Способ определения местоположения источника свиста в легких человека

Изобретение относится к пульмонологии и позволяет локализовать и одновременно определить местоположение источников дополнительных дыхательных шумов, а именно свистов, в легких человека. Способ включает синхронную регистрацию колебательного смещения и динамической силы звуковой волны, излученной от источника свиста, на его пиковой частоте в не менее чем четырех точках поверхности грудной клетки акустическим датчиком, положение которого в пространстве и относительно грудной клетки человека известно. Вычисляют акустическую интенсивность на пиковой частоте свиста, определяют отношение (C) вещественной Re(W) и мнимой Im(W) частей акустической интенсивности и расстояние (r) от каждой выбранной точки на поверхности грудной клетки до источника свиста с учетом типа источника излучения (монополь, диполь или квадруполь). Затем отдельно для каждого из трех типов излучения разностно-дальномерными методами определяют местоположение и разброс определения местоположения источника свиста, при этом источнику свиста присваивают тот тип излучения, который характеризуется наименьшим разбросом определения местоположения, а его местонахождение отображают в виде точечной или интервальной оценки в трехмерном пространстве. 2 ил.

 

Изобретение относится к пульмонологии, конкретно, к способам локализация источников дополнительных дыхательных шумов, а именно свистов, в легких человека, что является актуальной задачей для медицинской диагностики заболеваний легких.

Известно применение для локализации источников дополнительных дыхательных шумов поверхностного картирования с помощью нескольких акустических датчиков, размещаемых на поверхности грудной клетки [Sen I., Saraclar М., Kahua Y.P. Acoustic mapping of the lung based on source localization of adventitious respiratory sound components // 32 Annual Int. conf of IEEE EMBS Buenos Aires, Argentina, 2010. Book Series: IEEE Engineering in Medicine and Biology Society Conference Proceedings. - P. 3670-3673]. Однако в этом случае удается определить не истинное положение источника свиста в трехмерном легком, а только его проекцию на поверхность грудной клетки.

В качестве аналога способа определения местоположения источника свиста в легких человека рассмотрим техническое решение, в котором акустический параметр звуковой волны (в данном случае колебательное смещение), излученной от источника свиста, на его пиковой частоте регистрируют синхронно в нескольких точках на поверхности грудной клетки акустическими датчиками, положение которых в пространстве и относительно грудной клетки человека известно, вычисляют задержки времени распространения сигнала от источника свистов на нескольких парах акустических датчиков и положение источника свистов в трехмерном легком вычисляют известным из навигации методом триангуляции (Kompis М., Pasterkamp Н., Wodicka G.R. Acoustic imaging of the human chest // Chest. - 2001. - V. 120(4). - P. 1309-1321). Для осуществления способа необходимо иметь данные о задержках времени распространения сигнала с четырех пар акустических датчиков.

Недостатками данного способа являются необходимость большого количества акустических датчиков и необходимость проведения синхронных измерений с их использованием. Это исключает возможность проведения последовательных измерений одним акустическим датчиком и, следовательно, усложняет измерительную установку. Кроме того, в этом случае невозможно получить информацию о типе колебательного источника свиста (монополь, диполь, квадруполь), которая имеет значение для классификации свиста, в том числе и с точки зрения норма/патология, тип патологии.

Наиболее близким к заявляемому является техническое решение, приведенное в патенте США №5844997 «Metod and apparatus for locating the origin of intrathoracic sounds», в котором акустический параметр (колебательное смещение) звуковой волны, излученной от источника свиста, на его пиковой частоте регистрируют синхронно в нескольких точках на поверхности грудной клетки не менее чем 5 акустическими датчиками, положение которых в пространстве и относительно грудной клетки человека известно, вычисляют задержки времени распространения сигнала от источника свистов между этими акустическими датчиками, записывают уравнение для дистанции и времени распространения сигнала от каждого датчика до источника свистов, где координаты положения источника свистов являются неизвестными, формируют систему из не менее чем 4 таких уравнений, решают ее и находят положение источника свистов в трехмерном легком.

Недостатками прототипа являются необходимость большого количества акустических датчиков (не менее чем 5 датчиков), необходимость проведения синхронных измерений, невозможность проведения последовательных измерений одним акустическим датчиком, приводящая к громоздкости измерительной установки. Кроме того, в прототипе также невозможно получить информацию о типе колебательного источника свиста (монополь, диполь, квадруполь), которая имеет значение для его классификации, в том числе и с точки зрения норма/патология, тип патологии.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, состоит в разработке нового более простого и информативного способа определения местоположения свистов в легких человека.

Технический результат - локализация и одновременное определение типа колебательного источника свиста.

