CC BY
49
Filtered Signal
1 800
1 600
1 400
1 200
u 1 000
§ 800
600 ® 400
c 200
to 0
-200 -400 -600 -800 -1 000 -1 200
Рис. 1. Отфильтрованная бронхофонограмма нормального везикулярного дыхания (норма) с автоматически выделенными
участками фаз вдоха и выдоха.
Анализ полученных результатов показывает высокую эффективность идентификации дыхательных шумов предложенного метода регистрации и анализа бронхофонограмм. Метод автоматического выделения фаз вдоха и выдоха при многократном повторении анализа одной и той же бронхофонограммы показывал идентичные результаты. Результаты анализа дыхательных циклов частотно-временным методом в пределах одной бронхофонограммы были весьма близки, что позволяет говорить о стационарности акустических характеристик дыхания при неизменных условиях эксперимента.
Рис. 2. Гистограмма коэффициентов везикулярного дыхания, полученных в результате анализа фаз выдоха бронхофонограммы
частотно-временным методом.
Литература
1. Костив А. Е. Аппаратно-программный комплекс и способы оценки параметров сигналов для анализа дыхательных звуков человека // Дисс. канд. техн. наук. ВАК 01.04.06. Владивосток: 2008. 131 с.
2. Яковлева А. Ю. Пропедевтика внутренних болезней в вопросах и ответах: конспект лекций // М.: Эксмо, 2007. 160 с.
3. Проничев И. В. Лекции по физиологии центральной нервной системы. // М.: Свифт, 2004. 214 с.
4. Sovijarvi A. R. A., Vanderschoot J., Earis J. E. Standardization of computerized respiratory sound analysis // Eur. Respir. Rev. 2000,Vol. 10. №77. P. 585-588.
5. Гусейнов А. А. Бронхография: Акустические критерии диагностики обструктивных заболеваний легких // Фундаментальные исследования. 2011. № 2. С. 55-59.
6. Коренбаум В. И., Почекутова И. А., Кулаков Ю. В., Тагильцев А. А., Костив А. Е. Акустическая диагностика системы дыхания человека на основе объективного анализа дыхательных звуков // Вестник ДВО РАН. 2004. №5. С. 68 - 79.
Ицкович А. И., Шумарова Е. Ю., Коренбаум В. И. Современные проблемы анализа дыхательных шумов. // Тиохоокеан. мед. жур., 2005, №2. С.11-13
3Буреев А.Ш., 2Жданов Д.С., 3Земляков И.Ю., ^Киселева Е.Ю.
'Директор, ООО «Диагностика +»; 2Ведущий программист, ООО «Диагностика +»; 2Младший научный сотрудник, Томский государственный университет; 3Главный инженер, ООО «Диагностика +»; 4Инженер-электроник, ООО «Диагностика +»;
4Доцент, Томский политехнический университет.
МЕТОДЫ МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ПЛОДА НА ОСНОВАНИИ АНАЛИЗА РИТМА СЕРДЦА
Аннотация
Фетальный мониторинг сердечного ритма является ценным средством оценки состояния здоровья плода во время беременности. В статье описываются методы оценки состояния плода на основе анализа частоты его сердечных сокращений.
43
Работа выполняется в рамках государственного контракта Nb14.579.21.0019, заключенного между Министерством образования и науки Российской Федерации и ООО "Диагностический +» по теме «Разработка устройства суточного мониторинга состояния плода и матери во время беременности посредством контроля параметров сердечно-сосудистой системы на основе акустических данных».
Ключевые слова: плод, фетальный мониторинг, оценка частоты, сердечно-сосудистая система.
Bureev A.Sh.\ Zhdanov D.S.2, Zemlyakov I.Yu.3, Kiseleva E.Yu.4
'Director; 2Lead programmer; 3Chief engineer; ^Electronics engineer, LLC "Diagnostic +";
Junior Researcher, Tomsk State University; 4 Associate Professor, Tomsk Polytechnic University.
THE METHODS OF MONITORING FETAL ASSESSMENT BASED ON ANALYSIS OF THE HEART RATE
Abstract
Fetal heart rate monitoring is a valuable means of assessing fetal health during pregnancy. This paper describes existing method of fetal assessment based on analysis of the heart rate. This work performed under the State Contract No 14.579.21.0019 concluded between the Ministry of Education and Science of the Russian Federation and LLC "Diagnostic + " on the subject "Development of the device daily monitoring condition of the fetus and the mother during pregnancy by controlling cardiovascular parameters on the basis of the acoustic system data".
Keywords: fetus, fetal monitoring, evaluation frequency, the cardiovascular system.
По данным Всемирной организации здравоохранения, детская смертность на 1991 г. в России по разным причинам составляла 11.2 случая на 1000 рождений. На 2012 год этот показатель по России снизился до 7.3 случаев, занимая место между Виргинскими островами (7.1) и Чили (7.4). Для сравнения: США имеют показатель 6.0, Великобритания - 4.8, Китай - 4.6, а наилучшие показатели - у Монако, 1.8 случаев на 1000 рождений. В абсолютных цифрах в 2011 г в России в возрасте до 1 года умерло 13136 детей, а в 2012 году - уже 16291. То есть 2012 году умерло на 3 155 младенцев больше, притом подавляющее большинство смертей (более 91%) было связано с состояниями, возникающими в перинатальном периоде. Начиная с 1985 года, оно неуклонно сокращается, снизившись с 20,3%о на 1000 человек до 7,3%о на 1000 человек в 2011 году. В структуре детской смертности потери на 1-м году жизни составили 80%. Снижение младенческой смертности в Российской Федерации (на 38,2% за 1991-2009 годы) произошло преимущественно за счет уменьшения неонатальной смертности (на 41,8% - с 11,0%о в 1991 г. до 6,4%о в 2005 году), и прежде всего за счет двукратного снижения ранних неонатальных потерь (с 8,9%о до 4,5%о за те же годы, или на 49,6%) [1].
Сегодня эксперты выделяют три главные причины неонатальной смертности: недоношенность, врожденные пороки развития и асфиксия [2]. В развивающихся странах неонатальная смертность в 86% случаев является результатом инфекций (36% тяжелых форм - сепсис, столбняк, пневмония, диарея), в 23% - асфиксии, в 27% - преждевременных родов. В Великобритании ведущими причинами младенческой смертности выступают: незрелость новорожденного - в 47%, врожденные пороки развития - в 23%, инфекции - в 105 случаев [3]. В Австралии 95% смертей новорожденных приходится на две причины: 64% - состояния перинатального периода и 31% - врожденные пороки развития [4]. В России по данным аутопсий среди основных причин внезапной смерти детей до 1 года доминируют врожденные состояния и пороки развития, формирующие терминальный комплекс симптомов, далее заболевания органов дыхания и инфекционные заболевания [1]. Перинатальная смертность во всех странах мира колеблется от 32% до 47% всех случаев [5].
Таким образом, перинатальная смертность является одной из основной составляющих младенческой смертности. Наиболее эффективными подходами для контроля состояния и развития плода, по мнению экспертов, являются разработка новых и использование существующих скрининговых пренатальных методов оценки состояния плода, динамического наблюдения за беременными с проведением первичной и вторичной профилактики осложнений гестации в разных группах риска, а также обеспечение доступности и качества медицинской помощи женщинам и детям на всех этапах [1,6].
В связи с этим возникает необходимость в разработке новых методов оценки внутриутробного дистресса плода в антенатальном периоде. Наиболее полную информацию о функциональном состоянии и развитии плода можно получить, анализируя ритм его сердца.
В настоящее время существует следующие способы диагностики внутриутробного дистресса путем регистрации сердечного ритма плода:
- регистрация медленных изменений вариабельности сердечного ритма одновременно с его двигательной активностью с помощью кардиотокографии (КТГ);
- аускультативное выслушивание сердцебиения плода;
- регистрация сердечного ритма плода методом неинвазивной электрокардиографии с абдоминальной поверхности беременной (ЭКГ);
- регистрация сердечного ритма плода методом магнитокардиографии (МКГ);
- регистрация сердечного ритма плода путем получения акустических сигналов звуковой частоты методом фонокардиографии (ФКГ).
В рутинной медицинской практике наиболее часто встречаются кардиотокография, аускультация.
Большинство методик, с помощью которых оценивается состояние плода, используют возможности допплеровской сонароскопии (КТГ). Ультразвуковое зондирование, даже с учетом серьезных ограничений на излучаемую ультразвуковым датчиком мощность, не может считаться абсолютно безопасным для формирующегося плода, поэтому время воздействия ультразвука и частота повторения процедур ограничены.
Аускультативные исследования в клинике для оценки состояния плода не получили широкого распространения. Это связано с многими факторами, в первую очередь - с субъективностью оценки сердечной деятельности плода. Даже оценка частоты сердечных сокращений плода (ЧССП) на слух оказывается проблематичной из-за высокой частоты: 160 - 180 ударов в минуту.
На рынке медицинских изделий представлено достаточное количество устройств, носящих название «фетальный стетоскоп» и «стетоскоп беременных», предназначенных для использования в бытовых условиях. По сути это комбинация чувствительного микрофона и усилителя, ориентированного на подключение наушников. Модели фетальных стетоскопов, представленные в нижнем ценовом сегменте ($30-80), позволяет просто проводить выслушивание фетальных звуков. Модели верхнего ценового сегмента ($100 и более) позволяют подсчитывать ЧССП, фильтровать сигналы и затем отправлять их по электронной почте. Судя по доступным данным, использование этого класса приборов дает в основном положительное психологическое воздействие на беременную; обработка сигналов в диагностических целях не предусмотрена [7, 8].
В конце 2013 г. было анонсировано приложение «Сердцебиение плода - Фетальный стетоскоп» для устройств iPhone/iPad. Для записи сердцебиения плода используется встроенный микрофон устройства. Сигнал сохраняется в виде звукового файла формата МР3, который может быть отослан по электронной почте. Никаких сервисов по обработке записанного сигнала приложение не предоставляет [9].
Нашим коллективом ведется работа по созданию антенатального монитора беременных, использующего возможности регистрации, выделения и анализа тонов сердца плода и матери высокочувствительными акустическими датчиками. Выделение тонов сердца на фоне шумов в реальном времени производится на основании некоторых свойств автокорреляционной функции,
44
реализованных в виде программы управляющего микроконтроллера. Для оценки состояния плода используются известные шкалы, аналогичные методике оценки КТГ. Для оценки напряженности вегетативных систем управления матери - методика Р. М. Баевского. Поскольку для оценки тренда состояния матери используются статистические показатели, высокой точности измерения межсистолического временного интервала не требуется: стандартное пятиминутное измерение позволяет получить погрешность среднего временного интервала, измеренного аускультативно, относительно R-R интервала электрокардиограммы на уровне ±0,7%.
Работа выполнялась в рамках Государственного контракта №14.579.21.0019 по теме «Разработка устройства суточного мониторинга состояния плода и матери во время беременности посредством контроля параметров сердечно-сосудистой системы на основе акустических данных», выполняемого при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации.
Литература
1. Корсунский А. А.,Балева Л. С., Карпеева Е. Е. Региональные особенности смертности детей в России // Педиатрия. - 2005. - № 1. - С. 13-17.
2. Neonatal and perinatal mortality: country, regional and global estimates / WHO library Cataloguing-in-Publication Data [Электронный ресурс] URL http://whqlibdoc.who.int/publications/2006/9241563206_eng.pdf (дата обращения 12.04.14).
3. Acolet D., Golightly S., Springett A. Perinatal Mortality Confidential Enquiry into Maternal and Child Health (CEMACH)
Perinatal Mortality 2006: England, Wales and Northern Ireland. - London: CEMACH, 2008. - 104 p.
4. A. Chan, J.E. King, V.F. Cenady et al. Classification oh perinatal deaths: development of the Australian and New Zealand classifications // J. Paediatr. Child. Heath. - 2004. - Vol. 40, N. 7. - P. 340-347.
5. Кваша Е.А. Младенческая смертность в России в ХХ веке Социологические исследования. - 2003. - № 6. - С. 47-55.
