CC BY
6
6. Перепичка О.В., Кирилюк С.В.,. Зинченко А.Т. Олексюк И.С., Шайко-Шайковский А.Г. 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 - Материалы междунар. симпозиума «Надёжность и качество-2007», Россия. -Пенза, -т.2.-с.153-154.
7. Шайко-Шайковский А.Г, Методика сравнительной биомеханической оценки стабильности остеосинтеза поперечных диафизарных переломов бедренных костей с помощью различных интрамедуллярных и накостных конструкций/ А.Г.Шайко-Шайковский, И.С. Олексюк, Е.И. Бурсук, А.Ю. Азархов и др. - Материалы междунар. симпозиума «Надёжность и качество-2016», Россия. -Пенза, -т.2.-с.269-271.
УДК 32.50.5
Шайко-Шайковский1 А.Г., Белов1 И.Е., Богорош2 А.Т., Махрова3 Е.Г., Назарак4 И.С.
1Черновицкий национальный университет им. Юрия Федьковича, Черновцы, Украина 2НТУУ Украины КПИ им. Игоря Сикорского, Киев, Украина
3ВГУЗ «Буковинский государственный медицинский университет», Черновцы, Украина 4Черновицкий железнодорожный колледж, Черновцы, Украина
МЕТОДИКА БЕСКОНТАКТНОЙ ДИСТАНЦИОННОЙ МЕДИЦИНСКОЙ ДИАГНОСТИКИ С ПОМОЩЬЮ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОГО КОМПЛЕКСА «ТЕРМОДИН»
Рассмотрена конструкция и работа обновленного комплекса «Термодин», для проведения диагностки дистанционным бесконтактным способом воспалительных процессов в поверхностных и подкожных областях тела человека Ключевые слова:
комплекс, измерительный блок, микропроцессор, программа, диагностика
Введение. Применение новой элементной базы в радиоэлектронике позволило изменить подход к идеологии построения электроизмерительных приборов и, в частности устройств, предназначенных для измерения характеристик радиационных тепловых потоков температуры и т.д. Как следствие всего этого стала возможной глубокая модернизация разработанного авторами информационно - диагностического комплекса «Термодин». (Регистрационное свидетельство № 460/97, приказ МОЗ Украины от 03.10.97 №293).
Цель работы. Использование в измерительной головке прибора микропроцессора позволило значительно уменьшить его массогабаритные характеристики, снизить мощность электропотребления, сделать прибор более универсальным, компактным, не снижая его основные технические и потребительские характеристики; использовать его совместно с современными компьютерными системами, что значительно расширяет его функциональные возможности.
В настоящее время, схема прибора в модернизированном варианте устройства прибора имеет следующий вид, рис 1.
Прибор включает в себе измерительную головку 6 и персональный компьютер либо другое заменяющее его устройство 7. 1 - ИК-сенсор с плоским термоэлектрическим приемником теплового излучения 2 и электромеханическим затвором 3; 4 - прецизионный согласующий усилитель постоянного тока; 5 - микропроцессор, который управляет электромеханическим затвором, измерением, регистрацией, обработкой измеренного сигнала, и обеспечивает связь с компьютерным устройством, которое обрабатывает полученную информацию в соответствии с выбранной методикой по заданной программе и представляет результат на дисплее в виде графика или таблицы
Рисунок 1 - Блок схема комплекса «Термодин»
Материалы и методы. В качестве приемника теплового излучения используется плоская батарея анизотропных термоэлементов из антимонида кадмия. Входное окно приемника закрыто ИК - фильтром из кремния, обеспечивающим хорошее пропускание в полосе 8...14 микрон, что немаловажно для значительного уменьшения влияния внешних засве-
ток и бликов, снижения шумов неохлаждаемого приемника при работе с объектами, температура которых мало отличается от фоновой температуры.
В персональном компьютере данные с измерительной головки обрабатываются по заданной программе и результат, по желанию, отображается в виде соответствующей таблицы или графика. Специально для модернизированного прибора «Термо-дин» разработана и создана новая компьютерная программа, которая позволяет измерительной головке стыковаться с любым персональным компьютером, ноутбуком либо планшетом. Программа предусматривает накопление и архивацию результатов обследований, создание персональных баз данных пациента. Наличие таких баз дает возможность наблюдения длительной динамики протекания процесса функционирования органа, проведения сравнения и анализа различных этапов этого процесса, что немаловажно при подборе методов и препаратов для восстановления и нормализации функции органа [2].
Программа предусматривает два режима работы. Первый - это непрерывный, сканирующий, режим отображающий изменение теплового потока во времени с конкретной точки поверхности либо - распределение интенсивности тепловыделения по поверхности исследуемого объекта в Вт-м-2. Второй - это режим дискретных измерений, позволяющий отслеживать относительное изменение теплоотдачи с конкретных выбранных точек поверхности исследуемого объекта в относительных единицах (%) в течение определенного времени. Полученная информация может накапливаться в архиве для наблюдения за протеканием процесса в течении длительного времени, последующего сравнения и анализа.
