Представлены результаты исследований по созданию инструментальных средств диагностики смерти мозга на базе мобильных вычислительных комплексов и систем, адаптированных к эксплуатации в стационарных и полевых условиях.
Портативный комплекс экспресс-диагностики смерти мозга
Обзор
Название: Портативный комплекс экспресс-диагностики смерти мозга
Авторы: Канд. техн. наук Филатов И.А., Розинов А.В.
Опубликовано:УДК 616-71, 681.03.06, 616.005
Московский авиационный институт (ГТУ)
В данной статье подробно рассмотрено одно из прикладных применений для Портативный комплекс экспресс-диагностики сердечно-сосудистой системы
Портативный комплекс экспресс-диагностики смерти мозга
Candidate of technical sciences Filatov I.A., Rozinov A.V.
Moscow Aviation Institute (State University of Aerospace Technologies)
Portable complex for express-diagnostics death of a brain
Представлены результаты исследований по созданию инструментальных средств диагностики смерти мозга на базе мобильных вычислительных комплексов и систем, адаптированных к эксплуатации в стационарных и полевых условиях. Освещаются технические и методические аспекты интеграции средств транскраниальной доплерографии, электронцефалографии и эхоэнцефалографии на базе мобильного нейродиагностического комплекса для оперативного освидетельствования смерти мозга.
Одной из актуальных проблем современной медицины является клиническое освидетельствование смерти мозга (СМ). Её решение затрагивает различные аспекты практической медицины: от этических до экономических [1]. Их решение может быть получено, как за счет исследования и разработки новых методик в медицине, так и развития инструментальной базы диагностики СМ, что позволит сократить сроки освидетельствования СМ и повысить достоверность клинического заключения. Создание новых инструментальных средств диагностики предполагает разработку современного портативного комплекса экспресс - диагностики (ПКЭД) СМ, отвечающего последним достижениям в области разработки и производства медицинской техники.
На базе Московского авиационного института проводятся исследования по созданию современных аппаратно-программных комплексов диагностики СМ для оснащения мобильных нейродиагностических бригад (МНДБ), отделений реанимации и приемных отделений медицинских учреждений города Москвы.
Методы и критерии диагностики СМ
Исследование, разработка и внедрение новых медицинских методик освидетельствования смерти человека направлено на повышение достоверности, полноты и информативности результатов обследований. В то же время, используемые методики должны быть просты и эффективны в реальных условиях эксплуатации ПКЭД. Принятые в России [2] и за рубежом медицинские и правовые критерии смерти мозга основываются преимущественно на комплексе клинических показателей, а именно, данных электроэнцефалографии, транскраниальной доплерографии и эхоэнцефалографии. Все они сведены в таблицу 1.
Таблица 1
| Метод | Изменения, характерные для СМ |
|---|---|
| Электроэнцефалография (ЭЭГ, компрессионный спектральный анализ и ЭЭГ-картирование, сочетание ЭЭГ-мониторинга с методами вызванных потенциалов мозга) | Электрическое молчание коры головного мозга — амплитуда активности от пика до пика не превышает 2 мкВ (при записи от скальповых электродов с расстоянием между ними не меньше 10 см и при сопротивлении от 100 Ом до 10 кОм) в течении 30 минут непрерывной регистрации |
| Эхоэнцефалография (ЭхоЭГ) | Прекращение или резкое снижение амплитуды пульсаций III желудочка |
| Транскраниальная допплерография (ТКДГ) | Снижение линейной скорости кровотока по средней мозговой артерии ниже 10 см/сек, реверберирующий поток или прекращение регистрации кровотока, длящееся более 25 минут |
Таким образом, объединение трех различных методик на единой аппаратно-технической платформе с возможностью комплексирования результатов исследований позволит повысить достоверность и качество экспресс - диагностики СМ, как за счет повышения объективности результатов исследований, так и за счет применения более совершенных технологий обработки данных.
Пользователь ПКЭД СМ должен иметь возможность реализации перечисленных методик в произвольной последовательности с обязательной регистрацией результатов в базе данных и распечаткой протокола на месте освидетельствования больного.
Условия клинической реализации
В ПКЭД СМ с точки зрения условий клинической эксплуатации должен быть обеспечен ряд требований.
- Исследования должны носить неинвазивный характер, т.е обследование премортального больного в целях безопасности должно быть бескровным; осуществление кровавой, инвазивной, да и просто небезопасной даже для "планового" пациента процедуры должно быть исключено.
- Обследования больного с использованием разработанных средств должны удовлетворять требованиям простоты и надежности.
- Представление результатов комплексной обработки данных должно быть информативным и, в то же время, простым и удобным для восприятия пользователем.
- Процедура обследований должна быть безопасной и исключаючать прямое или косвенное влияние на результаты диагностики СМ.
- Каждая из реализуемых методик исследований должна обеспечить высокую чувствительность и специфичность, исключающих инструментальную ошибку.
- Все результаты обследований, получаемых в рамках используемых методик, должны иметь высокую повторяемость.
- При применении комплекса должна быть обеспечена реализация мониторинга состояния больного не менее 6 часов.
- Разрабатываемый ПКЭД СМ должен иметь развитые средства подготовки, хранения и распечатки протокола освидетельствования смерти.
Требования к конфигурации комплекса
Разрабатываемый комплекс имеет модульную архитектуру. В его состав входят: вычислительный модуль, модуль транскраниальной доплерографии (ТКДГ), модуль электроэнцефалографии (ЭЭГ), модуль эхоэнцефалографии (ЭхоЭг), ударопрочный корпус со встроенным ЖК-монитором.
Технические спецификации блоков ПКЭД СМ составляются с учетом условий его эксплуатации, особенностями конструкции, возможностей современной микроэлектронной базы и международными стандартами на производство и эксплуатацию систем медицинского назначения.
Модуль вычислителя реализуется на базе мини-РС следующей конфигурации: 3.5" Board, C-M 1.3G, LCD-DVI-TV, DDR, 10/100, Audio, 2COM, USB2.0, CF, M-PCI, Rev.A1.0.
Вычислительный модуль (рис. 2) выполняет:
- обработку в режиме реального времени всех нативных характеристик состояния церебральной перфузии, полученных в ходе исследований больного, их визуализацию на ЖК- мониторе ПКЭД СМ и хранение в медицинской базе данных;
- просмотр результатов обследований, подготовку протокола заключения и распечатку на встроенном принтере.
Рис. 2. Вычислительный модуль.
ТКДГ модуль (рис. 3) предназначен для ультразвукового исследования транскраниального и экстракраниального кровотока с зондами 2х2, 4, 8 МГц.
Доплеровский блок обеспечивает:
- первичный съем, усиление и обработку гемодинамической информации;
- отображение в реальном времени спектрограмм скоростей прямого и обратного кровотока;
- хранение результатов обследований в памяти компьютера и печать их на принтере;
- автоматический расчет в режиме реального времени не менее семи расчетных показателей гемодинамики.
Рис. 3. ТКДГ модуль.
ЭхоЭГ модуль (рис. 4) предназначен для проведения эхоэнцефалографических исследований методом одномерной ультразвуковой биолокации. При оценке состояния СМ анализируется пульсация желудочковой системы мозга, в частности, III желудочка. В блоке измерения используются зонды 1 и 2 МГц PW.
Рис. 4. ЭхоЭГ модуль.
ЭЭГ модуль (рис. 5) выполняет 8-канальную электроэнцефалографию для регистрации биопотенциалов головного мозга с набором электродов + 1 канал ЭКГ.
Рис. 5. ЭЭГ модуль.
Монитор - высококонтрастный цветной ЖКИ экран размером не менее 8'.
Корпус изготовлен из ударопрочного легкого материала для мобильного применения ПКЭД СМ. В корпус встроен портативный термопринтер для оперативной распечатки протокола освидетельствования СМ и аккумулятор с зарядным устройством.
Таким образом, в рамках проведенных работ по созданию ПКЭД СМ были проведены исследования и получены следующие научно-технические результаты:
- определены критерии и методы клинического освидетельствования СМ и инструментальные средства их реализации;
- определены технические требования к архитектуре ПКЭД и элементам его конструкции;
- разработаны технические спецификации для каждого из функциональных модулей ПКЭД СМ и согласованы протоколы передачи данных по шине USB 2.0;
- разработан действующий прототип программы управления ПКЭД СМ.
Перечисленные результаты являются основой для разработки действующего макета ПКЭД СМ и его клинической апробации.
Список литературы
