Методы и средства многочастотной электроимпедансометрии тканей человека для онкохирургии

• Автор: Белик, Кирилл Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.11.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 162 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СРЕДСТВ ЭЛЕКТРОИМПЕДАНСОМЕТРИИ ОПУХОЛЕЙ
1.1 Физические основы электрического импеданса биологических тканей
1.2 Существующие решения
1.3 Факторы, сопутствующие хирургическим операциям и влияющие
на измерение импеданса
1.4 8\ЮТ-анализ существующих решений
1.5 Постановка задачи данного исследования
1.6 Заключение и выводы по первой главе
ГЛАВА 2. ЭЛЕКТРОИМПЕДАНСОМЕТРИЯ ЗДОРОВЫХ И ПАТОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ В УСЛОВИЯХ ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ
2.1 Теоретические предпосылки
2.2 Методики и средства измерения электрического импеданса при проведении экспериментальных исследований
2.3 Исследование частотных зависимостей импеданса тканей одного органа
2.4 Недостатки двухчастотных электроимпедансных методов и систем.
2.5 Заключение и выводы по второй главе
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ НЕИНВАЗИВНОЙ
ЭЛЕКТРОИМПЕДАНСОМЕТРИИ ВНУТРИТКАНЕВОЙ ОПУХОЛИ.
3.1 Методы определения импеданса ткани
3.1.1 Диагностические показатели патологии тканей
3.1.2 Методы и средства обеспечения точности измерения импеданса..
3.1.3 Распознавание опухолевых тканей. Определение степени электрической неоднородности тканевых структур (степени

злокачественности)
3.2 Методы обнаружения внутритканевой опухоли и определения ее границ
3.2.1 Альтернативные методы обнаружения внутритканевой опухоли и определения ее границ
3.2.2 Предлагаемые методы обнаружения внутритканевой опухоли и
определения ее границ
3.3 Экспериментальное исследование методов
3.4. Повышение достоверности обнаружения внутритканевой опухоли, определения границ и степени ее злокачественности
3.5. Клиническая методика
3.6. Заключение и выводы по третьей главе
ГЛАВА 4. ОНКОХИРУРГИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОИМПЕДАНСНАЯ СИСТЕМА....................................................... 98 ;<
4.1 Методы снижения влияния факторов на результаты измерений
4.2 Структура онкохирургической электроимпедансной системы
4.3 Программное обеспечение блока обработки и блока управления и визуализации системы
4.4 Заключение и выводы по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ

О масштабах заболеваемости злокачественными опухолями можно судить по данным Международного Агентства по Изучению Рака. Так в 2000 году в мире ими заболело более 10 млн. человек, а от них умерло 6,2 млн. По данным в том же 2000 году в мире насчитывалось 22,4 млн. человек, у которых когда-либо было обнаружено злокачественное заболевание. Масштаб проблемы помогут дополнить данные о том, что последние два-три десятилетия темп прироста заболеваемости злокачественными опухолями превышал годовой темп прироста мирового населения.
В 2004 г. в Российской Федерации впервые в жизни выявлено 468 029 случаев злокачественных новообразований (в том числе 219 414 у пациентов мужского пола и 248 615 у пациентов женского пола). Прирост данного показателя по сравнению с 2003 г. составил 2,8%. Сегодня в России в среднем регистрируется 52 случая злокачественных новообразований в час.
Анализ статистических сведений по заболеваемости и смертности населения подтверждает тот факт, что на территории Российской Федерации прослеживаются те же тенденции, что и на территории всего Земного шара. Ежегодно более 500 тыс. человек умирают в России от онкозаболеваний, в том числе около 45 % - в послеоперационный период. Заболеваемость
злокачественными новообразованиями в нашей стране продолжает увеличиваться. За последние 25—30 лет темп прироста заболеваемости, как и в остальном мире, превысил годовой темп прироста населения. Около 150 тыс. человек ежегодно признаются инвалидами по онкологическому заболеванию, т. е. каждый третий из вновь регистрируемых. В структуре причин инвалидности утрата трудоспособности по злокачественному заболеванию занимает 2-е место после болезней системы кровообращения [26].
Из приведенной статистики понятно, что онкологические заболевания наносят огромный экономический ущерб — в 2010 г. в России он может составить около 200 млрд. рублей в год.
Анализ табл. 1.3 приводит к выводу о необходимости использования именно электрохирургического принципа воздействия на ткань, обеспечивающего, к тому же, наилучшее аппаратное совмещение с методами, ключевым звеном которых является измерение электрического импеданса тканей в процессе хирургического вмешательства.
Таким образом, создание автономной хирургической системы с возможностью диагностики локализации опухоли и обеспечивающей выполнение клинически эффективных резания и коагуляции тканей должно быть реализовано на основе принципа функционального совмещения электрохирургического аппарата с модулем, реализующим функцию измерения и анализа параметров электрического импеданса тканей.
1.3. Факторы, сопутствующие хирургическим операциям и влияющие на измерение импеданса
Для дальнейших разработок важно установить факторы, которые необходимо учитывать при электроимпедансометрии. Они были выявлены как по литературным источникам, так и путем специальных экспериментальных исследований.
В результате исследований, проведенных нами на основе многочисленных экспериментов по электроимпедансометрии тканей в условиях in vivo [13*, 16*], были выявлены факторы, которые оказывают влияние на достоверность различения опухолевых и здоровых тканей. Такими факторами являются: электромагнитные помехи, клинические условия вмешательства (наличие кровотечения, рубцовой ткани и т.д.), изменение площади касания и силы прижатия измерительного электрода к ткани (два последних фактора зависят от хирурга, проводящего диагностику); погрешности, вносимые самой измерительной системой. Основной проблемой электроимпедансометрии тканей в рамках хирургической операции является наличие широкополосного помехового фона, порождаемого хирургическим оборудованием, используемым для непосредственного проведения полостных операций, а также