XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

В настоящее время в арсенале медицины имеются разнообразные методы и аппаратура, с помощью которых проводятся исследования состояния периферического кровообращения в тканях. Фотоплетизмографический метод позволяет разработать и применять бесконтактные датчики, что исключает сдавливание сосудов и таким образом направлено на предотвращение нарушения кровообращения в исследуемом участке тканей [1]. Более того данный метод используется в определении показателя процентного содержания оксигемоглобина в артериальной крови (SpO₂) - показатель сатурации. Фотоплетизмографические датчики встроены в специальный прибор - пульсоксиметр, который в свою очередь отражает такие жизненно важные показатели как показатель сатурации и частоту сердечных сокращений. Фотоплетизмографический метод позволяет проводить исследования как в проходящем, так и в отраженном свете, поэтому применение его в практике весьма перспективно [2].

В данной работе представлены результаты обзора технических особенностей различных устройств для пульсовой оксиметрии с целью дальнейшего проектирования и разработки нового технического устройства, которое исключает недостатки рассмотренных аналогов.

Известно оптоэлектрическое устройство, размещаемое на мочке уха пациента, для мониторинга сердечно-сосудистой системы, которое содержит 2 блока, излучающих инфракрасный свет на 2 различных длинах волн, который обнаруживается 2 парами фотодиодов.

_____________

Научный руководитель: Карякина Ольга Евгеньевна – кандидат биологических наук, доцент кафедры биологии человека и биотехнических систем САФУ имени М.В. Ломоносова

Данное устройство содержит датчик движения для обнаружения движения пользователя. Если пользователь находится в состоянии покоя или двигается слишком неравномерно, один из датчиков параметров сердечно-сосудистой системы может быть выключен [3]. Однако использование 2 различных диодов, излучающих свет, приводит к увеличению потребления датчиком электропитания, что является главным недостатком данной модели. Еще одним недостатком такого устройства является его размещение на мочке уха. При значительном повышении частоты сердечных сокращений, устройства, которые располагают в данной области, характеризуются более высоким значением погрешности измерения [3].

Имеются сведения о разработке устройства, которое содержит в себесистему для сообщения потока текучей среды в дыхательные пути субъекта. Средством для потока текучей среды в дыхательные пути является назальная канюля, в которой установлены датчики для генерирования выходных сигналов, передающих информацию о параметрах потока текучей среды между ноздрями пациента и назальной канюлей. Указанные датчики являются альтернативной заменой стандартных пульсоксиметров. Принцип работы рассматриваемого технического устройства заключается в том, на одном из крыльев носа закрепляются датчики, причем ткань упомянутого крыла носа находится между фотодетектором и светодиодом, после чего отслеживают сигналы фотоплетизмографии или сигналы насыщения кислородом, сформированные пульсоксиметром в ответ на поток крови в ткани крыла носа. Однако в этом техническом решении не раскрывается возможность легкой замены пульсоксиметра и, соответственно, не раскрывается механизм для обеспечения полного замещения пульсоксиметра. Также стоит отметить, что данное изобретение обладает рядом недостатков, например, исходя из гигиенических соображений можно сказать, что данное устройство уступает, из-за того, что датчик прикрепляется с 2 сторон крыльев носа и соприкасается со слизистыми оболочками. Именно гигиенический фактор является немаловажным в медицине. Можно также сказать, что это устройство не является универсальным для различных возрастных категорий, поскольку для младенцев очень сложно создать датчики миниатюрных размеров, без потери высокой точности регистрации жизненно важных показателей [4].

АвторыШмырева В.Ф., Петров С.Ю., Антонов А.А. (2007) разработали устройство, с помощью которого определяется степень утилизации кислорода тканями в организме. Предложенный смособ заключается в определении величины насыщения кислородом артериальной и смешанной венозной крови с последующим вычислением коэффициента утилизации кислорода. При этом одновременное измерение величины насыщения кислородом артериальной и смешанной крови осуществляют методом отражательной спектрофотометрии. С этой целью катетеры с фиброоптическими датчиками устанавливают одновременно в бедренную и легочную артерии. Недостатком данного способа является то, что процесс его реализации вызывает определенные трудности, такие как наличие специальной аппаратуры и специально подготовленного персонала. Инвазивные методы оксиметрии требуют введения фиброоптического катетера с оксиметрическим датчиком в исследуемый участок кровеносного русла. Важным преимуществом инвазивной оксиметрии является возможность измерения практически в любом участке сосудистого русла. Основным недостатком является необходимость введения в кровяное русло элементов измерительного устройства. Инвазивная оксиметрия фактически являются микрохирургической процедурой и может выполняться только в условиях стационара [5].

В настоящее время осуществляется проектирование конструкции планируемого к разработке технического устройства для неинвазивного измерения насыщения крови кислородом с учетом выявленных в результате патентного анализа недостатков существующих полезных моделей и промышленно выпускаемых аналогов, а именно:

- удобство размещения пульсового оксиметра путем его исполнения в форме «прищепки» на указательный палец;

- возможность уменьшения влияния физиологической погрешности на регистрируемые показатели;

- оптимальные массогабаритные характеристики;

- возможность контроля наложения датчика;

- универсальность применения на практике.

В сегменте рынка технических устройств для проведения пульсовой оксиметрии представлены самые разнообразные модели, которые отличаются преимущественно наличием дополнительных функций (контроль наложения датчика, наличие систем аудиовизуализированных тревог и самотестирования). Следует отметить значительный разброс цен на модели различных производителей.

Список литературы:

1. Шурыгин И. А. Мониторинг дыхания: пульсоксиметрия, капнография, оксиметрия [Текст] // СПб.: "Невский Диалект"; М.: "Издательство БИНОМ", 2010. - 301 с.

2. Рогаткин Д.А. Аппаратное, программное и методическое обеспечение неинвазивной спектрофотометрической диагностики [Текст] // автореф. дис… док. техн. наук: 05.11.17 / Рогаткин Дмитрий Алексеевич. - М., - 2004. – 406 с.

3. 2657857 РФ., Оптический датчик показателей жизненно важных функций / Корнелус Б.А. Конинклейке Филипс. - N 2016139247;Заяв. 04.01.2016; Опубл. 06.04.2018, Бюл. N 10.

4. 2544466 РФ., Интерфейсное устройство, несущее на себе один или несколько датчиков, определяющих параметры, связанные с потоком текучей среды, доставляемой через устройство / Томас Чарльз. Конинклейке Филипс Элекроник . - N 2011154376; Заяв. 11.05.2010; Опубл. 20.007.2013, Бюл. N 8.

5. 2657857 РФ., Способ определения степени утилизации кислорода тканями организма / Остапченко Д.А. Научно-исследовательский Институт общей реаниматологии РАМН. - N 2002135369/15;Заяв. 30.12.2002; Опубл. 10.12.2004, Бюл. N 34.