Биотехнические системы замещения жизненно важных функций организма и протезирования реферат

Обновлено: 02.07.2024

Определение реабилитации

Под реабилитацией подразумевают восстановление здоровья, физических функций и трудоспособности, утраченных в результате заболеваний, травм или вредных факторов окружающей среды.

Различают 5 видов реабилитации:

— Медицинскую — представляет собой комплекс лечебных и профилактических средств, восстанавливающих здоровье человека. Это лечебные мероприятия, которые проводят врачи, младший и средний медперсонал, пока пациент находится под их наблюдением в ЛПУ.
— Физическую — восстанавливает здоровье с помощью физических упражнений, природных факторов и др. Проводят ее врачи ЛФК, физиотерапевты, массажисты.
— Психологическую — помогает поддержать психологическое состояние пациента, сформировать у него позитивный настрой к лечению и выздоровлению. Проводят ее психологи и психотерапевты.
— Трудовую — направлена на подготовку пациента к трудовой деятельности с учетом его физических и умственных возможностей.
— Бытовую — помогает пациенту стать социально полноценным, т.е. способным самостоятельно себя обслуживать в быту. Ее обеспечивают органы соцзащиты.

Цель реабилитации — с помощью комплекса специальных средств восстановить нарушенные функции организма, быстрее вернуть пациенту утраченное здоровье, возможность трудиться и участвовать в общественной жизни. Если это невозможно — развить компенсаторные функции и помочь приспособиться к новым условиям.

История развития физической реабилитации

Реабилитацию для восстановления утраченных физических функций организма начали активно использовать с начала ХХ века.

Первая причина — это вспышка полиомиелита в США в 1916 году. Лечение этого заболевания сопровождалось длительным постельным режимом, который приводил к физической слабости, атрофии мышц и ограничению движений даже после выздоровления. Тогда для борьбы с этими осложнениями врачи начали использовать физические упражнения и массаж.

Также развитию физической реабилитации способствовали две мировые войны. Во время них резко выросло число инвалидов среди мужчин трудоспособного возраста, бывших военных. Поэтому физическую реабилитацию начали активно внедрять практически во всех армиях, которые участвовали в войнах.

Постепенно реабилитацию начали использовать в мирное время. В начале 50–хх годов прошлого столетия английские врачи Карл и Берта Бобат разработали методику восстановления пациентов с неврологическими расстройствами — Бобат–терапию. Она доказала свою эффективность в лечении ДЦП, последствий травм, инсультов и продолжает активно использоваться в наше время.

Сегодня проблемы реабилитации стоят не менее остро — вместе с техническим прогрессом растет уровень травматизации. Это ведет к росту инвалидности и большим экономическим потерям, поэтому интерес к реабилитации продолжает расти. Использование ее средств на ранних этапах лечения позволяет вернуть пациентам физическую полноценность и обеспечить им независимость.

Задачи и принципы физической реабилитации

Главная задача реабилитации — как можно полнее восстановить функции организма и его физическую активность.

К частным задачам физического восстановления относятся:

– возвращение пациенту возможности передвигаться, выполнять бытовые обязанности и самому себя обслуживать;
– восстановление утраченных трудовых навыков;
– предотвращение развития осложнений, которые ведут к утрате работоспособности;
– замедление прогресса заболевания.

Физические функции могут восстановиться в результате медицинской реабилитации, под действием лекарств. Но врачебный опыт доказывает, что в комплексе с физической реабилитацией это происходит быстрее, т.к. они взаимно дополняют друг друга.

У лекарств узкий спектр механизма действия, поэтому они воздействуют всего на 1–2 звена развития болезни А физические упражнения и факторы среды действуют более широко — влияют на дыхательную, сердечно–сосудистую, опорно–двигательную и другие системы организма.

Без физического аспекта восстановления процесс выздоровления может затянуться, увеличатся сроки постельного режима и нетрудоспособности.

Для достижения максимальной эффективности физическую реабилитацию важно проводить с соблюдением шести ее основных принципов:

1. Начинать реабилитацию как можно раньше.

Реабилитационные меры должны быть включены в процесс лечения сразу — это поможет предотвратить необратимые изменения и развитие инвалидности.

2. Комплексно использовать лечебные методы.

В ходе реабилитации должны участвовать разные специалисты: врачи ЛФК, массажисты, физиотерапевты, психологи, терапевты, травматологи и др.

3. Составлять индивидуальную программу для каждого пациента.

Необходимо учитывать физиологические и другие особенности каждого пациента. Подробнее правила составления программы реабилитации мы рассмотрим ниже.

4. Соблюдать непрерывность и преемственность реабилитации.

Перерыв на любом этапе программы может спровоцировать ухудшение состояния пациента и потерю достигнутого результата.

5. Мероприятия по реабилитации должны быть социально направленными.

Восстановление утраченных физических функций проходит эффективнее, когда пациент занимается не один, чувствует поддержку врачей и членов своей семьи.

6. Следить за адекватностью физических нагрузок и эффективностью реабилитации.

Чрезмерные, несвоевременные нагрузки могут ухудшить самочувствие больного, а недостаточные наоборот — не дать никакого результата.

Правила составления программы реабилитации

Качество и скорость восстановления пациента напрямую зависит от профессиональных и педагогических навыков врача — насколько ему удастся правильно оценить состояние пациента, составить для него адекватную программу, а главное — мотивировать ее выполнять.

Перед тем, как приступить к составлению и внедрению программы реабилитации, врач:

— Выясняет характер и степень нарушенных функций;
— Устанавливает возможность полного или частичного восстановления;
— Определяет прогноз развития приспособительных и компенсаторных механизмов пациента;
— Оценивает физические возможности организма.

Чтобы составить максимально эффективную программу реабилитации, врачу важно соблюдать следующие правила:

Персонально подходить к каждому пациенту. Для двух разных пациентов с одинаковым диагнозом нельзя использовать одну и ту же программу реабилитации, т.к. для одного она может быть слишком легкой, а для другого — невыполнимой, из–за разности пола, возраста, физических возможностей и степени тяжести заболевания.

Мотивировать пациента активно и сознательно участвовать в процессе выздоровления. Если пациент не верит в положительный исход заболевания и не хочет выполнять рекомендации врачей, то эффективность реабилитации сводится к нулю, какие бы квалифицированные специалисты с ним не работали.

Постепенно увеличивать физическую нагрузку. Количество упражнений, их интенсивность, число подходов и сложность должны постепенно нарастать, как внутри каждого занятия, так и в ходе всей программы, иначе результата не будет.

Систематичность. Процесс реабилитации может длится месяцы и даже годы, поэтому только систематическое применение ее средств может дать стойкий, положительный результат.

Цикличность. Важно чередовать физическую нагрузку с отдыхом.

Очередность. Упражнения должны последовательно воздействовать на разные группы мышц.

Разнообразие. Важно регулярно дополнять комплексы упражнений новыми элементами. Не менее 10–15% упражнений всегда должны быть новыми, остальные 85–90% повторяются для закрепления результата.

Суть программы реабилитации заключается в повторяющейся и адекватно растущей физической нагрузке во время каждой тренировки. Она способствует восстановлению нарушенных функций организма, его приспособлению к меняющимся условиям среды, улучшению двигательных навыков, а также развитию силы, выносливости, гибкости и т.д.

Что относится к методам физической реабилитации

Рассмотрим подробно, какие методы помогают врачам в восстановлении физических возможностей пациентов и улучшении их состояния.

Лечебная физкультура (ЛФК)

Физические упражнения — это мощный стимулятор жизненных функций организма. Они направленно действуют на органы и ткани, способствуют активации обмена веществ, улучшению кровообращения, уменьшению застойных явлений и повышению настроения.

Эффективность физических упражнений зависит от соблюдения правильной техники их выполнения, поэтому пациенты должны тренироваться под контролем методиста лечебной физкультуры.

ЛФК — это основное средство физической реабилитации и подробнее узнать о ней можно здесь.

Лечебный массаж

Различают классический (ручной), аппаратный, ножной, комбинированный массаж. Классический пользуется большей популярностью, по сравнению с остальными, т.к:

– у него есть разнообразные приемы (растирание, поглаживание, постукивание, давление и т.д.);
– он позволяет менять дозировку и зрительно оценивать правильность проведения и эффект от процедуры;
– его можно делать не только в условиях стационара или массажного кабинета, а также дома, в ванной, в бане;
– можно освоить самомассаж.

Только во время классического массажа специалист может руками почувствовать изменения в массируемых тканях и воздействовать строго на определенные точки.

Эффекты от массажа:

— усиление обменных процессов, крово– и лимфообращения;
— уменьшение боли;
— ускорение процессов заживления, например, образование костной мозоли при переломе;
— снятие напряжения и спазма;
— предотвращение развития контрактур и ограничения подвижности в суставах.

Физиотерапия

Метод основан на применении с целью лечения физических факторов: электрического и магнитного полей, токов разной частоты, вибрации, ультразвука, УФО, воды, тепла, воздушного давления и др.

Физические факторы оказывают местное (через кожу и слизистую оболочку) и общее лечебное действие на организм. Они хорошо снимают боль, воспаление и спазм, тонизируют, успокаивают и способствуют повышению иммунитета.

Механотерапия

Занятия на тренажерах помогают дозировать нагрузку, развивать мышечную силу и выносливость. Особенно популярны тренажеры для подвесной терапии. Они помогают выявить и устранить участки нервно–мышечного напряжения, нормализовать двигательную функцию и снять боль.

Трудотерапия

Этот вид реабилитации еще называют эрготерапией. Она занимается трудовой и социальной адаптацией людей, которые частично или полностью утратили физические способности — трудовые и бытовые навыки.

Специалисты нашей клиники окажут вам помощь в восстановлении после травм и заболеваний с помощью самых эффективных средств физической реабилитации: лечебной физкультуры, массажа и механотерапии.

Показания для реабилитации

Теперь остановимся подробнее на состояниях и заболеваниях, при которых пациенты должны пройти реабилитацию для полного выздоровления.

При травмах костей, суставов, связок и сухожилий

Травма — это повреждение в результате физического, химического или механического воздействия. Она бывает с повреждением тканей (открытая) или без (закрытая).

В зависимости от причины, травмы бывают:
– бытовые;
– производственные;
– уличные;
– транспортные;
– спортивные;
– военные.

По виду повреждения травмы делятся на:

– ушибы;
– вывихи;
– переломы;
– разрывы;
– растяжения.

Повреждения опорно–двигательного аппарата при травмах вызывают нарушения двигательных функций и приводят к серьезным патологическим сдвигам во всем организме — сбоям в работе нервной, сердечно–сосудистой, дыхательной и других систем.

Длительное нахождение в вынужденном положении и отсутствие адекватной двигательной активности со временем приводит к развитию слабости мышц, нарушению чувствительности и подвижности, появлению контрактур. Также развиваются нарушения в работе внутренних органов: запоры, отеки, тромбоз, застойные явления в легких и др.

Реабилитацию пациентов с травмами важно проводить с соблюдением принципов восстановления — начинать мероприятия как можно раньше, комплексно, с учетом индивидуальных особенностей каждого пациента.

Главная роль отводится лечебному массажу, физиотерапии и физическим упражнениям.

При нарушениях осанки и сколиозах

Нарушения осанки (патологические лордозы и кифозы, сутулость) — это не заболевания. Но без своевременной коррекции они приводят к нарушению подвижности грудной клетки, смещению внутренних органов, ухудшению поддерживающей функции позвоночника и развитию хронических заболеваний.

Для коррекции нарушений осанки назначают физические упражнения для тренировки мышц спины, что улучшает их питание и развивает подвижность позвоночника. Узнать подробнее о нарушениях осанки и их профилактике можно здесь.

Сколиоз — это заболевание позвоночника, которое сопровождается его деформацией и скручиванием вокруг своей оси. Его лечение — процесс сложный. Правильно подобранный комплекс средств ЛФК играет в нем ведущую роль. Узнать о них подробнее можно здесь.

При деформациях стоп

Под реабилитацией при плоскостопии, варусной и вальгусной установки стоп понимают исправление деформации, коррекцию уплощенных сводов, укрепление мышц голени и стопы.

К важным составляющим реабилитационной программы относятся физиотерапия, массаж, физические упражнения, ношение ортопедических стелек. Больше информации на эту тему здесь.

При болезнях суставов

Основные проявления артритов и артрозов — боль, хруст, скованность движений в пораженном суставе, вплоть до полной его неподвижности. Часто в воспалительный процесс вовлекаются связки, что еще больше усугубляет физическое и психологическое состояние пациента.

Для данной группы пациентов рекомендованы занятия на тренажерах, физиотерапия, массаж, физические упражнения. Комплексы составляют так, чтобы улучшить растяжимость связок, укрепить мышцы и развить подвижность пораженного сустава.

При болезнях сердца и сосудов

Самая частая причина инвалидности — заболевания сердечно–сосудистой системы. Они ухудшают физическое состояние пациента, качество его жизни и повышают риск смерти.

Развитию этой группы заболеваний способствует низкая двигательная активность, поэтому регулярные физические тренировки — действенный способ их профилактики и предупреждения осложнений.

Эффекты от физических упражнений:

– улучшение питания миокарда;
– укрепление сердечной мышцы и сосудистой стенки;
– развитие компенсаторных возможностей организма;
– повышение работоспособности и выносливости сердца.

Регулярные занятия способствуют улучшению физического самочувствия пациентов — уменьшаются отеки и одышка, нормализуются давление и частота пульса.

При заболеваниях органов пищеварения

Гастриты, язвенная болезнь, панкреатиты, холециститы относятся к одним из самых частых заболеваний, поражающих людей трудоспособного возраста.

В состав реабилитационных мероприятий обязательно входят физические упражнения, массаж, физиотерапия. Они способствуют нормализации обмена веществ, улучшению секреторной, моторной, всасывающей и выделительной функций пищеварительного тракта.

После хирургических операций

Хирургические операции сопровождаются рассечением кожи, мышц, сосудов и нервов. Это вызывает сильные боли после окончания действия наркоза. Из–за длительного постельного режима после операции могут развиться пневмония, ателектаз (спадение) легких, тромбоз вен, нарушение моторики кишечника. Для предотвращения этих осложнений пациентам в раннем послеоперационном периоде показана ЛФК, а также массаж и физиотерапия.

После родов

Послеродовый период длится 1,5–2 месяца с момента рождения ребенка. В этот период матка сокращается до нормальных размеров, а смещенные ею органы брюшной полости и малого таза возвращаются на свои места. Комплексы упражнений помогают укрепить ослабленные мышцы, нормализовать работу кишечника и мочевого пузыря, а также улучшить лактацию.

Подробнее познакомиться с частыми осложнениями этого периода можно в наших статьях: диастаз мышц живота и слабость мышц тазового дна.

Особенности восстановления спортсменов

Для спортсменов травмы — это невозможность тренироваться и вынужденный отказ от привычного образа жизни. За долгие годы регулярных тренировок у них вырабатываются условно–рефлекторные связи, которые разрушаются в результате нарушения привычного режима.

Пропуск соревнований, страх утратить спортивную форму и больше не вернуться к карьере — эти и другие отрицательные эмоции ухудшают психологический настрой и приводят к еще большему функциональному расстройству спортсменов.

Реабилитацию спортсменов проводят так, чтобы после нее они вновь могли переносить большие физические нагрузки, а не просто восстановить трудовые и бытовые навыки. Чем больше средств используют специалисты для восстановления спортсменов, тем эффективнее и быстрее оно происходит.

Заключение

Выздоровление еще не значит полное восстановление физического и психоэмоционального состояния пациента. Часто после травм и заболеваний остаются последствия, которые мешают ему вернуться к нормальной жизни. Ограничение подвижности, нарушение чувствительности, боль — эти симптомы могут стать причиной длительной утраты трудоспособности и даже инвалидности, поэтому каждый пациент должен пройти реабилитацию.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Мукенова Жанаргуль Наурызбаевна

Медицинские приборно-компьютерные системы

Медицинские приборно-компьютерные системы (МПКС) являются одним из распространенных видов медицинских информационных систем базового уровня. В современных медицинских приборах осуществлен переход от аналоговых измерительных и регистрирующих устройств к цифровым приборам и аппаратам на основе применения вычислительной техники. В состав медицинских приборов и систем входят микропроцессоры или микроЭВМ, чаще всего переносные персональные компьютеры (ноутбуки). Применение цифровой техники позволило увеличить точность проводимых измерений, создавать электронные архивы результатов исследований, передавать информацию на расстояние, а также осуществлять обработку данных, используя специальные программы анализа медицинских исследований. Все это позволило поднять медицинскую аппаратуру на новый уровень, позволяющий повысить эффективность инструментальных методов диагностики, прогнозирования, лечения и контроля состояния тяжелых пациентов.

МПКС состоят из электронных медицинских устройств, микропроцессоров или персональных компьютеров (ПК) и программного обеспечения. Микропроцессоры обычно входят в состав мобильных приборов и выполняют обработку данных и управление прибором по определенной программе, зашитой в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Приборы на базе универсальных ПК обладают большими функциями и более гибким программным обеспечением, так как используют внешнюю память, позволяющую хранить большие объемы информации и легко менять программу обработки данных.

По назначению МПКС могут быть разделены на следующие группы:

системы функциональной диагностики;

системы оперативного слежения за состоянием пациента (мониторные системы);

системы обработки медицинских изображений;

системы лабораторной диагностики;

системы лечебных воздействий;

биотехнические системы замещения жизненно важных функций организма и протезирования.

Компьютерные системы функциональной диагностики (КСФД) позволяют значительно повышать точность и скорость обработки информации о состоянии пациента. Наиболее распространенными являются КСФД анализа электрокардиограмм (ЭКГ), электроэнцефалограмм (ЭЭГ), электромиограмм (ЭМГ), реограмм (РГ), вызванных потенциалов (ВП) мозга и др.

КСФД представляют наиболее вероятный вариант заключения, на который врач должен обратить внимание в первую очередь. Наряду с этим, исходя из собственного опыта, знаний и интуиции, он может сформулировать более правильное, на его взгляд, заключение.

Б азовые компоненты КСФД, которые являются основой технологических АРМ врача функциональной диагностики, в частности врача-кардиолога.

Аппаратное обеспечение компьютерной системы анализа электрокардиограмм включает в себя следующие основные устройства:

Устройства съема электрических сигналов - электроды, которые закрепляются непосредственно на теле пациента и представляют собой проводники специальной формы, покрытые сверху слоем хлористого серебра.

Биоусилитель предназначен для усиления сигналов до уровня порядка ±1 В, ±5 В, ±10 В, необходимого для работы аналого- цифрового преобразователя (АЦП).

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) преобразует входные аналоговые сигналы в цифровую форму для ввода и дальнейшей обработки в ПК.

Персональный компьютер с набором периферийных устройств и специальным программным обеспечением анализа ЭКГ.

Стимуляторы применяются для воздействия на пациента световыми, звуковыми, электрическими и другими сигналами для изучения ответных реакций организма на действующие раздражители.

Программное обеспечение КСФД предназначено для автоматизации следующих основных этапов проведения комплексного функционального исследования пациента.

Проведение исследования, запись ЭКГ.

Отбор и редактирование записей.

Выделение характерных графоэлементов и измерение параметров ЭКГ.

Интерпретация результатов анализа и оформление заключения.

Предварительная подготовка заключается в выборе методики и режимов исследования, нагрузок и функциональных проб, дополнительной аппаратуры (например, велоэргометра

Запись ЭКГ включает обычно 12 отведений: 3 стандартных ( I , II, III), 3 усиленных однополюсных отведения от конечностей ( avR , avL , avF ) и 6 грудных однополюсных отведений (У - V ₆ ). Регистрируемый сигнал отображается на мониторе, что позволяет визуально выделить и зарегистрировать записи, свободные от артефактов и наводок.

Отбор и редактирование данных производятся после записи ЭКГ в базу данных и предназначены для выделения участков сигналов с целью дальнейшего анализа.

При выделении характерных графоэлементов и измерении параметров ЭКГ наиболее важным этапом работы программы является распознавание зубцов Р , Q , R , S , Т. Задача распознавания состоит в определении точек начала и окончания каждого зубца, нахождений максимума высоты зубцов и их идентификации.

Интерпретация результатов анализа и оформление заключения основываются на данных выявления элементов ЭКГ и измерения их параметров.

Документирование исследования состоит в выдаче на печать числовых, графических результатов и компьютерного ЭКГ-заключения.

В настоящее время отечественными и зарубежными фирмами выпускается большое количество компьютерных электрокардиографов.

Состав кардиоанализатора:

электронный блок пациента;

интерфейсный блок для связи с компьютером через порт USB ;

электроды, датчики, кабели и другие принадлежности;

компьютер (типа Pentium III , Athlon , Celeron ) или аналогичный ноутбук, принтер.

Основные возможности кардиоанализатора:

полный цикл обследования от ведения карточки до получения квалифицированного медицинского заключения;

покардиоцикловое мониторирование любых количественных параметров ЭКГ синхронно с нативной электрокардиограммой для анализа их динамики и взаимосвязи в процессе ЭКГ-исследования и при проведении различных функциональных проб;

анализ дисперсии интервала Q - Т для оценки риска внезапной сердечной смерти;

автоматическое формирование синдромального заключения;

автоматическая генерация протокола, характеризующего выбранные параметры ЭКГ в исходном состоянии и в привязке к функциональным пробам;

спектральный анализ (построение спектрограмм и таблиц спектральных характеристик) для выявление модулирующих влияний;

статистический анализ и построение гистограмм, скаттерграмм и таблиц статистических характеристик по любым амплитудно-временным параметрам ЭКГ;

создание и редактирование нормативных справочников по любым количественным параметрам ЭКГ для нескольких возрастных групп;

электронная картотека исследований обеспечивает сетевой многопользовательский режим с единой базой данных по пациентам, распечатку отчетов, возможность работы с распределенной системой хранения данных.

Компьютерный мониторинг больных предназначен для наблюдения за состоянием физиологических параметров больных, экспресс- анализа и оповещения врачебного персонала о критических и предкритических состояниях пациентов по значениям контролируемых параметров, накопления и хранения информации с целью выявления неблагополучной динамики жизненно важных показателей состояния больных.

Современные мониторные системы обладают следующими важными качествами:

возможность накапливать информацию о больном путем измерения и регистрации значений выбранных физиологических параметров, исключая субъективные ошибки обслуживающего персонала;

аналитическая обработка в компьютере измеряемых показателей позволяет объективно оценить состояние пациентов и дать рекомендации врачу по виду и объему необходимой коррекции отдельных параметров;

компьютерная оценка состояния больного в пространстве измеряемых физиологических параметров и анализ их динамики позволяют дать объективный прогноз в развитии состояния пациента;

возможность объединения компьютерных мониторов в единую локальную сеть для создания общей базы данных при компьютеризации медицинского учреждения.

В зависимости от вариантов использования выделяют перечисленные далее разновидности мониторирования:

Операционный мониторинг. Операционный компьютерный монитор предназначен для автоматического наблюдения за состоянием больного во время операции, ведения наркозной карты с автоматическим занесением в наркозную карту значений физиологических параметров при проведении операции, автоматического ведения протокола наркозной карты с привязкой ко времени, ведения протокола анестезии, автоматического формирования на дискете результатов для передачи в персональный компьютер заведующего отделением.

Кардиомониторирование в период оказания экстренной медицинской помощи. Кардиомонитор находится в оснащении бригад скорой медицинской помощи и служит для оптимизации ранней диагностики острых коронарных синдромов, нестабильной стенокардии, острой коронарной недостаточности, острого инфаркта миокарда и внезапной остановки кровообращения на догоспитальном этапе.

Мониторинг больных отделений интенсивной терапии необходим для одновременного наблюдения за состоянием тяжелобольных пациентов. В состав таких систем входят прикроватные мониторы для каждого пациента и центральная станция для сбора и представления информации о каждом пациенте.

Суточное мониторирование электрофизиологических показателей. Традиционное разовое измерение артериального давления, разовая регистрация ЭКГ не всегда отражают реальную картину заболевания пациента, оставляя открытым вопрос о корректности диагностики и лечения болезни.

Телеметрия электрофизиологических сигналов. Под этим термином понимают дискретный мониторинг электрофизиологических сигналов пациентов, удаленных территориально и находящихся на врачебном наблюдении, с использованием телекоммуникационных технологий связи.

Индивидуальный мониторинг жизненно важных параметров (аутотрансляция по телефону). Для эффективного предупреждения первичного и повторного инфарктов миокарда и внезапной коронарной смерти у больных группы риска возможно применение аутотрансляции ЭКГ.

Мониторинг интегрального состояния жизненно важных физических систем стационарных больных . Компьютерные полианализаторы могут одномоментно мониторировать следующие физиологические показатели пациентов:

-риопневмосигнал импедансной пневмограммы – вид дыхания, глубина дыхания, частота дыхания, остановка дыхания;

-фотоплетизмограмма красная и инфракрасная сдатчика пульсоксиметра (вид красной периферического кровообращения, частота сердечных сокращений, процентные содержания кислорода в гемоглобине артериальной крови);

-реограмма (снимается тетрополярным методом, вычисляются частота сердечных сокращений, частота дыхания, гемодинамические показатели);

- поверхностная температура , ректальная температура;

- артериальное давление неинвазивное (график тонов Короткова в манжете);

Программное обеспечение врачебных компьютерных мониторов , несмотря на вариации, как правило, обеспечивает сбор информации, обработку, накопление трендов, создание дежурного экрана, таблицы тревожных сигнализации, меню конфигурации монитора, графические окна с изменением их размеров, регулировкой масштабов отображаемых сигналов. Наличие количественного программного обеспечения позволяет автоматически накапливать данные об измеряемых параметрах, проводить их аналитическую обработку, отслеживать изменение параметров, оценивать о прогнозировать состояние здоровья пациента в пространстве наблюдаемых параметров, давать врачу рекомендации о виде и объеме необходимой коррекции регистрируемых параметров. [335, 345 с.].

Системы обработки изображений предназначены для визуализации, анализа и архивирования результатов томографических исследований и облегчения работы врача, интерпретирующего полученное изображение.

