МС применяемые в медицинской технике. Системы клинического мониторинга
Эффективность современных медицинских технологий тесно связана с совершенствованием методов и инструментальных средств объективного контроля состояния пациентов в процессе лечения.
В медицине критических состояний проблема непрерывного слежения за диагностической информацией занимает особое место, так как контроль текущего состояния пациента может играть жизненно важную роль.
Построение инструментальных средств диагностики состояния пациентов основано на регистрации биологических сигналов и их последующей обработке с целью определения показателей, характеризующих работу важнейших систем организма.
Биологические сигналы представляют собой разнообразные по характеру (электрические, механические, химические, и др.) проявления деятельности физиологических систем организма. Определение параметров и характеристик биологических сигналов и их оценка дополняют клиническую картину заболевания объективной диагностической информацией, позволяющей прогнозировать дальнейшее состояние пациента.
Развитие техники, появление электроники и микроэлектроники привели к созданию высокочувствительных методов регистрации биологических сигналов и эффективных средств их обработки для получения диагностической информации.
Один из основных диагностических методов медицины критических состояний, связанных с применением технических средств, — это клинический мониторинг, дающий возможность врачу следить за изменением во времени физиологических показателей организма. Непрерывный контроль текущих значений физиологических показателей позволяет выявлять тенденции их изменения, определять отклонения показателей от нормы с целью предупреждения опасностей и осложнений, возникающих в процессе лечения.
Методы исследования физиологических процессов, применяемые при использовании аппаратуры клинического мониторинга, должны обеспечивать непрерывность регистрации биологических сигналов в реальном масштабе времени в сочетании с высокой диагностической ценностью показателей, получаемых в результате обработки сигналов.
Для медицины критических состояний главную роль играет слежение за жизненно важными биологическими сигналами, позволяющими определить показатели сердечно-сосудистой системы, ЦНС, функции внешнего дыхания.
Этим требованиям удовлетворяет ряд методов исследования физиологических систем организма, широко используемых в медицине для получения физиологической информации с помощью аппаратуры функциональной диагностики. Одним из таких методов является электрокардиография — метод исследования электрической активности сердца, осуществляемый с помощью регистрации биопотенциалов сердца на поверхности тела в стандартных точках (отведениях). При регистрации биопотенциалов сердца формируется запись изменений во времени электрической активности сердца — электрокардиограмма (ЭКГ), контурный анализ которой позволяет проводить диагностику целого ряда заболеваний и болезненных состояний. Электрокардиография используется для визуального наблюдения ЭКГ с целью диагностики возникающих нарушений, а также слежения за показателями вариабельности сердечного ритма, отражающими состояние регуляторных процессов в организме.
Развитие средств регистрации и методов обработки биологических сигналов, а также широкое использование микропроцессорной техники послужило объединению отдельных приборов измерения и контроля физиологических параметров в мониторные системы, позволяющие вести комплексную оценку состояния пациента.
Рис. 5.1. Структурное построение клинического монитора:
I — датчики физиологических параметров;
В клинических мониторных системах осуществляются сбор физиологических данных, анализ полученной информации, определение диагностических показателей и представление результатов в удобном для диагностических целей виде (рис.5.1).
Сбор данных в мониторных системах основан на регистрации биологических сигналов, определении их параметров, отражающих протекание физиологических процессов в организме, преобразовании полученных физиологических параметров в цифровую форму для дальнейшей обработки и анализа средствами вычислительной техники.
Физиологические параметры могут быть измерены при регистрации непосредственно как измеряемые физические величины (например, температура, давление, биоэлектрические потенциалы), либо как величины, характеризующие взаимодействие физиологических процессов организма с физическими полями (например, как величина ослабления прошедших через исследуемые ткани оптического излучения, ультразвука, электромагнитных волн).
Для регистрации и измерения физиологических параметров служат датчики, содержащие чувствительные элементы, преобразующие биологический сигнал исследуемого физиологического процесса в электрический сигнал.
Первичная обработка электрических сигналов датчиков (например, усиление сигналов, фильтрация помех, аналого-цифровое преобразование), измерение амплитудно-временных характеристик сигналов, позволяют в ряде случаев получить показатели, имеющие диагностическую ценность.
На основе слежения за изменением интегрального показателя состояния строятся простые и наглядные способы отображения информации. Например, в одной из таких систем на дисплей наблюдения за состоянием больных в палатах выводится план отделения с расположением палат и размещением в них пациентов. Каждое место в палате отображается на плане в виде цветной пиктограммы. Изменение цвета пиктограммы от зеленого к красному соответствует изменению показателя состояния пациента от нормы к “тревоге” и легко распознается медицинским персоналом, ведущим круглосуточное наблюдение.
