Биотехническая система контроля и стимуляции процесса восстановления костной ткани (остеорепарации)

Биотехническая  система контроля и стимуляции процесса восстановления костной  ткани (остеорепарации)

  Актуальность  работы. В настоящее время среди множества стремительно развивающихся методов диагностики состояния биологических тканей большое внимание привлекают методы электроимпедансометрии, характеризующиеся экспрессностью, неинвазивностью, достаточной комфортностью, безопасностью и объективностью,  что позволило качественно изменить уровень диагностики в большинстве разделов медицины. Известны работы, получившие успешное применение в области маммографии, кардиологии, оценки водного баланса организма и других областях. Методы электроимпедансной диагностики вызывают большой интерес при оценке процесса репаративной регенерации  костной ткани (остеорепарации). Большую роль в механизме остеорепарации играют процессы кровенаполнения и поступления минеральных веществ в зону повреждения, стимуляцию которой можно проводить искусственно с помощью внешнего стимулирующего электромагнитного воздействия. Определение результативности электростимуляции возможно путем оценки интенсивности кровенаполнения в зоне пораженного участка кости. Содержание жидкости в области перелома представлено двумя основными составляющими: постоянная составляющая представляет собой совокупность присутствующих в области исследования жидкостей, в основном, это межклеточная жидкость и кровь. Пульсирующая составляющая показывает динамику процесса кровенаполнения, что определяет активность обменных процессов.

  Анализируя  характеристики указанных составляющих применительно к участку регенерации костной ткани, можно получить важную информацию о состоянии пораженного участка и об активности процессов протекающих при остеорепарации. Известно, что при травмировании и дальнейшем восстановлении костной ткани, в зоне деструкции развивается асептическое воспаление, экссудация, эмиграция лейкоцитов, что влечет за собой отек тканей вследствие их серозного пропитывания. Следовательно, стремительно увеличивается содержание жидкости в этой области, что приводит к местному снижению импеданса.  Вследствие этого амплитуда постоянной составляющей проводимости значительно возрастет.  В процессе регенерации кости большое значение имеет состояние кровоснабжения пораженного участка, которое влияет как на саму сущность регенерации, так и на ее сроки. Оценить состояние кровоснабжения можно при помощи регистрации пульсирующей составляющей проводимости, а воздействовать на него с помощью электростимуляции, которая способствует увеличению интенсивности поступления минеральных веществ, улучшает тканевый обмен, способствует процессу формирования первичной костной мозоли. На практике замечено, что процесс регенерации костной ткани в различное время суток у разных пациентов отличается своей интенсивностью. Именно в моменты более активных восстановительных процессов имеет смысл проводить электростимуляцию. Эти моменты можно определить с помощью электроимпедансометрии, по состоянию пульсирующей составляющей. Следовательно, совмещение методов электроимпедансометрии и электростимуляции позволят получить наиболее полную картину процесса остеорепарации и способствовать его протеканию более продуктивно.

Таким образом, целью работы является создание биотехнической системы осуществляющей контроль состояния костной ткани в месте повреждения, а также процесса ее восстановления и, при необходимости, способной проводить стимулирующее воздействие на костную ткань  с последующим анализом результатов этого воздействия. Достижение этой цели предполагает решение следующих основных задач:

- Анализ состояния вопроса диагностики состояния костной ткани, а также вопроса стимуляции процесса остеорепарации и выбор современного подхода к решению данных проблем.

- Разработка  математической модели, описывающей  работу биотехнической системы  на основе выработки эквивалентных электрических схем соответствующих тем или иным состояниям опорно-двигательного аппарата.

- Создание аппаратного комплекса представляющего собой многоканальную высокоскоростную измерительную систему, способную производить измерения мгновенных и усредненных значений импеданса в местах наложения электродов, а также способную изменять частоту зондирующего тока в диапазоне частот 0-500 кГц, с возможностью формирования сигналов сложной формы. Например , сигнал, состоящий из нескольких частотных составляющих.

- Разработка программного обеспечения позволяющего управлять аппаратным комплексом, производить обработку полученных измерений и представлять информацию в удобной форме.

- Оценка  метрологических характеристик  разработанной системы.

Преимущества данной БТС:

- безопасность  использования

- совмещение диагностики с терапевтическим воздействием.

- высокая информативность достигаемая многоканальностью, варьированием частот зондирующего тока, возможностью корреляции полученных данных.

Недостатки: