Методи та апаратура неінвазивних досліджень електричної активності шлунково-кишкового тракту

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСІТЕТ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ

 

КУЗІН Антон Іванович

 

УДК 615. 471

 

 

Спеціальність 05. 11. 17 – медичні прилади та системи

 

Автореферат дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук

 

Харків – 2002

 

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Харківському національного університету радіоелектроніки Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник – доктор технічних наук, професор Лагутін Михайло Федорович, Харківський національний університет радіоелектроніки, професор кафедри Радіоелектронних приладів.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Піротті Євген Леонідович, Національний технічний університет “Харківський політехнічний інстітут”, професор кафедри вищої математики; кандидат технічних наук, доцент Ляшенко Геннадій Анатолійович, Харківський військовий університет Міністерства Оборони України.

Провідна установа – АТ Науково-дослідний інститут радіотехнічних вимірювань, Національне космічне агенство України, м. Харків.

Захист відбудеться “26” червня 2002 року о 1330 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 64. 052. 05 при Харківському національному університеті радіоелектроніки за адресою: 61166, м. Харків, просп. Леніна, 14, зал засідань.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського національного університету радіоелектроніки (61166, Харків, пр. Леніна, 14).

 

 

Актуальність теми. Сьогодні у медичній практиці після оперативних втручань в органи шлунково-кишкового тракту (ОШКТ) швидкість відновлення моторики контролюється за допомогою рентгенографічних та/або сцинтиграфічних методів діагностики. Однак наочність і можливість кількісної оцінки моторики цих методів супроводжується ризиком накопичування дози рентгенівського випромінювання у пацієнта та медперсоналу, що накладає обмеження на контингент, який обстежують та, на частоту проведення діагностичних процедур, які самі по собі, у зв'язку із частим введенням контрастної речовини, травмують прооперований орган, погіршують стан хворого. Тому перспективними являються напрямки розробки методів та апаратури моніторування моторики ОШКТ, що виключають цей ризик.

Зараз в стадії експериментальних досліджень знаходяться неінвазивні методи дослідження моторики шлунку. Оцінені недоліки моніторування інтенсивності й напрямку перистальтики по біопотенціалах, що реєструються з проекцій шлунку на поверхню черевної стінки. Використання цих методів ускладнюється тим, що після операції шов на черевній стінці, порушуючи картину поля, не дає чітко встановити напрямок моторики. Крім того, згадані методи не можливо розповсюдити на кишечник тому, що останній значно відділений від поверхні шаром жирової тканини, яка є просторовим фільтром низьких частот, який зменшує та викривляє рівень корисного сигналу.

Тому було запропоновано метод оцінки моторики, в якому використовуються відведення від кінцівок [5], та прилад, що дозволяє проводити цю оцінку [4]. В основу реалізації апаратної частини приладу було покладене використання вузькосмугових резонансних активних фільтрів (РАФ), параметри яких повинні відповідати характеристикам електричної активності (ЕА) ОШКТ.

Мале відношення сигнал/шум на поверхні тіла, наявність потужних артефактів і зосередженість спектру ЕА ОШКТ в області наднизьких частот та аритмічність патологічної моторики вимагають вдосконалення методів спектрального аналізу сигналів, що реєструють в умовах обмеженого часу реалізації.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація є частиною планових робіт Харківського національного університету радіоелектроніки (ХНУРЕ) в рамках наукового напрямку “Розробка нових способів і комп'ютерних систем медичної діагностики та лікування” за темою НДР № 400. Вибраний напрямок досліджень співпадає з основними науковими та навчальними інтересами кафедри Радіоелектронних пристроїв (РЕП) ХНУРЕ, де виконано роботу. Матеріали роботи використовувались в НДР ВН. 1. 99 № 0100U0034484, “Органна та поліорганна недостатність, як основна причина несприятних кінців хвороби при тяжкій політравмі та інших механічних ушкодженнях”, замовник – Харківський науково-дослідний інститут експериментальної та невідкладної медицини АМН України; ДДР 01980002620, “Гнійно-септичні ускладнення після оперативних втручань на органи черевної порожнини”, замовник – Харківський державний медичний університет МОЗ України.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розробка методів та апаратури неінвазивних досліджень електричної активності органів шлунково-кишкового тракту.

Основні задачі дослідження такі:

- обґрунтувати параметри резонансних активних фільтрів для використання в електроентерографічній апаратурі реєстрації електричної активності органів шлунково-кишкового тракту при відведенні від кінцівок;

- провести порівняльні експериментальні дослідження з метою оцінки інформативності реєстрації моторики органів шлунково-кишкового тракту при запропонованому відведенні;

- обґрунтувати параметри електрогастрографічної апаратури нового покоління для багатоканальної реєстрації електричної активності шлунку з відведенням від проекцій на черевну стінку. Сигнал багатоканального моніторування доповнює інформацію, що одержується при відведенні від кінцівок стосовно шлунку;

- обґрунтувати ефективність застосування алгоритму мінімізації представлення сигналу в надлишковому базисі для спектрального аналізу сигналу електричної активності органів шлунково-кишкового тракту;

Об'єктом дослідження є електрична активність шлунково-кишкового тракту, що реєструється на поверхні тіла людини.

Предметом дослідження є методи та апаратура неінвазивних досліджень електричної активності шлунково-кишкового тракту.

Методи досліджень. При розробці запропонованого методу реєстрації електричної активності органів шлунково-кишкового тракту використовувались методи: проведення веріфікуючих експериментів, обчислення статистичних оцінок експериментальних даних.

В процесі досліджень, що направлені на обгрунтування параметрів апаратури електроентерографії, використовувались методи комп'ютерного моделювання аналогових приладів.

Спектральний аналіз електроентерограми проводився в реальному масштабі часу за допомогою алгоритму мінімізації представлення сигналу в надлишковому базисі. Ядром алгоритму є нейронна мережа.

Обґрунтування параметрів апаратури електрогастрографії проводилося за даними експериментальних досліджень та клінічних випробувань.

Наукова новизна. Розроблено метод неінвазивної реєстрації електричної активності