Физическая и функциональная классификация. Примеры оборудования

   Большинство измерений в медицине является измерения­ми физических или физико-химических величин. В коли­чественной диагностике - давление крови, временная зависимость биопотенциалов, оптическая сила глаза и др. В лабораторных анали­зах - вязкость крови, концентрация сахара в моче и др.   При лечении важно знать дозу ионизирующего излучения, силу тока при гальва­низации, интенсивность ультразвука и т. д. Отсутствие какой-либо информации подобного рода может не только снизить лечебный эффект, но и оказать пагубное действие при лечении. Количествен­ная оценка параметров среды, окружающей человека (влажность, температура, атмосферное давление), является необходимым усло­вием профилактики заболеваний, климатического лечения.

   Измерения параметров биообъектов достаточно сложны. Это обусловлено:

 - малыми абсолютными значениями измеряемых величин;

 - большими значениями внутренних шумов, обусловленных одновременной работой многих подсистем

 - большими значениями внешних помех и наводок;

 - сложностями с надежной фиксацией измерительных преобразователей и определением их точного местоположения;

 - нестабильностью и нестационарностью результатов, получаемых с помощью измерительных преобразователей;

 - недостаточно хорошей воспроизводимостью результатов, получаемых с помощью одной и той же аппаратуры.

   При получении информации биомедицинского характера приходится решать проблемы методического характера (разработка метода исследования), а также ряд технических задач, связанных с созданием конкретных технических средств для получения биомедицинской информации.

   Физические медико-биологические измерения клас­сифицируют либо по функциональному признаку, либо по при­надлежности к соответствующему разделу физики.

 

Физическая клас­сификация:

1. Механические измерения: антропометрические параметры тела, перемещение, скорость и ускорение частей тела, крови, воздуха, аку­стические измерения, давление крови и жидкостей в организме и воз­духа - в окружающей среде, измерение вибраций и т. д.

 

Рисунок 2.1 – Прибор для измерения давления крови

 

 

Рисунок 2.2 - УЗ-аппарат «Voluson» с допплером

 

2. Теплофизические измерения: температура органов и частей тела, калориметрические измерения биологических объектов, продуктов питания и т. д.

Рисунок 2.3 - Набор цифровых термометров для детей Philips AVENT

3. Электрические и магнитные измерения: биопотенциалы, ин­дукция магнитного поля сердца, измерение импеданса биологичес­ких объектов с диагностической целью, параметров электромагнит­ных полей и концентрации ионов с гигиенической целью.

 

Рисунок 2.4 - Магнитно-резонансная томография

Рисунок 2.5 - Схема магнитно-резонансного томографа

Магнитно-резонансная томография (МРТ) специальное медицинское исследование, которое позволяет "заглянуть внутрь организма". Метод основан на физическом явлении ядерного магнитного резонанса, при этом измеряется электромагнитный отклик ядер атомов водорода на высоконапряженное магнитное поле. В разных тканях организма число атомов водорода разное, поэтому сканер способен различать их.

 

4. Оптические измерения: колориметрические измерения, изме­рение оптических характеристик глазных сред с диагностической целью, спектральные измерения для диагностики и судебно-меди­цинского назначения, измерение характеристик ультрафиолетового, инфракрасного и видимого света для гигиены и т. д.

 

Рисунок 2.6 – Оптический прибор

Рисунок 2.7 - Смещение (нецентральность) оптической оси глаза

 

5. Атомные и ядерные измерения: измерение ионизирующих излучений и др.

  Например, радионуклидная диагностика заключается в анализе информации, полученной после введения в организм пациента определенного химического или биохимического соединения, меченного g-излучающим радионуклидом, с последующей регистрацией пространственно-временного распределения этого соединения в организме с помощью позиционно-чувствительного детектора гамма-излучения. Изображения органов, избирательно концентрирующих препарат, получают методом сцинтиграфии.

а)

б)     

Рисунок 2.8 – Гамма камеры различных типов

 

Рисунок 2.9 - Сцинтиграмма костей ребенка полученная с помощью гамма камеры

   Методы ядерной медицины являются альтернативой так называемым методам функциональной диагностики (электрокардиография и электроэнцефалография), электрические феномены которых косвенно отражают кровоток и метаболизм. Прямое отображение кровотока, микроциркуляции и метаболизма (в том числе и объемное) миокарда и головного мозга методами ядерной медицины обеспечило стремительный прогресс кардиологии и неврологии. Радиофармпрепараты дают возможность получать изображения мест с аномальным метаболизмом, что позволяет визуализировать опухоли, воспаления или места тромбоза.

   Функциональный принцип классификации методов медико-биологических измерений можно проиллюстрировать на измере­нии параметров сердечно - сосудистой системы.

   Здесь встречаются механические (баллистокардиография, фонокардиография, измере­ние давления крови), электрические и магнитные (электрокардиог­рафия, магнитокардюлрафия), оптические измерения (оксигемометрия). Оксигемометрия — фотометрический метод измерения степени насыщения артериальной крови кислородом.  Возможно применение и других физических методов.  Так, например, методом ядерного магнитного резонанса определяют скорость кровотока и др.