Главная страница » Работы на конкурс » Технические науки » Исследовательская работа “Автоматизированная система управления (АСУ) процессом баллонной дилатации (БД) («АСУ-дилататор»)”

Исследовательская работа “Автоматизированная система управления (АСУ) процессом баллонной дилатации (БД) («АСУ-дилататор»)”

Автор (ы)

Степанов Дмитрий Алексеевич

Аффилиация

Пензенский государственный университет, медицинский институт

Научный руководитель

Зенин Олег Константинович, профессор

Аннотация

Баллонная дилатация (баллонная ангиопластика) – метод лечения, в основе которого лежит расширение кровеносных сосудов, мочеточников, маточных труб, общего желчного протока и т.д. с помощью баллона, который находится на конце тонкого катетера и, увеличиваясь в размерах, удаляет сужение. Большинство заболеваний человека вызывается или сопровождается возникновение сужений (стенозов) внутреннего диаметра проводящих систем, что приводит к нарушению функций органов, а затем и к их гибели. В настоящее время предложено большое количество органосохраняющих операций, направленных на восстановление суженного просвета в местах стенозов кровеносных сосудов, мочеточников, маточных труб, общего желчного протока и т.д. Одним из наиболее эффективных и перспективных малоинвазивных методов лечения стенозов различной этиологии является БД. Данная операция сводится к следующему: в просвет суженного участка вводится баллонный катетер (баллон-дилататор), в полость баллона под избыточным давлением нагнетается рабочая (несжимаемая) жидкость, что приводит к его расширению и дилатации зоны сужения.

Основными причинами, сдерживающими развитие и широкое использование БД, являются: во-первых – риск возникновения непрогнозируемого разрыва в результате чрезмерной деформации, во-вторых, отсутствие эффекта после недостаточного расширения.

Все вышеперечисленное связано с отсутствием в настоящий момент моделей и методов объективного контроля над процессом деформирования и разрушения суженного участка органа, что делает успех проведенной процедуры БД случайным.

Созданная модель АСУ позволит автоматизировать процедуру БД, проводить операцию под постоянным объективным контролем над процессом разрушения стенки биологического объекта, при этом контроль осуществляется в реальном времени.

Объектом исследования являлась малоинвазивная методика лечения    стенозов кровеносных сосудов – баллонная дилатация (БД), имеющая значительные недостатки, что сдерживает её широкое использование  в практике. Основные осложнения данной методики – перфорация, диссекция, разрыв, отсутствие эффекта, рестеноз. Предложен вариант усовершенствования данной процедуры путем создания АСУ, проводящей БД кровеносных сосудов под постоянным объективным контролем над процессом расширения просвета сосуда путем регистрации сигналов акустической эмиссии (АЭ), исходящих из места проведения операции.

Результаты и выводы

  1. Подтверждено наличие достоверных отличий величин УКБС (модуля Юнга) для артерий эластического, мышечно-эластического и мышечного типов.
  2. Обнаружено отсутствие значимых отличий между величинами толщины стенки, внутреннего диаметра, модуля Юнга и коэффициента объемной упругости артерий для лиц мужского и женского пола.
  3. Подтверждено наличие достоверных отличий между показателями толщины артериальной стенки и внутреннего диаметра для артерий различного вида.
  4. Установлены достоверные отличия между значениями толщины артериальной стенки и возраста погибших у групп обследованных с признаками склероза и отсутствием таковых.
  5. Показано, что увеличение внутреннего диаметра и толщины стенки артерии ведет к увеличению УКБС (модуля Юнга) и коэффициента объемной упругости артерий.
  6. Установленны регрессионные уравнения зависимостей величины УКБС (модуля Юнга) от внутреннего диаметра артерии, а также от толщины стенки артерии, которые можно использовать для математического моделирования упругих свойств артерий и последующего расчета входного (эффективного) гемодинамического сопротивления артериального русла вне зависимости от типа артерии, пола и возраста.

Экспериментальная проверка показала неэффективность планируемого малогабаритного волоконно-оптического акустического датчика. Был сделан обоснованный выбор устройства, регистрирующего сигналы АЭ, в сторону пьезоэлектрического датчика. Как видно из результатов работы, запланированные этапы календарного плана 1 этапа выполнены: подготовлена техническая документация, разработана аппаратная и программная части АСУ, создана действующая модель АСУна базе ШД,  проведены лабораторные испытания, проанализированы полученные данные, устранены выявленные недостатки.

На данный момент не реализовано управление аппаратной частью посредством программы «Антистеноз», так как на их интеграцию требуется дополнительно время, а значительная часть времени 1 этапа потрачена на создание аппаратной части и её совершенствование.

Для достоверности получаемых показателей необходимо провести калибровку датчика ММ393А.

Полученные результаты НИР, а именно программную часть, можно использовать для моделирования процедуры БД, рассчётов количественных параметров, характеризующих сегмент биологического объекта в процессе дилатации. Аппаратную часть представляется возможным задействовать в проведении исследований сосудов.

В дальнейшем планируется интегрировать программу «Антистеноз» и созданную аппаратную часть, необходимо провести испытания пьезоэлектрического датчика.

Содержание работы

Конкурс, в котором автор работы принял участие:

High Goals – 2020: открытый международный конкурс инициативных научно-исследовательских проектов

Отрасль наук

Форма представления работы

Дата публикации работы: 21.01.2020

Смотреть похожие работы

Исследовательская работа “Композитные материалы в промышленности и в быту. Разработка недорогого, практичного и экологичного материала”

Цели проекта: изобрести недорогой композитный материал из доступных в быту, не дефицитных и недорогих, вторично перерабатываемых материалов, например, макулатура. Композит должен быть лёгким, не дорогим, прочным, экологичным и также пригодным для втори …

Исследовательская работа “Основы робототехники”

Цель моей работы показать, что с миром роботов можно поладить даже будучи ребенком и, не имея специального профессионального образования. Конечно, уровень будет совсем другим, но смысла и души в детских роботах не меньше, чем в тех, что выпускают специ …

Исследовательская работа “Галалит, или поделки из молока”

Нет в мире человека, который бы не пользовался вещами, сделанными из удивительных материалов, которые называются пластмассами. Свое название они получили благодаря своим свойствам. Дело в том, что первые пластмассы при нагревании, становились мягкими и …

Исследовательская работа “Изучение возможности использования природных источников для получения электрической энергии”

Летом я люблю отдыхать у бабушки на даче. Вечером в деревне часто отключают свет, не работает холодильник, электроприборы. Жизнь замирает. Что же делать в такой ситуации? Как решить проблему? Для жизни каждому человеку на планете Земля нужна электричес …