В последние годы мониторные системы преобразуются в клинические информационные системы, обладающие широкими возможностями по использованию баз медицинских данных.
Положительным в использовании компьютерных сетей в медицинских учреждениях является и то, что соединение всех приборов осуществляется с помощью дешевого телефонного кабеля, а это существенно снижает стоимость оборудования клиники средствами мониторинга.
“Рабочая станция” становится общим коллектором данных, поступающих со всех мониторных приборов. Данные о жизненно важных физиологических показателях и параметрах передаются от рабочей станции на многодисплейные мониторы поста наблюдения за состоянием пациентов. Рабочая станция связывается с базой данных, являющейся ядром клинической информационной системы, что позволяет заносить данные пациента в “электронную” историю болезни, которая при необходимости записывается на пластиковую карточку, хранящуюся у пациента, или может быть распечатана в привычном для врача виде. Компьютерная сеть охватывает все источники информации клиники: приемное отделение, клинические лаборатории, кабинеты функциональной диагностики, получения медицинских изображений и др. Это позволяет концентрировать на рабочей станции все данные, относящиеся к пациенту.
Локальная сеть системы имеет выход в сеть телемедицины, которая, в свою очередь, дает возможность проводить консультации с ведущими специалистами других клиник. Терминалы системы могут быть установлены на любом рабочем месте врача, предоставляя ему всю необходимую информацию о пациенте. Имеется возможность пользования базами знаний, предоставляющими обширный справочно-информационный материал, а также стандартные программные приложения, позволяющие вести обработку медицинских данных.
Таким образом, современные системы клинического мониторинга осуществляют не только многопараметровый контроль за состоянием пациента, но и подсказывают решения по диагностике, выбору оптимальной тактики лечения и даже проведению неотложной интенсивной терапии.
Ценность использования систем мониторинга в клинической практике определяется следующими факторами:
• высокой точностью и объективностью получаемой диагностической информации;
• слежением за изменениями жизненно важных показателей организма в реальном масштабе времени, определяемым высоким быстродействием обработки физиологической информации;
• возможностью одновременной обработки изменений нескольких
физиологических параметров и установлением связи между ними;
• ранним выявлением признаков нарушения управления в системах
организма;
• наблюдением за изменениями диагностических показателей, являющихся производными от текущих значений физиологических параметров (например, слежение за изменением периферического сопротивления, сердечного выброса, индексов активности вегетативной регуляции и т. п.).
Перечисленные факторы делают методы и средства клинического мониторинга незаменимыми для эффективного ведения больных, находящихся в критических состояниях.
Мониторинг параметров АД может быть реализован путем использования косвенных методов измерения параметров давления крови с помощью окклюзионной манжетки. Наибольшее распространение в клинической практике получило измерение АД в плечевой артерии, при котором окклюзионная манжетка охватывает соответствующий участок правой или левой руки пациента. Увеличение давления воздуха в манжетке (компрессия) приводит к изменению артериального кровотока под манжеткой, а также в дистальном участке конечности. Если давление воздуха в манжетке превысит значение диастолическо-го давления крови, артериальный кровоток в руке дистальнее манжетки изменяет свои параметры.
Аускультативный метод измерения параметров АД или метод Н.С. Короткова (1905) основан на анализе характерных звуков, так называемых тонов Н.С. Короткова (далее тонов), регистрируемых в простейшем варианте с помощью фонендоскопа на дистальном отрезке артерии, непосредственно у нижнего края окклюзионной манжетки при определенном давлении воздуха в манжетке, регистрируемом манометром.
По методу Н.С. Короткова, первоначально при измерении АД давление в манжетке, охватывающей сосуд, увеличивают до полного прекращения кровотока (артериального пульса) в дистальной части руки. Затем включают плавную декомпрессию (стравливание воздуха из манжетки). В момент открытия артерии кровотоку начинают прослушиваться первые тоны. В этот же момент давление крови на вершине артериальной пульсации становится чуть больше давления воздуха в манжетке и артерия на короткое время “открывается”, порождая звуковые колебания. Давление в манжетке, отсчитываемое по показаниям манометра и соответствующее появлению первых тонов, принимается за систолическое АД. Происхождение регистрируемых тонов можно объяснить турбулентным движением крови по сжатому сосуду, а также неустойчивым поведением стенок после “открытия” сжатой артерии, приводящим к звуковым колебаниям характерного спектрального состава.
