Мисюра, Анатолій ГригоровичВелигоцький, Дмитро Володимирович2023-03-282023-03-282023Велигоцький, Д. В. Неінвазивний моніторинг стану людини при інтоксикації монооксидом вуглецю : дис. … канд. техн. наук : 05.11.17 – біологічні та медичні прилади і системи / Велигоцький Дмитро Володимирович. – Київ, 2023. – 167 с.https://ela.kpi.ua/handle/123456789/54040Велигоцький Д.В. «Неінвазивний моніторинг стану людини при інтоксикації монооксидом вуглецю». – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.17 «Біологічні та медичні прилади і системи». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» МОН України, Київ, 2022. Дисертаційна робота присвячена розширенню функціональних можливостей засобів моніторингу стану людини під час інтоксикації монооксидом вуглецю (CO) шляхом неінвазивної реєстрації фізіологічних параметрів організму. У роботі розроблено метод неінвазивного моніторингу стану людини під час інтоксикації CO шляхом комплексного аналізу фізіологічних показників кровоносної та дихальної систем, що дозволило розширити функціональні можливості біомедичних інформаційновимірювальних засобів неінвазивного моніторингу. Удосконалено фотометричний метод неінвазивного визначення вмісту карбоксигемоглобіну (HbCO) та оксигемоглобіну (SaO2) в артеріальній крові шляхом додаткової генерації випромінювання та реєстрації спектрів поглинання світла на довжині хвилі =568 нм, що забезпечило селективність та дозволило підвищити точність оксигемоглобіну та достовірність моніторингу карбоксигемоглобіну. Обґрунтовано принципи аналізу фотоплетизмографічних сигналів шляхом визначення тривалості кардіоінтервалів, що дозволило визначати наявність екстрасистолії, тахікардії та брадикардії у роботі серця. У вступі наводиться обґрунтування актуальності обраної теми дисертаційної роботи, сформульовано мету та основні завдання дослідження, об’єкт, предмет дослідження, зазначена наукова новизна та визначена практична цінність отриманих результатів, наведено особистий внесок автора та відомості про апробацію результатів дослідження, зазначена кількість публікацій, в яких відображено результати роботи. У першому розділі проведено інформаційні дослідження наявних новітніх методів та засобів моніторингу для стеження за показниками життєвих функцій людини під час інтоксикації шкідливими випарами. Під час аналізу наявних публікацій, виявлено підтвердження актуальної потреби в неінвазивних засобах стеження за змінами концентрації показників транспорту гемоглобінових фракцій потоками крові, в тому числі оксигемоглобіну, дезоксигемоглобіну та карбоксигемоглобіну, як важливих індикаторів і передвісників ускладнень газотранспортної функції організму поєднано з моніторингом інших життєвих функцій для виявлення інтоксикації у пацієнта. Другий розділ присвячено опису методів та засобів, які використовувалися під час виконання дисертаційної роботи. Розроблення та дослідження оптоелектронних блоків виконувались спершу на макетних платах, їх виготовлення та складання проведено власними силами і сторонніми спеціалізованими організаціями, а їх випробовування здійснювалися на власній експериментальній базі на відповідність функціонування. Для роботи використовувались різні специфічні електронні вимірювальні прилади. У третьому розділі роботи узагальнено наведено напрями наслідків можливого негативного впливу вдихуваного повітря з домішками шкідливих випарів та монооксиду вуглецю на життєві функції людини через утворення підвищеної концентрації карбоксигемоглобіну в крові. Визначено показники, які мають використовуватись для діагностування ступеню інтоксикації потерпілих від перебування в середовищах з підвищеним вмістом шкідливих випарів та CO в оточуючому середовищі під час обстеження і визначенні заходів екстреної терапії. На підставі визначених параметрів кровоносної та дихальної систем, розроблено метод та структурно-функціональну схему системи неінвазивного моніторингу стану людини під час інтоксикації CO та обґрунтовано елементну базу для створення експериментального зразка. Для реалізації розробленого