Существует радиологическая информационная система (АРИС) на основе рабочих станций серии MultiVox , которая применяется для автоматизации работы медперсонала:

в рентгеновских, флюорографических, маммологических кабинетах;

в ангиографических диагностических кабинетах и операционных;

в компьютерной и магниторезонансной томографии;

в ультразвуковых и эндоскопических исследованиях;

в радиоизотопных, микроскопических исследованиях.

Рабочие станции MultiVox дают возможность производить обработку 2 D - и З D -медицинских изображений.

Все это позволяет объективизировать и ускорить процесс обработки изображения врачом, выявить и уточнить наличие патологических проявлений, а, следовательно, повысить точность диагностического процесса.

Системы управления лечебным процессом предназначены для дозированного воздействия на пациента различными факторами (лекарственными, физическими и др.), оценки его функционального состояния и подбора адекватных параметров воздействия для оптимизации лечебного воздействия.

источник воздействия - устройство, генерирующее различные физические факторы (электрические, магнитные, электромагнитные излучения, тепловые, ультразвуковые, ионизирующее излучения и др.);

у стройство воздействия – элементы прибора, передающие физические воздействия на пациента (электроды, датчики, индукторы, излучатели и др.);

блок управления - устройство для регулирования и выбора режима работы источника воздействия (регулировка амплитуды, частоты, мощности, выбор периода воздействия лечебного фактора и др.);

блок контроля необходим для сбора, усиления и ввода в ПК основных физиологических характеристик человека (ЭКГ, ЭЭГ, давление, температура, дыхание и др.);

ПК (персональный компьютер или микропроцессор) осуществляет обработку текущей информации о функциональном состоянии организма или отдельных органов и систем организма и сравнивает с параметрами, которые заданы лечащим врачом.

В качестве воздействующих факторов могут выступать и лекарственные средства, которые вводятся с помощью специальных дозаторов или добавляются к содержимому капельниц. Такие системы могут использоваться в анестезиологии, реаниматологии, а также для регулирования уровня сахара в крови.

В некоторых устройствах в качестве элемента обратной связи выступает сам пациент, которому предоставляется информация о состоянии его внутренних органов и систем, а пациент путем волевого усилия стремится достигнуть нормализации их функционирования. Такие устройства носят название биологической обратной связи (БОС). [348, 351 с.].

Клиническая лабораторная диагностика представляет собой диагностическую процедуру, состоящую из совокупности исследований in vitro биоматериала человеческого организма, основанных на использовании гематологических, общеклинических, паразитарных, биохимических, иммунологических, серологических, молекулярнобиологических, бактериологических, генетических, цитологических, токсикологических, вирусологических методов с клиническими данными и формулирования лабораторного заключения.

Компьютеризация клинической лабораторной диагностики идет в двух направлениях:

замена трудоемких ручных методов на автоматизированные анализаторы;

внедрение лабораторных информационных систем (ЛИС), предназначенных для повышения эффективности организации работы лаборатории, сокращение числа ошибок и ручных операций. [353 с.].

Биотехнические системы замещения жизненно важных функций организма и протезирования предназначены для поддержания или восстановления естественных функций органов и физиологических систем больного человека в пределах нормы, а также для замены утраченных конечностей и неудовлетворительно функционирующих органов и систем организма.

В операционных и реанимационных отделениях и палатах интенсивной терапии используют системы замещения жизненно важных функций организма, к которым относятся искусственное сердце, искусственные легкие, искусственная почка и др. Эти приборы замещают органы и системы организма больного на время проведения операции, в послеоперационный период и до подбора подходящего донорского органа.

Искусственное легкое представляет собой пульсирующий насос, который подает воздух порциями с частотой 40 - 50 раз в минуту. В подобных устройствах используют меха из гофрированного металла или пластика - сильфоны. Очищенный и доведенный до определенной температуры воздух подается непосредственно в бронхи.

Искусственное сердце - имплантируемое механическое устройство, позволяющее временно заменить насосную функцию собственного сердца больного, когда оно становится не способным выполнять работу по обеспечению организма достаточным количеством крови.

Биоуправляемые протезы используются в тех случаях, когда сохраняются нервные окончания, посылавшие и принимавшие нервные импульсы от несуществующих конечностей. Тогда имеется возможность использовать эти нервные импульсы для управления механизмами протезов и приема информации от различных датчиков, расположенных на протезе. [354, 357 с.].

Исследование особенностей инженерно–физиологических биотехнических систем. Основные принципы сопряжения технических и биологических компонентов в единой функциональной концепции. Управленческое и информационное согласование характеристик элементов.

Рубрика	Биология и естествознание
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	18.01.2016
Размер файла	17,1 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1. Классификация биотехнических систем

Наиболее удобным является функциональный принцип классификации. Он определяется назначением биотехнической системы. Данный способ классификации позволяет отразить существо и структуру научных и прикладных задач применительно к особенностям назначения и эксплуатации БТС конкретного типа.

Все биотехнические системы можно разделить на два типа в зависимости от того, каким компонентом представлен управляемый объект:

I. Инженерно-физиологические системы,

II. Эргатические системы

В данном случае под медицинскими системами понимают системы поддержания и замещения функций отдельных органов и систем.

В инженерно-физиологических биотехнических системах управляемым объектом является биологический компонент. В биотехнических системах эргатического типа управляемым звеном является технический компонент, и управляющее звено, как правило, включает в себя биологический объект. Таким образом, и в том, и в другом случае, не имеет никакого значения, чем представлено управляющее звено. В обоих типах систем управляющий объект может быть представлен не только биологическим или техническим компонентом, но также и совокупностью биологических и технических компонентов.

В биотехнических системах эргатического типа биологический объект, находящийся в составе управляющего звена, должен воспринимать информацию о ходе процессов в обслуживаемой системе, принимать адекватные решения и исполнять или давать команду на решение. В системах данного типа работает цепочка «эффектор-ЦНС-эффектор.

Другой тип взаимодействия биологических и технических элементов используется для коррекции функции живых систем. Коррекция функций организма может производится как на кибернетическом, так и на метаболическом уровне. Примером первого типа являются биоуправляемые протезы конечностей. При втором типе организм входит в состав БСТ своими физиологическими механизмами доставки и выведения веществ, а также биохимическими механизмами их переработки. Основную роль играют физиологические механизмы, так как именно они ответственны за обмен веществ с окружающей средой. Организм в данном случае играет роль управляемого объекта, обладающего своими механизмами управления (кардиостимулятор, ИВЛ по требованию). Качество комплекса определяется тем, насколько хорошо функционирует сам организм. Так, эффективность работы искусственного сердца зависит от того, хватает ли регуляторных возможностей организма, в которое оно встроено, для нормального существования организма. Качество протезов оценивается тем, насколько хорошо восстанавливается двигательная функция.

