Журнал "Прикладная радиоэлектроника" 2007 №1


Вступительное слово 3

ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ БИОМЕДИНЖЕНЕРИИ В УКРАИНЕ

Бих А. І. Шляхи розвитку кафедри біомедичних електронних пристроїв та систем у контексті інтегрування до світового освітнього простору 4
Проведен сравнительный анализ динамики развития в Украине и мире процесса подготовки специалистов в области биомедицинской инженерии. Обобщен опыт научно-педагогической работы кафедры биомедицинских электронных устройств и систем Харьковского национального университета радиоэлектроники по подготовке специалистов медико-технического профиля. Определены приоритетные аспекты биоинженерной подготовки в Украине на пути интеграции в мировое образовательное пространство.
A comparative analysis for dynamics of training bioengineers in Ukraine and the world is given. The educational and scientific experience for bioengineers’ training at the Department of Biomedical Electronic Equipment and Systems of Kharkiv National University of Radio Eectronics is summarized. The priority aspects of bioengineering training in Ukraine on the way of the word educational integration are determined.

Салеева А. Д., Тимофеев И. Л., Грищенко В. С., Якуба Е. М. Система медико-технической подготовки специалистов для протезно-ортопедической отрасли Украины 6
Описана действующая система медико-технической подготовки специалистов для протезно-ортопедической отрасли Украины. Подготовка кадров осуществляется в системе высшего образования на базе биоинженерной специальности и введенной специализации в рамках совместной учебно-методической работы Харьковского университета радиоэлектроники и УкрНИИ протезирования.
The operating system of medical and technical training of specialists for the prosthetic and orthopaedic branch of Ukraine is described. Traning personnel is carried out in the system of higher education on the base of bioengineering speciality and introduced specialization within the joint educational and methodological work of Kharkiv University of Radio Electronics and the Ukrainian Scientific Reseach Institute for Prosthetics.

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ В БИОМЕДИНЖЕНЕРИИ

Карпинский М. Ю., Кизилова Н. Н. Автоматическая регистрация и анализ стабилограмм на основе математической модели тела человека как многозвенной системы 10
Приведен краткий обзор математических подходов к анализу стабилограмм. Представлены результаты регистрации колебаний центра масс тела здоровых испытуемых при удержании в течение 30 с одного из трех вариантов двухопорной стойки и при одноопорной стойке на платформе стабилографа. Проанализированы положение проекции центра масс на горизонтальную плоскость, амплитуды качаний в сагиттальной и фронтальной плоскостях, проведен спектральный анализ результатов. Разработана математическая модель тела человека в виде трехзвенного маятника. Учтены масс-инерционные характеристики сегментов тела. Задача о колебаниях тела в сагиттальной плоскости при двух¬опорной и одноопорной стойке сведена к системе дифференциальных уравнений второго порядка относительно углов отклонения звеньев от вертикали. Исследованы собственные частоты колебаний и проведено сравнение теоретических расчетов с результатами спектрального анализа стабилограмм. Обсуждаются перспективы использования предложенной схемы стабилографических испытаний в клинике для диагностики нарушений системы поддержания баланса тела.
A brief review of mathematical approaches to analysis of posturography data is given. The results of registration of oscillations of the center of mass of healthy volunteers in the course of a 30 s hold-in of one of three variants of two-legged and the one-legged support on the force platform are presented. The projection of the center of mass onto the horizontal plane, sway amplitude in sagittal and coronal planes and spectral analysis of the data are presented. A mathematical model of the human body as an inverted three-tier pendulum is developed. The mass and inertia characteristics of the body segments are considered. The problem of the body sway in the sagittal plane at the two-legged and one-legged supports is reduced to the systems of second-order differential equations for deviations of the angles between the links and the vertical axis. The eigenvalues of the system are investigated and the comparison of the theoretical calculations and spectral analysis of the posturography data is carried out. Possible perspectives of applying the proposed posturography test in clinics for diagnostics of the balance system are discussed.

Соловьева О. И., Лапта С. И., Герасин С. Н. Математическая модель системы регуляции углеводного обмена, с учетом возрастных изменений в ней 19
Построена математическая модель системы регуляции углеводного обмена в виде дифференциального уравнения 1-го порядка с запаздывающим аргументом относительно концентрации глюкозы в крови человека. Участие в динамике ее изменения всех промежуточных факторов, в частности, восприимчивости инсулина тканями, учтено косвенно через значения ее самой. Эта модель позволяет провести исследование возрастной инсулинорезистентности тканей по гликемическим данным перорального теста толерантности к глюкозе.
A mathematical model of the carbohydrate metabolism regulation system as a first order differential equation with a retarded argument concerning glucose concentration in human blood is constructed. The participation of all intermediate factors in the dynamics of its change, in particular, tissue susceptibilities to insulin, is taken into account indirectly through its values. This model allows to carry out research of the age tissue resistance to insulin by the glycemic data of the oral glucose tolerance test.

Бых А. И., Качер В. С., Гадяцкий А. В., Задерей Ю. Н. Математическая модель механического сканера пространственных координат типа измерительная рука и ее параметрическая идентификация 25
Рассмотрен вопрос реализации неинвазивного метода контроля осанки человека и прибора для его осуществления. Разработаны математическая модель прибора и метод ее параметрической идентификации.
The problem of realizing the noninvasive inspection method of a man’s bearing and the device for its implementation is considered. A mathematical model of the device and method of its parametrical identification are developed.

МЕТОДЫ МЕДИЦИНСКОЙ ДИАГНОСТИКИ

Сакало С. Н. Перспективы использования радиометрии для решения задач медицинской  диагностики  30
Обоснована методика проведения радиометрических исследований температурных полей человека. Предложена энергетическая модель, отображающая динамику температуры организма в целом и его отдельных органов. Рассмотрена модель распределения глубинных температур в тканях человека при наличии точечного источника повышенной энергии. Проведено экспериментальное исследование диагностических возможностей метода с применением прибора РТ-01-«Наталка».
The technique of carrying out radiometric research of man’s temperature fields is grounded. A power model displaying temperature dynamics of the human organism as a whole and its separate organs is offered. A model of distributing deep temperatures in man’s tissues at the presence of a increased power point source is considered. The experimental research of diagnostic opportunities of the technique is done by using the device RT-01-«Natalka».

Бых А. И., Поворознюк А. И., Высоцкая Е. В., Козина О. А., Тихонова А. И. Дифференциальная диагностика дерматологических заболеваний 38
Рассмотрены различные математические подходы к дифференциальной диагностике дерматологических заболеваний, из которых оптимальным представляется метод многопараметрического выбора оптимального решения, оптимизация которого проводится с помощью модификации градиентного метода. Для идентификации оценок экспертов выбран вербально-графический метод, а для оценки согласованности мнений экспертов — отношение согласованности.
The paper considers different mathematical approaches to the differential diagnostics of dermatological diseases, of which the method of multivariate choice of optimum solution seems to be optimum and the optimization of whith is realized by modifying the gradient method. The verbally graphic method and consistency ratio are selected to identify experts’ estimations and estimate the consistency of experts’ opinions, respectively.

Мустецов Т. Н. Анализ возможностей создания интеллектуальных систем медицинской диагностики  45
Рассматривается медицинская диагностика как продуктивный процесс. Формализована процедура принятия решения и сформулирована задача построения диагностической системы. Предложена архитектура интеллектуальной системы медицинской диагностики как совокупность человеко-машинного комплекса.
Medical diagnostics as a productive process is considered. The procedure of decision-making is formalized and the problem of constructing a diagnostic system is formulated. The architecture of an intellectual system of medical diagnostics as the set of a man-machine complex is offered.

МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Прасол И. В., Кобылинский  А. В. Методика оптимизации цифровых схем биомедицинских устройств 51
Рассматриваются проблемы оптимального проектирования цифровых схем, в частности, схем биомедицинских устройств. Для повышения эффективности процесса проектирования схем предложено представлять логические функции, реализуемые ими, в виде матрицы импликант. При осуществлении структурной оптимизации логических схем предложено учитывать задержки межсоединений логических элементов.
The paper considers the problems of the optimum design of digital circuits, particularly ones of biomedical devices. To increase the efficiency of the process of circuits design it is offered to represent the logical functions realized by them in the form of an implicant matrix. In realizing the structural optimization of logical circuits it is propozed to take into account delays of interconnections of logical elements.