После того как выбран режим работы прибора, запускается программа управления измерительной головкой, что осуществляется тремя кнопками. Одна кнопка включает подачу питания на головку, вторая - переключает работу головки в режим дискретных измерений либо сканирования, третья кнопка в режиме дискретных измерений запускает измерение.
На рис. 2, 3 показаны чувствительная головка прибора в разобранном виде со снятыми крышкой и индикатором, а также головка прибора с индицируемыми показаниями в момент измерений.
Снятие информации о тепловом состоянии исследуемого органа или ткани производится с помощью теплового приемника ИК - излучения с проекции органа или ткани на поверхность организма и в первом приближении содержит:
1. Информацию о тепловом состоянии границы двух сред, т.е. "собственно" кожи в исследуемой области.
2. Информацию о тепловом состоянии промежуточного слоя тканей под исследуемой областью поверхности.
3. Информацию о тепловом состоянии исследуемого органа или ткани внутри организма.
Основной интерес представляет последняя составляющая, тогда как две другие являются, как бы, помехой.
Рисунок 2 - Чувствительная головка прибора со снятой крышкой
Рисунок 3 - Головка прибора в момент снятия показаний
Выделение нужной для нас информации производится за счет специальной методики, заключающейся в том, что каждое исследование теплового состояния органа или ткани включает в себя получение информации с двух областей:
- непосредственно с проекции исследуемого органа;
- вспомогательной области, так называемой "контрольной точки".
"Контрольная точка" устанавливается в каждом конкретном случае.
"Контрольная точка" должна соответствовать следующим требованиям:
1.- Она должна находиться вблизи от исследуемой области;
2.-Располагаться над проекцией энергетически малоактивных участков организма, слабо или не реагирующих на данную функциональную нагрузку, например: над костной тканью или мышцей в состоянии покоя.
Разность между сигналами с этих двух областей и дает интересующую нас информацию.
В связи с тем что, значение плотности тепловой энергии или соответствующие им значения радиационной температуры для поверхностных покро-
вов организма человека не нормированы, а снимаемая информация носит промежуточный характер, показания приемника ИК - излучения представлены в виде условных единиц.
Сложность взаимосвязи множества параметров в процессе теплообмена в организме с экспериментально определенной величиной (теплоотдачей), а также невозможность их длительной фиксации, ввиду непрерывности процесса жизнедеятельности, удобно эту величину представлять в виде отношения текущих значений к значению определенному в заданный начальный момент.
Наблюдение динамики теплового состояния позволяет объективно проследить эффективность применения лекарственных препаратов и процедур, восстановление функции органов в реабилитационный период.
В качестве примера на рис. 4 представлены графические зависимости, характеризующие термодинамическую картину заживления операционного шва.
При обследовании используют наблюдение как кратковременной динамики теплового состояния, охватывающей период от 5 до 30 минут, так и долговременной динамики теплового состояния наблюдаемой в течение нескольких часов или суток.
Таким образом, оценка изменения теплоотдачи с исследуемой области производится по степени и характеру динамики относительно исходного уровня в выбранном начальном моменте времени или по уровню в заданной симметричной области.
Для получения единичного возмущения при проведении теста можно использовать чисто физиологическую, фармакологическую, или "холодовую" нагрузки.
Кратковременная динамка теплового состояния позволяет выявить нарушение функции различных органов и тканей, определить реакцию на фармакологические препараты, физиологические и фармакологические пробы.
Долговременная динамика теплового состояния позволяет наблюдать характер протекания воспалительных процессов, заживления раневых и послеоперационных швов, приживление либо отторжение трансплантата, дифференцировать синдром острого живота у детей и т.д.
Рисунок 4 - Термодинамическая картина заживления операционного шва
Рисунок 5 - Динамика теплового излучения почек при патологии
На рис.5 представлены графики обследования пациентов с нарушениями функции щитовидной железы.
На графике 1- динамика теплового излучения, характерная для здорового человека.
На графике 2- динамика теплового излучения, характерная для автоимунного тиреоидита.
На графике 3- динамика теплового излучения, характерная для излучения с узлообразованием тиреоидита.
Выводы.
1. Разработана новая модернизированная версия конструкции комплекса «Термодин», отличающаяся от предудущей большей надёжностью,
быстродействием, помехо защищённостью,
чувствительностью и возможностью работы с ноутбуками, съёмными кассетами для запоминания информации.
2. Элементная база и математическое обеспечение комплекса позволяет его эксплуатировать во взаимодействии с современными компьютерными программами.
3. Комплекс прошёл апробацию в нескольких лечебных заведениях Украины и показал свою высокую эффективность в выявалении многих заболеваний внутренних органов, регистрации отклонений физиологических показателей от нормы.
ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ветошников В.С. Белов М.Е. Прибор для измерения радиационных тепловых потоков// Патент на изобретение, 25102А, Украина, от 30.10.98
2. Шайко-Шайковский А.Г., Белов М.Е., Олексюк И.С. и др. А.Г. Шайко-Шайковский, М.Е.Белов, И.С. Олексюк. Аппаратура и методика дистанционного бесконтактного измерения радиационных тепловых потоков// Материалы междунар. научн-техн. конф. РТПСАС-2015. -с 200-202.
3. 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.
4. 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, -Материалы. Междунар. симпозиума «Надёжность и качество - 2007», Пенза, - т.2.- с.153-154
5. Пономаренко Л.А. Методы расчёта характеристик моделей процессов обслуживания вызовов в беспроводных сетях с очередями/ Л.А.Пономаренко, В.В. Паладюк, А.Г.Шайко-Шайковский.- Матер. Междунар. симпозиума «Надёжность и качество» Пенза.- 2008.-т.2. с.22-23.
6. Зинькив О.И. Комплекс «Термодин» для дистанционного измерения температуры/ О.И. Зинькив, М.Е. Белов, В.Н. Сапожник, Г.А. Билык, А.Г. Шайко-Шайковский - Матер, международного симпозиума «Надёжность и качество - 2014», Пенза, - т.2.- с.113-116.
7. Белов М.Е. Устройство и конструкция измерительного блока для регистрации энергетических сигналов со значеним телесного угла измерения в 1800/ М.Е. Белов,А.Г.Шайко-Шайковский - Матер. Международного симпозиума «Надёжность и качество - 2015», Пенза, - т.1.- с.48-51.
УДК 616.71:004.04
Шайко-Шайковский1 А.Г., Сорочан2 Е.Н., Белов1 М.Е. , Олексюк3 И.С. , Леник4 Д.К.
1Черновицкий национальный университет им. Юрия Федьковича, Черновцы, Украина 2ГВУЗ «Приазовский государственный технический университет», Мариуполь, Украина 3Буковинский государственный медицинский университет, Черновцы, Украина 4Областная клиническая больница Черновицкой обл., Черновцы, Украина
МЕТОДИКА КОМПЬЮТЕРНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ РАЗМЕЩЕНИЯ ФИКСИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА КОРПУСЕ 8-ми ВИНТОВОЙ НАКОСТНОЙ ПЛАСТИНЫ ПРИ ПОПЕРЕЧНЫХ ДИАФИЗАРНЫХ ПЕРЕЛОМАХ ДЛИННЫХ КОСТЕЙ ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
Рассмотрена методика компьютерной оптимизации научно обоснованного размещения фиксирующих и блокирующих элементов на корпусе 8-ми винтовой накостной пластины при простых и сложных видах нагрузок. Показано, что во всех видах действия простых видов нагрузок есть номера отверстий и винтов, которые являются общими и которые предпочтительнее всего использовать. Полученные результаты на основании принципа независимости действия сил могут быть распространены на все виды сложных нагрузок Ключевые слова:
компьютерное моделирование, диафизарный перелом, накостный остеосинтез, фиксирующие элементы
Введение. Лечение переломов и повреждений костей опорно-двигательного аппарата остаётся важной и актуальной проблемой. Поиск и совершенствование определения оптимальных путей разрешения этой проблемы не возможен без совместных усилий, как специалистов медиков-травматологов, так и учёных в области биомеханики, материаловедения, сопротивления материалов, компьютерного моделирования.
Современные методики лечения травм и переломов костей всё чаще используют оперативные способы лечения [1], которые значительно более эффективны, чем консервативные, при которых пострадавшие вынуждены в течение нескольких недель (а в особо тяжёлых случаях - и нескольких месяцев и даже лет) находиться на больничной койке в обездвиженном состоянии [2].
Как известно, в соответствии с данными ООН, на втором месте среди причин смертности в мире среди молодёжи в возрасте 5-29 лет являются дорожно-транспортные происшествия, а также третьем - для людей в возрасте 30-44 лет. Ежедневно в мире вследствие дорожного травматизма регистрируют 145 тысяч пострадавших, 15 тысяч человек становятся инвалидами, 3,5 тысячи - гибнут [5].
Внутренний остеосинтез диафизарных переломов, в зависимости от вида и типа принято подразделять на накостный и интрамедуллярный. При этом накостный остеосинтез является одним из наиболее
доступных, дешёвых и распространённых типов фиксации, при котором отломки сломаной кости скрепляются с помощью специальных накостных пластин, имеющих ряд отверстий, через которые проводятся фиксирующие и блокирующие винты. В зависимости от типа и вида диафизарного перелома (поперечные, косые, винтовые, осколочные), его локализации, конструкции таких фиксаторов имеют соответствующую форму и размеры. Формы и края отверстий для винтов также могут быть различными, что даёт возможность создавать различные виды остео-синтеза статический, динамический или компрессионный.
Очень важным и до конца не решённым вопросом остаётся способ крепления накостного фиксатора к кортикальному веществу кости с помощью фиксирующих винтов. Их количество, направление проведения и, главным образом, месторасположение до сих пор является предметом споров и дискуссий у специалистов-травматологов [1, 2, 3].
Целью работы является разработка методики оптимального научно обоснованного варианта размещения фиксирующих и блокирующих винтов на корпусе накостных фиксирующих пластин при накостном остеосинтезе, учитывающей весь комплекс внешних нагрузок на биотехническую систему «кость- фиксатор».
Материалы и методы. В медицинской практике при накостном остеосинтезе бедренных костей, в
