Transcript Медико-інженерна розробка технічних засобів керованого

Науково-дослідна робота:
Медико-інженерна розробка технічних засобів керованого термічного
впливу та його контролю для хірургічного лікування серцево-судинних
захворювань
(номер державної реєстрації: 0111U009102)
Організація-виконавець: Національний технічний університет України
«Київський Політехнічний Інститут», Науково-навчальний Центр «Серцевосудинної інженерії».
Науково-навчальний Центр «Серцево-судинної інженерії»
Інтеграція у ВНЗ різних наукових шкіл для вирішення актуальних питань
сучасної науки є поширеною європейською практикою.
Беручи до уваги позитивний досвід МОН МС України з цільової підготовки
магістрів на базах наукових установ НАН України, спільним рішенням НАН і
НАМН України в НТУУ «КПІ» був створений Міжвідомчий науково-навчальний
центр серцево-судинної інженерії. Центр об’єднав: НТУУ «КПІ» з Національним
інститутом серцево-судинної хірургії ім.М.Амосова НАМНУ та ІЕЗ ім. Є.О.Патона
НАНУ.
Така наукова інтеграція створила можливість вирішення проблем вітчизняної
охорони здоров’я за напрямками в яких всі три заклади є визнаними лідерами.
Етап № 1:
Наукове обґрунтування технологій неінвазивного контролю температури
внутрішніх органів людини, із використанням вітчизняних та закордонних
технічних засобів.
Об'єкт дослідження – глибинні температури біологічних об`єктів та термографи
різних діапазонів.
Мета роботи – розробка технічних засобів та вдосконалення технологій
неінвазивного контролю температури внутрішніх органів людини.
Оскільки всі операції в умовах штучного кровообігу пов’язані з коливанням
температури тіла та окремих органів в діапазоні від 10оС до 39,5оС, а їх в
інституті М.Амосова виконується 2,5 тис на рік (в Україні понад 7 тис. )
завданням першого етапу роботи було:
Наукове
обґрунтування
технологій
неінвазивного
контролю
температури внутрішніх органів людини, із використанням вітчизняних
та закордонних технічних засобів.
З метою забезпечення ефективного хірургічного лікування серцевосудинних захворювань комплексом вітчизняної медичної техніки та
медико-інженерних технологій керованого термічного впливу.
Методи дослідження – інфрачервоної термографії, методи багаторівневих схем
із субмікронними розмірами, статистичний аналіз електричних характеристик.
Кадрове забезпечення
До виконання першого етапу роботи були залучені: усього – 30 виконавців,
з них: професорів – 5, доцентів – 6, аспірантів – 4,
с.н.с. – 11, н.с. – 4, м.н.с. – 3;
з них: - кандидатів/докторів наук – 12/5.
Зміст виконаної роботи за етапом:
1. Вперше виявлений ефект просторової режекторної фільтрації
дозволив одержати точність 0,2оС з запропонованим авторами
фокусованим акустотермометром із плосковогнутою еліптичною лінзою
з великою фокусною відстанню, і в реальному часі.
2. Розроблено макет акустотермометра
і проведено
його
експериментальне дослідження. Проведено аналіз можливостей
сучасних термографів різних діапазонів.
Рисунок – Лабораторний макет акустотермометра
Зміст виконаної роботи за етапом:
3. Проведено аналіз можливостей сучасних термографів різних
діапазонів та створено дослідницький комплекс для дистанційного
контролю температури біологічних об`єктів методом інфрачервоної
термографії.
3
1
2
Рисунок – Варіант діагностичного комплексу
Застосування методу методом інфрачервоної термографії
Рисунок – Фрагмент теплового портрету людини
Застосування методу методом інфрачервоної термографії
FLIR Systems
31.3 °C
FLIR Systems
31.5 °C
30
30
25
25
20
Li1
16.1
20
Li1
15
14.6
Рисунок – Термограми та відповідні термозрізи кінцівок
Зміст виконаної роботи за етапом:
4. На основі отриманих термограм операційного поля створено
теплімітатор організму людини, а саме – науково-навчальний
лабораторний комплекс для моделювання та дослідження зразків
обладнання для дистанційного контролю температури біологічних
об`єктів методом інфрачервоної термографії в складі мікрокліматичної
камери, теплоімітатора, блоку управління та вимірювання та
лабораторного макету дистанційного контролю температури.