Поставленная задача решается тем, акустический параметр звуковой волны, излученной от источника свиста, на его пиковой частоте регистрируют последовательно или одновременно в не менее чем четырех точках поверхности грудной клетки акустическим датчиком или датчиками, положение которых в пространстве и относительно грудной клетки человека известно, при этом в качестве акустического параметра в каждой точке синхронно измеряют колебательное смещение и динамическую силу звуковой волны, вычисляют акустическую интенсивность на пиковой частоте свиста, определяют отношение (C) вещественной Re(W) и мнимой Im(W) частей акустической интенсивности, расстояние (r) от каждой выбранной точки на поверхности грудной клетки до источника свиста r=c/2πfz путем решения уравнений для монопольного (z-C=0), дипольного (2Z3+z-С) и поперечно-квадрупольного (45z5+12z3+3z-C=0) типов источника излучения, где z=1/kr, k - волновое число, c - средняя скорость звука в системе паренхима легких - грудная стенка, f - пиковая частота свиста, затем отдельно для каждого из корней уравнений для трех типов источника излучения разностно-дальномерными методами определяют местоположение и разброс определения местоположения источника излучения, при этом источнику свиста присваивают тот тип излучения, который характеризуется наименьшим разбросом определения местоположения, и отображают его местонахождение в виде точечной или интервальной оценки в трехмерном пространстве.

Использование в качестве регистрируемого акустического параметра колебательного смещения и динамической силы звуковой волны позволяет из одной точки измерения определить дистанцию до источника свиста.

Измерение предложенного акустического параметра может быть осуществлено датчиком, одновременно измеряющим и колебательное смещение, и динамическую силу, например комбинированным приемником КАД, описанным в патенте РФ №2496421, каналы которого выступают в качестве приемника колебательного смещения и приемника динамической силы.

Большинство известных механизмов формирования свистов предсказывают генерацию свистов в достаточно ограниченной по длине дыхательного пути (ДП) области - модели срыва вихрей на бифуркациях, сужении сечения или автоколебания смыканий слизистой ткани, составляющей по порядку 1 см (Коренбаум В.И., Кулаков Ю.В., Тагильцев А.А. Акустические эффекты в системе дыхания человека при форсированном выдохе // Акуст. журн. - 1997. - Т. 43(1). - С. 78). Диаметры ДП, в которых наиболее вероятно образование свистов, находятся в пределах 2-10 мм. С другой стороны, при средней скорости звука в паренхиме легких 30 м/с длина продольной звуковой волны с частотой 300 Гц составляет 10 см. Таким образом, источник свистов может рассматриваться точечным в волновом смысле при распространении от него звуковой волны в паренхиме легких в диапазоне частот до примерно 300-500 Гц (Коренбаум В.И., Тагильцев А.А., Кулаков Ю.В. Особенности акустических явлений, наблюдаемых при аускультации легких // Акуст. журн. - 2003. - Т. 49(3). - С. 376-388).

Создаваемые источником звуковое давление и радиальная колебательная скорость при излучении в тканевую среду (структуру) легких могут быть вычислены следующим образом.

Как известно, точечный источник звука может совершать колебания различных типов: монопольные, дипольные, квадрупольные. Пусть источник свиста - поперечный квадруполь (Скучик Е. Основы акустики. Т. 2. М.: Мир, 1976. С. 10-31) (со случайной амплитудой, ориентация для конкретного источника свиста остается детерминированной), излучающий в тканевую среду (структуру) легких, тогда его звуковое давление (p) равно

p=-ik3ρcQxyexp(-ikr)xy/4πr3∗.[1-3i/kr-3/(kr)2],

где Qxy - производительность квадруполя (случайный параметр), . Радиальная колебательная скорость (тангенциальную мы не учитываем по соображениям, изложенным ранее в Акуст. журн. - 2003. - Т. 49(3). - С. 376-388) имеет вид:

vr=(i/kρc)∂/∂r(p).

Подставляя выражение для p в формулу vr и производя очевидные преобразования, получим

vr=k2Qxyxy/4π∗∂/∂r{exp(-ikr)[1/r3-3i/kr4-3/(kr)2r3]}=k3Qxyxy/4πr3∗[exp(-ikr)][-3/kr+12i/(kr)2+15/(kr)3-i-3/kr+3i/(kr)2]}=-k3Qxyxy/4πr3∗[exp(-ikr)][i+6/kr-15i/(kr)2-15/(kr)3]}.

Переходя к представлению каналов КАД в качестве приемника колебательного смещения и приемника динамической силы, с точностью до чувствительностей этих приемников получаем на выходе первого из них электрический отклик:

второго -

Udf ~ -i2k3ρcQxyexp(-ikr)xy/4πr3∗.[1-3i/kr-3/(kr)2].

Вычисляя взаимный спектр откликов приемников и сокращая с учетом последующего деления Re(W)/Im(W) одинаковые сомножители, запишем:

W=UodU*df~-[-1+6i/kr+15/(kr)2-15i/(kr)3][i+3/kr-3i/(kr)2]*=-[-1+6i/kr+15/(kr)2-15i/(kr)3][-i+3/kr+3i/(kr)2]=-[i+3/kr+12/(kr)3+45/(kr)5],

где * - означает комплексное сопряжение.

Таким образом,

Re(W)Im(W)=3/kr+12/(kr)3+45/(kr)5.

Полагая, что экспериментально измеренное значение отношения вещественной и мнимой компонент взаимного спектра пиковой частоты структурного свиста Re(W)/Im(W)=С и вводя обозначение z=1/kr, получим уравнение

которое может быть решено численно для каждого конкретного источника свиста, характеризуемого структурным проведением. Аналогично для источника в виде Монополя:

p=P0exp(-ikr)/r

vr=P0exp(-ikr)/ρcr∗.[1-i/kr],

где P0 - звуковое давление источника.

