Российская академия наук Программа фундаментальных исследований Президиума ран фундаментальные науки – медицине
| Вид материала | Программа |
- Российская академия наук Программа фундаментальных исследований Президиума ран фундаментальные, 9808.28kb.
- Распоряжение Президиума ран от 23 сентября 2008 г. №10104-653 "Об утверждении Порядка, 422.29kb.
- Тезисы докладов, 4952.24kb.
- Тезисы докладов, 3726.96kb.
- Программа фундаментальных исследований Президиума ран фундаментальные науки медицине, 320.86kb.
- Программа фундаментальных исследований Президиума ран, 3259.61kb.
- Программа фундаментальных исследований президиума ран «Биоразнообразие» 2005-2008,, 173.94kb.
- Программа отчетной конференции по программе фундаментальных исследований Президиума, 123.52kb.
- Всероссийский симпозиум «Экология мегаполисов: фундаментальные основы и инновационные, 8.63kb.
- Научный журнал "Вопросы филологии" Оргкомитет: Сопредседатели, 47.73kb.
3.2. Приборы
РАЗРАБОТКА НОВОГО ПРИБОРА ДЛЯ КОНТРОЛЯ
АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ И УРОВНЯ ГЛИКЕМИИ
В ДИНАМИКЕ
Х.А.Курданов, А.Д.Эльбаев, Л.М.Батырбекова, М.Х.Курданова, А.Д.Эльбаева
Центр медико-экологических исследований – Филиал ГНЦ РФ – Института медико-биологических проблем РАН, Нальчик, Россия
Разработка эффективных средств диагностики артериальной гипертензии (АГ) и сахарного диабета (СД) является одной из наиболее актуальных проблем современной медицины. Постоянный контроль артериального давления (АД) и уровня глюкозы в крови позволяет значительно уменьшить риск развития осложнений.
В настоящее время широко представлены автоматические тонометры и суточные мониторы АД различных фирм. Для контроля уровня глюкозы в крови наиболее часто используются индивидуальные глюкометры, работающие совместно с тест-полосками. Приборы для измерения концентрации глюкозы в крови использует инвазивный принцип анализа, что связано с травмированием кожи и риском занесения инфекций. Нами предложена новая методика неинвазивной диагностики глюкозы крови, основанная на математическом моделировапнии взаимосвязи колебаний параметров гемодинамики и уровня глюкозы крови. Цель проекта – разработка нового прибора для контроля АД и неинвазивной диагностики концентрации глюкозы крови в динамике.
При выполнении проекта были использованы результаты обследования 150 пациентов в возрасте от 18 до 70 лет, проходящих стационарное лечение, из числа которых 80 человек имели диагноз АГ 1-2 степени, 70 человек – диагноз СД 2 типа с длительностью заболевания от 2 до 8 лет. Проводили суточное мониторирование АД с помощью монитора МЭКГ-ДП-НС-01 (Россия), точность измерения ±3 мм рт.ст., и контроль уровня глюкозы в крови с периодичностью 2 часа, до и после приема пищи, с помощью биохимического ферментативного анализа, точность измерения ±0,05 ммоль/л. Методом математического моделирования были получены уравнения взаимосвязи параметров АД и концентрации глюкозы крови в динамике – натощак и после приема пищи, выбраны оптимальные модели. Составлен алгоритм неинвазивной диагностики уровня гликемии по соотношению параметров АД, разработана компьютерная программа «Мониторинг». Подана заявка на изобретение «Способ неинвазивного определения концентрации глюкозы в крови» /Авторы: Эльбаев А.Д., Курданов Х.А., Эльбаева А.Д./.
Разработана конструкция прибора для автоматического измерения АД и неинвазивной диагностики гликемии «ОМЕЛОН-2», установлены технические требования на его изготовление. Программное обеспечение прибора – компьютерная программа на языке DELPHI 5 OBJECT PASKAL. С помощью надувной манжеты прибор измеряет показатели максимального (систолического) АД и минимального (диастолического) АД на левой и правой руках пациента методом пульсовой волны. Показатели АД записываются в память микропроцессора прибора, после чего микропроцессор автоматически запускает встроенную прикладную программу «Мониторинг» для определения уровня глюкозы в крови. Программа имеет две шкалы: для определения уровня глюкозы натощак и для определения уровня глюкозы после принятия пищи. Соотношения средних значений систолического АД и диастолического АД натощак и после приема пищи являются исходными данными алгоритма для вычисления концентрации глюкозы в крови. Переключение программы производится с помощью кнопок: OFF – для определения уровня глюкозы натощак, ON – для определения уровня глюкозы после приема пищи.
