Медициналық көрсеткіштерді тіркеу кезіндегі қателіктер көзі
.
Құрастырған оқытушы Кусаинова К.Т.
Семей, 2008 ж
Медицинадағы физикалық өлшеулердің түрлері мен ерекшелігі.
Медицинадағы өлшеулердің көпшілігі физикалық және физика- химиялық өлшеулер болып табылады. Мысалы, сандық диагностикада қанның қысымы, биопотенциалдардың уақытқа тәуелділігі, көздің оптикалық күші және т.б. шамалар қолданылады.
Зертханалық талдаулар жүргізу кезінде қанның тұтқырлығы, зәрдегі қанттың мөлшері т.б. анықталады. Науқастарды әртүрлі әдістемелермен емдеу кезінде иондаушы сәуле дозасын (мөлшерін), гальванизация кезінде ток күшін, ультрадыбыспен емдегенде оның күшін (интенсивтілігін) т.б. білу маңызды. Осындай маңызды мәліметтің болмауы тек қана емдеу дәрежесін төмендетіп қоймай, зиянды әсер етуі де мүмкін. Адамды қоршаған ортаның параметрлерін (ауаның ылғалдылығы, температурасы, атмосфералық қысым) сандық түрде бағалау аурудың алдын алып, болдырмаудың негізгі шарты болып табылады.
Медициналық мақсатта жүргізілетін өлшеулердің жалпы метрологиялық талаптармен қатар әртүрлі ерекшеліктері де бар. Өлшеулерде тікелей өлшенетін физикалық шама мен сәйкес медика- биологиялық параметрлердің байланысы туралы мәлімет жеткіліксіз болуы мүмкін. Мысалы, қан қысымын өлшеудің клиникалық әдісінде (қансыз әдісте) манжетадағы ауа қысымы артериядағы қан қысымына тең деп есептеледі. Шындығында бұл байланыс шын мәнінде күрделі және бірнеше факторларға, соның ішінде бұлшықеттің босаңсу дәрежесіне байланысты. Лабораториялық өлшеулер (in vitro) нәтижесінің осы шаманы ағзада (іn vivo) өлшеу нәтижесінен айырмашылығы болуы мүмкін.
Өлшеу кезінде медика- биологиялық параметрлер өзгеруі мүмкін. Егер қарастырылып отырған физикалық параметр өлшеу кезінде өзгермейтін болса, онда физика-техникалық өлшеулерде кездейсоқ қателіктерді ескеріп, болдырмау үшін бірнеше есептеулер жүргізіледі.
Биологиялық жүйенің көрсеткіштері үзақ өлшеулерде, қоршаған ортаның психофизикалық әсерлері: өлшегіш құралдың, өлшеу жүргізушінің орын ауыстыруы және т.б.нәтижесінде едәуір өзгеруі мүмкін. Мүшелердің қозғалғыштығы, тіпті дененің өзінің қозғалғыштығы да бір-бірінен айырмашылығы зор әртүрлі өлшеу нәтижелерін беруі мүмкін. Физикалық, медика-биологиялық өлшеулер функционалдық белгілері бойынша немесе физика бөлімдеріне сәйкестігі бойынша топтастырылады.
Өлшеулердің физикалық түрлері:
Механикалық өлшеулер: дененің антропометриялық параметрлерін, дене бөліктерінің, қанның, ауаның орын ауыстыруын (ығысуы), жылдамдығы мен үдеуін өлшеу, акустикалық өлшеулер, қанның, ағзадағы сұйықтардың, қоршаған ортадағы ауаның қысымын өлшеу, тербелмелі өлшеулер және т.б.
Жылулық өлшеулер: мүшелердің, дене бөліктерінің және қоршаған ортаның температурасы, биологиялық объектілердің, тағам өнімдерінің колориметриялық өлшеулері және т. б.
Электрлік және магниттік өлшеулер: биопотенциалдарды, жүректің магнит өрісінің индукциясын өлшеу, диагностикалық мақсатта биологиялық обьектілердің импедансын (толық электрлік кедергісін), электромагниттік өрістің параметрлерін және емдік ерітінділердегі иондардың концентрациясын өлшеу және т.б.
Оптикалық өлшеулер: фотоколориметриялық өлшеулер, диагностикалық мақсатта көз орталарының оптикалық сипаттамаларын өлшеу, диагностикалық және соттық-медициналық мақсаттағы спектрлік өлшеулер, инфрақызыл, көрінетін және ультракүлгін сәулелердің сипаттамаларын емдік және гигиеналық мақсатта өлшеу және т.б.
Атомдық және ядролық өлшеулер: иондаушы сәулелердің дозасын өлшеу және т.б.
Физика- химиялық өлшеулер: тыныс алу кезінде жұтылған және шығарылған ауа құрамын сандық анықтау, қанның және басқа да биоорталардың рН -ын анықтау және т.б.
Барлық осы өлшеулерде электрлік өлшегіш құралдар қолданылады немесе қолданылуы мүмкін. Медика- биологиялық өлшеулердің функционалдық белгілері бойынша топтастылуын жүрек- қанайналым жүйесінің параметрлерінің өзгеруінен көрсетуге болады. Мұнда механикалық (баллистокардиография, фонокардиография, қан қысымынөлшеу), электрлік және магниттік (электрокардиография, магнитокардиография), оптикалық (оксигемометрия) өлшеулер жүргізіледі. Аталғандардан басқа да физикалық әдістер қолданылуы мүмкін, мысалы ядролық магниттік резонанс әдісімен қан ағының жылдамдығы, т.б. да параметрлер анықталады.
Лшеу қателіктері.
Кезкелген өлшеудің мақсаты әртүрлі құбылыстар мен көрсеткіштер арасындағы
байланыстарды анықтау болып табылады.
Өлшеу дегеніміз физикалық шаманы бірлік ретінде алынған басқа физикалық
шамамен салыстыру. Өлшеу нәтижесі өлшенетін шамада қанша бірлік не бірлік бөлігі қолданылғанын көрсететін санмен өрнектеледі.
Ешқандай өлшеудің дәл орындалуы мүмкін емес екендігі белгілі. Әртүрлі
себептердің әсерінен өлшеулер кезінде әрқашанда қателіктер пайда болады.
Осының нәтижесінде өлшенетін шаманың нақты мәні анықталмайды, одан қандайда болмасын айырмашылығы бар шама алынады. Өлшеу мақсаты тек қана өлшенетін шаманы анықтау ғана емес, сонымен бірге жіберілген қателіктерді анықтау болып табылады. Осы мақсатта бірнеше өлшеу жүргізіледі.
Өлшеулерді тура және жанама деп бөледі. Тура өлшеулерде анықталатын шаманың сандық мәні оны не өлшем бірлігімен салыстыру нәтижесінде, не өлшенетін шама бірліктерінен тұратын көрсеткіші бар өлшегіш құралдан тікелей анықталады. Жанама өлшеулер анықталатын шамамен белгілі бір сандық байланысты амалдарды тура өлшеуге негізделген. Жанама өлшеу нәтижесі есептеу арқылы (формуламен) табылады.
Өлшеу кезінде жіберілетін қателіктердің төрт түрін атауға болады:
Рескел
Жүйелі
3. құралдық
4. кездейсоқ
Өрескел қателіктер өлшеу нәтижелерінен өте үлкен айырмашылығы бар нәтижелер. Мұндай шамаларды өлшеу нәтижелерінен шығарып тастайды, яғни ескермейді.
Жүйелі кателер барлық өлшеулерде шамасы өзгеріссіз болатындығымен сипатталады. Мұндай қателіктерді болдырмау үшін әртүрлі түзетулер енгізіледі. Жүйелік қателерді алдын ала балдырмау үшін өлшеу әдісін жақсылап талдау керек.
Құралдық қателіктер (өлшеуіш құралдардың қателіктері) өлшеуіш құралдардың жетілмегендіктерінен пайда болады. Бұл қателіктер құралдардың дәлдік класымен анықталады және оның максимал шамасы әрқашан белгілі.
Кездейсоқ қателіктер ықпалын ескеру мүмкін болмайтын факторлардың әсерінің салдары болып табылады. Осындай факторлар өте көп және олардың әр өлшеудегі ролі әртүрлі. Жеке өлшеулерде бұл қателіктердің бір-бірінен айырмашылығы болады. Өрескел және жүйелік қателіктерді ескеріп олардың өлшеу нәтижелеріне әсерін болдырмауға болады. Ал құралдық және қездейсоқ қателіктердің өлшеу нәтижелеріне әсерлерін болдырмауға мүмкін емес, оларды тек қана бағалап, өлшенетін шаманың ең ықтимал мәнін анықтау керек.