Инженерно-физиологические БТС можно условно разделить на

1. Медицинские БТС,

2. БТС целенаправленного управления состоянием целостного организма.

Кроме того, инженерно-физиологические БТС по роли технического компонента в процессе управления можно разделить на

Медицинские БТС разделяют на

3. БТС для замещения утраченных функций.

4. Системы массового профилактического осмотра.

2. Свойства БТС

Основным свойством биотехнической системы является ее суперадаптивность, обусловленная наличием двух контуров адаптации -внешнего и внутреннего. Внешний контур обеспечивает БТС возможность выполнять свою целевую функцию в условиях переменных воздействий внешних факторов (например, стохастических условий окружающей среды, изменения расположения взаимодействующих с системой динамических

Основные принципы сопряжения технических и биологических элементов в единой функциональной системе:

? принцип единства информационной среды, требующий согласования свойств информационных потоков, циркулирующих между техническими и биологическими элементами, как в афферентных, так и в эффекторных цепях БТС.

Синтез биотехнических систем самого различного назначения независимо от уровня сложности их структуры с целью соблюдения двух указанных принципов осуществляется на основе бионической методологии. Наиболее ярко она проявляется при синтезе БТС эргатического типа. В данном случае бионический подход характеризуется принятием в качестве функциональной модели БТС модели нервной системы высших позвоночных и прежде всего центральной нервной системы человека. Этот подход выражается в следующем: физиологический биотехнический биологический

? при построении структурно-функциональной схемы БТС используется принцип обработки основных потоков информации специализированными периферическими системами, которые минимизируют объем информации и перекодируют ее в форму, адекватную для восприятия головным мозгом оператора, т. е. осуществляют процедуру оптимальной фильтрации;

? периферические системы могут очувствляться, а информация может перераспределяться по различным сенсорным воспринимающим входам только по запросам из управляющего центра системы;

? основные элементы системы обмениваются информацией, что позволяет осуществлять процедуры внешней и внутренней адаптации;

? в основу адаптивных программ технических органов приятия, распределителей и преобразователей информации, названных нами логическими фильтрами-преобразователями - ЛФП закладываются результаты бионических исследований сенсорных систем организма человека с последующей формализацией их характеристик и построением соответствующих математических моделей;

? при синтезе эффекторных подсистем БТС реализуют результаты бионических исследований процессов деятельности человека как управляющего звена, получившие техническое воплощение в адаптивных органах управления;

? для установления связи между режимами функционирования воспринимающих систем и состоянием организма оператора, исследуются психофизиологические коррелянты, которые используются при выборе режимов ЛФП (например, при оптимизации частотно-временных параметров сигнала и определении оптимальных порогов чувствительности информационных каналов /68/);

? используется свойственный живым организмам принцип качественных оценок ситуации с последующим уточнением с помощью относительных измерений и сравнения с выбранным эталонным порогом;

? вводится специальный контур регенерации системы (контур нормализации состояния оператора), управляемый системой текущей диагностики состояний психофизиологических характеристик организма оператора .

Бионический подход позволяет также обеспечить такие важнейшие, общие для БТС всех типов свойства, как наличие внешней и внутренней адаптации.

Для синтеза БТМ используется метод поэтапного моделирования, предусматривающий поэтапный переход от смешанной биотехнической модели через накопление экспериментальных данных о биообъекте к математической модели БТС. Естественно, что в каждом

конкретном случае модель модифицируется, однако основные этапы синтеза БТС остаются общими для всех случаев.

3. Основные этапы синтеза БТС

Подготовительный этап (этап I). Разрабатывается структурно-функциональная схема БТС, конкретизируются ее целевая функция и возможные режимы работы. Определяется биологический объект и предварительный алгоритм его функционирования в БТС. На основании априорных данных создается модель БТС с математической моделью

биологического элемента (например, для человека-оператора - модель передаточной функции управляющего звена (щч-о), для аппарата искусственного кровообращения - модель транспортной функции кислорода и т. д.). При отсутствии априорных данных для приближенного математического описания функционирования биологического звена строится смешанная модель, на которой проводится бионическое исследование объекта с целью снятия соответствующих количественных характеристик.

Управленческое согласование характеристик элементов БТС (этап II).

Осуществляются итерационные процедуры согласования характеристик элементов БТС в едином контуре управления. При этом все технические элементы, как и воздействующие Факторы внешней среды достаточно корректно моделируются на ЭВМ, выходы модели сопрягаются с входами модели биологического звена. Проводится комплексное исследование функционирования БТС с целью оптимизации характеристик каждого из звеньев. В результате исследователь получает определенный набор характеристик-требований, которым должно отвечать биологическое звено для нормального функционирования БТС в заданном диапазоне режимов. При необходимости уточняются определяющие признаки и критерии функционального подобия для выбора экспериментальных животных при

проведении сложных экспериментов в экстремальных условиях. Практическое значение результатов этого этапа заключается в том, что можно, например, отобрать операторов для БТС эргатического типа по определенному множеству признаков или подобрать прямой биологический аналог человеческому организму при экспериментах с искусственным техническим сердцем, предназначенным для имплантации в грудную клетку человека.

Информационное согласование (этап III). Исследуются информационные процессы, обеспечивающие соблюдение принципов адекватности и идентификации информационной среды. Для эргатических систем этап сводится к исследованию возможностей минимизации входной осведомительной (афферентной) информации и к разработке методов ее преобразования и предъявления сенсорным органам оператора для построения концептуальной модели в мозге оператора, простой и в то же время достаточно полной для принятия правильного решения. На смешанной откорректированной модели в условиях управляемого эксперимента проводятся статистические испытания при строгом учете (измеренных количественно) факторов внешней среды и состояния технической части системы. Корректируются решающие правила, заложенные в виде программ в системы обработки информации о состоянии биологического объекта. Разрабатываются требования к специальным техническим устройствам, согласующим информационные и управленческие характеристики технической и биологической частей БТС, получившие наименование логических фильтров-преобразователей (ЛФП).

Заключительный этап (этап IV). Проводится исследование БТС в полунатурных (модельных) и натурных условиях. Идет обработка данных эксперимента и окончательная корректировка математической модели. Подготавливаются задания на инженерную разработку БТС.

Подобные документы

Биотехнические проблемы инженерной деятельности. Управление состоянием биологических объектов, их отношение к техническим комплексам. Модель взаимодействия человека-оператора с объектом управления. Положение человека в структуре биотехнических систем.

статья [137,4 K], добавлен 20.08.2013

Анализ биотехнических мероприятий, проводимых для сибирской косули в Ромненском районе Амурской области. Динамика численности косули на территории района. Разработка предложений по организации и проведению биотехнических мероприятий для сибирской косули.

дипломная работа [80,8 K], добавлен 21.11.2009

Открытые и замкнутые системы, их активность и обмен, строение и классификация. Иерархическое соподчинение систем, подсистем и элементов. Симптомы и признаки современного экологического кризиса. Характеристика уровней иерархии биологических систем.

реферат [24,6 K], добавлен 14.08.2009

Методы и способы биотехнических мероприятий для кабанов, оценка возможности их проведения на территории ГПЗЗ "Желундинский", а также рекомендации по повышению их эффективности. Анализ эффективности и целесообразности провидимых биотехнических мероприятий.

дипломная работа [95,4 K], добавлен 30.10.2009

Исследование строения, деятельности функциональных систем организма, особенности и принципы их организации. Теории изучения закономерностей развития организма ребенка и особенностей функционирования его физиологических систем на разных этапах онтогенеза.

контрольная работа [22,9 K], добавлен 08.08.2009

Функции биологических мембран и их компонентов. Спектроскопические методы измерения скорости вращения липидов и белков внутри мембраны и скорости латеральной диффузии этих компонентов в плоскости мембраны. Использование спиновых или флуоресцентных зондов.

реферат [1,6 M], добавлен 01.08.2009

Структура биологических мембран и строение их основы - билипидного слоя. Молекулярная масса мембранных белков, их различие по прочности связывания с мембраной. Динамические свойства биологических мембран и значение организации для биологических систем.

МПКС – это диагностическое, лечебное, лабораторное оборудование, аппараты мониторинга и биотехнические устройства, которые с помощью компьютеров и специального программного обеспечения (ПО) могут собирать, обрабатывать, хранить информацию о текущем состоянии пациента, а в некоторых случаях – управлять его лечением, минимально вовлекая в этот процесс медицинский персонал.

Что входит в состав МПКС

Из названия становится ясно, что МПКС — это многокомпонентная система. В ее состав входят аппаратная часть, специальные программные продукты и медицинская составляющая. Каждый из этих компонентов решает определенные задачи.

Аппаратная часть – это приборы, которые непосредственно контактируют с телом больного или его биологическим материалом, и устройства для обработки информации (компьютер). В зависимости от целей применения они выполняют лечебную или исследовательскую функцию. Внутренние вычислительные элементы оборудования (микропроцессоры) также относятся к этой группе.

Программные продукты (ПО) обеспечивают работу аппаратных систем. Они задают алгоритмы или методики, по которым функционируют приборы, обрабатывают поступающую на них информацию, выводят ее в заданном формате для конечного пользователя – врача, хранят и записывают данные на внешний носитель.

Медицинская составляющая — это теоретическая основа для работы медтехники: методы лечения или исследования, их количественные и качественные параметры.

Возможности МПКС

В зависимости от заложенных в них функций, МПКС бывают клиническими и исследовательскими.

Клинические системы направлены на выполнение конкретного перечня задач по заложенной в них программе. Это очень удобно для потокового использования оборудования, когда выполнять необходимые манипуляции может медицинский персонал, не имеющий профильной квалификации: например, по сердечно-сосудистым заболеваниям.

Исследовательские системы обладают более полным набором инструментов. Они позволяют использовать разные методики обследования и комбинировать их, визуализировать результаты и выполнять объемное моделирование.

Работа с такими устройствами требует от специалиста высокого профессионального уровня и досконального знания предметной области. Интересно, что полученные наработки в использовании исследовательских систем могут быть запротоколированы в формате более простой инструкции и в дальнейшем применяться по определенному алгоритму, как в случае с клиническими системами.

Кроме того, МПКС могут быть специализированными, многофункциональными и комплексными. В первом случае система может выполнить только один тип исследования, например, энцефалограмму. Во втором случае – несколько процедур, имеющих общую методологию. Комплексная МПКС охватывает каждый аспект исследования в рамках одного медицинского случая.

Где применяются МПКС

В настоящее время приборно-компьютерные системы используются практически во всех отраслях медицины – кардиологии, неврологии, хирургии, пульмонологии и других. Устоявшаяся классификация выделяет пять прикладных направлений для применения МПКС:

Рассмотрим каждое из этих направлений более подробно.

МПКС в функциональной диагностике

Понятие функциональной диагностики включает в себя ряд методов исследований, которые в общем смысле сводятся к измерению электрической активности различных систем организма – фоновой или вызванной дополнительной стимуляцией. Наиболее распространенными примером функционального исследования является электрокардиограмма сердца (ЭКГ).

В случае ЭКГ аппаратная часть состоит из датчиков, усилителя, преобразователя сигнала, персонального компьютера (ПК) и периферийных устройств для связи между приборами.

Мониторные МПКС

Назначение мониторных МПКС – отслеживать заданные биологические показатели пациента в режиме реального времени, незамедлительно информировать медицинский персонал о критических изменениях в его состоянии, а в некоторых случаях – накапливать данные о заданном периоде наблюдения для последующего анализа этой информации лечащим врачом.

Мониторные МПКС можно условно разделить на несколько больших групп:

операционные – системы, используемые во время проведения операции. Они автоматически регистрируют основные показатели жизнедеятельности человека, находящегося под воздействием наркоза: пульс, давление, уровень насыщения кислородом и другие. Если во время операции пациент подключен к дополнительному оборудованию, например, к капельницам, аппарату искусственной вентиляции легких или водителям ритма, такое оборудование может быть интегрировано в операционную систему. Таким образом, вся необходимая информация о состоянии человека будет доступна к визуализации на одном устройстве
для наблюдения в палатах интенсивной терапии. Каждое место в палате оснащено персональным монитором, на который выводятся измеряемые данные пациента. Помимо отслеживания базовых параметров, здесь на постоянной основе может проводиться функциональная диагностика сердца, сосудов, головного мозга и других систем организма. Современный прикроватный монитор палат интенсивной терапии может отражать до 16 параметров по каждому больному.

Другой особенностью этой группы является наличие центральной мониторной станции, где собирается информация со всех сопряженных устройств. Обычно такая станция находится на дежурном медицинском посту. В критической ситуации происходит звуковое и световое оповещение. На главном дисплее указывается номер палаты и койки, где требуется неотложная помощь, а также подсвечивается параметр, который стал причиной тревожного сигнала — например, резкий скачок артериального давления, который может привести к гипертоническому кризу. Кроме непосредственно мониторинга, в случае с тяжелобольными пациентами ведется запись наблюдаемых параметров для последующего анализа динамики состояния больного лечащим врачом

системы, используемые во время оказания скорой медицинской помощи или выездной реанимации. Это полустационарные или переносные аппараты, которые находятся в распоряжении мобильных бригад. Они позволяют в кратчайшие сроки диагностировать наступление острых состояний пациента, например, сердечной недостаточности или инфаркта, и предотвратить неблагоприятный исход до поступления пациента в больницу
системы персонального мониторинга. Сюда относят приборы автономного дистанционного наблюдения диспансерных больных и пациентов, которые находятся на домашнем лечении. Например, переносной ЭКГ-аппарат Холтера, предназначенный для непрерывного наблюдения за активностью сердца пациента в течение суток и более.

