Назначение, блок-схема и принцип действия УЗ эхолокатора.

Назначение, блок-схема и принцип действия уз-го эхолокатора.Работа УЗ-эхолокатора основана на отражении УЗ на границе неоднородности и нормальной ткани. Частота УЗ, применяемого в эхолокации, равна 10⁶ Гц, на 3 порядка (в 1000 раз) больше частоты слышимого звука, что определяет малую длину волны УЗ (примерно 1 мм.). Эхолокатор состоит из задающего генератора, пьезоэлектрического датчика, приемника усилителя отраженных сигналов, индикатора, выполненного на электронно-лучевой трубке, блока развертки и синхронизатора. блок-схема. Задающий генератор формирует высокочастотный электрический сигнал посылки, который поступает на пьезодатчик. В датчике этот сигнал преобразуется в УЗ-волны(обратный пьезоэффект), которые излучаются в исследуемую среду. Отраженные от границы раздела двух сред, эти волны попадают на пьезодатчик в момент паузы, происходит преобразование УЗ в электрический сигнал (прямой пьезоэфффект). Отраженный сигнал, воспринятый тем же пьезодатчиком после усиления в приемнике-усилителе поступает на индикатор. Синхронизатор служит для одномоментного запуска развертки луча в электронно-лучевой трубке (индикаторе) и посылки в исследуемую среду УЗ-волны. Одновременно с испусканием импульса посылки датчиком этот импульс появляется на экране эхолокатора. Время, за которое электронный луч на экране индикатора пройдет путь от начальной точки до прихода отраженного импульса, равно времени прохождения УЗ-волны от датчика до места отражения и обратно – до поверхности датчика. Таким образом, чем глубже в тканях организма находится граница раздела двух сред, и чем меньше скорость распространения УЗ в среде, тем позже придет отраженная УЗ – волна к датчику, и, следовательно, тем больше будет расстояние от начальной точки развертки(начала испускаемого импульса) на индикаторе до начала импульса отраженной волны. Иными словами, по расстоянию от начала развертки до отраженного импульса на экране прибора, можно судить о глубине границы раздела двух сред в тканях организма и о свойствах сред, через которые УЗ проходит: t=2 l/c. , где t-время, прошедшее с момента посылки УЗ-сигнала до его приема, с – скорость распространения сигнала в данной среде, l – расстояние от поверхности до раздела исследуемых сред

23. Предел разрешения УЗ-эхолокатора. Одной из важнейших характеристик эхолокатора является его предел разрешения. Предел разрешения – это минимальное расстояние между двумя отражающимися структурами, от которых можно зарегистрировать два раздельных отраженных сигнала. Предел разрешения ∆l = n /2, где = c/v- длина в посылке, n- число периодов в посылке, с- скорость распространения УЗ-сигнала в данной среде, v- частота УЗ- колебаний, n - длина посылки.

24. Классификация медицинской электронной аппаратуры.Современную медицину без медицинского электронного оборудования представить себе сложно. Эффективные методы лечения хронических заболеваний, пересадка донорских органов и проведение сложнейших операций возможны только благодаря качественному электронному медицинскому оборудованию. С помощью него опытные специалисты в области медицины творят настоящие чудеса. Однако не следует забывать и о безопасности пациента и медперсонала при работе с электронным оборудование. Поэтому эксплуатация такого оборудования возможно при условии, если в медучреждении имеется щит заземления. Все электронные медицинские приборы классифицируются по нескольким группам: 1) диагностические; 2) предназначенные для лечения; 3) компьютеры для обработки и хранения медицинской информации. Любой электронный медицинский прибор должен соответствовать безопасности по ряду предъявляемым критериям. Выделяют несколько классов безопасности, которые гарантирует медицинскому персоналу и пациенту безопасность от получения электрической травмы: 0, 1, 2 и 3 класс. Как правило, в медицинском электронном оборудовании используются различные полупроводниковые элементы – диоды, транзисторы. В частности диод д предназначен для использования в преобразователях энергии, электрогенераторах и в цепях переменного тока. Данный полупроводник по своей электропроводности занимает промежуточное положение между изолятором и полупроводником. Дело в том, что зона электропроводности и валентная зона в металлах могут перекрываться. Электронами электропроводности являются электроны зоны валентной. Так как у металлов подобных электронов много, то они являются отличными проводниками тока. В изоляторах энергетический уровень валентной зоны электронами заполнен полностью, а полоса электропроводности пустая. Две этих полосы между собой разделены запрещенной энергетической полосой, которую при комнатной температуре электроны не могут преодолеть и переместиться в зону электропроводности, что оберегает человека от поражения током. Однако очень часто используются и усилители электрического тока - силовые тиристоры. Они широко применяются в электрооборудовании для усиления напряжения, силы и мощности электрического тока. Располагают тиристоры в цепях усилителя в нескольких режимах. Как правило, они используются в медицинских приборах, требующих повышенного напряжения для бесперебойной работы.

25. Диагностические электронные системы. Классификация, назначение, основные требования, предъявляемые к УСМИ.Медицинская электроника - это область электротехники, которая занимается разработкой, изготовлением и эксплуатацией электронных приборов для диагностики, лечения и профилактики заболеваний. Устройства съема медицинской информации (УСМИ) – это устройства, обеспечивающие получение сигналов, связанных с явлениями и процессами, происходящими в живых организмах. Основные требования, предъявляемые к УСМИ: 1) минимум искажения полезного сигнала; 2) максимальная помехозащищенность; 3) Удобство размещения в необходимом для измерения месте; 4) отсутствие раздражающего действия; 5) возможность многократного использования и стерилизации без изменения характеристик. 

26. Электроды: виды электродов, применение.Электроды - это проводники специальной формы для съема электрических сигналов реально существующих в организме. Электроды как устройства съема различаются: 1. По виду регистрируемого сигнала (ЭКГ, ЭМГ, ЭЭГ, ЭГГ, ЭОГ и др.). 2. По материалу (металлические, угольные, стеклянные). Стеклянные правильно называть электролитическими, т. к. проводником является раствор электролита (KCl и др.), который заключен в стеклянную канюлю. 3. По конструкции (плоские, игольчатые, многоточечные). 4. По площади (чем меньше площадь, тем более локально отводятся биопотенциалы). 5. По назначению: одноразовые - используются в кабинете функциональной диагностики; длительного наблюдения - в палатах реанимации; динамического наблюдения - в физиологии труда и спорта; экстренного применения - скорая помощь. 6. По месту расположения (поверхностные и вкалывающие). Поверхностные электроды должны иметь контактное сопротивление 10 – 15 кОм, поэтому их накладывают через токопроводящие пасты и прокладки.

27. Датчики: виды датчиков, метрологические характеристики датчиков.ДАТЧИКИ - это УСМИ, которые своим чувствительным элементом реагируют на воздействие измеряемой величины и осуществляют преобразование этого воздействия в форму, удобную для последующего усиления, регистрации, обработки (как правило в электрические сигналы) В энергетических датчиках создается немодулированный (с неменяющимися параметрами) поток энергии. Измеряемый параметр изменяет этот поток (модулирует), эти изменения регистрируются чувствительным элементом. Таким образом, общую схему измерения энергетическими датчиками можно представить так: источник энергии - объект исследования – чувствительный элемент. Для правильного использования датчиков необходимо знать их метрологические характеристики. Датчики должны периодически проверяться метрологическими службами. К метрологическим характеристикам относятся: 1. Чувствительность - это изменение выходного сигнала при изменении входного сигнала на единицу. 2. Предел чувствительности - минимальное значение изменения входного сигнала, которое можно зарегистрировать с помощью датчика. 3. Динамический диапазон - диапазон входных неэлектрических величин от предела чувствительности до максимального значения, регистрируемого датчиком без искажения. 4. Погрешность - разность между измеренным и действительным значением величины. 5. Время реакции (инерционность) показывает, на сколько величина выходного сигнала датчика отстает по времени (по фазе) от входного.

28. Устройства УОРМИ. Классификация, назначение.Устройства отображения и регистрации медицинской информации (УОРМИ) позволяют получать в графической или иной форме характеристики параметров контролируемого объекта. Устройства отображения осуществляют временное представление информации, а устройства регистрации позволяют длительное время хранить информацию и многократно обращаться к ней для последующей обработки и более глубокого анализа. Аналоговые регистрирующие и отображающие устройства применяются для представления информации об изменении одного или нескольких параметров, которые желательно контролировать непрерывно (например, при регистрации ЭКГ). Действие аналоговых УОРМИ основано на общем принципе действие постоянного магнитного поля на проводник с током.

29. Надежность мед.аппаратуры: вероятность безотказной работы.

Медицинская аппаратура должна нормально функционировать. Это требование, однако, не всегда выполняется, говоря точнее, такое требование не может выполняться сколь угодно долго, если не принимать специальных мер. Врач, использующий медицинскую аппаратуру, должен иметь представление о вероятности отказа эксплуатируемого изделия, т.е. о вероятности порчи прибора (аппарата) или его частей, превышения или понижения допустимых параметров. Устройство, не отвечающее техническим условиям, становится неработоспособным. Отремонтировав, его можно сделать вновь работоспособным. Во многих случаях достаточно заменить лампу или резистор, чтобы изделие вновь функционировало нормально, однако может быть и так, что аппаратура оказывается настолько устаревшей и изношенной, что экономически нецелесообразно ее ремонтировать (восстанавливать). В связи с этим медицинский персонал должен иметь представление о ремонтопригодности аппаратуры и долговечности ее частей. Способность изделия не отказывать в работе в заданных условиях эксплуатации и сохранять свою работоспособность в течение заданного интервала времени характеризуют обобщающим термином «надежность». Для медицинской аппаратуры проблема надежности особенно актуальна, так как выход приборов и аппаратов из строя может привести не только к экономическим потерям, но и к гибели пациентов. Способность аппаратуры к безотказной работе зависит от многих причин, учесть действие которых практически невозможно, поэтому количественная оценка надежности имеет вероятностный характер. Так, например, важным параметром является вероятность безотказной работы. Она оценивается экспериментально отношением числа N работающих (не испортившихся) за время t изделий к общему числу N₀ испытывавшихся изделий: P(t)=N(t)/N₀. Эта характеристика оценивает возможность сохранения изделием работоспособности в заданном интервале времени.

30. Интенсивность отказов, харак-ки трех периодов работы мед.аппаратуры. Помимо вероятности безотказной работы количественным показателем надежности является интенсивность отказов λ(i). Этот показатель равен отношению числа отказов dN к произведению времени dt на общее число N работающих элементов: λ=-(dN/(Ndt)). Знак «-» поставлен в связи с тем, что dN<0, т.к.число работающих изделий убывает со временем. Функция λ может иметь различный вид. Наиболее характерная ее форма: здесь заметны три области: I – период приработки, когда «выжигаются» дефектные элементы изделия, проявляются скрытые пороки, возникшие в процессе изготовления деталей. Интенсивность отказов при этом может быть достаточно велика. II – период нормальной эксплуатации, интенсивность отказов значительное время может сохранять постоянное значение. На этот период следует планировать нормальную эксплуатацию аппаратуры. III- период старения, интенсивность отказов возрастает со временем благодаря влиянию старения материалов и износа элементов.

31. Связь между вероятностью безотказной работы и интенсивностью отказов.Между вероятностью безотказной работы Р и интенсивностью отказов λ существует определенная связь: P(t)=e^-λt. Таким образом, при постоянной интенсивности отказов получаем экспоненциальный закон изменения со временем вероятности безотказной работы. Этот закон можно использовать для оценки надежности мед. аппаратуры.В зависимости от возможных последствий отказа в процессе эксплуатации мед. изделия подразделяются на 3 класса: А – изделия, отказ которых представляет непосредственную опасность для жизни пациента или персонала. Вероятность безотказной работы изделий этого класса должна быть не менее 0,99 в течение наработки между планово-предупредительными техническими обслуживаниями, а для изделий, не подлежащих технич. обслуживаниям (ремонт, проверка), - в течение установленного для них срока службы. Сюда относятся приборы для наблюдения за жизненно важными функциями больного, аппараты искусственного дыхания и кровообращения и др. Б - изделия, отказ которых вызывает искажение информации о состоянии организма или окружающей среды, не приводящее к непосредственной опасности для жизни пациента или персонала, либо вызывает необходимость немедленного использования аналогичного по функциональному назначению изделия, находящегося в режиме ожидания. Вероятность безотказной работы изделий этого класса должна быть не менее 0,8. К таким изделиям относятся системы, следящие за больными, аппараты для стимуляции сердечной деятельности и др. В - изделия, отказ которых снижает эффективность или задерживает лечебно-диагностический процесс в некритических ситуациях, либо повышает нагрузку на медицинский или обслуживающий персонал, либо приводит только к материальному ущербу. К этому классу относится большая часть диагностической и физиотерапевтической аппаратуры, инструментарий и др.

32. Оценка безопасности и защита от ультразвука. В отсутствие адекватной информации, на основе которой должны быть установлены максимально допустимые дозы при применении ультразвука в медицине, было бы полезным выдвинуть некоторые критерии для правильного применения ультразвука. ряд критериев может быть обобщен следующим образом: 1.Оператор должен использовать минимальные интенсивности и экспозиции, позволяющие получить у пациентов желаемый клинический эффект; 2.Обслуживающий персонал не должен облучаться без необходимости;3.Все процедуры должны выполняются хорошо обученным персоналом или под его руководством. Если следовать этим рекомендациям, то ультразвук можно эффективно использовать в медицине с большой уверенностью в его безопасности. Известно, что при этом запускается цепь сложных физических и химических процессов. Внутриклеточные жидкости меняют электропроводность и кислотность, изменяется проницаемость клеточных мембран. Некоторое представление об этих событиях дает обработка крови ультразвуком. После такой обработки кровь приобретает новые свойства – активизируются защитные силы организма, повышается его сопротивляемость инфекциям, радиации, даже стрессу. Аналогичный эффект наблюдается при аутогемотерапии – вливании человеку небольшой порции его собственной крови. Эксперименты на животных показывают, что ультразвук не оказывает мутагенного или канцерогенного действия на клетки – время его воздействия и интенсивность настолько незначительны, что такой риск практически сводится к нулю. Так что все опасения относительно вредного влияния ультразвука не имеют под собой почву. И, тем не менее, врачи, основываясь на многолетнем опыте использования ультразвука, установили некоторые противопоказания для ультразвуковой терапии. Это- острые интоксикации, болезни крови, ишемическая болезнь сердца со стенокардией, тромбофлебит, склонность к кровотечениям, пониженное артериальное давление, органические заболевания центральной нервной системы, выраженные невротические и эндокринные расстройства. После многолетних дискуссий, приняли, что при беременности ультразвуковое лечение назначать также не рекомендуется.