Изготовлен опытный образец прибора «ОМЕЛОН-2». Диапазон измерения АД – от 20 до 280 мм рт.ст., погрешность измерения ± 3 мм рт.ст. Диапазон определяемого уровня глюкозы от 3 до 20 ммоль/л, погрешность измерений в сравнении с биохимическим анализом составляет ±(12-16) %. Условия эксплуатации прибора – в закрытом помещении и на открытом воздухе. Конструкция прибора обеспечивает стабильность параметров при воздействии факторов внешней среды, электробезопасность для пациентов и медицинского персонала при эксплуатации. Получено положительное решение по заявке на патент РФ: «Устройство для неинвазивного определения концентрации глюкозы в крови» (№ 2006119173 от 31.05.2006, авторы: Эльбаев А.Д., Эльбаева Р.И., Курданов Х.А., Перковский Р.А.).
Мы считаем, что новый прибор «ОМЕЛОН-2» может применяться в клинической практике, а также использоваться пациентами при самостоятельном контроле уровня АД и содержания глюкозы в крови.
РАЗРАБОТКА СТЕРЕОТАКСИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ И МУЛЬТИ-МОДАЛЬНОГО ЧЕЛОВЕКО-МАШИННОГО ИНТЕРФЕЙСА ДЛЯ НЕЙРОХИРУРГИИ НА БАЗЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ, СРЕДСТВ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ И НЕЙРОСЕТЕВЫХ МЕТОДОВ РАСШИРЕННОЙ ДИАГНОСТИКИ
А.В.Тимофеев, В.А.Андреев, М.В.Литвинов, С.Э.Чернакова, Ю.В.Михайлов
Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации РАН, Санкт-Петербург
Современная нейрохирургия требует разработки интеллектуального человеко-машинного интерфейса типа “нейрохирург-компьютер” и “нейрохирург-робот”, а также специальных методов навигации и управления движением нейрохирургических роботов для точного наведения медицинского инструмента с использованием средств виртуальной реальности на базе современных информационных технологий и компьютерной томографии.
Данная работа является продолжением и развитием NATO-гранта № PST.CLG 975579 “Man-Machine Interaction for Computer Assisted Surgical Systems” и междисциплинарных проектов “Методы навигации и моделирования стереотаксических манипуляторов и медицинских роботов для нейрохирургии” и “Создание человеко-машинного интерфейса и средств навигации и наведения стереотаксических манипуляторов и роботов по томограммам мозга для нейрохирургии”, выполненных в 2003 и 2005 годах совместно Санкт-Петербургским институтом информатики и автоматизации РАН и Институтом мозга человека РАН в рамках Научной программы Санкт-Петербургского научного центра РАН.
С точки зрения информатики и автоматизации нейрохирургия включает в себя следующие основные алгоритмические операции:
- определение пространственного положения внутримозговых мишеней (опухоль, гематома и т.п.) с помощью компьютерной томографии;
- навигация (определение координат, ориентации и скорости движения) нейрохирургического инструмента;
- нацеливание и наведение инструмента на внутримозговые мишени с помощью системы управления программным движением нейрохирургического робота.
Для реализации этих операций на первом этапе настоящего проекта (2007 г.) созданы следующие модели и программно-алгоритмическое обеспечение:
- имитационная модель нейрохирургического робота и стереотаксического манипулятора;
- программно-аппаратные средства навигации медицинского инструмента;
- методы планирования безопасных траекторий наведения нейрохирургического инструмента на внутримозговые мишени;
- виртуальная динамическая модель нейрохирургической операци-онной.
Виртуальная нейрохирургическая операционная (ВНО) должна максимально напоминать реальную, поскольку для врача (нейрохирурга) работа в привычных условиях будет более эффективной и продуктивной. В соответствии с этим ВНО наполняется знакомыми медицинскими инструментами и новыми робототехническими системами (РТС).
В таких условиях появляется возможность проведения пробных учебных операций не на реальном пациенте, а на его виртуальной модели. Проведение операции на виртуальном (электронном) пациенте можно рассматривать как этап планирования и априорной оценки реального хирургического вмешательства. Вторая важная возможность, появляющаяся при виртуальной операции, – это повышение профессионального уровня врача и медицинского персонала. Она реализуется посредством совмещения теоретических и реальных знаний на базе современных информационных технологий и компьютерной томографии.
Во время виртуальной операции хирург может наблюдать за траекторией медицинского инструмента, задаваемой по компьютерным томограммам мозга. Благодаря этому в случае, когда инструмент попадает в зоны повышенного риска для жизни пациента, врач может запросить у программы другой вариант наведения инструмента в необходимую точку мозга по планированию безопасной траектории или сделать вывод о нецелесообразности или невозможности проведения операции.