ВИЗУАЛИЗАЦИЯ И ОБРАБОТКА ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Аврунин О. Г., Карпенко Т. А. Визуализация данных контрастной компьютерной томографии   56
Показана актуальность совершенствования методов медицинской визуализации. Рассмотрена структурная схема системы визуализации данных контрастной компьютерной томографии. Описаны методы и алгоритмы вторичной обработки, а также двухмерного (2D) и трехмерного (3D) отображения данных контрастной компьютерной томографии, намечены перспективы их усовершенствования.
The actuality of improving medical visualization methods is shown. A block diagram of the data visualization system of contrast computer tomography is considered. The paper describes methods and algorithms of reprocessing, as well as those of 2D and 3D data display of contrast computer tomography and outlines perspectives of their improvement.

Миргород Ю. В., Поворознюк А. И. Исследование параметров преобразования Хока при структурной идентификации квазипериодических биосигналов 62
В статье рассмотрен анализ влияния использования разных типов графических примитивов в методе неточечного преобразования Хока для структурной идентификации физиологических квазипериодических сигналов с целью повышения качества и уменьшение трудоемкости распознавания. Разработано программное обеспечение, которое реализует структурную идентификацию с помощью преобразования Хока и разрешает анализировать влияние параметров (типа графических примитивов, шаг квантования) пространства признаков на качество структурной идентификации.
The paper considers analysis of influence of using different types of graphic primitives in the non-point Hough transformation method for structural identification of physiological quasiperiodic signals to improve quality and reduce recognition labour — intensiveness. Software is designed, which realizes structural identification with the help of Hough transformation and allows to analyze the influence of parameters (like graphic primitives,  quantitizing step) of attribute space on the quality of staructural identification.

Витанова С. А., Дацок О. М. Особенности коррекции фазочастотных искажений биомедицинских сигналов 67
Рассмотрены методы коррекции искажений биомедицинских диагностических сигналов, связанные с фазочастотными характеристиками первичных измерительных преобразователей. Проанализированы особенности метода преобразования Фурье и вейвлет-преобразований. Показаны принципиальные отличия свойств вейвлет-преобразований от свойств мгновенных спектров сигнала, получаемых с помощью оконного преобразования Фурье, которые позволяют выявить частотно-временные особенности исследуемых сигналов, не раскрываемые при Фурье-анализе.
The methods of correcting distortions of biomedical diagnostic signals, related to phase-frequency characteristics of primary measuring transformers, are considered. The peculiarities of Fourier transform method and wavelet-transformations are analyzed. The paper shows fundamental differences between the features of wavelet-transformations and those of instantaneous signal spectra, obtained with the help of window Fourier transform, which enable to reveal time-frequency peculiarities of the signals under study which are not discovered at Fourier analysis.

МЕДИЦИНСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ

Семенец В. В., Федотов Д. А., Крук О. Я. Биотехническая микроконтроллерная система для гастроэнтерологических исследований 72
Показана актуальность совершенствования методов регистрации электрогастрографических сигналов при работе желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). Рассмотрена структурная схема разработанной биотехнической системы. Описаны методы, алгоритмы и программное обеспечение для обработки электрогастроэнтерографической информации.
The paper shows the actuality of improving the methods of registering gastric signals during the functioning of the gastrointestinal tract. A block diagram of the developed bioengineering system for gastroenterological research is considered. Methods, algorithms and software for processing gastroenterological information are described.

Чуканова Г. А., Харченко О. И. Аппарат медицинский радиоволновой терапии и особенности его влияния на функциональное состояние центральной нервной системы человека  78
В статье сообщается об основных технических характеристиках и принципе действия аппарата медицинского радиоволновой терапии. В нем используется специально организованный сигнал со сложной импульсной модуляцией. Приведена структурная схема и принцип действия аппарата. Рассмотрены результаты применения аппарата в медицинской практике.
The paper presents basic technical characteristics and principle of  operation of a medical radiowave therapy unit. In uses a specially produced signal with complex pulse modulation. The block diagrams and principle of action of the unit is provided. The results of using the unit in medical practice are considered.

