CC BY
57
1
УДК: 615.471:616-073.65
Зинькив Л. И., 1Белов И. Е.,2 Сапожник В.Н.,3 Билык Г. А.,4 Шайко-Шайковский А. Г.2
Черновицкая областная клиническая больница, гастроэнтерологическое отделение
2 Черновицкий национальный университет им. Юрия Федьковича, Украина, г.Черовцы, цюбинского, 2. кафедра общей физики. e-mail: shayko@bk.ru
3 Черновицкая больница скорой помощи
4 Буковинский государственный медицинский университет. Черновцы
КОМПЛЕКС «ТЕРМОДИН» ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
58012, ул. Ко-
Одной из важнейших компонент диагностики состояния человека является измерение температуры (как общей температуры тела, так и его локальных участков). Поэтому, полученная таким образом в результате исследований информация, позволяет качественно и количественно оценить функции организма, установить возможные нарушения и отклонения от нормальных значений параметров. Как известно, изменения температурного фона (общего и локального), как правило, происходят в результате нарушения функций организма - воспалительных процессов, инфекционных заражений и т. д.[1].
Во многих случаях контактное измерение температуры или затруднено или вообще - невозможно. Это, в первую очередь, относится к инфицированным областям и участкам тела, к послеоперационным полям и участкам, находящимся в стадии воспаления.
В связи с этим - актуальной становится задача дистанционного бесконтактного измерения температуры соответствующих участков и областей тела, отслеживания динамики изменения температурных показателей, что позволяет оперативно и своевременно вносить необходимые коррективы в технологию ухода за больными, способствуя скорейшему выздоровлению пострадавших.
Для дистанционного бесконтактного измерения температуры разработан, сконструирован и создан информационно-диагностический комплекс «Термодин», работа которого базируется на использовании метода динамической теплометрии, бесконтактного дистанционного наблюдения изменения теплового излучения кожных покровов в проекции соответствующих органов и сравнения его с аналогичной динамикой в контрольной области. Полученная в результате наблюдения информация позволяет провести качественную и количественную, выраженную в процентах, оценку функции соответствующего органа [2] .
Информация считывается специальной головкой на анизотропных кристаллических полупроводниках, накапливается на специальной кассете. После обработки по специально разработанной программе в процессоре устройства, результаты для анализа могут выдаваться в виде таблиц, графиков на экран монитора или на бумажном носителе с помощью принтера или плоттера. На рис. 1. представлена блок-схема комплекса «Термодин».
Рис.1. Блок-схема информационно-диагностического комплекса «Термодин».
1-регистрирующая головка с ИК-приёмником; 2- контроллер, управляющий регистрирующей головкой и обрабатывающий полученную информацию; 3 - панель отображения информации; 4 - панель управления; 5 - принтер (плоттер).
Программное обеспечение комплекса позволяет проводить накопление информации, осуществлять её сравнение с полученными ранее результатами обследований. В базе данных программного обеспечения комплекса содержатся характерные графические зависимости для нормального состояния определённого участка тела, а также - ряда некоторых видов патологий, что облегчает расшифровку и идентификацию данных обследования [3].
На рис. 2 представлены графические зависимости, характеризующие термодинамическую картину заживления операционного шва. Аналогичные графики получены также для гинекологических заболеваний, нарушений эндокринной системы, всевозможных инфекционных осложнений.
Комплекс может использоваться в терапевтических, эндокринологических, педиатрических отделениях, в детской и гнойной хирургии, для контроля восстановления функций органов и тканей в процессе лечения, в реабилитационный период, в оперативной медицине.
С помощью комплекса «Термодин» разработаны соответствующие методы диагностики в пульмонологии, хирургии и неврологии, онкологии и трансплантологии.
2
Рис.2. Термодинамическая картина заживления операционного шва.
Комплекс успешно прошёл медицинские испытания в трёх ведущих медицинских центрах Украины:
-Киевском наукчно-практическом центре скорой медицинской помощи и медицины катастроф;
- институте педиатрии, акушерства и гинекологии АМН Украины;
- институте эндокринологии и обмена веществ АМН Украины.
Организм человека, в энергетическом аспекте, можно рассматривать как открытую термодинамическую систему, поглощающую энергию из окружающей среды и, со своей стороны, выделяющей тепло.
Первичным источником энергии в организме для формирования и реализации всех видов внутренних функций и работ является химическая энергия пищевых продуктов, выделяющаяся при их окислении. Тепловая энергия в организме выделяется в результате протекания необратимых биохимических реакций и биофизических процессов.
Организм человека, с точки зрения биологической кибернетики - сложная саморегулирующаяся система. Температура организма - это параметр, регулируемый системами гомеостаза. Поддержание постоянной температуры организма, в количественном отношении, определяется балансом тепла между его теплопродуктивностью и теплоотдачей во внешнюю среду.
В таблице №1 представлены основные технические характеристики комплекса. Технические характеристики информационно-диагностического комплекса «Термодин» Таблица № 1
№ п\п параметр Единицы измерения значение
1 Приёмник ИК-излучения, неохлаждаемый, на основе анизотропных термоэлементов В/Вт 0,3 - 0,4
2 Цена деления цифровой шкалы, не хуже °С 0,05
3 Температура исследуемого объекта °С 20 - 42
4 Время одной экспозиции сек 1
5 Время выхода на режим, не более мин 30
6 Время непрерывной работы, не менее час 8
7 Температура окружающей среды °С 10 - 35
8 Относительная влажность воздуха при 25°С, не более % 80
Механизм теплоотдачи организма состоит из ряда отдельных процессов: изменения величины кровотока в сосудах, кожи, соответствующих изменений в дыхании, потоотделении и т. д. Тепловой обмен с внешней средой происходит с поверхности организма, температура которой изменяется в зависимости от состояния внутренних органов [4].
Интенсивность теплового излучения с различных участков поверхности тела зависит также и от изменения температуры внутренних органов, проецируемых на эту поверхность. Наиболее ранние изменения в организме при различных патологиях обычно носят функциональный характер и проявляются в изменении динамических показателей жизнедеятельности. Таким образом - изменение работы органов при любых нагрузках сопровождается изменениями выделения тепла, которое может быть определённым образом зарегистрировано при наблюдении динамики теплового излучения с поверхности организма. Бесконтактный способ измерения температуры будет вносить минимальные погрешности в сам процесс измерения.
Информационно-диагностический комплекс «Термодин» предназначен для инструментального обеспечения метода динамической теплометрии бесконтактным способом. Комплекс позволяет в реальном масштабе времени получить информацию с каждой определённой врачом точки на исследуемом объекте, о сдвиге температурного режима в относительны единицах, (рис.3).
3
ТЕРМОДИН
Рис.3 Общий вид информационно-диагностического комплекса «Термодин»
Основными преимуществами комплекса являются:
Абсолютная безвредность: организм человека не подвергается ни какому-то либо облучению, ни постороннему механическому воздействию, возможно многократное обследование одного и того же субъекта в любых временных интервалах.
Высокая чувствительность: минимально регистрируемая разность температур: 0,1°С. Указанная
чувствительность позволяет осуществить предварительную топическую диагностику очага воспаления.
Возможность выбора вида и последовательности безвредных исследовательских процедур для детей и беременных женщин.
Возможность одновременной оценки функционального состояния различных систем организма.
Получение информации о тепловом состоянии исследуемого органа или ткани производится с помощью теплового приёмника. Инфракрасное излучение с проекции органа или ткани на поверхность организма несёт в себе: а) информацию о тепловом состоянии границы двух сред, т.е. «собственно» кожи в исследуемой области; б) информацию о тепловом состоянии промежуточного слоя тканей под исследуемой областью; в) информацию о тепловом состоянии исследуемого органа или ткани внутри организма.
Основной интерес представляет последняя составляющая, тогда как две другие являются в этом случае помехой. Выделение нужной информации производится с помощью специально разработанной методики, заключающейся в том, что каждое измерение теплового состояния органа или ткани включает в себя получение параллельной информации с двух областей: непосредственно с проекции исследуемого
органа и вспомогательной области, так называемой «контрольной точки» [5].