6. Баранов А. А., В.Ю. Альбицкий Смертность детского населения в России (тенденции, причины и пути снижения): монография - М.: Изд-во Союза педиатров России, 2009. - 387 с.
7. Electronic Fetal Stethoscope Model Switel BH170/BH190. - Shanghai: Switel Co. - 2013. - 8 p.
8. Portable Household fetal stethoscopes. - Shenzhen: HUGO Corp. - 2013. - 12 p.
9. Boluga. «Сердцебиение плода» - Фетальный стетоскоп [Электронный ресурс] URL https://itunes.apple.com/ru/app/serdcebienie-ploda-fetal-nyj/id716723798?mt=8 (дата обращения 16.04.2014).
Зяткин А.В.
Студент ФГБОУ ВПО «Братский государственный университет»
АНАЛИЗ ГЕЛИОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА В САХАЛИНСКОЙ ОБЛАСТИ
Аннотация
В статье проводится анализ состояния и перспектив использования солнечных фотоэлектрических установок в Сахалинской области. Приводятся результаты расчета потока солнечной радиации за год. Приводятся результаты оценки экономической эффективности использования солнечных фотоэлектрических установок.
Ключевые слова: солнечная фотоэлектрическая установка, поток солнечной радиации, экономическая эффективность.
Ziatkin A.V.
Student of federal state educational budget institution of higher professional education «Bratsk state university»
THE ANALYSIS OF POTENTIAL OF SOLAR POWER RESOURCES OF SAKHALIN REGION
Abstract
In the article the state and prospects of using of solar photovoltaic systems in Sakhalin region are analyzed. The results of the evaluation of the annual solar power flux are given. The results of evaluation of the economic effect of using of solar photovoltaic systems are given.
Keywords: solar photovoltaic system, solar radiation flux, economic effect.
Территориальные особенности Сахалинской области предопределяют специфику энергоснабжения: изолированность от крупных энергосистем, наличие отдельных энергоузлов и большого количества труднодоступных потребителей [1]. Основная проблема энергоснабжения в таких условиях - сложность, дальность и сезонность транспортировки топлива и, как следствие, его значительное удорожание [2-6]. В решении этой важной для большей части населения проблемы существенное место занимает использование возобновляемых природных энергоресурсов, способных вытеснить часть дорогостоящего дальнепривозного (особенно для Курильских островов) органического топлива, улучшить надежность и качество обеспечения электроэнергией и теплом [1].
Сегодня на Курилах уже реализуется федеральная программа «Социально-экономическое развитие Курильских островов (Сахалинская область) на 2007-2015 годы», она также включает модернизацию нетрадиционных источников энергии. В рамках этой программы началась реконструкция Менделеевской геотермальной электростанции на острове Кунашир — ее мощность должна возрасти с 1,8 МВт до 7 МВт [7]. Предполагается строительство геотермальной электростанции на еще одном острове -Парамушире. В целом, по мнению экспертов [7], Курилы могут стать полигоном для испытания разных видов возобновляемой энергии — благодаря не только природным ресурсам, но и высокой стоимости производства электроэнергии на этих островах - от 10 до 30 рублей за кВт-ч. Практически любые источники возобновляемой энергии здесь будут экономически оправданы. Помимо геотермальных электростанций на Курилах можно развивать солнечную и ветровую энергетику, а также использовать водоросли в качестве биотоплива [7].
В настоящее время во всем мире большое распространение получают солнечные фотоэлектрические установки (СФЭУ) для автономных систем электроснабжения. Основу СФЭУ составляют фотоэлектрические преобразователи из монокристаллического, мультикристаллического или аморфного кремния.
Расчет плотности потока солнечной радиации для районов будем проводить в следующей последовательности.
1) Определение склонения Солнца 5 в данные сутки n:
S = S0 sin(3600(284 + и)/365), (1)
где 50=23,45 для северного полушария; n - номер суток с начала года.
2) Продолжительность солнечного дня в данные сутки:
2
Тс = —(arccos(-tgфtgS)), (2)
где ф - широта.
3) Приход солнечной радиации Rhi в день i:
Rhl = Rmax cos$(n), (3)
где Rmax - максимальный приход солнечной радиации, 900 Вт/м2.
45