Кипенский А. В., Король Е. И., Кубышкина Н. И., Томашевский Р. С. Алгоритмы самодиагностики аппарата для гальванизации и лекарственного электрофореза 86
Сделана оценка технического обеспечения электротерапевтических методов гальванизации и лекарственного электрофореза. Предложен новый аппарат АНЭТ-50 ГТ с расширенными функциональными возможностями. Рассмотрен алгоритм его функционирования и самодиагностики. Показано, что идентификация аварийных ситуаций обеспечивает безопасность проведения процедур и облегчает поиск неисправностей в аппарате.
Estimating the hardware of electrotherapeutic methods of galvanization and medicinal electrophoresis is made. The new device ANET-50 GT with extended functional possibilities is offered. The algorithm of its functioning and self-diagnostics is considered. It is shown that identification of emergency situations ensures safety of carrying out procedures and facilitates the search for faults in the unit.

Доценко М. Е. Анализ влияния временных параметров диадинамических токов на интенсивность воздействия при проведении процедур 96
В статье проведен детальный анализ временных параметров диадинамических токов, формируемых различными аппаратами. Установлено, что у токов, имеющих одинаковые названия, временные параметры (длительности серий и продолжительности пауз, длительности временных интервалов нарастания и убывания амплитуды импульсов в серии) могут существенно отличаться. Определено влияние временных параметров диадинамических токов на интенсивность воздействия.
Detailed analysis of time parameters of diadynamic currents formed by different units is provided. It is found that the time parameters of the currents having the same names (durations of series and pauses, as well as those of time intervals of increasing and decreasing pulse amplitude in the series) can differ substantially. The effect of the time parameters of diadynamic currents on the intensity of action is also determined.

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
В БИОМЕДИНЖЕНЕРИИ

Вьюнник О. В. Моделирование пульмофонографического паттерна 104
Исследованы механизмы формирования пульмофонограмм с учетом новых диагностических признаков с построением эквивалентной электрической модели формирования пульмофонографического сигнала. Модель отображает характер изменения локальной вентиляции легочного сегмента в зависимости от изменения свойств легких и грудной клетки.
The mechanisms of forming pulmophonography signals in view of new diagnostic attributes with designing of an equivalent electrical model of forming a pulmophonographic signal are investigated. The model displays  the character of changing the local ventilation of a lung segment depending on the change of properties of lungs and thorax.

Зима И. И. Кавитационное возбуждение магнитных резонансов в жидких средах и живых тканях в условиях неопределенности напряженности геомагнитного поля  108
Статья посвящена теоретическому обоснованию возможности возбуждения в жидкости с кавитацией электронного, протонного и акустического магнитных резонансов и предиссоциации молекул. Рассмотрены основные причины неопределенности напряженности геомагнитного поля: возмущения основной, аномальной и роторной компонент; экранирующие свойства помещений и установок; высота подъема; ошибки измерений. Предложены последовательный, параллельный и кавитационный способы парирования неопределенности напряженности, основанные на использовании широкополосных сигналов и шумов.
This paper is devoted to the theoretical substantiation of the opportunity to activate electronic, protonic and acoustic resonances, and molecule predissociation in a liquid with cavitation. The main causes of uncertainty of geomagnetizing field intensity: magnetic disturbances of basic, anomaly and rotary components; screening properties of workrooms and plants; cruising altitude; errors of measurements are considered. Sequential, parallel and cavitational ways of uncertainty compensation of the geomagnetizing field intensity, which are based on wideband signals and noises, are proposed.

Бурцев В. Н., Ерохин А. Л. Оптическое преобразование регулярных цветовых полей в детерминированные хаотические аналоги 112
Исследуется специальный оптический эффект — комбинаторно-топологическое преобразование визуальной информации в цветодинамические изображения посредством волоконно-оптических преобразователей изображений. На основе таких преобразований предложены математические модели преобразований, которые находят применения в медицине, психологии и в рекламной индустрии.
The special optical effect — combinatorial and topological transformation of visual information into color-dynamic images by means of optical fibre converters is investigated. Mathematical models of transformations which find applications in medicine, psychology and in the advertising industry are offered on the basis of such transformations.

МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ 

Порван А.П. Решение задачи поиска оптимального набора растительных лекарственных средств в максиминной постановке 116
В данной статье автором рассмотрены различные подходы к решению проблемы поиска оптимального набора растительных лекарственных средств. Для решения подобного класса задач предлагается использовать максиминный подход. Для нахождения оптимального набора растительных лекарственных средств была применена детерминированная параметрическая модель подбора фитотерапевтических препаратов.
The paper considers various approaches to the solution of the problem of searching for an optimum set of vegetative medical products. ‘Maxmin’ approach is offered to be used to solve a similar class of problems. A determined parametric model of selecting phytotherapeutic preparations was applied to find an optimum set of vegetative medical products.

ВИЗУАЛИЗАЦИЯ И ОБРАБОТКА ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Сухорукова Ю. Е., Величко О. Н. Расчет объемных показателей правого желудочка с использованием математической модели 120
В различных областях научных и технических исследований, а также в медицинской диагностике многие показатели основываются на измерении объема объектов сложной формы. Проведение прямых измерений объема в большинстве случаев оказывается невозможным. А косвенные методы, такие как магниторезонансная томография, эмиссионная томография, рентгеновская компьютерная томография и ультразвуковое сканирование, позволяют получить лишь срез измеряемой полости. В данной статье предлагается метод измерения объема гладкой фигуры сложной формы по набору ее сечений, полученных различными методами.
In different regions of scientific and technical research as well as in medical diagnostics many indexes are based on measuring the volume of objects of complex form. Making direct measurings of the volume in most cases proves to be impossible. And indirect methods, such as magnetic-resonanse tomography, emission tomography, x-ray photography computer tomography and ultrasonic scanning, allow to get only the cut of the measured cavity. The method of measuring the volume of a smooth figure of complex form by the set of its sections obtained by different methods is offered in this paper.

Чурюмова И. Г. Оценка информативности медицинских показателей в объемных выборках данных 124
В статье содержится анализ методов оценки информативности медицинских показателей в объемных выборках при наличии малоинформативных показателей. Были выделены преимущества и недостатки существующих методов. Был произведен выбор метода и получены значения информативности в рассматриваемой выборке.
The paper presents analysis of the methods of estimating informativity of medical indices in volumetric samplings in the presence of low information indices. Advantages and shortcomings of the existing methods are revealed. Selecting the method is performed and the values of self-descriptiveness in the sampling considered are obtained.

МЕДИЦИНСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ

Дацок О. М., Щебренко О. С. Прибор экспресс-анализа слуха человека 128
Проведен анализ особенностей основных объективных и субъективных методов исследования слуховой функции. Рассмотрены особенности применения и принципы построения скрининг-аудиометров. Предложена структурная схема аудиометра, реализующего метод скрининга по трем частотам.
The analysis of peculiarities of the basic objective and subjective methods of researching man’s acoustical function is carried out. The peculiarities of application and principles of constructing screening-audiometers are considered. The block diagram of an audiometer, realizing the three-frequency screening method, is offered.

Семеней А. М., Снежко Д. В. Высоковольтный преобразователь напряжения для медицинской аппаратуры 133
Работа посвящена разработке высоковольтного программно-управляемого преобразователя, предназначенного для питания фотоэлектронного умножителя, используемого для исследования в оптическом канале биологических проб. Проведен анализ методов получения высокого напряжения, обосновано использование высоковольтного трансформаторного преобразователя со стабилизацией выходного напряжения методом широтно-импульсной модуляции. Описаны особенности разработки и технические решения, примененные при построении высоковольтного преобразователя.
The research is devoted to the development of a high voltage software-controlled converter for power supply of a photomultiplier tube used for investigation in an optical channel of biosamples. The analysis of high voltage generation methods was conducted, the use of a high voltage transforming converter with output voltage stabilization by pulse width modulation method is grounded. Peculiarities of the development and technical solutions that are used for creating the high voltage converter are described.

Ковалько Н. Т., Роман Л. К., Завьялов А. В., Василенко И. Н. Аппаратно-программный комплекс исследования ходьбы человека 137
В статье рассмотрены технические особенности аппаратно-программного комплекса для исследования походки человека. Проведен анализ существующих инструментальных средств. Представлены динамические и кинематические характеристики ходьбы человека, которые могут быть использованы для контроля результатов протезирования.
The paper considers the technical peculiarities of a hardware and software complex for investigating man’s gait. Analyzing the existing instrumental means is carried out. Dynamic and kinematic characteristies of man’s walking, which can be used for checking the results of prosthetics, are presented.

РЕДАКЦИОННАЯ СТРАНИЧКА  140

 

 

 

 

Хостинг Uh.Ua