Автоматизована система контролю динаміки об’єму крові у венозному резервуарі апарату штучного кровообігу

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorМаксименко, Віталій Борисович
dc.contributor.authorСуп, Микола Васильович
dc.date.accessioned2025-01-17T14:00:23Z
dc.date.available2025-01-17T14:00:23Z
dc.date.issued2024
dc.description.abstractНаукова новизна: вперше, з урахуванням наявних в Україні елементів конструкції (запчастин), буде розроблена вітчизняна система автоматизованого контролю динаміки об’єму крові у венозному резервуарі апарату штучного кровообігу із можливістю управління артеріальною помпою і її аварійної зупинки, для запобігання газової емболії артеріальної системи. Актуальність теми: широке застосування інформаційних технологій в охороні здоров’я, роботизація застосування складної медичної техніки, а також високоінвазивні втручання - до яких належить штучний кровообіг - потребує дотримання стандартів якості і безпеки медичних процедур шляхом їх максимальної автоматизації для дублювання, або виключення “людського фактора”, як можливого джерела помилок. Шлях до роботизації штучного кровообігу має велику кількість вимог безпеки, необхідних для автоматизації процесу. Головною є необхідність високоефективного контролю над критично небезпечним показником - рівнем крові венозного резервуару, для профілактики виникнення масивної повітряної емболії в якості ускладнення серцево-легеневого шунтування, що несе життєвозагрозливий стан для пацієнтів під час операції. Мета: підвищення безпечності штучного кровообігу шляхом автоматизації контролю динаміки об’єму крові у венозному резервуарі для запобігання газової емболії артеріальної системи. Завдання: 1. Сформувати медико-технічні вимоги, на основі аналізу літератури історичного розвитку та наявних технологічних вирішень даної проблеми. 2. Дослідити наявність в Україні комплектуючих та їх характеристик для виконання медико-технічного завдання. 3. Розробити автоматизовану систему безперервного контролю об’єму крові венозного резервуару з функцією управління артеріальною помпою і її аварійною зупинкою при загрозі масивної газової емболії, забезпечивши синхронізацію її компонентів в програмного середовищі LabVIEW. 4. Оформити конструкторську документацію для створення лабораторної моделі. 5. Підготовити стартап-проєкт. Об’єктом дослідження є система штучного кровообігу, яка використовуються в медичних практиках для підтримки кровообігу під час хірургічних операцій, або лікування хвороб серця та судин. Предмет дослідження: лазерні датчики рівня, інтегровані з платформою Arduino Nano RP2040 Connect, для реалізації зворотнього зв’язку між системою датчиків контролю об’єму рідини венозного резервуару та алгоритмом аварійної зупинки артеріальної помпи на апараті штучного кровообігу. Практичне значення: конкретна розробка покращить перфузіологічну практику та мінімізує число ускладнень проведений перфузій пов’язаних з “людським фактором” та аварійними ситуаціями. Ризик виникнення яких, повністю виключити цілком неможливо, тому дана робота матиме виражене практичне значення в проведенні екстракорпорального кровообігу. Результати досліджень було опубліковано в науковій статті “Автоматизована система моніторингу температури, насичення і збалансованого потоку крові у венозному резервуарі апарату штучного кровообігу” фахового журналу “Біомедична інженерія та технології”, а також у форматі тез доповіді “Системи безпеки контролю рівня апарату штучного крвообігу” на ІІІ міжнародній науково- практичній конференції " Біобезпека та сучасні реабілітаційні технологія. Теорія, практика, переспективи"
dc.description.abstractotherScientific novelty: for the first time, taking into account the structural elements (spare parts) available in Ukraine, a domestic system for automated control of blood volume dynamics in the venous reservoir of an artificial blood circulation apparatus will be developed with the ability to control the arterial pump and its emergency stop, to prevent gas embolism of the arterial system. Relevance of the topic: the widespread use of information technologies in healthcare, robotization of the use of complex medical equipment, as well as highly invasive interventions - to which artificial blood circulation occurs - requires maintaining quality and safety standards of medical procedures through their maximum automation for duplication, or the exclusion of the “human factor” as a possible source of errors. The path to robotic artificial blood circulation has a large number of safety requirements that are essential for process automation. The main one is the need for highly effective control over a critically dangerous indicator - the blood level of the venous reservoir, to prevent the occurrence of massive air embolism as a complication of cardiopulmonary bypass, which carries a life-threatening condition for the site during surgery. Goal: increasing the safety of artificial blood circulation by automating the control of the dynamics of blood volume in the venous reservoir to prevent gas embolism of the arterial system. Tasks: 1. To form medical and technical requirements, based on an analysis of the literature of historical development and existing technological solutions to this problem. 2. To investigate the availability in Ukraine of components and their characteristics for the implementation of the medical and technical task. 3. To develop an automated system for continuous control of the volume of the venous blood reservoir with the function of controlling the arterial pump and its emergency stop in the event of a threat of massive gas embolism, ensuring synchronization of its components in the LabVIEW software environment. 4. To prepare design documentation for the creation of a laboratory model. 5. To prepare a startup project. The object of the study is an artificial blood circulation system, which is used in medical practices to maintain blood circulation during surgical operations or treatment of heart and vascular diseases. Subject of the study: laser level sensors integrated with the Arduino Nano RP2040 Connect platform, to implement feedback between the system of sensors for controlling the volume of fluid in the venous reservoir and the algorithm for emergency stop of the arterial pump on the artificial blood circulation device. Practical significance: the specific development improves perfusion practice and minimizes the number of complications of perfusions associated with the “human factor” and emergency situations. The risk of their occurrence cannot be completely excluded, therefore this work will have a pronounced practical significance in the implementation of extracorporeal blood circulation. The results of the study were published in the scientific article “Automated system for monitoring temperature, saturation and balanced blood flow in the venous reservoir of the artificial blood circulation device” of the professional journal “Biomedical Engineering and Technologies”, as well as in the format of the abstracts of the report “Safety systems for level control of the artificial blood circulation device” at the III international scientific and practical conference “Biosafety and modern rehabilitation technologies. Theory, practice, prospects”.
dc.format.extent83 с.
dc.identifier.citationСуп, М. В. Автоматизована система контролю динаміки об’єму крові у венозному резервуарі апарату штучного кровообігу : магістерська дис. : 163 Біoмедична інженерія / Суп Микола Васильович. - Київ, 2024. - 83 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/72008
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectштучний кровообіг (екстракорпоральний кровообіг)
dc.subjectоксигенатор крові
dc.subjectавтоматизована система
dc.subjectконтроль рівня
dc.subjectкардіотомічний
dc.subjectвенозний резервуар
dc.subjectгазова емболі
dc.subjectartificial blood circulation (extracorporeal circulation)
dc.subjectblood oxygenator
dc.subjectautomated system
dc.subjectlevel control
dc.subjectcardiotomy
dc.subjectvenous reservoir
dc.subjectgas embolism
dc.subject.udc615.38:616.12-089
dc.titleАвтоматизована система контролю динаміки об’єму крові у венозному резервуарі апарату штучного кровообігу
dc.typeMaster Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Sup_magistr.pdf
Розмір:
1.62 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (БМІ)
Магістерські роботи