Facultatea de Bioinginerie Medicala
PROGRAM DE PERSONALIZARE SI INDIVIDUALIZARE
A PROTEZELOR
" Progresul tehnologic continuu din ultimele decenii si mai ales din ultimii ani a avut si are un impact incontestabil asupra medicinii. Protocoalele managementului medical s-au modificat mult in majoritatea afectiunilor , in raport cu tehnicile diagnostice si terapeutice moderne , bazate pe o aparatura din ce in ce mai complexa , pe o variata gama de proteze si implanturi , produsi biotehnologici, grefe de organ . Numeroase acte diagnostice sau terapeutice pot fi digitalizate, telecomandate. Prin depistarea precoce ,cura radica , aparitia patologiei cuplului pacient-proteza , pacient -implant , pacient -grefa tisulara sau grefa de organ , afectiunile clasice si-au schimbat nu numai standardele de ingrijire ci si tabloul clinic obisniut."(Prof.Dr. Florin Topoliceanu)
Proteza este un aparat sau piesa medicala care inlocuieste un organ , un membru , o parte dintr-un membru amputat sau un conduct natural al corpului omenesc ori pe care se fixeaza o dantura falsa (Dictionarul Explicativ al Limbii Romane).
A personaliza o proteza inseamna a exemplifica sau a atribui o calitate, un anumit caracter , un defect pe care-l poseda in cel mai inalt grad (Dictionarul Explicativ al Limbii Romane).
A individualiza o proteza inseamna a scoate in evidenta trasaturile sau caracteristicile proprii ale acesteia in mod individual , a-i da un caracter propriu , facand-o sa se deosebeasca de celelalte(Dictionarul Explicativ al Limbii Romane).
Aplicatia pe care o vom prezenta face legatura cu o serie de alte programe aditionale,fiecare avand un rol foarte bine stabilit.
Structura de baza a acestei aplicatii cuprinde:
Interfata cu utilizatorul-introducerea datelor legate de pacient
Baza de date
Analiza in element finit a articulatiei afectate
Selectarea protezei adecvate din baza de date existenta in program
Afisarea unui proiect de proteza personificata si individualizata pacientului respectiv.
Vizualizarea protezelor si implanturilor
Simularea introducerii protezei si compartarea acesteia dupa implantare si fixare (proiect de viitor)
Toate acestea pot fi adaptate, fie la un centru spitalicesc,intr-un cadru exhaustiv, fie numai la o sectie dintr-un centru spitalicesc cum ar fi ortopedie , neurochirurgie etc.
Noi ne-am axat pe 3 grupe de proteze: proteza de sold, proteza de genunchi si proteza de disc intervertebral. Toate datele culese au fost fie de pe internet, fie din diferite carti ale caror autori sunt profesori de la Facultatea de Bioinginerie medicala, fie din literatura de specialitate de management.
I.INTERFATA CU UTILIZATORUL
Imediat dupa instalarea programului si deschiderea acestuia apare o interfata ce ii permite utilizatorului sa introduca date despre pacient.Interfata este usor de folosit fiind accesibila oricarei persoane, nu necesita o pregatire speciala si nici timp prea mult.
Interfata este realizata cu ajutorul mediului de programare Visual Fox Pro.
Datele despre pacient pot fi introduse pentru prima data sau pot fi modificate ca urmare a unor schimbari ce s-au petrecut de la ultima introducere a datelor. Informatiile culese de la pacient sunt completate si/sau intarite de cele ce rezulta din examenele de specialitate.
Se va face o descriere amanuntita cuprinzand:
Date generale despre pacient:
CNP:pacientul este identificat numai dupa CNP . Daca numele acestuia se poate schimba de-a lungul vietii , codul numeric personal ramane acelasi asigurandu-se astfel o corectitudine a datelor;
Nume;
Prenume;
Data nasterii;
Sex;
Ocupatie;
Inaltime;
Greutate;
Anamneza:
Antecedente personale:
Traumatice;
Infectioase;
Obezitate
Altele;
Antecedente heredo-colaterale:
Conditii de viata si munca
Conditii ale mediului exterior
Istoricul bolii
Investigatii:
Imagistica:
Radiografia standard
Radiografia cu substante de contrast
RMN
Scintigrafia
Serigrafie
Tomografie
Tomagrafie computerizata
Biochimice:cuprinde analizele de laborator sangvine si urinare necesare unei bune diagnosticari ,cat si unei interventii chirurgicale sigure , fara riscuri;
Microbiologice:
EMG
Speciale
II:BAZA DE DATE
In aceasta parte a programului noi ne-am axat pe culegerea si acumularea de informatii despre proteze ce inlocuiesc trei mari articulatii:articulatia coxofemurala sau a soldului, articulatia femuro-tibiala sau a genunchiului (cea mai mare si complexa articulatie a omului) si articulatia vertebrala ,ca o demonstratie ca aceste date pot fi adaptate pentru orice tip de proteze articulare (endo si/sau exoproteze) si implanturi.
Aceasta baza de date a fost realizata cu ajutorul programului Visual FoxPro fiind o metoda usoara , la indemana studentilor si nu necesita un sistem de operare complex. O alta alternativa ar fi fost baza de date realizata cu ajutorul programului Oracle, dar datorita instalarii pe un sistem de operare pretentios , diferit de celelalte programe aditionale utilizate de noi si cu posibile erori la instalarea acestui program ne-a determinat sa renuntam sa utilizam acest program .
Baza de date despre proteze apare in meniul principal sub denumirea "Proteze" in care sunt incluse:
Tipul protezei:cod si denumire
Rezistenta la oboseala
Rezistenta la compresiune
Efort maxim preluat
Modulul de elasticitate
Modulul de compresibilitate
Modulul de forfecare
Coeficient Poisson
Tenecitate
Rigiditate
Elasticitate dinamica
Stabilitate dimensionala
Biomecanica miscarii
Durabilitate
Biocompatibilitate
Compatibilitate intre materiale
Geometria protezei:
v Imaginea protezei realizata in AutoCAD cu posibilitatea de vizualizare in toate vederile,in ansamblu sau pe componente;
v Dimensiunile reale ale acesteia:momentan aceste dimensiuni le-am gasit doar pentru proteze de sold.
Fixare
Tehnica de insertie
Toate aceste caracteristici trebuiesc cunoscute de catre utilizator folosind date de la furnizorii de proteze si de la medicul care face
actul chirurgical.
III. ANALIZA IN ELEMENT FINIT A ARTICULATIEI AFECTATE
Cunoasterea acumularilor de tensiuni interne care apar intr-o articulatie atat in cazuri fiziologice cat si in cazuri patologice ne ajuta la proiectarea unui anumit tip de proteza. Biomaterialul din care poate fi realizata proteza trebuie sa absoarba incarcarile de supratensiune si sa le distribuie in mod uniform osului, fara a-l suprasolicita. O suprasolicitare a osului determina in timp o fisura sau chiar fractura la nivelul maxim de acumulari tensionare care se pot agrava pe un suport patologic.
Analiza in element finit se poate realiza atat 2D cat si 3D. In cazul de fata am folosit programul Algor de analiza MEF cu exemplificare pentru articulatia coxofemurala.
Inserarea protezei poate fi simulata pe calculator. Alegerea protezei se va face in functie de parametrii biologici, biomecanici ale pacientului respectiv si de caracteristicile protezei.
Dupa inserarea protezei este ideal sa se efectueze o alta analiza in element finit, introducand datele specifice acestui caz (coeficientul Poisson, modulul de elasticitate ale protezei ) pentru a verifica eficienta implantului.
IV.PERSONALIZAREA PROTEZELOR
Sistemele informatice pentru management au drept scop agregarea si selectarea datelor din fisierele si bazele de date ale sistemelor informatice din spital pentru a le da o semnificatie informationala la iesire catre factorul decizional.
Sistemele inteligente de sprijinire a deciziei sunt menite sa ajute la luarea deciziilor cele mai eficiente, el permite folosirea rationamentului asupra alternativelor sprijinind in felul acesta procesul decizional.
Notiunea de sistem inteligent sau expert poate fi definita astfel:
Conceptual, sistemul expert vizeaza reconstituirea rationamentului uman pe baza expertizei obtinuta de la experti;
Sistemele expert dispun de cunostinte si capacitatea de a desfasura activitati intelectuale umane;
Sistemele expert sunt organizate pentru achizitia si exploatarea cunoasterii dintr-un domeniu particular numit domeniul problemei;
Sistemele expert dispun de metode de invocare a cunoasterii si exprimarea expertizei, comparandu-se ca un "asistent inteligent";
Ca nivel de realizare informatica, sistemele expert se bazeaza pe principiul separarii cunoasterii (bazei de date) de programul care o trateaza (motorul de interferente);
Sistemele expert sunt capabile sa memoreze cunoasterea , sa stabileasca legaturi intre cunostinte si sa infereze concluzii, solutii, recomandari, sfaturi, respectiv cauzele unor fenomene si situatii pe baza faptelor si prelucrarii cunoasterii incerte.
Sistemele expert au o componenta numita baza de cunostinte destinata memorarii cunoasterii dintr-un anumit domeniu, cum ar fi in cazul nostru din domeniul tehnologiilor de protezare. Aceasta cunoastere este sursa de "inteligenta" a sistemului si se foloseste de catre motorul de inferente pentru inferarea concluziilor si/solutiilor despre problema personalizarii protezelor.
Sistemul expert utilizat de noi este "Exsys Developer V8" in care baza de cunostinte cuprinde toate informatiile privind tipurile de proteze si caracteristicile fiziologice si patologice ale organismului.
Regula de productie cuprinde 2 parti: partea de IF si partea de THEN care stabilesc o relatie ce reprezinta scopul regulii.
Organizarea si utillizarea seturilor de reguli pot fi reprezentate in maniera ierarhica:
BAZE DE CUNOSTINTE
REGULA DE PRODUCTIE
MANIERA IERARHICA DE UTILIzARE SI ORGANIYAREA REGURILOR
V. AFISAREA UNUI PROIECT DE PROTEZA PERSONIFICATA SI INDIVIDUALIZATA PACIENTULUI RESPECTIV
In urma comentariilor, recomandarilor stabilite de catre utilizator si introduse in program sunt vizualizate concluzii cu privire la proteza, metoda sau tehnica aleasa.
Programul Exsys Developer se comporta ca un "asistent inteligent" ce ajuta utilizatorul in luarea deciziilor, coreland datele introduse cu regurile de procesare.
Astfel sunt eliminate erorile de calcul sau de procesare umana de informatii.
VI. VIZUALIZAREA PROTEZELOR SI IMPLANTURILOR
Vizualizarea se va face din aplicatia alcatuita in Visual FoxPro.Imaginile cuprind protezele in toate proiectiile cu posibilitatea de asamblare si/sau desamblare a componentelor, in cazul aparatelor medicale multicomponente.
Design-ul protezelor se poate realiza in AutoCAD , Inventor, Solid Woks.
BIBLIOGRAFIE:
Ion Poeata "Neurochirurgie si elemente de bioinginerie neurochirurgicala",Editura Tehnica,Chisinau 2000;
Mihai Chirita, Ion Poeata "Biomateriale,implantologie si protezare medico-chirurgicala",volum I , Editura STEF,2002;
Gheorghe T. Pop "Biomateriale metalice",Editura Tehnica-Info,Chisinau,2001;
Paul Botez "Ortopedie",Editura Bit , Iasi, 2001;
Note de curs si lucrari practice de "Biomecanica",2002;
Aurel Denischi , Dinu Antonescu "Gonartroza",Editura Medicala , Bucuresti , 1977;
www.totaljoint.com
www.MedKioZk.com(2002)
www.Malkaorthopaedisc.com
www.AugustaOrthopedicSurgery.com(1999-2000)
Clement Baciu "Biomecanica sistemului locomotor"
MSDN
Simona Mihaela Slatineanu,Angela Costuleanu "Ghid pentru lucrari practice fiziologie",UMF.Iasi,1998
Ioan Andone, Alexandru Tugui "Sisteme inteligente in management contabilitate finante banci si marketing",editura Economica, Bucuresti, 1999.
