Биотехническая система для адекватного управления функциональными процессами головного мозга (13.07.2009)

Автор: Кубланов Владимир Семенович

Система уравнений (11) имеет единственное решение

, (16)

Рис. 9. Структурная схема СВЧ радиотермографа с управляемым аттенюатором в схеме термобаланса

и выражение (15) упрощается

имеет место уравнение

, (19)

, (20)

На рис. 10 представлена структурная схема нулевого СВЧ радиотермографа c параметрической компенсацией потерь в элементах схемы термобаланса.

Рис. 10 . Структурная схема СВЧ радиотермографа с параметрической компенсацией потерь в элементах схемы термобаланса

В этом случае уравнение авторегулирования в схеме термобаланса СВЧ радиотермографа имеет следующий вид:

Если Тк1 = Тк2 = Та = Ткз, (к1 = (к2 и пренебречь изменениями потерь в антенне и короткозамыкателе, то из уравнения (22) получаем

, (23)

, учитываются при калибровке радиотермографа.

Сформулированы принципы построения радиофизического комплекса, который обеспечивает регистрацию в реальном времени биомедицинских сигналов, формируемых многоканальным СВЧ радиотермографом и анализатором ВСР. Структурная схема радиофизического комплекса МРТРС, в которой реализуются эти принципы, представлена на рис. 11.

Здесь приняты следующие обозначения: 1 – экранированная кабина, 2 – входной шлюз экранированной кабины, 3 – носилки, 4 – антенный блок, 5 – блок термобаланса БТ МРТ40, 6 – экранированный отсек для блока термобаланса БТ МРТ40, 7 – процессор П МРТ40, 8 – датчики анализатора вариабельности сердечного ритма, 9 – блок проходных СВЧ фильтров, 10 – усилительно-преобразующие блоки анализатора вариабельности сердечного ритма, 11 – персональный компьютер.

В состав системы МРТРС входят многоканальный медицинский СВЧ радиотермограф МРТ-40, состоящий из блока термобаланса БТ МРТ40 и процессора П МРТ40, и измерители биомедицинских сигналов, обеспечивающие регистрацию ВСР, дыхательной кривой, кожно-гальванической реакции, электроокулограммы, фотоплетизмограммы и т.п. В качестве этих измерителей могут использоваться медицинские приборы, интерфейс передачи информации между которыми и персональным компьютером системы МРТРС соответствует протоколу RS-232.

Рис. 11. Структурная схема радиофизического комплекса МРТРС

Основные тактико-технические характеристики многоканального СВЧ радиотермографа МРТ-40:

диапазон измеряемых радиояркостных температур, К от 298 до 323;

диапазон измеряемых частот, МГц, не менее от 650 до 850;

нормированная флуктуационная чувствительность, К, не менее 0,05;

время формирования одного независимого отсчета, сек 1.

Конструктивные и схемотехнические решения позволяют включать в состав многоканального медицинского СВЧ радиотермографа МРТ-40 от 2 до 16 блоков термобаланса БТ МРТ40, который является двухканальным модуляционным радиометрическим приемником. При этом формируется от 2 до 16 полностью автономных радиометрических приемников. Блок процессора П МРТ40 обеспечивает вторичную обработку выходных сигналов этих приемников независимо от их количества в составе радиотермографа МРТ-40.

Так как исследования функциональных нарушений головного мозга, особенно в острых периодах заболевания, далеко не всегда можно провести вне отделения, в котором находится пациент, то комплекс МРТРС реализован в передвижном варианте, когда экранированная кабина выполняется в виде капсулы, размещаемой на подвижном носителе (тележке), что позволяет исследования проводить непосредственно в этом отделении.

Общий вид радиофизического комплекса МРТРС приведен на рис. 12.

Рис. 12. Общий вид радиофизического комплекса МРТРС

Так как исследования функциональных нарушений головного мозга, особенно в острых периодах заболевания, далеко не всегда можно провести вне отделения, в котором находится пациент, то комплекс МРТРС реализован в передвижном варианте, когда экранированная кабина выполняется в виде капсулы, размещаемой на подвижном носителе (тележке), что позволяет исследования проводить непосредственно в этом отделении.

, обеспечивающая эффективную локализацию частотно-временных неоднородностей в таких сигналах:

, (26)

– функция плотности нормального распределения Гаусса, определяемая математическим ожиданием ? и среднеквадратическим отклонением ? ;

m, q ( 0.

В уравнениях (25) и (26) параметры m, ?, ? и q определяют уровень боковых лепестков модифицированного вейвлета Morlet.

Проведенные численные исследования позволили установить области существования этих параметров, в пределах которых можно существенно уменьшить краевые эффекты и улучшить качество частотно-временной локализации неоднородностей при нестационарных состояниях пациента:

, q ( 0 , ( ( 0

Разработан программный комплекс «Вейвлет анализ биомедицинских сигналов», адаптированный для анализа биомедицинских сигналов радиофизического комплекса МРТРС в режиме реального времени.

В известных работах частотно-временной анализ ВСР проводится для последовательности равноотстоящих дискретных отсчетов R-R-интервалов (рис. 13), что принципиально не позволяет анализировать в режиме реального времени несколько биомедицинских сигналов, отражающих функциональные изменения в организме.

Рис. 13. Последовательность равноотстоящих дискретных отсчетов

(R-R)-интервалов

В программном комплексе «Вейвлет анализ биомедицинских сигналов» анализируются любые последовательности дискретных отсчетов биомедицинских сигналов, соответствующие изменениям их параметров в реальном времени (на рис. 14 представлен динамический ряд (R-R)-интервалов, который отражает их изменения во времени).

Рис. 14. Динамический ряд (R-R)-интервалов в реальном времени


загрузка...