Аналогично для источника в виде Диполя:

р=Bexp(-ikr)/r∗[1-i/kr]cosφ

vr=Bexp(-ikr)/ρcr∗.[1-2i/kr-2/(kr)2]cosφ,

где B - константа излучения диполя [Скучик Е. Основы акустики. Т.2. М.: Мир, 1976. С.10-31].

Решая уравнения (1, 2, 3), получим расстояние r=c/27πfz для источников различного типа, где c - средняя скорость звука в системе паренхима легких - грудная стенка (Коренбаум В.И., Тагильцев А.А., Кулаков Ю.В. Особенности акустических явлений, наблюдаемых при аускультации легких // Акуст. журн. - 2003. - Т. 49(3). - С. 376-388).

Затем отдельно для каждого из корней уравнений и типов источника (1-3) определяют местоположение и разброс определения местоположения источника известными разностно-дальномерными методами. Для каждого типа источника выбирают тип источника с наименьшим разбросом определения местоположения и для него отображают местоположение в виде точечной (центр и характеристика разброса) или интервальной (границы) оценки в трехмерном пространстве. При этом источнику свиста присваивают тот тип излучения, который характеризуется наименьшим разбросом определения местоположения, а его местоположение отображают в виде точечной или интервальной оценки в трехмерном пространстве.

Для примера осуществления способа запись дыхательных шумов со свистами была выполнена с помощью КАД на здоровом добровольце в правой подлопаточной области с частотой дискретизации 10 кГц и динамическим диапазоном 16 бит на электронном самописце PowerLab (ADInstruments). Полученные записи преобразованы в формат wav и далее обрабатывались в программе SpectraLab (SoundTech Inc.). Спектрограмма каналов КАД (выборки 1024 отсчета, перекрытие 50%, окно Хэннинга, масштаб по амплитуде логарифмический) показана на фиг.1, где сверху - канал колебательного смещения, снизу - канал динамической силы, 1 - мощные свисты форсированного выдоха ФВ, 2 - слабые свисты в конце ФВ, 3 - свисты на вдохе. На спектрограмме (фиг.1) выделены дорожки свистящих звуков (свистов). Для фрагментов времени, в которых свисты наблюдаются, рассчитаны авто и взаимные спектры каналов. В наиболее мощной части шумов ФВ выделены свисты на частотах 341.8, 498, 537.1, 1152.3 Гц. Также выделены слабые свисты в конце ФВ с частотами 1328.1 и 1757.8 Гц. На вдохе выделены свисты с частотами 175.8, 234.4, 322.3 Гц.

Вещественные корни уравнений (1, 3) для свистов выделенных частот рассчитаны численно. Из физических соображений для модели источника в виде поперечного квадруполя из 5 полученных оставлено 3 положительных корня (отрицательные дистанции не имеют физического смысла), для модели источника в виде диполя из 3 полученных - 2 положительных корня. Для выделенных выше свистов (фиг.1) полученные решения и соответствующие им дистанции (см) и волновые расстояния (kr) сведены в таблице (Фиг.2), при этом средняя скорость звука (c) взята равной 30 м/с.

С учетом ориентировочной толщины грудной стенки 2 см корни решения уравнений (1-3), оценивающие дальность до источника величиной менее 2.5-3 см, могут быть отброшены из физических соображений. Наличие отрицательного отношения Re(W)/Im(W) для источника мощного свиста с частотой 1152.3 Гц явно противоречит модели чисто структурного распространения и должно быть исключено.

Известно, что наиболее интенсивные среднечастотные (400-600 Гц) свисты ФВ у здоровых лиц образуются преимущественно в центральных отделах бронхиального дерева (нижняя часть трахеи и главные/долевые бронхи) (Коренбаум В.И., Сафронова М.А. и др. Исследование механизмов формирования свистящих звуков форсированного выдоха здорового человека при дыхании газовыми смесями с разной плотностью // Акуст. журн. - 2013. - Т. 59(2). - С. 268-278). С этой точки зрения дальности, рассчитанные для мощных свистов ФВ на частотах 341.8, 498, 537.1 Гц при использовании модели квадрупольного источника, представляются вполне правдоподобными. Действительно, прямое расстояние (пелвиметр) между положением датчика КАД под углом правой лопатки и яремной впадиной у обследованного добровольца составляет 23-24 см. Таким образом, измеренные значения прямой дальности 16.4-16.9 см указывают на локализацию их, видимо, общего источника на 6.1-7.6 см вглубь (и вниз) грудной клетки от яремной впадины, что из анатомических соображений хорошо соответствует нижней части трахеи либо области бифуркации трахеи и главных/долевых бронхов. Дипольная же и монопольная модели излучателя дают почти втрое меньшие оценки дальности до источника, которые поэтому представляются в данном случае нереалистичными.

Напротив, дыхательные шумы вдоха у здоровых лиц предположительно формируются в значительно более дистально расположенных отделах бронхиального дерева до 9-13 уровней его ветвления (Коренбаум В.И., Тагильцев А.А., Кулаков Ю.В. Особенности акустических явлений, наблюдаемых при аускультации легких // Акуст. журн. - 2003. - Т. 49(3). - С. 376-388). Поэтому дистанции 14.3-22.6 см, полученные здесь для первого корня уравнения (1), при квадрупольном излучении представляются неправдоподобно большими. Это умозаключение подкрепляется тем обстоятельством, что шумы вдоха намного менее интенсивны по уровню, чем шумы ФВ, и из-за высокого затухания маловероятно, чтобы они хорошо проводились по структуре из столь удаленных участков легких (Коренбаум В.И., Тагильцев А.А., Кулаков Ю.В. Особенности передачи звука голоса человека на стенку грудной клетки // Акуст. журн. - 1998. - Т. 44(3). - С. 380-390). Гораздо более реалистичными выглядят дистанции, получаемые для второго корня квадрупольного источника и для монопольного и дипольного источников. Согласно (Коренбаум В.И., Тагильцев А.А., Кулаков Ю.В. Особенности акустических явлений, наблюдаемых при аускультации легких // Акуст. журн. - 2003. - Т. 49(3). - С. 376-388) именно монопольный характер излучения для шумов вдоха (шум турбулентного потока) представляется наиболее обоснованным. Для такого типа излучения рассчитанные дальности позволяют выделить 2 источника (табл.): один на удалении 7.1 см, второй - 4.6-4.8 см. При всех рассмотренных моделях излучения на вдохе удается разрешить два типа источника с разными частотами свистов.

Для устранения неоднозначности в выборе типа источника путем синхронного или последовательного определения дистанции из нескольких участков поверхности грудной клетки находим зону максимального сближения (или пересечения) сферических поверхностей построенных из центров положений не менее чем 4 датчиков (разностно-дальномерный метод). Это позволяет исключить те решения по дальности, которые не обеспечивают пересечения данных сферических поверхностей в пределах размеров грудной клетки, а для обеспечивающих пересечение - построить величину разброса, характеризующую точность определения местоположения источника. При этом выбирают тот тип источника, для которого зона пересечения или максимального сближения сферических поверхностей характеризуется минимальным разбросом. Затем эту зону отображают в виде точечной (центр и характеристика разброса) или интервальной оценки в трехмерном пространстве, а по использованным для ее получения уравнениям устанавливают наиболее вероятный тип источника свиста, информация о котором может быть полезной для диагностических целей.

Сигналы, записанные на различных участках поверхности грудной клетки, могут иметь разное качество записи свистов, поэтому при определении местоположения источника свиста выбирают дистанции от тех 4 точек на поверхности грудной клетки, которые обеспечивают минимальный разброс определения местоположения источника свиста. Кроме того, значения скорости звука в тканях грудной клетки могут различаться от субъекта к субъекту и от одной зоны к другой даже у одного субъекта. Поэтому для повышения точности определения местоположения свиста значение скорости звука на различных участках грудной клетки можно предварительно промерять известными способами, например путем подачи искусственного зондирующего сигнала в рот обследуемого (патент РФ №2412647), и использовать полученные величины при решении уравнений (1-3) для каждой точки или путем варьирования значений скорости звука в известных пределах (например, от 20 до 40 м/с) с целью поиска минимального значения разброса определения местоположения источника свистов, как предлагается в прототипе.

Способ определения местоположения источника свиста в легких человека, в котором акустический параметр звуковой волны, излученной от источника свиста, на его пиковой частоте регистрируют последовательно или одновременно в не менее чем четырех точках поверхности грудной клетки акустическим датчиком или датчиками, положение которых в пространстве и относительно грудной клетки человека известно, при этом в качестве акустического параметра в каждой точке синхронно измеряют колебательное смещение и динамическую силу звуковой волны, вычисляют акустическую интенсивность на пиковой частоте свиста, определяют отношение (C) вещественной Re(W) и мнимой Im(W) частей акустической интенсивности, расстояние (r) от каждой выбранной точки на поверхности грудной клетки до источника свиста r=c/2πfz путем решения уравнений для монопольного (z-C=0), дипольного (2z3+z-C) и поперечно-квадрупольного (45z5+12z3+3z-C=0) типов излучения, где z=1/kr, k - волновое число, c - средняя скорость звука в системе паренхима легких - грудная стенка, f - пиковая частота свиста, затем отдельно для каждого из корней уравнений для трех типов излучения разностно-дальномерными методами определяют местоположение и разброс определения местоположения источника свиста, при этом источнику свиста присваивают тот тип излучения, который характеризуется наименьшим разбросом определения местоположения, а его местоположение отображают в виде точечной или интервальной оценки в трехмерном пространстве.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к медицине, а именно к системам и способам отображения информации о вентиляции легких. Система содержит устройство ввода и процессор.

Группа изобретений относится к медицине. Определяют растяжимость легких субъекта, который по меньшей мере частично самостоятельно осуществляет вентиляцию.

Группа изобретений относится к медицине. Определяют растяжимость легких субъекта, который по меньшей мере частично самостоятельно осуществляет вентиляцию.

Группа изобретений относится к медицине, в частности к онкологии, и касается диагностики рака легкого у человека. Способ заключается в исследовании состава выдыхаемого воздуха.

Группа изобретений относится к медицинской технике. Система для контроля легочной гиперемии у субъекта содержит устройство поддержания давления, выполненное с возможностью создания потока дыхательного газа под давлением для его подачи в дыхательные пути субъекта в зависимости от алгоритма лечения, используемого для управления параметрами упомянутого потока под давлением; интерфейс пользователя, выполненный с возможностью обеспечения взаимодействия пользователя с системой; процессоры, выполненные с возможностью реализации множества компьютерных программных модулей.

Группа изобретений относится к ветеринарии. При обнаружении повышенного уровня активности лошади генерируют терапевтический сигнал для усиления по меньшей мере одной мышцы, вовлеченной в смещение лорингеальной анатомической структуры относительно верхних дыхательных путей лошади.
Изобретение относится к медицине, а именно к пульмонологии и акушерству. Для этого на 29-36 неделях беременности у больных БА легкой степени тяжести во внеприступный период с помощью спирографии определяют пиковую объемную скорость форсированного выдоха (МОСпик, л/сек).

Изобретение относится к области медицины, в частности к устройствам дистанционного бесконтактного мониторинга параметров жизнедеятельности живого организма. Техническим результатом является повышение точности и достоверности измерений.
Изобретение относится к медицине, а именно к хирургии и эндокринологии, и может быть использовано при необходимости проведения оперативного вмешательства у пациентов с заболеваниями щитовидной железы, осложненных компрессией трахеи.

Изобретение относится к медицине, а именно к педиатрии и неонатологии, и может быть использовано у детей, находившихся на искусственной вентиляции легких (ИВЛ) в неонатальном периоде.
Изобретение относится к медицине, а именно к педиатрии. Определяют: величину пиковой скорости выдоха (ПСВ), л/мин, и должное значение пиковой скорости выдоха (ПСВД), л/мин; возраст ребенка (В) - количество полных лет, рост (Р) в см, массу тела (М) в кг с точностью до 0,1 кг; устанавливают коэффициенты: половой принадлежности (Π) - 1 для мужского пола, 0 - для лиц женского пола; тяжесть течения заболевания (ТЗ) - 1 легкое течение БА, 2 среднетяжелое течение БА, 3 тяжелое течение БА; получение базисной терапии (БТ) - 1 ребенок получал терапию в течение года, предшествующего обследованию, 0 не получал; степень тяжести приступа БА (ТП) - 1 легкая степень приступа, 2 среднетяжелая степень, 3 тяжелая степень. Рассчитывают коэффициент пиковой скорости выдоха (КПСВ) как отношение (ПСВ/ПСВД)×100%. Выполняют кардиоинтервалографию и определяют значение коэффициента вагосимпатического баланса (LF/HF). Рассчитывают значение коэффициента эффективности препарата «Беродуал» для купирования приступа бронхиальной астмы у ребенка (К) по математической формуле и при величине К>12 купирование приступа БА препаратом «Беродуал» оценивают как эффективное. Способ позволяет повысить достоверность оценки применения препарата Беродуал для купирования приступа бронхиальной астмы у ребенка, что достигается за счет совокупной оценки клинических и функциональных признаков его состояния. 3 пр.

Изобретение относится к области медицины, а именно к терапии и профессиональной патологии, и может быть использовано для диагностики начальных проявлений нарушения здоровья у стажированных рабочих, контактирующих с комплексом неблагоприятных факторов: низкая положительная температура воздуха, высокая относительная влажность, тяжелый труд и напряженный трудовой процесс, высокие уровни шума, гипогеомагнитное поле, высокие значения объемных активностей радона в зоне дыхания рабочих, обслуживающих железнодорожный тоннель. Определяют уровень общего тироксина в крови, проводят рентгеновскую остеоденситометрию позвоночника, спирометрию и определяют минеральную плотность костной ткани на поясничном уровне L2-L3, показатели максимальной объемной скорости выдоха на уровне 25% и 50% по функции внешнего дыхания. На основании полученных данных рассчитывают F по формуле F=25,1-0,14×a1-15,7×a2+0,42×a3-0,034×a4, где 25,1 - константа; 0,14; 15,7; 0,42; 0,034 - дискриминационные коэффициенты; a1, 2,…, 4 - числовые значения показателей проведенного обследования; a1 - концентрация общего тироксина в нмоль/л; a2 - коэффициент плотности костной ткани L2-L3; a3 - МОС 25% по данным ФВД в %; a4 - МОС 50% по данным ФВД в %. При F больше или равно константе делают заключение об отсутствии у пациента признаков нарушения здоровья, характерных для данного вида производства, при F меньше константы пациента относят к группе риска развития нарушения здоровья. Способ позволяет выявить начальные признаки нарушения здоровья у рабочих. 1 табл., 3 пр.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для подбора индивидуальной диетотерапии в лечебно-профилактических учреждениях. Для этого пациент в течение 7 суток ведет дневник профиля физической активности с регистрацией времени пассивного и активного времени суток taкт, tпac.. Затем с учетом этого времени определяют усредненный коэффициент физической активности КФАср и среднее значение энергозатрат Екфаср за сутки. Проводят нагрузочное тестирование в режиме ступенчато возрастающей нагрузки с шагом прироста 10 Вт, длительностью ступеней, равной 3 минутам, при этом максимальная величина нагрузки не должна превышать 100 Вт. После этого строят график зависимости энергозатрат от величины нагрузки и определяют по нему значение нагрузки, соответствующее Екфаср, на уровне которой фиксируют значения показателей нутриентного обмена в процессе нагрузочного тестирования VБкфаср, VУкфаср, VЖкфаср и с учетом фактических показателей нутриентов VБпок,VУпок,VЖпок и энерготрат в покое Eпок, определяют индивидуальную верхнюю границу потребностей больного по формулам Eинд=k1Eпок+k2Eкфаср, VБ инд=VБпокk1+VБ кфа срk2, VУ инд=VУпокk1+VУ кфа срk2, VЖ инд=VЖпокk1+VЖ кфа срk2, где Еинд - индивидуальный показатель рационального энергетического обмена человека (ккал/сут);Епок - энергозатраты в состоянии покоя (ккал/сут); Екфаср - среднее значение энергозатрат при физической нагрузке (ккал/сут); tакт, tпас - активное и пассивное время суток (час); k1=tпас/24 - коэффициент пассивного времени суток; k2=tакт/24 - коэффициент активного времени суток; VБинд, VУинд, VЖинд - индивидуальные показатели нутриентного обмена белков, углеводов и жиров человека (ккал/сут); VБпок, VУпок, VЖпок - показатели нутриентного обмена белков, углеводов и жиров в состоянии покоя (ккал/сут); VБкфаср, VУкфаср, УЖкфаср - средние показатели нутриентного обмена белков, углеводов и жиров при физической нагрузке (ккал/сут). Способ обеспечивает возможность с большой точностью оценить индивидуальные показатели верхней границы энергитического и макронутриентного обмена человека за счет разработки специальной системы нагрузочного тестирования, сопряженной с респираторной калориметрией, позволяющими получить значения действительных среднесуточных потребностей в белках, жирах, углеводах и энергии. 5 ил., 1 пр.

Группа изобретений относится к области медицины и может быть использована для оценки состояния системы регуляции дыхания. Разработанный аппаратно-программный комплекс предназначен для применения в поликлинических условиях, в ограниченных замкнутых объемах, пребывание человека в которых может быть сопряжено с изменениями чувствительности дыхательного центра к дыхательным газам (O2 и CO2) в измененной газовой среде, а также в специализированных научно-исследовательских учреждениях для проведения экспериментов с целью исследования кардиореспираторной системы человека. Разработанный комплекс состоит из трех блоков: блока газораспределения (A1), блока подачи газов (A2), блока сбора, обработки данных и управления системой (A3). Блок A1 представляет собой замыкаемый и размыкаемый дыхательный контур. В состав блока входят следующие основные элементы, соединенные между собой посредством трубок: металлическая емкость с мешком, вентилятор, химический поглотитель углекислого газа (ХП), регулятор потока через ХП, система клапанов и трехходовых кранов, шлангов, клапанной коробки, а также устройство, выполненное с возможностью реализации биологической обратной связи (БОС) посредством отметки испытуемым своего состояния и передачи данных о состоянии в терминальное устройство блока A3. Блок подачи газов выполнен с возможностью регулируемой подачи в блок A1 газов посредством электроуправляемого дросселя, причем в качестве подаваемых газов используются атмосферный воздух, атмосферный воздух с увеличенным или уменьшенным содержанием кислорода. Блок сбора, обработки данных и управления системой включает терминальное устройство с программным обеспечением, реализующим управление движением газов и их параметрами в блоке A1, причем данное управление возможно в ручном, автоматическом режиме; а также с учетом сигналов, полученных с устройства БОС; датчики концентраций газов, датчики потоков, датчики измерения физиологических параметров, информация с которых посредством преобразователя передается в терминальное устройство. Способ оценки состояния системы регуляции дыхания с помощью разработанного аппаратно-программного комплекса включает выполнение ряда этапов. Вначале реализуется подготовительный этап, в котором осуществляется дозированная подача газов из блока подачи газов (A2) в блок газораспределения (A1), причем во время подачи в блок A1 газов и в ходе всего возвратного дыхания осуществляется непрерывное их перемешивание в дыхательном контуре посредством работы нагнетателя воздуха. Далее выполняется этап оценки состояния системы регуляции дыхания, для чего испытуемый подключается к респиратору, соединенному с клапанной коробкой через фильтр, и выполняет дыхание через рот при перекрытом носовом проходе, причем вдох производится через шланг вдоха, выдох - через шланг выдоха. Причем вначале этапа оценки состояния системы регуляции дыхания АПК приводится в режим свободного дыхания, при котором дыхательный контур замкнут, а испытуемый выполняет дыхание атмосферным воздухом через шланги вдоха и выдоха, систему трехходовых кранов, при этом определяют величины парциального кислорода, углекислого газа в альвеолярном воздухе и вентиляции легких испытуемого. Затем в режиме свободного дыхания выполняется маневр произвольной гипервентиляции вплоть до достижения заданного безопасного газового состава выдыхаемого воздуха. После чего посредством переключения трехходовых кранов испытуемый переходит в режим возвратного дыхания, перед которым испытуемый выполняет глубокий выдох в атмосферу, затем осуществляет вдох-выдох из контура. При этом испытуемый дышит из пространства бокса вне мешка, одновременно атмосферный воздух входит и выходит из мешка через датчик воздушного потока, тем самым измеряются параметры вентиляции легких. В заключение с помощью переключения трехходовых кранов выполняется переход в режим свободного дыхания. Достигаемый результат заключается в обеспечении безопасной, объективной и развернутой оценки работы системы регуляции дыхания человека. Указанные результаты достигаются за счет возможности использования только собственного метаболического углекислого газа для оказания гиперкапнического воздействия; использования принципа управления комплексом посредством обратной связи; использования генератора кислорода для заполнения системы гипероксической смесью и дозированной подачи кислорода в систему, применяемых в тесте дыхания гипероксической газовой смесью и при поддержании в системе постоянной концентрации кислорода (изооксическая газовая смесь); автоматизации измерений. 2 н. и 29 з.п. ф-лы, 4ил.

Группа изобретений относится к медицинской диагностике. Способ чрезкожной капнометрии включает следующие операции: к точке измерения присоединяют конец воздухозаборной трубки, полученную газовую смесь с углекислотой прокачивают вдоль поверхности дистиллированной воды, залитой в диэлектрическую емкость, измеряют значения электропроводности воды после контакта с газовой смесью и определяют концентрацию углекислого газа по измеренным значениям электропроводности воды, используя предварительно полученные калибровочные данные. Устройство содержит измерительную диэлектрическую емкость, снабженную воздухозаборными трубками, воздушный насос, согласующее устройство, соединенное с персональным компьютером. Измерительная диэлектрическая емкость частично заполнена дистиллированной водой. В воду погружены два электрода из нержавеющей стали и терморезистор, выводы которых соединены с входами согласующего устройства. Выходы согласующего устройства соединены с входами персонального компьютера. Одна воздухозаборная трубка соединяет измерительную емкость и воздушный насос. Вторая - предназначена для соединения с участком поверхности кожи, на котором выполняется капнометрия. Изобретения позволяют проводить капнометрию в течение неограниченного времени без прогрева кожи. 2 н. п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к медицине, диагностике, может быть использовано для комплексной скрининг-оценки состояния здоровья пациентов. Аппаратно-программный комплекс оценки функциональных резервов организма включает хотя бы одно терминальное устройство (ТУ) пациента - компьютер с загруженным программным приложением для психологического тестирования, хранилищем данных с базами данных (БД) пациентов, их антропометрических показателей, результатов выполненных тестов, БД тестов, БД текстовых, графических и звуковых объектов, используемых в тестах. ТУ пациента снабжено компьютерной мышью с возможностью выбора и перемещения графического объекта из одного положения в другое на мониторе во время тестирования; снабжено звуковыми платами и динамиками для воспроизведения звуковых сигналов, платами видеоадаптеров для воспроизведения графической информации при выполнении тестов и/или по итогам их выполнения. ТУ врача соединено проводной или беспроводной связью с ТУ пациента и содержит: модуль анализатора вариабельности сердечного ритма с возможностью оценки кардиоинтервалограммы, обеспечивающей распознавание R-зубцов, расчет ЧСС, расчет числа учтенных R-R интервалов и параметров их вариабельности; модуль биоимпедансометрии внутренних сред организма с возможностью оценки состава тела; модуль спирометрии с возможностью оценки функции внешнего дыхания; модуль осциллометрического анализатора параметров кровообращения с возможностью оценки центральной гемодинамики; модуль пульсоксигемометра с возможностью оценки фотоплетизмограммы. Модули выполнены с возможностью подключения к пациенту соответствующих датчиков и получения от них через аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) соответствующих значений параметров пациента. Все полученные при обследовании значения физиологических и психологических параметров пациента поступают в блок аналитической обработки данных с возможностью перевода полученных значений параметров в единую десятибалльную шкалу и формирования интегральных показателей для оценки функциональных резервов организма. Изобретение обеспечивает быстрое и адекватное проведение диспансеризации лиц различных категорий в любых условиях без использования дополнительного оборудования, с интегральной количественной оценкой функциональных резервов организма человека по основным системам, унификацию оценки уровня функциональных резервов, компактность, транспортабельность и технологичность исследований. 6 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для неинвазивного и неионизирующего контроля состояния легочных тканей. Способ включает излучение широкополосного кодированного акустического сигнала, прием сигнала не менее чем одним расположенным на поверхности грудной клетки измерительным акустическим датчиком, построение графика модуля взаимно-корреляционной функции сигналов, выделение и определение по графику величин задержек максимумов взаимно-корреляционной функции с последующим картированием легких. При этом излучение осуществляют высокочастотным акустическим сигналом с нижней частотой 10 кГц и шириной полосы частот не менее 9 кГц с поверхности грудной клетки, прием сигнала дополнительно осуществляют референсным датчиком, размещенным в точке излучения, построение графика производят по модулю огибающей взаимно-корреляционной функции откликов референсного и измерительного датчиков, а картирование проводят по относительным амплитудам максимумов графика и/или скоростям распространения звука, определенным по расстоянию между референсным и измерительными датчиками и величинам задержек максимумов от момента излучения, при этом учитывают максимумы со средней скоростью звука менее 400 м/с. Технический результат состоит в повышении пространственного разрешения выявления малоразмерных очаговых изменений легочной ткани за счет выявления локальных зон снижения или увеличения воздухонаполнения легочной ткани. 3 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к медицине, а именно к эндокринологии, и может быть использовано для диагностики ранних стадий микроангиопатии у больных сахарным диабетом. Для этого проводят капилляроскопию в покое с последующей оценкой структурных изменений состояния капилляров. Дополнительно проводят капилляроскопию и оксигенометрию с четырьмя функциональными пробами с воздействием физических факторов на исследуемую конечность - окклюзия манжетой, проба с холодовым воздействием, проба с тепловым воздействием, проба с поднятием конечности вверх. После каждой из проб определяют показатель оксигенации SaO2 и время восстановления показателей капилляроскопии до исходных значений t. После окклюзии манжетой - SaO2оккл. и tоккл.. После холодового воздействия - SaO2хол. и tхол.. После теплового воздействия - SaO2тепл. и tтепл. После поднятия конечности вверх - SaO2вверх и tввepx. При SaO2оккл. - 85-90%, tоккл. <20 секунд, SaO2хол. >95%, tхол. <5 минут, SaO2тепл. >95%, tтепл. <4 минуты 30 секунд, SaO2вверх - 85-90%, tввepx <15 секунд - диагностируют начальную стадию микроангиопатии. При SaO2оккл. - 80-85%, tоккл. - 20-30 секунд; SaO2хол. - 87-95%, tхол. - 5 минут - 6 минут 30 секунд; SaO2тепл. - 90-95%, tтепл. - 4 минут 30 секунд - 5 минут; SaO2вверх - 78-85%, tввepx - 15-25 секунд - диагностируют умеренную стадию микроангиопатии. При SaO2оккл.<80%, tоккл.>30 секунд; SaO2хол. <87%, tхол. >6 минут 30 секунд; SaO2тепл. <90%, tтепл. >5 мин; SaO2вверх <78%, tвверх> 25 секунд - диагностируют выраженную стадию микроангиопатии. Способ обеспечивает наиболее точную диагностику микроангиопатий у данной категории пациентов за счет комплексной оценки микроциркуляторного русла на ранних стадиях заболевания, обусловленной определением уровня резервных возможностей капилляров. 2 табл., 2 пр.

Группа изобретений относится к животноводству. Способ включает измерение сигнала, связанного с отрыжками жвачного животного, и определение из сигнала количества и/или продолжительности времени отрыжек. Устройство содержит датчик, выполненный с возможностью измерения сигнала, связанного с отрыжками жвачного животного, и устройство управления, выполненное с возможностью определения из сигнала количества и/или продолжительности времени отрыжек и, в частности, выполненное с возможностью осуществления способа. Обеспечивается простой способ и система для определения выделения парникового газа, который является приемлемым для применения в случае больших количеств животных. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средствам инструментальных методов медицинских исследований, и может быть использовано для контроля дыхательных функций организма. Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в получении достоверных количественных измерений. Устройство для определения влажности и температуры выдыхаемого человеком воздуха содержит термостат определенного внутреннего объема с автоматическим поддержанием заданной внутренней температуры, связанную с термостатом камеру переменного калиброванного объема выдыхаемого человеком воздуха, расположенную внутри термостата двухклапанную камеру и размещенный внутри нее датчик измерения температуры, размещенный в термостате датчик влажности воздуха, установленные в термостате клапаны и вентилятор для быстрого перемешивания внутреннего и поступающего в него выдыхаемого человеком воздуха, при этом датчики измерения температуры и влажности связаны с регистрирующим блоком и блоком обработки информации. 9 ил.

Изобретение относится к пульмонологии и позволяет локализовать и одновременно определить местоположение источников дополнительных дыхательных шумов, а именно свистов, в легких человека. Способ включает синхронную регистрацию колебательного смещения и динамической силы звуковой волны, излученной от источника свиста, на его пиковой частоте в не менее чем четырех точках поверхности грудной клетки акустическим датчиком, положение которого в пространстве и относительно грудной клетки человека известно. Вычисляют акустическую интенсивность на пиковой частоте свиста, определяют отношение вещественной Re и мнимой Im частей акустической интенсивности и расстояние от каждой выбранной точки на поверхности грудной клетки до источника свиста с учетом типа источника излучения. Затем отдельно для каждого из трех типов излучения разностно-дальномерными методами определяют местоположение и разброс определения местоположения источника свиста, при этом источнику свиста присваивают тот тип излучения, который характеризуется наименьшим разбросом определения местоположения, а его местонахождение отображают в виде точечной или интервальной оценки в трехмерном пространстве. 2 ил.

Наверх