«Контрольная точка» устанавливается индивидуально для каждого конкретного случая. Её положение должно соответствовать следующим требованиям: Точка должна находиться непосредственно вблизи
от исследуемой области, а также располагаться над проекцией энергетически малоактивных участков организма, не реагирующих (или слабо реагирующих) на данную функциональную нагрузку - например, над костной тканью или мышцей в состоянии покоя. Разность между сигналами с этих двух областей и даёт интересующую исследователя информацию.
Поскольку значения плотности тепловой энергии или соответствующие им значения радиационной температуры для поверхностных покровов организма человека не нормированы, а снимаемая информация в дальнейшем пересчитывается по специально разработанному алгоритму, т. е. носит промежуточный характер, показатели приёмника ИК-излучения представляются в виде условных единиц.
В связи со сложной взаимосвязью множества параметров, характеризующих процесс теплообмена в организме, с экспериментально определённой величиной (теплоотдачей), а также - невозможностью их длительной фиксации, ввиду непрерывности процессов жизнедеятельности, удобно эту величину представлять в относительном виде: как отношение текущих значений к величине параметра, определённого при первой регистрации.
Среди методов функциональной диагностики метод динамической теплометрии занимает особое место. С его помощью можно получить информацию о нарушениях функций какого-либо органа ещё до того, как произойдут морфологические изменения, то есть на самой ранней стадии, в преморбидном состоянии. Современные ультразвуковые и томографические приборы регистрируют только уже проявившиеся изменения в органах и тканях и по этой причине констатируют уже свершившийся факт процесса развивающейся патологии.
ЛИТЕРАТУРА
1. Белов М.Е., Ветошников В.С., Григоришин П.М., Пилат И.М. Матер. междунар. научн. конф. «Тепловые приёмники-84», -Л.: 1963.-с.8.
2. Калугин В.А., Гоженко А.И., Ветошников В.С., Белов М.Е. Способ динамической теплометрии. -Медицинская техника, №4, Москва.: Медицина.-1989.-с.44.
3. Белов М.Е., Ветошников В.С., Гоженко А.И. и др. А.С. СССР, № 1261621, Открытия и изобретения . -1986.-№37.
4. Калугін В.О., Пішак В.П. Динамічна радіаційна теплометрія. Можливості і перспективи.-Чернівці,- Прут. -1009.- 244 с.
4
5. Калугін В.О., Пішак В.П. Динамічні радіаційцні теплові витрати у хворих на хронічний пієлонефрит при курсовому застосуванні Збручанської мінеральної води. Буковинський медичний вісник, № 4, т .9.-2005.-с.156 - 158.
6. Клепиковский А.В. Математическое моделирование и оценка надёжности работы электронных систем, содержащих много каскадные термоэлектрические охладители/ А. В.Клепиковский, Е.Н. Тимофеева, Т.О. Царик, А.Г. Шайко-Шайковский Матер. Международн.симпозиума «Надёжность и качество 2006», Пенза, 2006.-с.235-236.
7. Перепичка О.В. Методика нормализации рентгенограмм для обеспечения надёжности и стабильности остеосинтеза/О.В.Перепичка, С.В. Кирилюк, А.Т.Зинченко, И.С.Олексюк, А.Г.Шайко-Шайковский, -Метериалы. Междунар. Симпозиума !»Надёжность и качество 2007», Пенза, -т.2.-с.153-154.
8. Пономаренко Л.А. методы расчёта характеристик моделей процес сов обслуживания вызовов в беспроводных сетях с очередями/ Л.А.Пономаренко, В.В. Пала дюк А.Г.Шайко-Шайковский.- Метер. Междунар. симпозиума «Надёжность и качество» Пенза.- 2008.-т.2. с.22-23.
9. Клепиковский А.В.. Определение собственных частот колебаний четырёхуровневого теормоэлект-рического охладителя/ А.В. Клепиковский, Е.Н. Тимофеева, Т.О. Царик, А.Г. Шайко-Шайковский.- Матер. Междунар симпозиума «Надёжность и качество».- Пенза.-2010, т.1.-стр.289-290.
