Автоматизована система для вимірювання та контролю параметрів офтальмологічних імплантатів

Анотація

Вступ. Розвиток мікросистемної техніки та відповідної елементної бази стимулює широке її впровадження в різноманітні сфери людської діяльності. В повній мірі це відноситься до області медичного приладобудування та біоінженерії, особливо офтальмологічного напрямку, що характеризується широким використанням імплантатів, починаючи від заміни кристалика і закінчуючи радіофікованим (на 914 МГц) мікрочіпом (розміром 1,2·2,4 мм) для вимірювання та регулювання очного тиску, який тільки проходить лабораторні випробування. Одним із тяжких захворювань в офтальмології є глаукома ока, яка приводить до підвищення очного тиску, в більшості своїй приводить до втрати людиною зору і знаходиться на другому місці за частотою прояву. Найбільш ефективним методом лікування є хірургічна установка в око, яка є останнім шансом пацієнта зберегти зір, імплантата (клапана) для регулювання тиску в межах 9-21 мм рт.ст. Обов’язковою передопераційною процедурою повинен бути вимірювання та контроль параметра подібних імплантантів. Аналіз відомих результатів досліджень. Відомо декілька методів перевірки імплантатів на працездатність, які можна розділити на два напрямки: методи з використанням сили земного тяжіння шляхом підняття резервуара з фізіологічним розчином на проградуйовану висоту з використанням вимірювальної планки або аналогового чи цифрового манометра та метод апаратного створення надлишкового тиску. До недоліків розглянутих методів та пристроїв по їх реалізації слід віднести значну неточність і недостатню чутливість та складність реєстрації моменту спрацювання клапана, яка залежить від професійності оператора, а відповідно і деяка суб’єктивність у визначення параметрів імплантатів що знижує ефективність визначення їх придатності для використання. Мета роботи та опис автоматизованої системи. Враховуючи виявлені недоліки авторами була поставлена задача розробки більш простішої схеми проведення вимірювання, з одночасним підвищенням чутливості, точності та об’єктивності визначення параметрів імплантатів, а також ефективності шляхом визначення їх придатності для використання в медичній хірургічній практиці. Для реалізації поставленої мети авторами на базі елементів мікросистемної техніки розроблена структурна схема автоматизованої системи для вимірювання та контролю параметрів імплантатів регулювання внутрішньо очного тиску. Система містить комп’ютер, мікроконтролер, з генератором керуючих імпульсів, блок дискретного (покрокового) збільшення тиску з шагом 0,025 мл/крок, мікроелектромеханічний вимірювач тиску, резистивний детектор рідини, аналого-цифровий перетворювач та двох ліній зворотного зв’язку на мікроконтролер, з мікроелектромеханічного вимірювача тиску та детектора рідини. Розроблено алгоритм роботи системи, який передбачає перевірку системи в «режимі установки нуля» та режим вимірювання і контролю параметрів імплантата «режим тестування». Показано, що похибка визначення параметрів тиску в системі не перевищує 0,5%. Експериментальна перевірка роботи системи. В залежності від матеріалу та ступеню твердості імплантату можливі три випадки, коли імплантат відкривається раніше, при цьому виникає ризик гіпотонії для ока пацієнта, пізніше – ризик гіпертонії і працює в зоні встановленого тиску. Авторами приводяться графіки таких вимірювань, а також графік відтворюваності характеристики не дефектного імплантату. Висновки. Таким чином запропонована система забезпечує: спрощення схеми з одночасною можливістю автоматизації процесу передопераційної перевірки імплантатів різних типів; отримати підвищення чутливості, точності та об’єктивності вимірювання параметрів імплантаті; визначення їх придатності для використання в медичній хірургічній практиці за параметрами тиску відкриття, закриття та відтворюваності характеристики при повторному спрацюванні., що сприятиме підвищенню ефективності проведених операцій; скорочення часу перевірки імплантату, який обмежується 2-3 хвилинами, й можливістю збереження інформації про параметри в електронному та паперовому вигляді.