Рисунок – Фото, тепловізійне зображення та термограма операційного поля
Розробка теплоімітатора людини
Рисунок – Зовнішній вигляд теплоімітатора людини
Рисунок – Термограма теплоімітатора людини
Зміст виконаної роботи за етапом:
5. Вдосконалення нових термовимірюючих засобів для їх використання
в операційній, а також стендових випробувань термохірургічного
інструментарію, а саме – можливість калібровки та дослідження
термохірургічної апаратури на теплоімітаторі людини.
Рисунок – Дослідження термохірургічної апаратури на теплоімітаторі людини
Використання результатів та продукції у навчальному процесі
1. Одержані в роботі результати застосовано в навчальному процесі НТУУ “КПІ”
шляхом доповнення курсів відповідних лекцій розділами “Інфрачервона
діагностика біологічних об`єктів” та “Комплексні дослідження організму”.
2. Створено курс лабораторних робіт “Термографія як метод діагностики різних
захворювань людини”, та розроблена нова лабораторна робота до курсу
“Медичні акустичні прилади”.
3. Результати роботи використані при підготовці фахівців на кафедрі біомедичної
інженерії НТУУ”КПІ” за спеціальністю 6.090905 – “Медичні прилади і системи”, а
саме введені нові розділи до курсу “Основи біомедичної інженерії та медичної
фізики”.
4. Результати роботи використані при підготовці фахівців на кафедрі акустики та
акустоелектроніки НТУУ “КПІ” за спеціальністю 8.05080303 “Медичні акустичні та
біоакустичні прилади і апарати”, а саме введені нові розділи до курсів:
“Акустотермометрія” - до курсу ”Медичні акустичні прилади та системи”, розділ
“Електроакустичне узгодження п’єзоелектричного перетворювача з робочим
середовищем” - до курсу “Електроакустичні перетворювачі”.
5. Теплоімітатор може використовуватись в навчальному процесі при вивченні
теплообміну людини і оточуючого середовища, моделюванні мікроклімату та
вивченні впливу окремих його факторів на теплообмін людини, розробці та
випробуваннях апаратури для термохірургічних технологій та апаратури
дистанційного контролю температури.
6. Отримані результати можуть бути використані при підготовці іншими вищими
навчальними закладами України фахівців за спеціальностями медико-технічного
та медико-біологічного профілю.
Практична цінність результатів
Номер етапу
№ 1.
Назва етапу відповідно до
технічного завдання.
Очікувані результати етапу
1. Наукове обґрунтування технологій
неінвазивного контролю температури
внутрішніх органів людини.
2. Очікувані результати етапу:
створення науково-навчального
лабораторного комплексу для
моделювання та дослідження зразків
обладнання для дистанційного
контролю температури.
Отримані результати етапу
1.Створено дослідницький комплекс для
дистанційного контролю температури біологічних
об`єктів.
2.Розроблена методика проведення досліджень.
3.Розроблено макет акустотермометра, що
використовує власне теплове акустичне
випромінювання тіла людини в мегагерцовому
діапазоні.
4.Створено науково-навчальний лабораторний
комплекс для моделювання та дослідження зразків
обладнання для дистанційного контролю температури
в складі мікрокліматичної камери, теплоімітатора,
блоку управління та вимірювання та лабораторного
макету дистанційного контролю температури.
5.Розроблена методика проведення досліджень.
Отримана науково-методична і науково-технічна продукція:
Опубліковано монографій – 1,
статей у фахових виданнях – 6,
з них публікацій у журналах, що входять до науково-метричних баз даних – 1,
матеріалів конференцій та тез доповідей – 13.
Отримано патентів – 1, подано заявок на отримання патентів – 1.