Медициналық өлшеулердің құралы ретінде түрлі мүшелер мен биообьектілердің тіндері сәулелендіретін саны көп биосигналдар болып табылады және оларды белгілі бір мәселеге байланысты ақпараттық сигналдар не ақпараттық емес үрдістер түрінде қарастыруға болады. Ғылыми- техникалық әдебиетте медика- биологиялық зерттеулер кезінде пайда болатын бөгеттердіңтүрлері көрсетілген. Бірақ олар не белгілі бір биосигналға ғана тән, не өлшеудің классикалық теориясымен жеткіліксіз сәйкес келмейді. Ең алдымен пайда болу көзіне қарай бөгеттер сыртқы және ішкі деп бөлінеді. Сыртқы бөгеттер пайда болуына қарай техникалық (өндірістік) және табиғи деп бөлінеді. Медициналық өлшеу тәсілдерін зерттеу кезінде жоғарыда аталған түрлерді қоршаған биоортаның бөгеттеріне және зерттелетін биообьектіге тән бөгеттерге бөлу қажет. Медика- биологиялық зерттеулер кезіндегі бөгеттің ерекше түрін ішкі бөгеттер құрайды. Олар медициналық өлшеу құралдарының тікелей ішінде пайда болады және оларды элементтік базаның жетілдірілмегені салдарынан болатын бөгеттерге (элементтің меншікті жылулық шуы), медициналық өлшеу құралдарының
түйіндерінің сызбасымен анықталатын сызбалы техникалық бөгеттерге, қоректендіру көзінен келетін бөгеттергебөлуге болады. Медика- биологиялық зерттеулер кезінде лайықты ұқсастығына қарай пайда болатын бөгеттерді түрлері бойынша импульсті, флуккуациялы, ұдайы деп бөлуге болады. Импульстібөгеттер еркін пішінді және амплитудасы мен ұзақтығының мәні кездейсоқ болатын импульстер тізбегі және олар уақыттың кездейсоқ мезгілінде пайда болады. Импульстер арасындағы интервалдар импульстердің өзінің ұзақтығынан үлкен болады. Флуккуациялыбөгеттер үздіксіз кездейсоқ үрдіс болып табылады. Ұдайы бөгеттер уақыттың алдын- ала берілген функциясы түріндегі матаметикалық көрсетілу. Периодты және квазипериодты бөгеттерұдайы бөгеттіңдербес жағдайлары болып табылады. Бөгеттердің ұсынылған жүйелілігі есептеулерді сауатты жүргізуге, бөгеттермен күресуде оның барлық құраушыларын талдауға, медициналық өлшеулер құралдарын қолдану, жобалау кезінде қателіктерді азайтуға мүмкіндік береді. Осындай факторлар кездейсоқ қателіктерге әкеледі. Метрологияның негізгі ұғымдарының бірі физикалық шамалардың өлшем бірліктері болып табылады.
Физикалық шаманың өлшем бірлігі дегеніміз сәйкес физикалық шаманы сандық бағалаудың негізі ретінде келісім бойынша қабылданған физикалық шаманы айтады. Физикалық шамалардың өлшем бірліктері негізінен бірліктер жүйесіне топтастырылған. Оның негізгісі Халықаралық бірліктер жүйесі (ХБЖ, яғни СИ). Өлшеу тәжірибесінде салыстырмалы шамалар кең таралған. Салыстырмалы шамалар дегеніміз физикалық шаманың алғашқы деп қабылданған аттас есімді физикалық шамаға қатынасы болып табылады. Салыстырмалы шаманың біркелкі болмайды және есімі болмайды. Бірақ кейбір жағдайларда оны жүздеген не мыңдаған есе ұлғайтумен өрнектейді. Өлшеулер техникалық құралдарды қолданып жүргізіледі. Егер ұқсас шамаларды өлшеу бір мезгілде немесе әр мезгілде, бір немесе әртүрлі зертханада байланыссыз жүргізілетін болса, онда өлшеулер нәтижесі белгілі бір дәлдікке сәйкес келу керек және бірдей болу керек.
Осы жағдайлар орындалу үшін өлшеулердің бірлігі мен қажетті дәлдігіне жеткізетін сәйкес метрологиялық қамтамасыздық орындалу керек, яғни ғылыми және ұйымдастырушылық негіздердің, техникалық құралдардың, ережелер мен нормалардың, қолданылуы мен тағайындалуы. Өлшеулердің бірлігі дегеніміз жүргізілу орны мен уақытына, дұрыстығына байланыссыз болатын ұқсас өлшеулер нәтижелерінің бірдейлігі. Өлшеулердің бірлігі бір типті түрлі құралдармен алынған нәтижелерді салыстыруға мүмкіндік береді. Өлшеу құралының қателіктері мен қолдануға жарамдылығын анықтау үшін оларды тексереді. Өлшеулердің бірлігі термині күнделікті тұрмыста тексеру ұғымына сәйкес болса да, ол термин метрология үшін өзгеше. Тексеруді эталондардың, үлгілі өлшеу құралдарының көмегімен метрологиялық қызмет көрсету ұйымдары жүргізеді.
Эталон дегеніміз өлшеу тәсілдері не физикалық шаманың заңды бірлігін өндіріп, сақтауды қамтамасыз ететін өлшеу тәсілдерінің жиынтығын айтады. Бірінші ретті эталондар біздің елде берілген бірліктің өндірілуінің аса жоғары дәлдігін қамтамасыз етеді. Бірінші ретті эталоннан басқа екінші ретті эталон да бар, олардан бірліктің өлшемі үлгілі өлшеу тәсілдеріне беріледі. Өлшеудің үлгілі тәсілдері дегеніміз үлгілі тәсіл ретінде аттестацияланған және өлшеудің жұмыс тәсілдерін тексеру үшін қолданылатын өлшеу тәсілі.
Өлшеудің жұмыстық тәсілдері дегеніміз түрлі облыстарда тәжірибелік өлшеулер жүргізу үшін қолданылатын тәсілдер. Сөйтіп физикалық шама бірлігінің өлшемі берілетін метрологиялық тізбек мынадай бөліктерден тұрады: эталондар-өлшеудің үлгілі тәсілдері- өлшеудің жұмыстық тәсілдері. Медицинада қолданылатын техникалық құрал- жабдықтар жалпы түрде медициналық техника деп аталады. Оның көп бөлігі медициналық аппаратураға жатады. Медициналық аппаратура медициналық құралдар мен медициналық аппараттарға бөлінеді.
Медициналық құралдарды диагностикалық немесе емдік өлшеулерде (электрокардиограф) қолданылатын техникалық құралдар деп есептеу қабылданған.
Медициналық аппараттар дегеніміз бактерийидті, терапевтік, хирургиялық қасиетті энергетикалық әсерді жасауға, және де медициналық мақсатта құралдардың белгілі бір құрамын (УЖЖ-ті терапия, электрохирургия) қамтамасыз етугемүмкіндік беретін техникалық қондырғылар. Құралдарға қойылатын метрологиялық талап жеткілікті анық. Көптеген медициналық аппараттар ағзаға дозалы энергетикалық әсер етуге арналған, сол себепті олар метрологиялық қызмет көрсету ұйымдарының жұмысына енгізілген. Медицинадағы өлшеулер, сәйкес өлшеу тәсілдері жеткілікті өзгеше. Осы ерекшелік метрологияда жеке бір бағытты- медициналық метрологияны ерекшелеуге түрткі етеді.
Медициналық метрологияға тән кейбір мәселелер мен медициналық құралдар жасауға тән біраз мәселелерді қарастырайық:
1. Қазіргі кезде медициналық өлшеулерді көптеген жағдайда техника жағынан дайын емес медициналық қызмет көрсететін адамдар (дәрігер- медбике) жүргізеді. Сол себепті шаманың мәні ақырғы медициналық өлшеу мәліметі болып табылатын (тура өлшеулер), физикалық шамалар бірлігімен градуирленген медициналық құралдар жасау жөн.
2. Өлшеу уақыты және соңғы нәтиже алу уақыты да неғұрлым аз болу, ал мәлімет неғұрлым толық алыну қажет.Осы қарама- қайшы талаптарды есептеу машинасы бар өлшеуіш қондырғылар қанағаттандырады.
3. Жасалатын медициналық құралды метрологиялық қалыптандыру кезінде медициналық көрсеткіштерді ескеру қажет. Дәрігер диагностикалық қорытынды шығару үшін нәтижелерді қаншалықты дәлдікпен жеткілікті көрсету керектігін анықтау керек. Осы кезде әр науқаста осы көрсеткіштердің мүмкін ауытқуларын ескеру керек.
4. Көптеген медициналық құралдар ақпаратты тіркегіш қондырғыда шығарады (мысалы, электрокардиограф), сондықтан осы жазу түріне тән қателіктерді ескеру қажет.
5. Мәселенің бірі- терминологиялық. Метрология талаптарына сәйкес өлшеуіш құралдардың есімінде физикалық шама не өлшем бірлігі көрсетілу керек (амперметр, вольтметр).
6. Кейбір медициналық өлшеулерде тікелей өлшенетін физикалық шама мен медика- биологиялық параметрлер арасындағы байланыс жайында мәлімет жеткіліксіз болуы мүмкін. Мысалы, қан қысымын өлшеудің клиникалық әдісінде (қансыз әдісте) манжетадағы ауа қысымы иық артериясындағы қан қысымына тең деп есептеледі. Шындығында бұл байланыс сондай қарапайым емес және ол бірқатар факторларға, соның ішінде бұлшықеттің босаңсу дәрежесіне байланысты.
7. Өлшеу кезінде медика- биологиялық параметрлер өзгеріп тұруы мүмкін. Физика- техникалық өлшеулер тәжірибесінде кездейсоқ кателіктерді болдырмау үшін бірнеше есептеулер жүргізуге тырысады. Бұл өлшеу кезінде физикалық параметр өзгермейтініне сенімді болғанда жөн.
