СПОСОБ ПОВЕРКИ И КАЛИБРОВКИ ДАТЧИКОВ СИСТЕМ АКТИВНОГО КОНТРОЛЯ ДЫХАНИЯ ПАЦИЕНТОВ Российский патент 2025 года по МПК G01F25/00 A61B5/08 

Изобретение относится к медицине, в частности к радиотерапии в онкологии для обеспечения гарантии качества лучевой терапии, а именно для поверки и калибровки датчиков системы активного контроля дыхания (АКД), а также кросс-калибровки нескольких датчиков между собой.

При АКД для измерения дыхательного объема пациента используется датчик в виде спирометрической турбины, которая представляет собой рабочую лопасть, которая вращается внутри трубчатого картриджа. Скорость и направление вращения лопасти зависит от вдоха/выдоха пациента. Измеряют скорость и направление вращение лопасти с преобразованием этих данных в дыхательный объем вдоха/выдоха пациента на основании калибровочного значения турбины.

На сегодняшний день для калибровки, поверки и сравнения нескольких датчиков АКД существует специальное оборудование SpiroChekDuo компании «Aktina Medical», США (Фиг.1). Прибор калибруется на заводе и объем воздуха, проходящего через турбину, указан на корпусе устройства (Фиг.2). Проверка калибровочного значения датчика осуществляется перемещением известного объема воздуха через турбину, автоматически выдавая средние значения 5 прямых и 5 обратных циклов воздушного потока, сравнивая количество оборотов лопасти с ожидаемым значением в пределах ±5% от единственного заданного калибровочного объема 3 л (Фиг. 3).

Других аналогов для проведения процедуры калибровки и поверки датчиков для системы АКД не существует. Проведение калибровки необходимо для периодической поверки датчиков не реже 1 раз в год. Предел допустимых отклонений при фиксированном объеме 3л согласно инструкции по эксплуатации составляет ±5%.

Недостатками известных способов является техническая невозможность проведения калибровки и поверки датчиков при разных объемах вдоха/выдоха. Клинически значимый диапазон от 1 до 2 л. Также нет возможности сравнения калибровки в указанном диапазоне датчиков нескольких установок АКД, что необходимо для обеспечения логистики расположения самих установок АКД в радиотерапевтическом центре, и, следовательно, обеспечения гарантии качества лучевого лечения.

Задачей изобретения является разработка способа для поверки и калибровки датчиков систем активного контроля дыхания пациентов, позволяющий проводить измерения без специального программного обеспечения и оборудования с заводской калибровкой.

Для реализации поставленной задачи авторы использовали известный прибор CITREXH4 «IMTAnalyticsAG» (Фиг. 4), предназначенный для тестирования и проверки основных функций медицинских приборов и систем, в том числе аппаратов для искусственной вентиляции легких, применяемых в реанимационной и анестезиологической практике (в отличие от известного SpiroChekDuo принцип работы аппарата CITREXH4 основан на определении разницы давлений в канале потока (Фиг. 6) и соединили его со спирометрическим шприцом емкостью 3 л (Фиг. 5).

Особенностью заявляемого способа является то, что включает

сборку установки, состоящей из последовательно соединенных системы активного контроля дыхания (АКД), тестируемого датчика АКД, прибора CitrexH4, предназначенного для тестирования и проверки основных функций медицинских приборов и систем, применяемых в реанимационной и анестезиологической практике, и калибровочного шприца спирометра емкостью 3 л, причем соединение указанных элементов установки осуществляют трубками из комплекта прибора CitrexH4,

проведение измерения показаний датчиков системы АКД с заданным шагом в выбранном диапазоне объемов вдоха/выдоха от 0,5 до 3 л, моделируемых перемещением поршня шприца спирометра,

расчет поправочного коэффициента для каждого датчика и объема вдоха/выдоха пациента в выбранном диапазоне по формуле

V2= k*V1,

где k - поправочный коэффициент для каждого датчика;

V2 - вычисленный объем воздуха системы АКД с датчиком 2;

V1 - заданный объем воздуха системы АКД с датчиком 1, выбранным в качестве эталонного, и

- определение среднего поправочного коэффициента для выбранного диапазона объема вдоха/выдоха.

Способ поясняется описанием, примерами и иллюстрациями, на которых изображено:

Фиг. 1 - Внешний вид устройства для калибровки SpiroChekDuo.

Фиг. 2 - Калибровочная наклейка на корпусе SpiroChekDuo.

Фиг. 3 - Калибровочный тест на SpiroChekDuo.

Фиг. 4 - Внешний вид прибора CITREX H4.

Фиг. 5. - Калибровочный шприц для поверки спирометра СМП-21/01 - «Р-Д», 3л.

Фиг. 6 - Схема работы CITREX H4.

Фиг. 7 - Блок-схема собранной установки.

Фиг. 8 - Установка в собранном виде: 1- система АКД; 2 - датчик АКД; 3- прибор CitrexH4; 4 - калибровочный шприц спирометра СМП-21/01 - «Р-Д», 3л.

Фиг. 9 - График калибровочных измерений датчика 1 системы активного контроля дыхания.

Фиг. 10 - График калибровочных измерений датчика 2 системы активного контроля дыхания.

Фиг. 11 - Калибровочные измерения датчиков 1 и 2 по отношению к предписанному объему воздуха.

Способ осуществляют следующим образом.

Для контрольных измерений и поверки датчиков АКД собирают установку (схема установки Фиг. 7), состоящую из: системы АКД (позиция 1, Фиг. 8), тестируемый датчик АКД (позиция 2, Фиг. 8), прибор (например, CitrexH4), предназначенный для тестирования и проверки основных функций медицинских приборов и систем, в том числе аппаратов для искусственной вентиляции легких (позиция 3, Фиг. 8), калибровочный шприц спирометра СМП-21/01 - «Р-Д», 3л (позиция 4, Фиг. 8). Соединение элементов установки между собой осуществляют трубками из комплекта прибора Citrex H4. Поршень шприца приводят в движения и моделируют запланированный объем вдоха/выдоха, который в абсолютных цифрах отображается на экране прибора Citrex H4 и в относительных на экране системы для проведения АКД.

Пример получения технического результата.

На собранной установке (Фиг. 8) получен результат при измерении объема воздуха проходящего через датчик 1 и датчик 2. Измерения проводили в диапазоне от 1 до 3 литров, с шагом 0,1 литра. Каждое измерение повторяли 5 раз с вычислением среднего значения.

На фиг. 9 представлены результаты калибровочных измерений датчика 1. Наибольшая разница между калибровочным прибором CITREXH4 и показателями системы АКД с датчиком I составила 0,054л, что соответствует 1,8%.

На фиг. 10 представлены результаты калибровочных измерений датчика 2. Максимальная разница между калибровочным прибором CITREXH4 и показателями системы АКД с датчиком V составила 0,225л, что соответствует 7,5%. Полученные результаты показывают, что выходные параметры у двух одинаковых по конструкции датчиков могут отличаться, что однозначно влияет на точность расположения мишени и, следовательно, подведения дозы и не допускает логистически оправданного расположения систем АКД в радиологическом центре.

Результаты проведенных измерений каждого из датчиков 1 и 2 в зависимости от предписанного объема воздуха по показателям CITREXH4 представлены на Фиг.11. В общем случае V2 = k*V1,

где V2 - вычисленный объем воздуха системы АКД с датчиком 2;

k - средний поправочный коэффициент;

V1 - заданный объем воздуха системы АКД с датчиком 1.

Формула позволяет сопоставить объемы воздуха, показываемые двумя датчиками и обеспечивает их взаимозаменяемость.

Выбрав клинически значимый диапазон измерений от 1 до 2,2 литров, авторы провели расчеты поправочного коэффициента, выбрав датчик 1 в качестве «эталона», таблица 1.

Таблица 1

Показатели объема воздуха прибора CITREXH4, датчика 1 и датчика 2

Показания
Citrex H4, л Показания
датчика №1, л Показания
датчика №2, л Поправочный коэффициент k для каждого из объемов 1,0 1,000 1,048 1,048 1,1 1,131 1,155 1,021 1,2 1,234 1,275 1,033 1,3 1,300 1,398 1,075 1,4 1,428 1,481 1,037 1,5 1,520 1,605 1,056 1,6 1,626 1,715 1,055 1,7 1,725 1,882 1,091 1,8 1,800 1,900 1,056 1,9 1,915 1,991 1,040 2,0 2,000 2,130 1,065 2,1 2,101 2,229 1,061 2,2 2,201 2,291 1,041

Средний поправочный коэффициент рассчитывали по формуле:

В результате проведенных вычислений получено среднее значение поправочного коэффициента k=1,052.

Следовательно, для представленного диапазона объема воздуха 1,0 - 2,2 л

V2= 1,052_*V1,

где V2 - вычисленный объем воздуха системы АКД с датчиком 2,

V1 - заданный объем воздуха системы АКД с датчиком 1.

Аналогичным образом можно рассчитать поправочный коэффициент в любом, произвольно взятом диапазоне для любого количества датчиков системы АКД.

Клинический пример.

Больной К., 68 лет. По поводу периферического рака в/доли правого легкого cT2N0M0 (плоскоклеточный рак) выработан план СТЛТ с РОД - 15Гр, 4 ежедневные фракции до СОД - 60Гр. Предлучевая топометрия выполнена на компьютерном томографе с использованием системы АКД с датчиком 1 и заданным объемом вдоха 1,5 л. После расчета дозиметрического плана лечение проводили на ускорительном комплексе с установленной системой АКД с датчиком 2.

Используя ранее вычисленный коэффициент 1,056 для объема 1,5л, получаем значение V2=1,056*1,5=1,584л ~ 1,6л. При лечении пациента на ускорителе в системе АКД с датчиком 2 ограничитель объема вдоха был установлен на отметке 1,6л. Следовательно, при использовании системы АКД, как при топометрии с датчиком 1 в помещении КТ, так и при СТЛТ с датчиком 2 в каньоне ускорителя, несмотря на разные выставленные цифры ограничения объема вдоха/выдоха на системе АКД, объем вдоха пациента в абсолютных значениях был идентичен, что обеспечило гарантию расположения мишени облучения и адекватность проведения курса лечения.

Предложенный способ поверки и калибровки датчиков систем АКД с использованием поправочного коэффициента позволяет:

в произвольно выбранном диапазоне от 0,5 до 3 л провести поверку и калибровку необходимого количества датчиков системы АКД;

повысить точность калибровки и унифицировать работу систем АКД в радиотерапевтическом центре, что способствует обеспечению гарантии качества лучевого лечения.

Изобретение относится к медицине, в частности к радиотерапии в онкологии для обеспечения гарантии качества лучевой терапии, а именно для поверки и калибровки датчиков системы активного контроля дыхания (АКД), а также кросс-калибровки нескольких датчиков между собой. Прибор, предназначенный для тестирования и проверки основных функций медицинских приборов и систем, в том числе аппаратов для искусственной вентиляции легких, спирометрический шприц емкостью 3 л и систему активного контроля дыхания (АКД), соединяют между собой трубками из комплекта поверочного прибора и проводят контрольное измерение показаний датчиков системы АКД, в произвольно выбранном диапазоне от 0,5 до 3 л проводят поверку и калибровку необходимого количества датчиков системы АКД и рассчитывают поправочный коэффициент для каждого датчика и выбранного объема вдоха/выдоха пациента по формуле: V2= k*V1, где k - поправочный коэффициент для каждого датчика, V2 - вычисленный объём воздуха системы АКД с датчиком 2, V1- заданный объём воздуха системы АКД с датчиком 1. Технический результат - обеспечение возможности проведения калибровки необходимого количества датчиков системы АКД в произвольно выбранном диапазоне от 0,5 до 3 л, повышение точности калибровки и унификация работы систем АКД в радиотерапевтическом центре, что способствует обеспечению гарантии качества лучевого лечения. 11 ил.

Способ поверки и калибровки датчиков системы активного контроля дыхания пациентов, включающий

сборку установки, состоящей из последовательно соединенных системы активного контроля дыхания (АКД), тестируемого датчика АКД, прибора CitrexH4, предназначенного для тестирования и проверки основных функций медицинских приборов и систем, применяемых в реанимационной и анестезиологической практике, и калибровочного шприца спирометра емкостью 3 л, причем соединение указанных элементов установки осуществляют трубками из комплекта прибора CitrexH4,

проведение измерения показаний датчиков системы АКД с заданным шагом в выбранном диапазоне объемов вдоха/выдоха от 0,5 до 3 л, моделируемых перемещением поршня шприца спирометра,

расчет поправочного коэффициента для каждого датчика и объема вдоха/выдоха пациента в выбранном диапазоне по формуле

V2= k*V1,

где k - поправочный коэффициент для каждого датчика;

V2 - вычисленный объем воздуха системы АКД с датчиком 2;

V1 - заданный объем воздуха системы АКД с датчиком 1, выбранным в качестве эталонного, и

определение среднего поправочного коэффициента для выбранного диапазона объема вдоха/выдоха.