Принципы построения компьютерных систем для биосинхронизированного электромагнитного воздействия

1. Принципы построения компьютерных систем для биосинхронизированного электромагнитного воздействия

МГТУ им. Н.Э. Баумана, г. Москва

2.

Зоны различной реакции сосудистой системы на
биосинхронизированное ЭМВ
Систолическая
волна (А1)
Начало
реоцикла
Инцизура (Аи)
1
2
3
2
Диастолическая
волна (А 2)
-R, Ом
1
1 - зона стимуляции
кровотока;
2 - зона нечувствительности;
3 - зона угнетения
кровотока.
Схема осуществления
биосинхронизированного ЭМВ
ВРАЧ-оператор
Изменение
параметров
воздействия
t, сек
-R, Ом
процедура
с инхронизации
анамне з,
обс ледование
Импульс
ЭМВ
расчет ге модина мических парамет ров
t, сек
Реограф
формирование
импульса ЭМВ
Аппарат ЭМВ
Реографические индексы
0.5
A2
Aи
A1
0.1
1.0
Дикротический
индекс: ДКИ = Аи / А1
Т1
Диастолический
индекс: ДСИ = А2 / А1
Биообъект
t, сек
Т2
П1 П2
Т1, Т2 - токовы е электроды
П1, П2 - потенциальные
электроды
воздействующая часть

3.

Параметры алгоритма синхронизации импульса ЭМВ
Виды реографических циклов:
Сигнал РКГ:
R, Ом
-0. 2
dR/dt, Ом/ с
-3
- 2.5
-0.1 5
-2
-0. 1
- 1.5
-1
-0.0 5
Aрео
- 0.5
0
0
0 .5
0.0 5
1
0. 1
1 .5
0.1
0.2
0 .3
0 .4
0.5
0. 6
0. 7
0.8
0.9
Сигнал РЭГ:
R, Ом
-0. 04
t,с
1
Aп
0
dR/dt, Ом/ с
-1
- 0.8
-0. 03
- 0.6
-0. 02
- 0.4
-0. 01
- 0.2
Sп
1/Fдис
Tр
Tцикл а
0
0
0. 01
0. 2
0. 02
0. 4
0. 03
0. 6
0. 04
0. 8
0. 05
Арео = 0,01…1,60 Ом
1
0
0. 1
0 .2
0.3
0. 4
0.5
0 .6
0.7
0. 8
Сигнал РВГ:
R, Ом
0 .9
t, с
1
Тцикла = 0,3...1,5 с
dR/dt, Ом/ с
-0.1 8
- 2.5
-0.1 6
-2
-0.1 4
- 1.5
-0.1 2
Ап = 0,1 Арео
-1
-0. 1
-0.0 8
- 0.5
-0.0 6
Sп = Trunc (3Тцикла/Fдис)
0
-0.0 4
0 .5
-0.0 2
1
0
0.0 2
1 .5
0
0.1
0. 2
0.3
0.4
0. 5
0.6
0.7
0 .8
0.9
t,с
1
Тр = (0,3...0,4) Тцикла

4.

Разработка цифрового фильтра выделения дыхательных волн
на реографическом сигнале
Параметры фильтра НЧ Чебышева для
выделения дыхательных волн
Частота среза fc = 1.2Гц
Уровень подавления DL = 35дБ
Длина фильтра N = 249
Коэффициенты фильтра:
Выделение дыхательных волн
цифровым фильтром
- на сигнале базового импеданса :
Ед. А ЦП
42 5.5
42 5
42 4.5
42 4
42 3.5
42 3
42 2.5
42 2
42 1.5
АЧХ фильтра Чебышева
(весовая функция Дольфа-Чебышева)
42 1
42 0.5
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
2
4
6
8
10
12
14
16
18
- на сигнале реограммы :
t, c
20
-R , Ом
0.2
0 .15
0.1
0 .05
0
-0 .05
-0.1
-0 .15
0
t, c
20

5.

Алгоритм фильтрации дыхательных волн
на реографическом сигнале
Регистрация реографического
сигнала
R, Ом
-0 .3
-0.25
3
1
Фильтрация цифровым
фильтром НЧ Чебышева
Fc=1.2Гц, N=249, tзап=0.625мс
-0 .2
-0.15
-0 .1
-0.05
Коррекция изолинии
реографического сигнала
по тренду дыхания (1)
0
0.05
0 .1
4
0.15
Определение экстремумов
тренда дыхания
min - выдох (2), max - вдох (3)
2
0 .2
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Построение трендов гемодинамических показателей (5,6)
18
19
20
21
22
23
24
25
t, c
Тренды амплитуды реографического сигнала:
на вдохе (5)
на выдохе (6)
R, Ом
R, Ом
Распознавание ближайших
к экстремумам реоциклов (4)
и расчет их параметров
17
0.14
0.14
0.13
0.13
0.12
0.12
0.11
0.11
0.1
0.1
0.09
0.09
0.08
0.08
0
1
2
3
4
t, мин
5
0
1
2
3
4
t, мин
5

6.

Классификация реографических циклов по типам
сосудистого тонуса
Нормотонический тип (А)
Тип
А
Б
В
Г
ДСИ=0.55±0.1
ДКИ=0.35±0.1
ДСИ
0.55
0.30
0.85
0.55
ДКИ
0.35
0.20
0.85
0.10
Области фазовой
плоскости:
1
В
0.9
Гипотонический тип (Б)
0.8
0.7
ДКИ
0.5
Область 1
0.4
0.3
А
Возможные переходы
между типами
на фазовой плоскости:
1 - 2:
гипо- - нормотонический;
2 - 3:
нормо- - гипертонический;
3 - 2:
гипер- - нормотонический
2 - 1:
нормо- - гипотонический
Б
0.2
Гипертонический тип (В)
Область 1 гипотонический тип;
Область 2 нормотонический тип;
Область 3 гипертонический тип.
Область 2
0.6
ДСИ=0.30±0.1
ДКИ=0.20±0.1
Область 3
Г
0.1
ДСИ=0.85±0.1
ДКИ=0.85±0.1
0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
ДСИ
Дистонический тип (Г)
0.8
0.9
1
Мониторирование изменений сосудистого тонуса во времени:
Т и п
3
ДСИ=0.55±0.1
ДКИ=0.10±0.1
2
1
1 0 .6
1 0 .8 5
1 1 .1
1 1 .3 5
t, м и н
1 1 .6

7.

Тренды изменения реовазографического сигнала по типам
сосудистого тонуса в течение сеанса ЭМВ
Распределение по типам сосудистого тонуса
До воздействия
Тип
3
2
1
0
2
4
6
8
t, мин
10
Во время воздействия
Тип
3
2
Гистограмма переходов между типами
1
10
Тип
12
14
16
18
t, мин
20
48
t, мин
50
По окончании воздействия
3
2
1
40
42
44
46

8.

Определение продолжительности сеанса и
количества сеансов биоадекватного ЭМВ

9.

Чувствительность различных методов оценки эффективности
биоадекватного ЭМВ
Сеанс биосинхронизированного ЭМВ, пациент Х., 20 лет,
облитерирующий эндартериит
Сеанс несинхронного ЭМВ, здоровый доброволец, 48 лет,
спазм сосудов головного мозга

10.

Изменение сигнала РЭГ в процессе несинхронного и
синхронизированного с дыханием ЭМВ
Пациент С. 21 год, спазм сосудов головного мозга
В покое до воздействия
-0 .2 5
Форма импульса ЭМВ
R, Om
15
- РЭГ левого
полушария
-0 .2 0
14
13
12
- тренд дыхания
-0 .1 0
-0 .0 5
0 .0 0
Арео = 0.08 Ом
Тдых = 5.5 с
ЧСС = 60 уд/мин
0 .0 5
0 .1 0
0 .1 5
Амплитуда импульс а, у сл.ед.
-0 .1 5
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
0 .2 0
1
0
0 .2 5
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
1
37
2
3
Несинхронное ЭМВ
-0 .2 5
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Синхронизированное с дыханием ЭМВ
R, Om
-0 .2 5
-0 .2 0
-0 .2 0
-0 .1 5
-0 .1 5
-0 .1 0
-0 .1 0
-0 .0 5
-0 .0 5
0 .0 0
0 .0 0
0 .0 5
Арео = 0.14 Ом
Тдых = 5.5 с
ЧСС = 60 уд/мин
0 .1 0
0 .1 5
0 .2 0
R, Om
Арео = 0.15 Ом
Тдых = 4.5 с
ЧСС = 57 уд/мин
0 .0 5
0 .1 0
0 .1 5
0 .2 0
0 .2 5
552
4
Отсчеты импульса , ус л.ед.
t, c
0 .2 5
553
5 54
55 5
556
557
558
5 59
5 60
56 1
56 2
6 15
6 16
617
6 18
61 9
620
6 21
62 2
t, c
Положения импульсов ЭМВ:
623
62 4
62 5
t, c
Положения импульсов ЭМВ: