Дисертації (БМІ)
Постійне посилання зібрання
У зібранні розміщено дисертації, які захищені працівниками кафедри.
Переглянути
Перегляд Дисертації (БМІ) за Автор "Худецький, Ігор Юліанович"
Зараз показуємо 1 - 2 з 2
Результатів на сторінці
Налаштування сортування
Документ Відкритий доступ Розробка методики оцінки ефективності протезування нижніх кінцівок(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Мельник, Ганна Віталіївна; Худецький, Ігор ЮліановичМельник Г.В. Розробка методики оцінки ефективності протезування нижніх кінцівок. – Кваліфікована наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 163 – «Біомедична інженерія». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», МОН України, м. Київ, 2023. Робота виконувалася на кафедрі біомедичної інженерії факультету Біомедичної інженерії Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Міністерства освіти і науки України. Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-прикладної задачі – розробці комплексної методики оцінки ефективності протезування нижніх кінцівок на основі індивідуальних особливостей приймальної гільзи та опорно-рухового апарату пацієнта. В роботі обґрунтувано показники ефективності проектування та виготовлення приймальних гільз при протезуванні нижніх кінцівок, розроблено методику дослідження ефективності протезування нижніх кінцівок, сформовано стандартизований перелік тестової рухової активності та математичний апарат оцінки ефективності рухової активності та розроблено комплексну методику оцінки ефективності протезування нижніх кінцівок пацієнта в процесі виконання стандартизованої та не стандартизованої рухової активності. Проведений огляд та аналіз літературних джерел за темою дослідження дає підставу вважати, що на даний момент не існує комплексної методики оцінки ефективності протезування нижніх кінцівок, яка дозволяє об’єктивно оцінити якість протезування та прогрес реабілітації пацієнта. Можливість виявити недоліки протезування та виправити їх на дореабілітаційному етапі значно прискорюють увесь процес реабілітації та повернення пацієнта до повсякденної активності. Важливу роль у оцінці якості протезування має суб’єктивна оцінка пацієнта задоволеністю протеза, яка може бути не цілком об’єктивною внаслідок впливу різноманітних психологічних та емоційних факторів. Тому наявність об’єктивних методів оцінки якості протезування є вкрай важливим для прискорення реабілітації пацієнтів після ампутацій кінцівок. Основний зміст дисертаційного дослідження викладений у чотирьох розділах, у яких викладено та обґрунтовано основні результати дисертації. У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано мету та задачі дослідження, описано методи дослідження, надана інформація про зв’язок роботи з науковими програмами, наукову новизну та практичне значення одержаних результатів, наведено наукові праці, які засвідчують апробацію матеріалів дисертації. У першому розділі дисертаційної роботи «Аналітичний огляд літератури» проведено аналіз методів оцінки ефективності протезування нижніх кінцівок, описано ключові фактори, які впливають на конструкцію приймальних гільз та якість посадки залишкової кінцівки, проведено аналіз методів вимірювання напружень на межі приймальна гільза – залишкова кінцівка та визначено основні критерії оцінки системи для вимірювання навантажень при протезуванні нижніх кінцівок. Другий розділ дисертаційного дослідження «Аналіз ходи та постуральний баланс пацієнта» присвячений розробці системи для визначення розподілу ваги тіла пацієнта. Мобільна порівняльна система для зняття навантажень зі стоп у динаміці складається з трьох основних блоків, що представляють собою 2 блоки зняття навантажень зі стоп та синхронізуючого блоку для обробки та передачі даних на персональний комп'ютер. Кожен з блоків зняття навантажень зі стоп являє собою систему п’єзорезистивних датчиків, що може регулюватись у залежності до розміру стопи та керуючої апаратної частини з автономним живленням та безпровідним передатчиком. Перевірка працездатності запропонованої системи у ході машинного експерименту дозволила визначені наступні характеристики системи: дрейф нуля – 0,11% при визначеному допустимому < 7%; нелінійність системи, але оскільки її можна адекватно змоделювати, запропоновані датчики допускаються у використанні системи; помилка гістерезису – 3.7% при визначеному допустимому значенні помилки гістерезису < 24 % та бажаному <7 %; помилка повторюваності – 8.64%при визначеному допустимому значенні помилки повторюваності < 15% та бажаному <5 %. Для визначення особливостей ходи у пацієнтів з ампутаціями нижніх кінцівок та створення математичного апарату оцінки ефективності рухової активності використовуючи розроблену систему було проведено клінічне дослідження. Визначення розподілу навантаження у окремих груп пацієнтів було виконано під час наступної визначеної стандартизованої рухової активності: аналізу ходи, тесту «сидіти – стояти», підйому та спуску по сходах, підйому та спуску по рампі, аналізу постурального балансу. В якості об'єкта дослідження було обрано дві групи людей: умовно здорові особи чоловічої статі віком 306 років, масою 9015 кг та зростом 1814 см без ампутацій нижніх кінцівок та відомих дефектів постави та захворювань опорно-рухового апарату, чисельність групи – 10 осіб; пацієнти чоловічої статі четвертого рівня активності з односторонньою ампутацією кінцівки, чисельність групи – 10 осіб. До другої групи були включені пацієнти з часом користуванням протезом від одного тижня до восьми років для можливості наступного порівння ефективності їх протезування та оцінки процесу реабілітації. У третьому розділі «Навантаження на межі приймальна гільза – залишкова кінцівка» методами аналізу та синтезу визначені оптимальні місця та необхідні робочі навантаження для розміщення датчиків системи для зняття навантажень на межі приймальна гільза – залишкова кінцівка в статиці та динаміці. До передньої групи датчиків визначені наступні розташування: дистальний відділ великогомілкової кістки з робочим навантаженням 100 Н, горбистість великогомілкової кістки з робочим навантаженням 100 Н, бічний виросток великогомілкової кістки з робочим навантаженням 50 Н, гребінь великогомілкової кістки з робочим навантаженням 50 Н, колінна чашечка з робочим навантаженням 50 Н. До латеральної групи датчиків визначені наступні розташування: дистальний відділ малогомілкової кістки з робочим навантаженням 50 Н, головка малогомілкової кістки з робочим навантаженням 20 Н, латеральний виросток стегнової кістки з робочим навантаженням 20 Н, латеральний виросток великогомілкової кістки з робочим навантаженням 20 Н. Медіальний виросток стегнової кістки та дистальний відділ великогомілкової кістки з робочим навантаженням по 20 Н визначені до медіальної групи кукси. Відповідно до визначеної кількості датчиків та навантаження розроблено мобільну систему для зняття навантаження на межі приймальна гільза – залишкова кінцівка. У четвертому розділі «Оцінка ефективності протезування нижніх кінцівок» описана стандартизована тестова рухова активність та сформовано математичний апарат оцінки ефективності рухової активності. Визначені наступні критерії відмінної ефективності протезування: відношення середнього навантаження на інтактну кінцівку до середнього навантаження на протезну кінцівку під час ходи (АХ1 = 120 10% відносних одиниць), відношення часу напівкроку інтактної кінцівки до часу напівкроку протезної кінцівки під час ходи (АХ2 = 100 10% відносних одиниць), відношення максимального навантаження фази кінцевої опори інтактної кінцівки до максимального навантаження фази кінцевої опори протезної кінцівки під час ходи (АХ3 = 100 20% відносних одиниць), відношення максимального навантаження фази початкового контакту інтактної кінцівки до максимального навантаження фази початкового контакту протезної кінцівки під час ходи (АХ4 = 100 15% відносних одиниць), відношення середнього навантаження на інтактну кінцівку до середнього навантаження на протезну кінцівку при виконанні тесту «сидіти-стояти» (СС = 150 50% відносних одиниць), відношення середнього навантаження на інтактну кінцівку до середнього навантаження на протезну кінцівку під час підйому по сходах (ПС = 118 15% відносних одиниць), відношення максимального навантаження фази кінцевої опори інтактної кінцівки до максимального навантаження фази кінцевої опори протезної кінцівки під час підйому та спуску по рампі (ПР = 100 6% відносних одиниць), відношення середнього навантаження на інтактну кінцівку до середнього навантаження на протезну кінцівку під час дослідження постурального балансу (ПБ1 = 80 10% відносних одиниць) та відношення середнього навантаження на носок протезної стопи до середнього навантаження на п’яту протезної стопи під час дослідження постурального балансу (ПБ2 = 180 10% відносних одиниць). Методом оцінки приймальної гільзи на етапі проектування на основі індивідуальних особливостей залишкової кінцівки та опорно-рухового апарату пацієнта запропоновано аналіз математичної моделі залишкової кінцівки та спроектованої приймальної гільзи. На етапі реабілітаційного супроводу в ранньому періоді після протезування для його оцінки пропонується аналіз стандартизованої та не стандартизованої (повсякденної) рухової активності та оцінка динаміки зміни отриманих показників аналізу ходи. Робота містить 42 рисунки, 21 таблицю, 196 літературних джерел та 2 додатки.Документ Відкритий доступ Розробка статичного та динамічного еквівалентів живих тканин та методики їх застосування(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Сніцар, Євген Вікторович; Худецький, Ігор ЮліановичСніцар Є.В. Розробка статичного та динамічного еквівалентів живих тканин та методики їх застосування. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 163 – «Біомедична інженерія». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», МОН України, м. Київ, 2024. Робота виконувалася на кафедрі біомедичної інженерії факультету Біомедичної інженерії Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Міністерства освіти і науки України. Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-прикладної задачі – розробці статичного та динамічного еквівалентів живих тканин та методики їх застосування при розробці та дослідженні електрохірургічної апаратури. В роботі обґрунтовано розробку теоретичних моделей статичного та динамічного еквівалентів живих тканин, створено робочі макети статичного та динамічного електричних імітаторів живих тканин. Розроблено методику використання електричного статичного імітатора живих тканин при діагностичних дослідженнях пацієнтів у доопераційний період. Розроблено методику використання електричного динамічного імітатора живих тканин на початкових етапах розробки та дослідження електрохірургічної апаратури. Проведений огляд та аналіз літературних джерел за темою дослідження формулює розуміння наявності проблем при розробці та дослідженні електрохірургічної апаратури. Сучасний етап розвитку електрохірургічної апаратури тісно пов’язаний з актуальними проблемами визначення життєздатності тканин організму та їх придатності до застосування електрохірургічної апаратури в процесі хірургічних втручань, автоматизації процесів зварювання, особливо – зварювання патологічно змінених живих тканин та автоматизації вибору режимів зварювання. На даний момент вирішення цих проблем відбувається шляхом проведення експериментальних доклінічних досліджень на біологічних еквівалентах живих тканин, та з використанням лабораторних тваринах. Але такий шлях веде до появи нових проблем, що може призвести до відсутності репрезентативності результатів; неможливість або важкість визначення точного віку тварини, з якої був отриманий зразок у відношенні до віку людини; необхідність використання в експерименті зразків з певними патологічними змінами, які не завжди можна отримати у свійської свині, у тому числі й зі сторони етичних аспектів. Основний зміст дисертаційного дослідження викладений у чотирьох розділах, у яких викладено та обґрунтовано основні результати дисертації. У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано мету та задачі дослідження, описано методи дослідження, надана інформація про зв’язок роботи з науковими програмами, наукову новизну та практичне значення одержаних результатів, наведено наукові праці, які засвідчують апробацію матеріалів дисертації. У першому розділі дисертаційної роботи «Аналітичний огляд літератури» проведено аналіз основних тенденцій і проблем на кожному з етапів розробки електрохірургічної апаратури, розглянуто біофізичні характеристики живих тканин та їх властивості в електричному полі. Приділили велику увагу проблематиці проведення практичних експериментів з етичної за законодавчої точки зору. Другий розділ дисертаційного дослідження «Електричні еквіваленти живих тканин» присвячений аналізу наявних підходів, щодо заміщення біологічних тканин при експериментальних дослідженнях, та розробці нових актуальних теоретичних еквівалентів. Згідно з теоретичною моделлю, запропонованою Худецьким І.Ю., було розроблено еквівалентну схему електричну принципову заміщення живих біологічних тканин різних типів. Вона передбачає можливість задання різноманітних параметрів резисторів для імітації активних опорів шкіри (Rші), резисторів для імітації активних опорів м’язової тканини (Rmі) та конденсаторів (Cі), які моделюють реактивний опір біологічних тканин. При дії електрохірургічної апаратури на живі тканини їх показники імпедансу та активного опору змінюються динамічно, тому для розробки динамічного імітатора живих тканини в процесі впливу електрохірургічної апаратури запропонована модель еквівалентної динамічної схеми заміщення живих біологічних тканин різних типів з змінними параметрами(на основі Фріке), що дає можливість реалізації еквівалентів будь-яких тканин за допомогою використання змінних резисторів та конденсаторів для дослідження їх поведінки в умовах електротермічних впливів в процесі обробки та з’єднання (зварювання). У третьому розділі «Розробка статичного та динамічного еквівалентів живих тканин» описано розроблену схему електричну принципову імітатора електричного еквіваленту живих тканин різного стану життєздатності для неінвазивного дослідження за розробленою моделлю на основі моделі Коула. Для створення макету розроблено його дизайн та підібрано відповідні компоненти. Було проведено випробування роботи імітатора та отримані осцилограми на частотах 1 кГц, 10 кГц, 66 кГц, 200 кГц амплітудах 1,5 та 5 В. Для створення макета динамічного еквіваленту живих біологічних тканин (що імітує поводження живих тканин при інвазивних дослідженнях), за основу було взято теоретичну модель еквівалентної динамічної схеми для заміщення живих біологічних тканин різних типів та їх поведінки в умовах електротермічних впливів в процесі обробки та з’єднання на основі моделі Фріке. Було розроблено електричну принципову схему макета динамічного еквіваленту живих біологічних тканин різних типів та їх поведінки в умовах електротермічних впливів, підібрано компоненти за зібрано робочий макет. Для обробки отриманих даних запропоновано метод обробки дослідних синусоподібних кривих двох напруг, з визначенням кута зсуву фаз між ними за допомогою математичного пакета MathCAD. Використання запропонованого методу автоматизує процес обробки отриманих під час експериментів даних та на порядок пришвидшує процедуру їх аналізу. У четвертому розділі «Експериментальні дослідження» викладено методологія проведення дослідження характеристик біоімпедансу з залученням волонтерів, отримано показники імпедансу неураженої тканин через шкіру, для різних вікових груп. Критеріями включення слугували зрілий вік та похилий вік (від 21 до 74 років), та відсутність виражених патологій. Осцилограми зняті на частотах 1 кГц, 10 кГц, 66 кГц, 200 кГц, було оброблено у середовищі Mathcad, згідно отриманих даних - побудовано графіки залежності ємнісного опору від частоти, для кожної з вікових груп. Отримані результати було порівняно з роботою макета імітатора електричного еквіваленту живих тканин різного стану життєздатності для неінвазивного дослідження за моделлю на основі моделі Коула. Далі було розроблено та проведено експериментальне дослідження для зняття показів активного та ємнісного опорів м’язової тканини при дії електрохірургічної апаратури в різні моменти часу. Дослідження проводилось із залученням біологічних зразків тваринного походження, а саме свині свійської, було досліджено сорок зразків біологічних моделей живих тканин в процесі зварювання з застосуванням електрохірургічної апаратури «БТА-300 М1». Заміри для визначення кута зсуву фаз знімались на трьох частотах 1 кГц, 66 кГц, 200 кГц. Згідно з отриманих даних було сформовано залежності зміни активного та реактивного опорів при дії електрохірургічної апаратури відносно часу. З проведеного аналізу графіків видно динаміку зменшення активного опору в період від 1 до 4 секунд, що характеризує процес руйнування мембран клітин, далі проходить процес кипіння - опір стабільний 200-400 Ом, рідина випаровується і опір росте, на цьому процес зварювання завершується, якщо продовжити вплив ВЧ тканина просто висохне і опір буде прагнути до безкінечності.. Знайдені залежності було застосовано для програмування роботи динамічного імітатора шляхом рівняння апроксимуючої поліноміальної кривої для середнього значення активного опору: y = 83,119x2 - 546,64x + 1100,6, рівняння апроксимуючої поліноміальної кривої для середнього значення реактивного опору при частоті 1кГц: y = 119,01x2 - 715,69x + 1252, рівняння апроксимуючої поліноміальної кривої для середнього значення реактивного опору при частоті 66 кГц: y = 46,532x2 - 433,37x + 1157, рівняння апроксимуючої поліноміальної кривої для середнього значення реактивного опору при частоті 200 кГц: y = 119,41x2 - 703,88x + 1039,3. Проведені порівняльні дослідження роботи макета статичного імітатора імітатора електричного еквіваленту живих тканин різного стану життєздатності, для неінвазивного дослідження з показами імпедансу отриманими при дослідженнях з волонтерами дають змогу стверджувати - запропонований нами статичний еквівалент дозволяє проводити дослідження придатності тканин організму людини до зварювання і проводити такі дослідження без залучення волонтерів та біологічних тканин. Проведені порівняльні дослідження роботи макета динамічного еквіваленту живих біологічних тканин різних типів та їх поведінки в умовах електротермічних впливів та вимірів отриманих при дослідженні активного та ємнісного опорів м’язової тканини при дії електрохірургічної апаратури в різні моменти часу, дозволяють стверджувати про можливість застосування розробленого динамічного електричного еквіваленту біологічних тканин різних типів в умовах електротермічних впливів для, можливості побудови алгоритмів автоматизації зварювання живих тканин та обробки ран. Робота містить 66 рисунків, 13 таблиць, 158 літературних джерел та 2 додатки.