МПКС для работы с медицинскими изображениями

Изображения, полученные в ходе врачебных исследований, представляют существенный пласт информационного массива в здравоохранении. Развитие компьютерных технологий и внедрение их в медицинскую сферу позволило не только улучшить сами методы исследования, но и повысило качество визуальных данных.

При работе с изображениями приборно-компьютерный комплекс отвечает за их получение, представление, хранение, а также регламентирует доступ к этим данным. Переход от аналоговых носителей информации к цифровым существенно расширил возможности обработки и детализации снимков. Поэтому наибольший интерес в работе МПКС вызывает второй этап – представление изображений. В нем выделяют четыре основные операции:

корректировка (обработка) исходного материала для улучшения его качественных характеристик или вычленения необходимых деталей
чтение изображения (анализ снимка)
воссоздание испорченных или некачественных файлов
моделирование объемных изображений (2D, 3D)

Ведущая роль здесь отводится не столько аппаратному комплексу, сколько специальному программному обеспечению. Именно оно позволяет проводить все технические манипуляции с файлами. Наиболее распространенные области применения указанных систем – ультразвуковая, магнитно-резонансная, эндоскопическая диагностика, рентгенология.

МПКС для лабораторной диагностики

Предметом лабораторных исследований является биологический материал человека, например, кровь, ликвор, частицы инфицированной ткани и другие. Один образец может быть протестирован множеством разных способов, в зависимости от того, какую информацию требуется получить врачу. Вид исследования определяет состав образца.

Приборно-компьютерный комплекс для лабораторных исследований решает две основные задачи:

сокращает объем ручного труда при выполнении самого анализа и сроки получения результата
оптимизирует организационный процесс и минимизирует ошибки человеческого фактора за счет внедрения лабораторных информационных систем (ЛИС)

Раньше каждый этап, от забора материала до выдачи заключения, выполнялся непосредственно врачом лабораторной диагностики. Теперь всю исследовательскую часть берут на себя специальные устройства – анализаторы, секвенаторы. Конечно, во многом это касается наиболее распространенных, базовых анализов, которые выявляют общее состояние организма. Там, где необходимо выполнить экспертную оценку материала, увидеть признаки атипии — например, при гистологических исследованиях — большинство манипуляций по-прежнему проводит специалист.

Компьютеризация лабораторного процесса существенно снижает риски неверной диагностики и сокращает издержки на повторные исследования. Можно в любой момент уточнить, где находится образец, увидеть перечень анализов, которые уже в работе, и тех, что находятся в режиме ожидания. Есть возможность настроить приоритет выполнения тестов, собрать статистику по трудовым и материальным затратам на разные типы анализов. Современные ЛИС поддерживают интеграцию лабораторного оборудования в профиль системы. Таким образом, снижается вероятность ошибок в данных пациента или назначениях, которые могут произойти при многократном ручном вводе информации.

Лечебные системы

Приборно-компьютерный комплекс может применяться не только в диагностической, но и в лечебной практике. Такой симбиоз называют системами управления лечением. Их назначение – поддерживать нормальную работу всего организма или его отдельных функциональных групп.

Системы управления лечением применяются в трех основных направлениях:

интенсивная терапия
биологическая обратная связь (БОС)
биологические системы компенсации жизненных функций и протезирование

Рассмотрим подробнее каждое из этих них.

Интенсивная терапия

В разрезе МПКС для интенсивной терапии выделяют два типа систем – программные и замкнутые.

Работа программных систем характеризуется меньшей автономностью от решений врача или медицинского персонала. Они направлены на осуществление заданного лечебного воздействия и не могут самостоятельно скорректировать его параметры. К таким системам относится оборудование для искусственной вентиляции легких (ИВЛ), гемодиализ, аппарат искусственного кровообращения (АИК) и другие.

Системы биологической обратной связи (БОС)

Системы биологической обратной связи (БОС) применяются в терапевтических и реабилитационных целях. Здесь пациент сам становится средством воздействия на свое тело, а аппаратный комплекс позволяет установить или усилить необходимые связи между рецепторами. Примером таких систем являются сенсорные беговые дорожки с обратной связью для восстановления двигательной функции. В качестве предмета стимуляции выступают основные чувства – зрение, осязание, слух. Также могут быть задействованы когнитивные функции.

Аппаратная часть лечебных МПКС включает в себя следующие блоки:

генератор воздействия – отвечает за воспроизведение лечебного сигнала (например, теплового излучения)
периферийные устройства – передают сигнал на тело пациента
устройство управления – позволяет регулировать параметры работы сигнала (время, частоту, мощность и другие)
устройство контроля за состоянием пациента – собирает и отображает наблюдаемые физиологические параметры во время процедуры
устройство обработки и вычислений (компьютер) – сопоставляет протокол процедуры с заданными параметрами лечения и корректирует степень воздействия

Биологические системы компенсации жизненных функций и протезирование

Еще одним направлением для применения МПКС в лечебных целях является замена неработающих или неверно работающих систем организма на искусственные устройства, воспроизводящие их функции. Существует два основных типа таких устройств – для временной компенсации работы внутренних органов и постоянные внешние протезы с сохранением функции управления.

Первый тип применяется при проведении операций или на то время, когда пациент находится в листе ожидания на получение донорских органов.

Биологически управляемые протезы применяются тогда, когда есть сохранившиеся нервные волокна, которые могут провести побуждающий сигнал от мозга к конечности. Биопротез оснащен преобразователем, который переводит биоэлектрический сигнал от нервных окончаний в сигнал управления, и специальными датчиками, которые считывают внешний сигнал — например, от прикосновения к поверхности стола — проводят его обратно. Но чаще всего в устройстве реализована только функция управления, без обратной связи.

Открытие новых методов исследования сильно продвинуло медицину вперед. С помощью рентгена и ультразвука врачи получили возможность увидеть пациента изнутри без инвазивного вмешательства. Развитие компьютерных технологий и внедрение их в лечебную практику повысило качество диагностики. На смену оптике пришла электроника, а с ней – многократное разрешение приборов, их автономная и дистанционная работа, а также возможность детальной обработки результатов обследования.

Сложно представить, какими возможностями будут обладать компьютерные системы нового поколения, но совершенно ясно, что их интеграция в лечебный процесс приведет к новым прорывам в медицине. И то, что сейчас кажется неосуществимым или невозможным, станет нашей повседневной реальностью.

Читайте также: