WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 

«ЛИТЕРАТУРА 1. Дюк В.А., Эммануэль В. Информационные технологии в медико-биологических исследованиях. – СПб: Питер, 2003. 2. Попечителев Е.П., Старцева О.Н. Аналитические ...»

Рис. 1. Отображение психофизиологического состояния различных групп беременных женщин .

Результаты проведенных исследований позволяют утверждать, что визуализация является одним из наиболее перспективных направлений повышения эффективности методов анализа и представления медицинской информации .

ЛИТЕРАТУРА

1. Дюк В.А., Эммануэль В. Информационные технологии в медико-биологических исследованиях. – СПб: Питер, 2003 .

2. Попечителев Е.П., Старцева О.Н. Аналитические исследования в медицине, биологии и экологии: Учеб. пособие. – М.: Высшая школа, 2003 .

3. Берестнева О.Г., Добрянская Р.Г., Муратова Е.А., Шаропин К.А. Интеллектуальная система выявления групп риска среди беременных женщин // Информатика и системы управления – 2008. – № 2(16). – С. 22-23 .

4 .

Доклад представлен к публикации членом редколлегии Ю.М. Перельманом

E-mail:

УДК 681.332.5:612.21-07 Е.В. Килин (Амурский государственный университет, Благовещенск), Н.В. Ульянычев, канд. физ.-мат. наук (ДНЦ физиологии и патологии дыхания СО РАМН, Благовещенск)

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИКИ

ДЫХАНИЯ ПУТЕМ СОВМЕСТНОГО ПРИМЕНЕНИЯ

ЭЛЕКТРОМИОГРАФИИ И СПИРОИНТЕРВАЛОМЕТРИИ

В статье излагается методика построения программно-аппаратного комплекса для инструментального исследования механики дыхания, Разработанная система проста в применении и позволяет легко наращивать число решаемых медицинских задач благодаря блочному построению. Метод внедрен в клиническую практику ДНЦ ФПД СО РАМН .



Ключевые слова: модель дыхательной системы, электромиография, спирография, АЦП, компьютерная обработка сигнала, БПФ .

Дыхательная система представляет собой функциональную систему, обеспечивающую газовый гомеостаз организма. Чрезвычайная сложность иерархической организации, многокомпонентность и многоконтурный характер регулирования ее работы определяют значительные трудности в анализе функциональных взаимосвязей отдельных подсистем, выявлении патофизиологических нарушений и их прогнозировании .

Исходя из самых общих представлений, систему внешнего дыхания будем рассматривать как совокупность трех взаимосвязанных подсистем: регуляции, газообмена, механики дыхания, объединенных одной общей задачей – поддержания нормальных значений парциальных давлений кислорода и углекислого газа в артериальной крови .

Результирующая функциональная блок-схема системы внешнего дыхания человека представлена на рис. 1 .

Подсистема

РЕГУЛЯЦИИ

Pv CO 2 Подсистема Pv O2 ГАЗООБМЕНА Подсистема &&&& &

–  –  –

Рис. 1. Функциональная блок-схема системы внешнего дыхания человека .

В предлагаемой работе сделана попытка построения модели механики дыхания, в которой центральная роль отведена дыхательной мускулатуре. Этот подход позволяет детально рассмотреть любой дыхательный маневр и получить уравнения, описывающие его основные закономерности .

Основным в этой схеме является то, что подсистема газообмена формирует величину необходимой минутной вентиляции; на выходе из подсистемы механики дыхания получаем частоту и глубину дыхания, определяемые требуемой минутной вентиляцией и физико-механическими характеристиками мышц, легочных, грудных и абдоминальных структур .

Модель является источником гипотез о поведении исследуемой системы и требует создания аппарата для проверки этих гипотез .



В рамках данной работы разрабатывается автоматизированный метод исследования механики дыхания, который позволит проводить опытную проверку разрабатываемой модели. В основе метода – принцип одновременной регистрации мышечной активности с помощью электромиографа и паттерна дыхания с помощью спирографа. Следствием работы дыхательной мускулатуры является движение вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, поэтому, наряду с электромиографическим исследованием, в разрабатываемую установку были включены средства для определения характеристик паттерна дыхания. Одновременное исследование нескольких звеньев дыхательной системы позволяет выявить и экспериментально подтвердить функциональную взаимосвязь между отдельными подсистемами, установить их роль и взаимный вклад в работу дыхательной системы .

Блок-схема разрабатываемой установки исследования механики дыхания представлена на рис.2 .

ПК пациент АЦП

–  –  –

ЭВМ в виде двоичного кода. С помощью пакета специальных программ данные электромиографии и спирографии пациента обрабатываются в соответствии с выбранной методикой обследования .

Известно, что сигнал электромиографии представляет собой электрический сигнал с частотой вплоть до 20кГц. Современные аналого-цифровые преобразователи позволяют оцифровывать сигналы с частотами в десятки МГц, что позволяет оцифровывать сигнал электромиографии с большой точностью. При разработке аппаратно-программного комплекса использовали АЦП USB3000 с частотой оцифровки в расчете на один канал 200кГц. Выбор частоты оправдан с точки зрения необходимой точности построения сигнала в спектральном представлении. Современные аппаратные средства не накладывают каких-либо ограничений при работе с частотами в десятки МГц. Напротив, стандартное программное обеспечение, которое зачастую используется при выполнении каких-либо медицинских исследований, является непригодным для обработки такого потока данных, особенно в режиме on-line .

К примеру, запись сигнала электромиографии длительностью 20 секунд содержит 200 кГц20 = 4106 точек на канал, или при работе с 6-ю каналами 200кГц6 = 12105 точек в секунду. Помимо вывода на экран пользователю, необходимо в режиме реального времени производить так называемую первичную обработку сигнала, которая может включать в себя: фильтрацию, сортировку и др. Зачастую при выполнении медицинских исследований пользователь не имеет современной вычислительной базы. Однако необходимо, чтобы исследователь мог максимально точно ориентироваться в приходящем потоке информации и вовремя реагировать в случае необходимости. Для работы с большими потоками данных используется специализированное программное обеспечение, в основе которого лежат быстрые алгоритмы обработки данных – такие как алгоритм БПФ и др .

Для полноценного функционирования системы разработан пакет специальных программ, которые осуществляют диалог с пользователем и управление аппаратными средствами разрабатываемого комплекса. Состав программного обеспечения можно разделить на следующие подпрограммы:





главная программа;

подпрограмма снятия и визуального отображения данных (СВОД);

подпрограмма расчета показателей спирограммы (СПИРО);

подпрограмма расчета показателей миограммы (МИО) .

Структура программного обеспечения имеет блочную структуру (рис. 3), где каждый блок является самостоятельной законченной программой, что позволяет легко наращивать число решаемых задач простым добавлением новых блоков .

Главная программа (рис. 4) обеспечивает диалог с пользователем и взаимодействие подпрограмм между собой. Окно программы состоит из нескольких частей: область отображения данных, область вывода результатов расчета показателей, область ввода-вывода параметров работы АЦП, область управления программой и обеспечения диалога с пользователем .

–  –  –

Рис. 4. Внешний вид программы .

Подпрограмма СВОД осуществляет снятие, предварительную обработку, фильтрацию данных и передает их в главную программу для отображения на экране компьютера. Снятие и фильтрация данных происходят в режиме реального времени (on-line), что позволяет пользователю своевременно контролировать поступающий поток данных. Подпрограмма СВОД представляет собой отдельный поток в операционной системе. Это дает возможность производить сбор данных параллельно с работой основной программы и при необходимости отменить сбор данных, удалив поток, не дожидаясь завершения его работы .

Подпрограмма СПИРО осуществляет расчет основных характеристик паттерна дыхания на основе данных, передаваемых главной программой. Главная программа передает в подпрограмму СПИРО данные по потоку и объему вдыхаемого - выдыхаемого воздуха .

Подпрограмма расчета показателей миограммы (МИО) получает данные сигнала миографии из главной программы, а также характеристики паттерна дыхания, полученные подпрограммой СПИРО. Расчет показателей миограммы ведется отдельно для каждой фазы дыхательного цикла. Отдельно рассматривается работа дыхательных мышц во время вдоха и во время выдоха .

С помощью Фурье-анализа для сигнала миографии вычисляются частотные характеристики, которые не менее информативны, чем амплитудные и временные характеристики миографического сигнала. Для расчета спектра сигнала использовался метод БПФ .

Второе применение метода БПФ – это цифровая фильтрация сигнала. На рис. 5 показан внешний вид сигнала электромиографии, снятый с важнейшей инспираторной (т.е. отвечающей за вдох) мышцы – диафрагмы .

Рис. 5. Внешний вид сигнала электромиографии .

Шумы накладываются от электрокардиографического сигнала (ЭКГ), обусловленного близостью сердца с дыхательной системой. Для фильтрации полезного сигнала от сигнала ЭКГ использовался цифровой частотный фильтр, характеристики которого задаются формой АЧХ-фильтра. Применение данного способа фильтрации обусловлено различием в спектральных составляющих сигналов электромиографии и ЭКГ. Фильтрацию сигнала выполняет подпрограмма СВОД .

Для вычисления амплитудных параметров электромиографии, а также параметров паттерна дыхания использовались стандартные методики, скорректированные с учетом граничной частоты сигнала и необходимой точностью вычислений. На рис. 6 показан пример окна с выходными параметрами, полученными после анализа сигнала. Полученные данные являются объективной оценкой функционального состояния дыхательной мускулатуры и всей системы в целом .

–  –  –

Разработанная автоматизированная система исследования дыхательной мускулатуры внедрена в клиническую практику Дальневосточного научного центра физиологии и патологии дыхания СО РАМН. Первые исследования на реальном контингенте показали работоспособность, а также удобство применения разработанного метода. В дальнейшем, после накопления определенного статистического материала, возможно рассмотрение вопроса о стандартизации методики .

Доклад представлен к публикации членом редколлегии Ю.М. Перельманом E-mail: cfpd@amur.ru .

УДК 681.3:616.2-002.2-07 А.В. Моисеев, А.В. Соколенко, В.Ф. Ульянычева, канд. физ.-мат. наук (Амурский государственный университет, Благовещенск)

АНАЛИЗ, РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО

МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ВОЗДУШНОГО

ПОТОКА В ПРОЦЕССЕ ДЫХАНИЯ

В работе представлено описание основных методов измерения скорости потока газа и жидкости, определены применимые методы для измерения скорости воздушного потока. Выявлен наиболее подходящий метод измерения, основанный на использовании трубки Флейша и дифференциального датчика давления. Разработана принципиальная схема для регистрации и обработки сигнала с преобразователя дифференциального давления .

Ключевые слова: скорость воздушного потока, преобразователь давления, операционный усилитель .






Похожие работы:

«Молекулярный механизм работы актин-миозинового мотора.2011, с. 233–282 Успехи биологической химии, т. 51, 233 МОЛЕКУЛЯРНЫЙ МЕХАНИЗМ РАБОТЫ АКТИН-МИОЗИНОВОГО МОТОРА В МЫШЦЕ Н. А . КУБАСОВА, А. К. ЦАТУРЯН 8 2011 г. НИИ механики МГУ им. М.В.Ломоносова, Москва I. Введение. II. Cтроение скелетн...»

«Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" ИНСТИТУТ ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ МЕДИЦИНЫ И БИОЛОГИИ КАФЕД...»

«Электронный архив УГЛТУ ЭКО-ПОТЕНЦИАЛ № 2 (14), 2016 22 БИОЛОГИЯ УДК 582.475:631.523 В.А. Драгавцев Агрофизический институт ФАНО, г. Санкт-Петербург О ВОЗМОЖНОСТИ БЫСТРОЙ ОЦЕНКИ АДАПТИВНОГО ПОЛИМОРФИЗМА В ЕСТЕСТВЕННЫХ ПОПУЛЯЦИЯХ МОНОПОДИАЛЬНЫХ ХВОЙНЫХ ДЕРЕВЬЕВ "Главные проблемы биологии связаны с системами и их ор...»

«ВЕРНАДСКИЕ И РОССИЙСКАЯ ДИАСПОРА МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ Москва. 14–15 марта 2013 М.Ю. Сорокина МЕЖДУ СОВЕТСКОЙ МЕТРОПОЛИЕЙ И РОССИЙСКОЙ ДИАСПОРОЙ: НЕЮБИЛЕЙНЫЕ ЗАМЕТКИ О НАСЛЕДИИ СЕМЬИ ВЕРНАДСКИХ 14–15 марта 2013 г. в Доме р...»

«Правительство Санкт-Петербурга Комитет по Физической культуре и спорту _ Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования "Санкт-Петербургское училище олимпийского резерва №2 (техникум)" МНОГООБРАЗИЕ...»

«ХИМИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ. 2008. №1. С. 127–130. УДК 631.41:631.417 СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ТОРФА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТЕПЕНИ ЕГО РАЗЛОЖЕНИЯ И.В. Федько*, М.В.Гостищева, Р.Р. Исматова © Сибирский государственный медицинский университет, Московский тракт, 2/7, Томск, 634004 (Р...»

«233 Modern Phytomorphology 2: 233–236, 2012 УДК 633.888:631.524.84(571.1) МОРФОЛОГИЯ И ПРОДУКТИВНОСТЬ LEONURUS QUINQUELOBATUS GILIB. ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ В РАЗЛИЧНЫХ РЕГИОНАХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ ЮЛИЯ В. ЗАГУРСКАЯ 1, ИРИНА И. БАЯНДИНА 2*, ЕЛЕНА В. ДЫМИНА 2**, О.О. ВРОНСКАЯ 1, Л.М. КАЗАНЦЕВА...»

«ЛОГВИНОВ АЛЕКСЕЙ ВИКТОРОВИЧ БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ СЕЛЕКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА САХАРНОЙ СВЕКЛЫ Специальность: 06.01.05. – селекция и семеноводство сельскохозяйственны...»

«Выполненные эксперименты и сравнение полученных результатов с литературными данными позволяют сделать следующие выводы: В ходе исследований установлены видовые различия в накоплении химических элементов водными растениями. Аккумулирующая способность Lemna minor L., Ceratop...»




 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.