методу моніторингу стану людини під час інтоксикації було створено інформаційно-вимірювальну систему (зразок приладу типу «МР-01»), яка містить модулі визначення сукупності показників системи дихання, роботи серця та гемодинаміки, параметрів транспорту газів (відносної концентрації HbCO та SaO2 в крові), артеріального тиску та терморегуляції, а також мікроконтролерний модуль їх комплексної оцінки фізіологічних показників організму під час інтоксикації, дозволила в режимі реального часу здійснювати процеси збору даних, їх передачі та прийняття рішення про наявність інтоксикації. В цьому розділі запропоновано перелік показників системи дихання, які будуть визначатись: тривалість циклу дихання, тривалість одного видиху, тривалість одного вдиху, частота дихання, об’єм видиху, об’єм вдиху та значення легеневої вентиляції за допомогою крильчато-тахометричного витратоміра. Описується розроблений апаратно-програмний модуль визначення та моніторингу сукупності показників роботи системи дихання та результати проведених досліджень на стендах визначення точності об’ємів повітря одного видиху в діапазоні від 1 до 9 л з високою лінійністю (коефіцієнт регресії R 2=0,989). Обґрунтовані принципи аналізу фотоплетизмографічних сигналів, що включають попередню обробку, визначення тривалості кардіоінтервалів за методом першої похідної, їх накопичення та порівняння з еталонними, а також графічне відображення на гістограмі розподілу, які дозволили визначати патологічні стани серця, такі як екстрасистолія, тахікардія та брадикардія. Розроблено апаратно-програмний модуль визначення та моніторингу сукупності показників транспорту газів кров’ю. Насамперед визначення значень відносної концентрації оксигемоглобіну та карбоксигемоглобіну в артеріальній крові, і концентрації СО у видихуваному та оточуючому повітрі. На підставі удосконаленого фотометричного методу розроблено алгоритми та створене програмне забезпечення «СО-Monitor», яке дозволило шляхом порівняння з результатами роботи комерційного пульсоксиметру оцінити точність визначення SaO2, а на основі дослідження двох груп добровольців з відомими значеннями рівня HbCO визначити достовірність його моніторингу. Експериментальні дослідження роботи модулю неінвазивного визначення та моніторингу вмісту HbCO та SaO2 у рухомій крові шляхом використання джерел генерації та реєстрації спектрів поглинання світла на трьох довжинах хвиль – 568 нм, 660 нм та 940 нм продемонстрували відносну похибку визначення SaO2 – 0.98% та достовірність визначення HbCO у двох груп добровольців з відомими значеннями HbCO: від 2 до 4,4% для осіб, які не палять тютюнові вироби та від 5,7 до 7,7% для тих хто палить. Для визначення значення СО було проведено калібрування розробленого модуля і отримана калібрувальна залежність з коефіцієнтом регресії R 2=0,867. Створено функціональні структури, електронні схеми та алгоритми апаратно-програмного мікроконтролерного модуля керування процесами визначення та моніторингу сукупності показників роботи функціональних систем на основі мікроконтролерної плати STM32F746G Discovery. Четвертий розділ дисертаційної роботи містить узагальнені технічні характеристики створеного зразка багатопараметричного монітору «МР-01», зорієнтованого на використання службами екстреної медичної допомоги та підвищення якості заходів зі збереження здоров’я потерпілих осіб. Наводиться його комплектність і операційні можливості для неінвазивного контролю CO у крові людини у поєднанні з синхронною реєстрацією сукупності показників зовнішнього дихання, роботи серця, параметрів транспорту газів кров’ю, температури та деяких інших показників, які важливі для діагностування стану людини з ознаками інтоксикації від дихання CO чи іншими шкідливими випарами.167 с.ukдиханнядіагностуванняробота серцякарбоксигемоглобінмедичні приладимоніторингмонооксид вуглецюоксигемоглобінотруєнняохорона здоров’яшкідливі випариcarbon monoxidecarboxyhemoglobindiagnosishealth careheartmedical devicesmonitoringoxyhemoglobinpoisoningrespirationtoxic gasesThesis Doctoral616-71: 615.099.07