных

1. Электроды 11. Графический дисплей

2. Нейтральный электрод 12. Контроллер дисплея

3. Дифференциальный усилитель 13. Клавиатура

4. Драйвер нейтрального электрода 14. Порт ввода-вывода

5. Усилитель напряжения 15. Цифро-аналоговый преобразователь

6. Модулятор 16. Центральный процессор

7. Оптронная развязка 17. Таймер

8. Демодулятор 18. ОЗУ

9. Регулируемый усилитель 19. ПЗУ

10. Аналого-цифровой преобразователь 20. Источник питания

Рис. 4.

служили одним из методов контроля состояния больных во время наркоза при проведения хирургических операций, для оценки эффективности обезболевания в послеоперационный период, а также для оценки предоперационной подготовки больных с заболеванием щитовидной железы. Была исследована диьамика показателей ритма сердца для различных методик обезболевания на разных этапах родов, операции кесарева сечения, гинекологических операций, в послеоперационном периоде. С цельи подтверждения достоверности полученных результатов проводилось их сравнение с данными полученными с помощью традиционных клинико-инструментальных и биохимических методов.

Результаты апробации и клинического применения разработанной ИИС показали, что ее применение в клинической практике является одним из путей повышения эффективности анестезиологической защиты во время операции и послеоперационный период. В частности, использование ИИС на" различных этапах операции позволяет выбирать вид и дозу лекарственных препаратов с целью достижения адекватной анестезии и минимизации лекарственной нагрузки. Основным достоинством использования системы "ЭЛОН-ООГ" является возможность получения информации о реакции организма на операционный стресс, наступающей до появления выраженных клинических, биохимических и метаболических сдвигов в организме, что позволяет своевременно проведи соответствующие лечебные мероприятия. /

В заключении сформулированы основные результаты работы.

В приложении приведены программы на языке Паскаль для моделирования функциональной системы регуляции ритма сердца, определения помехоустойчивости диагностических показателей, вычисления ОМП, документы о внедрении.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Предложена и разработана математическая модель системы регуляции сердечного ритма, включающая осциллятор с многопетлевой обратной связью, описываемая системой нелинейных уравнений, позволяющая установить связь параметров ритма, с уровнями активности отделов ВИС.

2. Разработана система оценки баланса вегетативной регуляции

* ' -

* * . *

- 18 -•* 4

ритма сердца, включающая два диагностических показателя...

активности симпатического-.й- йЬрасимпатйческого отделов ВНС, один

• \ . 1 из которых,- интегральный показатель активности

парасимпатического отдела (ИПАП), слабо зависит от роста

айтивности симпатического отдела ВНС при фиксированном значении

активности парасимпатического отдела.

3. Показано, что наибольиую чуствительность к изменениям состояния имеют индекс напряжения (ИН).и интегральный показатель активности симпатического отдела ВНС (ИПАС), однако в случае наличия помех, приводящих к ошибкам обнаружения, чуствительность ИН падает и при четырех оиибках обнаружения чуствительность ИН снижается в 8 раз.

4. Разработаны критерии синтеза детектора И-зубца системы анализа вариабельности ритма сердца с точки зрения влияния погрешности оценки времени появления 1*-зубца на достоверность диагностических показателей. заключающиеся в минимизации изменения дисперсии оценки при изменении структуры и параметров ЭКС и помехи, а также минимизации дисперсии оценки.

5. Предложена модель сигнала и помехи действующих на входе детектора Л-зубца, позволяющая синтезировать детектор по разработанным критериям. Модель представляет собой сумму ЭКС и помехи, где помеха состоит из квазидетерминированной и случайной составляющей. Квазидетерминированная составляющая является суммой линейной и синусоидальной функции со случайными параметрами, а случайная составляющая - вирокополосным гауссовским процессом.

6. Синтезирован алгоритм работы детектора 1*-зубца для дискретного времени, позволяющий при изменении параметров ЭКС и помехи минимизировать изменение дисперсии погрешности измерения КИ. По сравнении с известными, разработанный алгоритм дает возможность снизить дисперсию оценки момента времени появления к-зубца в 15-20 раз.

7. Разработаны аппаратно-программные средства ИИС "ЭЛ0Н-001" оценки состояния хирургических больных и проведены технические испытания ИИС "ЭЛОН-ООГ.

8. Проведена клиническая апробация ИИС "ЗД0Н-001". Апробация показала, что применение разработанной системы позволяет повысить эффективность анестезиологической защити во время

опрерации и послеоперационный период, оценить качество предоперационной подготовки. Отмечены сяцчак, когда использование системы "ЭЛ0Н-001" дает возможность определить глубину и направленность сдвигов состояния организма, в то время как известные клинико-инструментальные методы не позволяют этого сделать.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

1. Конюхов В.Н. Критерий синтеза измерительного преобразователя кардиоинтервалов системы экспресс-оценки состояния человека// Международная НПК Передвижные медицинские системы и комплексы. Пенза. 1993. С.34-35.

2. Конюхов В.Н. Измерительный преобразователь кардиоинтервалов использующий алгоритм максимального правдоподобия// Всеросийская НТК Аппаратно-программные средства диагностики и лечения. Самара. 1994. С.30.

3. Конюхов В.Н., Молчков Е.В. Прибор оценки напряженности регуляторных процессов организма ЗЛОН-ООЗ// НТК Биомедицинское и экологическое приборостроение: наука, промынленность. рынок.. Рязань, 1992. С.29.

4. Калакутский Л.И., Конюхов В.Н., Манелис З.С., Бахтинов П.И., Молчков Е.В»^Прибор оценки напряженности регуляторных процессов организма Э/ДОН-001// Медицинская техника. М. Медицина. H 1. 1993. С.37-38.

5. Конюхов В.Н., Бойко Т.К. Система регистрации и анализа ритма сердца мелких лабораторных животных// Областная НТК "Молодые ученые и специалисты производству", Куйбыиев, 1990, тез.доклада. С.41.

6. Калакутский Л.И..Головкин C.B..Бахтинов П.И..Конюхов В.Н. Аппаратура анализа ритма сердца для оценки состояния хирургических больных// Дискретные и цифровые методы в радиотехнических устройствах и системах: Межвуз. сборник научных трудов. КуАИ. Куйбывев. 1990. С.98-101.

7. Головкин C.B., Лотин В.В., Конюхов В.Н. Модуль первичной обработки медико-биологической информации// Приборы,средства автоматизации и системы управления, ТС-12, Научно-техническая пропаганда. Выпуск 8, сб.тезисов Всесоюзной НТК "Применение

микропроцессоров и микроЭВМ в медицинском приборостроении", М., . 1987. С.47. ' ' ' ' "

8. Вейнер B.ft., Конюхов В.Н. Микропроцессорная система обработки медико-биологической информации// ; Всесоюзная НТК Актуальные вопроса йримёнения ' ' радиоэлектроники в ' -медицине" Москва-Куйбыиев, тез.докладов, 1988. С.131

9. Бахтинов П.И., Конюхов В.Н. .Построение аппаратуры анализа ритма сердца для оценки состояния хирургических больных// ' Всесоюзная вкола-семинар молодых ученых и специалистов "Актуальные вопросы создания и эксплуатации терапевтической и хирургической медицинской техники", М., 1989, тез.доклада. С.55-56.

10. Бойко Т.К., Конюхов В.Н.. Методика снятия и анализа распределения кардиоинтервалов у мелких лабораторных животных// Материалы XXIV итоговой научной конференции профессорско-преподавательского состава военно-медицинского^ факультета при КМИ им. Д.И.Яльянова. Куйбышев, 1991. С.348-349. П. Бойко Т.К., Конюхов В.Н. Компьютерная система оценки Фармакологического воздействия на регуляцию ритма сердца // Научно-практическая конференция с международным участием. Самара-йстрахань-Самара. 1991. С.111-112.

12. Калакутский /1.И., Конюхов В.Н., Молчков Е.В. Аппаратно-программные средства анализа ритма сердца// Научно-практическая конференция с международным участием. Самара-Астрахань-Самара. 1991. С.112-113.

13. Калакутский Л.И.. Конюхов В.Н. Алгоритмические средства повышения точности измерения характеристик электрокардиосигналов// Всесоюзная НТК "Радиоизмерения-91", Севастополь. 1991. С.49.

14. Калакутский Л.И., Манелис З.С., Гоповкин C.B., Бахтинов П.И.. Конюхов В.Н. Компьютерный мониторинг сердечного ритма в анестезиологии// Всесоюзный г съезд анестезиологов и реаниматологов, тез. доклада., М., 1989. С.57-59.

15. Калакутский Л.И., Конюхов В.Н., Манелис Э.С. Автоматизированная система оценки состояния вегетативной регуляции при проведении хирургических операций// X международная научная конференция по нейрокибернетике. Ростов-на-Дону. 1992. С.265.

16. Бойко Т.К., Конюхов В.Н., Макаров Н.Я. Использование показателей распределения кардиоинтервалов для оценки фармакологического воздействия// Материалы XXV итоговой научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава военно-медицинского факультета при КМИ.Самара.1992. С.250

17. Патент РФ N2004190 Cl. 15.12.93. приоритет от 8.08.91. Устройство для измерения R-R интервалов// Калакутский Л.И., Конюхов В.Н. 8 С.

18. A.C. N1680071 AI. 30.09.91. Устройство для временной селекции кардиоинтервалов// Калакутский Л.И., Головкин C.B., Конюхов В.Н. 10 С.

19. Калакутский Л.И., Конюхов В.Н. Адаптивный измерительный преобразователь кардиоинтервалов системы оценки состояния

человека// НТК Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления. Гурзуф. 1994. С. 17.

20. Калакутский Л.И., Бахтинов П.И., Конюхов В.Н., Молчков Е.В. Пульсоксиметр "ЭЛОКС-ОГ// НТК Аппаратно-программные средства диагностики и лечения сердечнососудистых заболеваний. Самара. 1994. С.21.

21. Калакутский Л.И., Конюхов В.Н., Бахтинов П.И., Молчков Е.В. Анестезиологический монитор контроля состояния пациента// НТК Аппаратно-программные средства диагностики и лечения. Самара. 1994. С.22-23.

22. Калакутский Л.И., Конюхов В.Н. Принципы построения системы

экспресс-оценки состояния человека// Международная НПК Передвижные медицинские системы и комплексы. Пенза. 1993. С.32.

23. Макеева Л.В., Конюхов В.Н. Метрологические характеристики измерительного преобразователя кардиоинтервалов для систем оценки уровня психической адаптации// НТК Методы и средства измерения механических параметров в системах контроля и управления. Пенза. 1994. С.67-68.

/

/Л'/">

* s ' -

Формат 60x84/16. Заказ N 7, Уч.-изд.л. 1,0. Тираж 100 экз.

АО ИМЦ "Новые Приборы"