Следует отметить, что спектр сосудистых тонов расположен в более высокочастотной области, чем звуковые колебания, регистрируемые при анализе артериальных пульсаций давления. Поэтому выделение тонов можно осуществить автоматически путем частотной фильтрации сигналов микрофонного датчика, расположенного под манжеткой.
Метод Н.С. Короткова получил широкое распространение в клинической практике и используется при построении мониторов АД. Считается, что этот метод дает погрешность не более 2. 3 мм рт. ст. Измерение давления в манжетке осуществляется с помощью тензометрического или емкостного датчиков давления. Для обнаружения тонов Н.С. Короткова используются миниатюрные пьезомикрофоны, работающие в полосе частот 10. 801 Гц. Для снижения погрешностей измерений, обусловленных близостью спектров тонов и звуков артериальных пульсаций, попадающих в микрофон, а также для ослабления артефактов движения в мониторах АД используется дифференциальный метод выделения тонов. В нижней части окклюзионной манжетки устанавливается микрофон, состоящий из двух чувствительных элементов А и Б (рис. 5.2).
Рис. 5.2. Дифференциальный датчик тонов Н.С. Короткова
При снижении давления в манжетке до систолического значения, ниже манжетки регистрируются пульсации давления и тоны. Акустические характеристики манжетки таковы, что она плохо передает высокочастотные тоны, поэтому сигналы, регистрируемые микрофоном по каналам А и Б, будут различаться. По каналу А регистрируется весь спектр колебаний, в который входят пульсации давления, тоны, артефакты движения. По каналу Б регистрируются сигналы в диапазоне 0,5. 5 Гц, в который попадают только пульсации давления и артефакты движения.
21. Мехатронное устройство для определения упруго-диссипативных свойств кожи.
Для количественного описания физических свойств биологических тканей могут использоваться параметры, характеризующие упругие и диссипативные свойства исследуемой поверхности. Для определения свойств биологических тканей широкое применение получили устройства вибрационного типа, основанные на анализе особенностей изменения динамики поведения контактного элемента (индентора) в результате различного рода вибрационного взаимодействия с кожной поверхностью
Схема устройства для определения упруго-диссипативных свойств биологических тканей представлена на рис. 5.3.
Рис. 5.3. Схема устройства для определения механических свойств биологических тканей
Устройство состоит из корпуса 1, в котором консольно закреплена упругая направляющая 2 индентора 3, которая используется для запасания энергии, используемой для удара и для поджатия индентора, гарантирующего безотрывной режим колебаний контактного элемента с кожным покровом 10. На конце направляющей 2 установлены: индентор 3, датчик перемещения (используется датчик магнитного поля на эффекте Холла) 4, упор-ограничитель 5. В корпусе 1 крепятся постоянный магнит 6, спусковой электромагнит 7, винт регулировки чувствительности 8. Регулировка чувствительности необходима для проведения измерений у людей различного возраста и пола. Датчик перемещения 4 через блок аналого-цифрового цифроаналогового преобразователя подключен к ЭВМ 9.
Принцип работы заключен в следующем. На пусковой электромагнит подается электрическое напряжение, в результате чего индентор с датчиком притягивается в крайнее верхнее положение, регулируемое винтом 8. При этом упругая направляющая 2 изгибается, далее подается сигнал на выключение пускового электромагнита. Вследствие деформации направляющей индентор ударяет по тестируемому участку кожной поверхности, происходит совместное движение исследуемого участка кожи и индентора. Колебательный процесс индентора регистрируется датчиком Холла, сигнал с которого регистрируется в виде зависимости напряжения от времени. Для получения среднего результата измерений процесс удара и считывания данных повторяется определенное число раз. Этот способ позволяет исключить случайные погрешности измерений. Колебания напряжения, поступающего с датчика, считаются пропорциональными датчика Холла. По полученным данным с помощью специально разработанного алгоритма можно найти параметры, характеризующие упругие и диссипативные свойства исследуемой поверхности. Представленный прибор является мобильным устройством, что позволяет уменьшить время процедуры, а также значительно облегчить диагностику для пациента и оператора.
Это может быть выполнено путем непрерывного измерения определенных параметров с помощью медицинского монитора (например, путем непрерывного измерения показателей жизнедеятельности с помощью прикроватного монитора) и / или путем многократного выполнения медицинских тестов (таких как мониторинг уровня глюкозы в крови с помощью глюкометра у людей с глюкометром). сахарный диабет ).
СОДЕРЖАНИЕ
Классификация по целевому параметру
Мониторинг можно классифицировать по интересующей цели, в том числе:
Жизненно важные параметры
Медицинский монитор
Компоненты
Датчик
Датчики медицинских мониторов включают биосенсоры и механические датчики.
Компонент перевода
Компонент трансляции медицинских мониторов отвечает за преобразование сигналов от датчиков в формат, который может отображаться на устройстве отображения или передаваться на внешний дисплей или записывающее устройство.
Устройство отображения
Помимо отслеживания физиологических параметров во времени (ось X), цифровые медицинские дисплеи имеют автоматическое числовое считывание пиковых и / или средних параметров, отображаемых на экране.
Связи связи
Несколько моделей многопараметрических мониторов объединены в сеть, т. Е. Они могут отправлять свои выходные данные на центральную станцию мониторинга интенсивной терапии, где один сотрудник может одновременно наблюдать и реагировать на несколько прикроватных мониторов. Амбулаторная телеметрия также может быть достигнута с помощью портативных моделей с батарейным питанием, которые переносятся пациентом и которые передают свои данные через беспроводное соединение для передачи данных.
Прочие компоненты
Медицинский монитор также может иметь функцию подачи сигнала тревоги (например, с использованием звуковых сигналов), чтобы предупредить персонал, когда установлены определенные критерии, например, когда какой-либо параметр превышает пределы уровня или падает.
Мобильная техника
Интерпретация контролируемых параметров
Мониторинг клинических параметров в первую очередь предназначен для обнаружения изменений (или отсутствия изменений) в клиническом статусе человека. Например, параметр насыщения кислородом обычно отслеживается для обнаружения изменений дыхательной способности человека.
Изменение статуса по сравнению с вариабельностью теста
При мониторинге клинических параметров различия между результатами теста (или значениями постоянно контролируемого параметра после определенного интервала времени) могут отражать либо (или оба) фактическое изменение статуса состояния, либо вариабельность метода тестирования при повторном тестировании.
На практике вероятность того, что разница вызвана изменчивостью результатов повторного тестирования, почти наверняка может быть исключена, если разница больше заранее определенной «критической разницы». Эта «критическая разница» (CD) рассчитывается как:
Например, если у пациента уровень гемоглобина 100 г / л, аналитическая вариация ( CV a ) составляет 1,8%, а внутрииндивидуальная вариабельность CV i составляет 2,2%, то критическая разница составляет 8,1 г / л. Таким образом, для изменений менее 8 г / л по сравнению с предыдущим тестом, возможность того, что изменение полностью вызвано изменчивостью теста-ретеста, может потребоваться рассмотреть в дополнение к рассмотрению эффектов, например, болезней или лечения.
| Натрий | 3% |
| Калий | 14% |
| Хлористый | 4% |
| Мочевина | 30% |
| Креатинин | 14% |
| Кальций | 5% |
| Альбумин | 8% |
| Глюкоза натощак | 15% |
| Амилаза | 30% |
| Карциноэмбриональный антиген | 69% |
| С-реактивный белок | 43% |
| Гликированный гемоглобин | 21% |
| Гемоглобин | 8% |
| Эритроциты | 10% |
| Лейкоциты | 32% |
| Тромбоциты | 25% |
| Если не указано иное, то критические значения приведены во Фрейзере 1989 г. | |
Критические различия для других тестов включают концентрацию альбумина в моче ранним утром с критической разницей в 40%.
Техники в разработке
Примеры и приложения
Цикл разработки в медицине чрезвычайно долгий, до 20 лет, из-за необходимости получения одобрения Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), поэтому многие решения для мониторинга лекарственных средств сегодня недоступны в традиционной медицине.
Мониторинг что это такое простыми словами в медицине
СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА В МЕДИЦИНЕ КРИТИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ
Общие принципы клинического мониторинга
Эффективность современных медицинских технологий тесно связана с совершенствованием методов и инструментальных средств объективного контроля состояния пациентов в процессе лечения.
В медицине критических состояний проблема непрерывного контроля диагностической информации занимает особое место, так как в этой области медицины слежение за текущим состоянием пациента может иметь жизненно важное значение.
Построение инструментальных средств диагностики состояния пациентов основано на регистрации физиологических данных и их последующей оценке с целью определения показателей, характеризующих работу важнейших систем организма.
Развитие техники, появление электроники и микроэлектроники, привело к созданию высокочувствительных методов регистрации биологических сигналов и эффективных средств их обработки для получения диагностической информации.
Биологические сигналы представляют собой разнообразные по характеру (электрические, механические, химические, и др.) проявления деятельности физиологических систем организма. Определение параметров и характеристик биологических сигналов и их оценка дополняет клиническую картину заболевания объективной диагностической информацией, позволяющей прогнозировать развитие состояния пациента.
Одним из основных методов медицины критических состояний является клинический мониторинг (от лат. monitor-предостерегающий), предполагающий непрерывный контроль состояния пациента на основе регистрации биологических сигналов и оценки диагностических показателей организма с целью выявления отклонения показателей от нормы, предупреждения опасностей и осложнений, возникающих в процессе лечения.
Методы исследования физиологических процессов, используемые в аппаратуре клинического мониторинга, должны обеспечивать непрерывность регистрации биологических сигналов в реальном масштабе времени в сочетании с высокой диагностической ценностью показателей, получаемых в результате обработки сигналов.
Этим требованиям удовлетворяет ряд методов получения физиологической информации, которые широко используются в медицине для целей функциональной диагностики.
Наиболее важными из них являются методы контроля показателей сердечно-сосудистой системы, ЦНС, функции внешнего дыхания.
При мониторинге параметров гемодинамики (частоты сердечных сокращений (ЧСС), ударного объема, общего периферического сопротивления, параметров венозного отдела кровообращения и др.) оценивается пульсирующая составляющая сопротивления тканей, обусловленная изменением интенсивности кровотока.
При мониторинге содержания и распределения жидкости в организме оценке подвергается базовая составляющая сопротивления тела на различных частотах.
В многоканальных мониторах метод дополнительно используется для слежения за параметрами дыхания, например, частотой дыхания (ЧД).
Развитие средств регистрации и методов обработки биологических сигналов, а также широкое использование микропроцессорной техники привело к объединению отдельных приборов измерения и контроля физиологических параметров в многофункциональные мониторные системы, позволяющие вести комплексную оценку состояния пациента.
1-датчики физиологических параметров
2-блок первичной обработки данных
3-блок анализа информации
4-регистратор
5-дисплей
6-память
В клинических мониторных системах осуществляется сбор физиологических данных, анализ полученной информации, определение диагностических показателей с представлением результатов в удобном для восприятия виде (рис.1).
Сбор данных в мониторных системах основан на регистрации биологических сигналов, то есть преобразовании сигналов, отражающих функционирование физиологических систем в форму, удобную для дальнейшей обработки и анализа.
Физиологические параметры могут быть определены либо непосредственно, как измеряемые физические величины, например, температура, давление, биоэлектрические потенциалы, либо как величины, характеризующие взаимодействие физиологических процессов организма с физическими полями, например, величина ослабления прошедших через исследуемые ткани оптического излучения, ультразвука, электромагнитных волн.
Для регистрации и измерения физиологических параметров служат датчики, содержащие чувствительные элементы, преобразующие исследуемый физиологический параметр в электрический сигнал.
Анализ данных в мониторах включает первичную обработку электрических сигналов датчиков, например, усиление сигналов, фильтрацию помех, аналого-цифровое преобразование, измерение характеристик сигналов, имеющих диагностическую ценность.
Простейшим вариантом анализа данных, используемым в прикроватных мониторах является пороговый контроль величины текущих значений физиологических параметров с включением тревожной сигнализации при приближении значения контролируемого параметра к заранее заданной, “опасной”, величине.
После первичной обработки биологических сигналов анализ данных в мониторных системах ведется с помощью средств микропроцессорной техники, которая предоставляет большие возможности по реализации сложных диагностических алгоритмов обработки физиологической информации, в частности, проведение спектрального, статистического, регрессионного и др. методов математического анализа.
Цифровая обработка сигналов в современных мониторах позволяет провести сложный многопараметровый анализ поступающей физиологической информации, что приводит к снижению влияния артефактов, возникающих при регистрации сигналов.
Использование компьютерных средств обработки данных дает возможность предоставлять всю информацию, поступающую от аппаратуры в удобном для врача виде. В «интеллектуальных» мониторах осуществляется переход от контроля отдельных физиологических параметров к наблюдению за изменениями интегральных показателей, характеризующих состояние пациента.
Интегральный показатель состояния может быть определен по способу формирования обобщенного критерия на основе меры отклонения частных критериев от “идеальной” альтернативы. В качестве меры обобщенного критерия состояния может быть использована степень соответствия значений физиологических параметров, в рассматриваемый момент времени, границам их динамической нормы.
Величина интегрального показателя состояния может быть определена как минимальное расстояние между точкой многомерного пространства нормированных значений физиологических параметров и областью данного пространства, соответствующей динамической норме. Относительное изменение расстояния, определяемое в различные моменты времени характеризует динамику изменения состояния пациента.
На основе слежения за изменением интегрального показателя состояния строятся простые и наглядные способы отображения информации. Например, в одной из таких систем на дисплей наблюдения за состоянием больных в палатах выводится план отделения с расположением палат и размещением в них пациентов. Каждое место в палате отображается на плане в виде цветной пиктограммы. Изменение цвета пиктограммы от зеленного к красному соответствует изменению показателя состояния пациента от нормы к “тревоге” и легко распознается медицинским персоналом, ведущим круглосуточное наблюдение.
В последние годы мониторные системы преобразуются в клинические информационные системы, обладающие широкими возможностями по использованию баз медицинских данных.
Удобство использования компьютерных сетей в медицинских учреждениях заключается в том, что соединение всех приборов осуществляется с помощью дешевого телефонного кабеля, что существенно снижает стоимость оборудования клиники средствами мониторинга.
Рабочая станция является общим коллектором данных, поступающих со всех приборов. Данные о жизненно важных физиологических параметрах передаются от рабочей станции на многодисплейные мониторы поста наблюдения за состоянием пациентов. База данных, являющаяся ядром клинической информационной системы, позволяет заносить данные пациента в “электронную” историю болезни, которая может быть распечатана в привычном для врача виде. Компьютерная сеть охватывает все источники информации в клинике: приемное отделение, клинические лаборатории, кабинеты функциональной диагностики, получения медицинских изображений и др., что позволяет концентрировать все данные относящиеся к пациенту на рабочей станции.
Локальная сеть системы имеет выход в сеть телемедицы, что дает возможность проводить консультации с ведущими специалистами других клиник. Терминалы системы могут быть установлены на любом рабочем месте врача, предоставляя ему всю необходимую информацию о пациенте. Имеется возможность включение баз знаний, предоставляющих обширный справочно-информационный материал, а также стандартные программные приложения, позволяющие вести обработку медицинских данных.
Таким образом, современные системы клинического мониторинга осуществляют не только многопараметровый контроль состояния пациента, но и подсказывают решения по диагностике, выбору оптимальной тактики лечения и даже по проведению неотложной интенсивной терапии.
Ценность использования систем мониторинга для клинической практики определяется следующими факторами:
-высокой точностью и объективностью получаемой диагностической информации;
-cлежением за изменениями жизненно важных параметров организма в реальном масштабе времени, определяемым высоким быстродействием обработки физиологической информации;
-возможностью одновременной обработки изменений нескольких физиологических параметров и установлением связи между ними;
-ранним выявлением признаков нарушения управления в системах организма;
-наблюдением за изменениями диагностических показателей, являющихся производными от текущих значений физиологических параметров (например, слежение за изменением периферического сопротивления, сердечного выброса, индексов активности вегетативной регуляции и т.п.).
Данные возможности делают методы и средства клинического мониторинга незаменимым фактором, без которого невозможно эффективное ведение больных, находящихся в критических состояниях.
Клинический мониторинг в медицине критических состояний может включать несколько направлений / 1 / :
контроль физиологических функций пациента, например, контроль частоты сердечных сокращений при электрической нестабильности сердца с включением сигнала тревоги при выходе парметра за установленные границы и автоматическое включение электрокардиостимулятора или дефибрилятора;
Результаты клинического мониторинга позволяют более точно оценить состояние пациента, а также дают возможность реализации систем управления состоянием путем автоматического дозирования лечебных воздействий.
Методы и средства анестезиологического мониторинга
Появление в клинической практике современной наркозно-дыхательной аппаратуры, систем искусственного кровообращения и гипотермии, аппаратуры для временного замещения функций отдельных органов привело к созданию эффективных методов управления состоянием организма при проведении длительных хирургических операций / 2 /. В этих условиях становится необходимым непрерывное слежение за изменением физиологических показателей, отражающих реакцию организма на развитие операционного стресса, действие наркоза, изменение факторов внешней среды.
Использование для этой цели систем клинического мониторинга рассматривается в анестезиологии, прежде всего, как необходимая мера по обеспечению безопасности пациента во время наркоза Мониторинг позволяет предупредить развитие осложнений, возникающих во время наркоза и в послеоперационном периоде, в первую очередь, за счет ранней диагностики состояния наиболее важных систем организма и проведения соответствующих действий до появления у больного выраженных патофизиологических и метаболических изменений / 3,4 /.
Выбор физиологических параметров и показателей для систем анестезиологического мониторинга определяется их информационными возможностями по оценке действия хирургического стресса на организм больного и его реакции на наркоз.
Подавление нежелательных реакций на операционную травму при комбинированном наркозе осуществляется путем использования препаратов, вызывающих: торможение восприятия, блокаду болевых ощущений, торможение вегетативных реакций, выключение двигательной активности ( рис. 2).
Недостаточная глубина наркоза может привести к централизации кровообращения из-за спазма периферических сосудов, роста периферического сосудистого сопротивления и падения сердечного выброса. Может развиться артериальная гипоксемия, что приводит к серьезным осложнениям. В то же время чрезмерное увеличение доз анальгетиков и нейролептиков приводит к неблагоприятным влияниям, проявляющимся наиболее полно в послеоперационном периоде.
Поэтому в процессе управления кровообращением, газообменом, метаболизмом во время наркоза требуется мониторный контроль и оценка физиологических показателей, характеризующих глубину анестезии, параметры гемодинамики, внешнего дыхания, нейромышечной передачи, терморегуляции ( рис.3).
На основе анализа информативности физиологических показателей, а также ретроспективного анализа анестезиологических ошибок и осложнений разработаны рекомендации, регламентирующие параметры мониторинга в различных ситуациях / 5,6 /.
Определены стандарты мониторинга, содержащие необходимые методы и средства контроля физиологических показателей, вошедшие в законодательные акты здравоохранения развитых стран. Типичным примером таких требований является стандарт Гарвардской медицинской школы / 5 /, который подразделяет средства мониторинга на ряд категорий.
К обязательным средствам отнесены: пульсоксиметрия, капнометрия, инвазивное измерение параметров гемодинамики.
Необходимые средства: регистрация и обработка ЭКГ, слежение за величиной сердечного выброса, анализ концентрации ингалируемого кислорода, неинвазивное измерение артериального давления.
К категории полезных средств отнесен мониторинг температуры и состояния нейромышечного блока.
В операционных, послеоперационных палатах, отделениях реанимации и интенсивной терапии требования к составу средств мониторинга различны. В послеоперационных палатах важное значение имеет контроль углекислого газа в выдыхаемом воздухе как средство предупреждения осложнений, вызываемых гипоксемией, остановкой дыхания или нарушением легочной вентиляции. В палатах интенсивной терапии этот контроль помогает быстро выявить нарушения вентиляции при астме, хронических обструктивных заболеваниях легких и коме.
Важной функцией анестезиологических мониторов является, наряду с непрерывным контролем и отображением физиологической информации, автоматическое выявление угрожающих состояний во время наркоза и подача сигналов тревоги.
Повышение требований к мониторам, особенно по точности измерения физиологических параметров, связано, в последние годы, с переходом на новое поколение средств ингаляционного наркоза и внутривенной анестезии, позволяющих осуществить точное динамическое дозирование вводимых препаратов. Управление состоянием пациента становится более гибким, позволяя поддерживать адекватную глубину наркоза на различных этапах операции.
Привычные для анестезиолога стетоскоп, сфигмоманометр и электрокардиоскоп вытесняются в настоящее время пульсоксиметрами, анализаторами выдыхаемого газа, системами обработки ЭКГ и вызванных потенциалов мозга, анализаторами нейромышечного блока и многими другими приборами.
Современная наркозно-дыхательная аппаратура включает в себя блоки задания программы анестезии и контроля параметров респиратора, испарителя, смесителя газов. Появились дисплеи, показывающие динамику дыхательных объемов, изменения концентрации газов, анестезирующих агентов.
Использование компьютерных средств позволяет следить за изменением таких интегральных показателей состояния, как глубина наркоза, степень нейромышечного блока, активность вегетативной нервной системы, наиболее полно отражающих состояние пациента во время анестезии.
Автоматическое ведение протокола анестезии позволяет получить полную картину наркоза в едином формате для любых операций, что важно для дальнейшего анализа, накопления базы данных, проведения клинических исследований, обучения специалистов / 7 /.
В 90-е годы в медицинском приборостроении окончательно сформировалась концепция интеграции всей аппаратуры, относящейся к ведению наркоза, в единый комплекс, так называемую рабочую станцию, включающую ПЭВМ / 8 /.
Анестезиологические рабочие станции позволяют повысить безопасность пациента во время наркоза и в этом заключается их главная особенность. Данные мониторинга пациента и параметры анестезии выводятся на один дисплей, что позволяет анестезиологу наблюдать картину течения анестезии полностью и, не распыляясь на наблюдения отдельных приборов, больше внимания уделить больному. Повышается надежность использования наркозно-дыхательной аппаратуры за счет ее непрерывного контроля, автоматического определения неисправностей или ухудшения параметров функционирования и своевременного обслуживания или ремонта. Рабочая станция обладает развитым программным обеспечением, дружественным интерфейсом, что делает ее легкой в работе. В то же время программное обеспечение станции просто модернизируется при введении в систему новых средств мониторинга и новых методик лечения больных.
Известные производители наркозно-дыхательной аппаратуры, такие как Drager, Datex, Gambro Engstrom, включают мониторные системы с автоматическим ведением протокола анестезии в наркозно-дыхательную аппаратуру, создавая единый комплекс.
По оценкам экспертов, рынок анестезиологических мониторов является наиболее динамично развивающимся. Так, в 1994 году объем продаж одних только мониторов для слежения за газовым составом крови вырос на 50%, что составило 54 млн.долларов США / 9,10 /.
Такое положение на рынке стимулирует интенсивные исследования в области разработки новых методов и технических средств оценки состояния организма пациента во время операции.
Помимо традиционных методов мониторинга на сегодняшний день введены новые методы, в которых оценка состояния пациента ведется на основе анализа электроэнцефалограммы, кислотно-щелочных показателей крови, содержания воды в легких.
В настоящее время практически все страны с развитой медицинской и электронной промышленностью выпускают компьютеризированные мониторные системы для анестезиологии, отличающиеся набором исследуемых показателей, способом представления информации, структурным построением, cервисными функциями. Ведущими производителями мониторных систем клинического назначения по маркетинговому анализу 1995 г. являются фирмы: Hewlett-Packard (USA), Spacelabs Medical (USA), Nihon Kohden (Japan), Critikon/J&J (USA), Marquette Electronics ( USA), Siemens Medical (Germany), Datascope ( USA), Protocol Systems (USA). В таблице 1 приведены основные данные мониторной аппаратуры этих фирм / 11 /.
Фирма Datex / 12 / разработала анестезиологический монитор AS/3tm в котором контролируются ЭКГ в трех отведениях с анализом сегмента ST, ЧСС, SpO2 с диагностической плетизмограммой, инвазивное давление в двух точках, неинвазивное артериальное давление, сердечный выброс, концентрации газов: CO2, O2, N2O, анестезирующие агенты с их автоматической идентификацией. Параметры состояния пациента и физиологические кривые выводятся на символьно-графический дисплей. При выходе параметров за установленные границы выдается сигнал тревоги, имеющий 3 цвета на экране дисплея и 3 типа звучания, которые соответствуют 3 уровням опасности для пациента.
Фирмой Marquette Electronics разработана интегрированная система UNITLY / 13 / включающая мониторы пациента TRAM, устанавливаемые в операционных или в палатах интенсивной терапии, центральный монитор контроля, клиническую информационную систему, телеметрический канал контроля, развитую систему тревожной сигнализации с использованием звуковых сигналов, световых табло и пейджеров для медицинского персонала.
Все устройства соединены в компьютерную сеть, позволяющую осуществлять быстрый доступ к информации с различных рабочих мест. Монитор пациента позволяет регистрировать ЭКГ, определять параметры ЭКГ, многоточечное инвазивное и неинвазивное давление крови, температуру, частоту дыхания и периферического пульса, сатурацию кислорода, параметры сердечного выброса.
Интегрированная система анестезии EAS 9010 (Gambro Engstron) / 14 / включает аппаратуру ИВЛ, смеситель газов, испаритель, монитор параметров анестезии. Система позволяет использовать монитор пациента Hewlett Packard с полным подбором физиологических данных с автоматической записью и слежением за состоянием.
Аппаратура мониторинга параметров анестезии позволяет контролировать давление дыхательной газовой смеси в дыхательном контуре пациента, объемы дыхания, концентрации кислорода, закиси азота, углекислого газа и анестезирующих агентов, что облегчает использование и повышает безопасность в работе. Особенностью системы является возможность слежения за величинами концентрации анестетиков в конечной фазе выдоха.
PC Monitor
Express Monitor
НД-неинвазивное измерение артериального давления крови,
Совершенствование средств измерительной техники и методов обработки физиологической информации открывает новые возможности в диагностике состояния пациентов во время наркоза. За последние пять лет в практике анестезиологического мониторинга появился целый ряд новых методов физиологических исследований:
-оценка глубины наркоза путем контроля слуховых вызванных потенциалов мозга или с помощью биспектрального анализа ЭЭГ в реальном масштабе времени;
-внутрисосудистые измерения сатурации кислорода с помощью катетеров с волоконно-оптическими датчиками для определения артериовенозной разности по сатурации кислорода;
-определение сатурации кислорода в сосудах головного мозга с помощью транскраниальных датчиков;
-определение региональной сатурации кислорода у плода при мониторинге в родах;
-интраоперационное измерение параметров потока крови с помощью цветной допплеровской системы с высоким разрешением;
-неинвазивный мониторинг сердечного выброса импедансным или фотоплетизмографическим способом.
Данные методики позволяют существенно повысить эффективность использования клинического мониторинга в медицине критических состояний.