ТЕХНІЧНІ ДАНІ

6. ТЕХНІЧНІ ДАНІ

·          Діапазон вхідних напруг каналу реєстрації ЕКГ - 0.03.. 5 мВ

·          Чутливість каналу ЕКГ встановлюється з ряду - 2.5, 5, 10, 20, 40, 80 мм/мВ

·          Відхилення встановленої чутливості від номінальної - не більш ±10 %

·          Вхідний імпеданс каналу ЕКГ - не менше 15 МОм

·          Коефіцієнт ослаблення синфазних сигналів каналу ЕКГ - не менше 28000

·          Напруга внутрішніх шумів каналу ЕКГ - не більше 20 мкВ

·          Відхилення величини відображуваного на екрані каліброваного імпульсу (1 мВ) від номінальної - не більш ±10%

·          Нерівномірність АЧХ каналу ЕКГ в діапазоні 0.5.. 60Гц - 85..105%

·          Коефіцієнт придушення фільтру каналу ЕКГ на частоті 25 Гц - не більше 3 дВ не менш 2,5 с.

·          Постійна часу каналу фотоплетизмограми - не менше 1 с

·          Тривалість фронту фотоплетизмограми - не більше 0,1 с

·          Швидкість розгортки - 25, 50 мм/с

·          Постійна часу каналу ЕКГ Відхилення встановленої швидкості розгортки від номінальної - не більше ±10 %

·          Діапазон визначення SaО₂ - 0 ..100 %

·          Відхилення значення SaО₂ в діапазоні 80 . . 99 - не більше ± 2%, в діапазоні 50 . . 79 - не більше ± 4%, у діапазоні 0 . . 49 - не нормується

·          Діапазон установки значень порогу сигналізації по SaО₂ - 50 .. 95 (із кроком 5)

·          Діапазон визначення ЧСС - 30 . . 250 уд/хв

·          Відхилення значення ЧСС від фактичного значення в діапазоні 30 . . 99 - не більш ± 2 уд/хв, в діапазоні 100 . . 250 - не більше ± 3 уд/хв, -

·          Діапазон установки значень порогів сигналізації по ЧСС (із кроком 10)

·          Живлення приладу від мережі змінного струму, напруга живлення - 220 ± 22 В, частота - 50 ± 0.5 Гц, споживана потужність - не більш 12 ВА

·          Габаритні розміри приладу - 290x213x119 мм

·          Габаритні розміри первинного перетворювача каналу SaО₂ - 71x25x25 мм

·          Довжина кабелю первинного перетворювача каналу SaО₂ - не менше 2 м

·          Довжина кабелю відведень - не менше 2.5 м

·          Маса приладу - не більше 2.5 кг

Прилад дозволяє автоматично здійснювати побудова гістограми розподілу КІ з кроком 8 мс, обсягом вибірки від 20 до 150 КІ [15].

7. ПАРАМЕТРИ Й ОБРОБЛЮВАНА ІНФОРМАЦІЯ

 

Оброблювальною інформацією являються: електрокардіограма, артеріальний тиск, фотоплетизмограма, реоенцефалограма, реовазограма.

Особливості системи:

·          можливість обробки й аналізу розширеного обсягу інформації від одного або декількох пацієнтів; обсяг додатково необхідної інформації може уточнюватися на етапі укладання договору на постачання;

·          наявність розширеної бази даних, що включає, крім інформації про пацієнтів і лікувальні сеанси, довідково-інформаційні і методичні матеріали по ГБО-терапії обсягом близько 200 найменувань;

·          можливість роботи з базою даних під час проведення лікувального сеансу.

Система Б-001.5 дозволяє включати в свій склад пристрої і програмне забезпечення "Мультимедіа" і здійснювати під час проведення лікувального сеансу голосовий супровід оброблюваних параметрів пацієнта і середовища.

Комплекс забезпечує наступні функціональні можливості:

Багатоканальну реєстрацію і графічне представлення фізіологічних показників у реальному масштабі часу з автоматичною установкою посилення і калібруванням сигналів, що вводяться, у діапазоні можливих змін [16].

Представлення в додатковому графічному вікні динаміки повільно протікаючих змін параметрів, що реєструються в реальному масштабі часу у вигляді середніх складових грудного і діафрагмального дихання, величини периферійного тиску, провідності шкірних покривів.

Запис у пам'ять комп'ютера даних, що вводяться, для наступного перегляду, редагування, аналізу і формування бази даних.

Введення з клавіатури оператором спеціальних маркерних оцінок у ході обстеження.

Аналіз даних тестування і подання результатів у вигляді гістограми виразності змін фізіологічних показників, гістограми імовірності і значимості відхилень фізіологічних функцій, представлення їхніх кількісних значень у табличному й образно-графічному вигляді (паттерни реакцій в полярних координатах).

8. РЕАЛІЗАЦІЯ ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ДЛЯ ОБРОБКИ ФОТОПЛЕТИЗМОГРАФІЧНИХ ДАНИХ

8.1 робота з базою даних

 

Програма роботи з базою даних представляє функції для створення картки пацієнта, пошуку, збереження ПГ й огляду інформації в базі.

База даних представляє собою список файлів. Використання довгих імен файлів в ОС Windows дозволяє називати файли прізвищами пацієнтів, що створює одразу зручну и гнучку систему збереження даних.

Реєстрація пацієнта:

Для реєстрації пацієнта необхідно вибрати пункт меню "Файл-Новий файл" або натиснути інструментальну кнопку (IК) .

Після цих дій на екрані з’явиться діалогове вікно зображене на рисунку 8.1.

Рисунок 8.1 – Вибір опції НОВИЙ ФАЙЛ

Кожний пункт реєстраційної карти при встановленому на ньому маркері виділяється [32].

Заповніть пункт "Прізвище, ім‘я", виберіть мишкою або за допомогою клавіатури стать, дату народження шаблон.

Поле шаблона вміщує список доступних шаблонів структур. Так в даній версії програми є такі версії як osteo.shb (вміщує структуру аналогічну структурі хребта) й dant.shb (стоматологія).

Встановіть маркер на полі "Затвердити". Після заповнення всіх пунктів процес реєстрації й створення нового файла закінчено. Корекція введених даних можлива в ході роботи програми в пункті меню "Вікна-Персона" або натискання IК

Рисунок 8.2 – Карта розміщення хребців

Після реєстрації з’явиться вікно "Навігатор" в якому активні елементи розміщенні по групам. Так навігатор для вертебродіагностики представлений на рисунку 8.2. Можливим є створення структур для навігатора довільної форми (різне число секцій й підсекцій) [17, 18].

Переміщення по навігатору відбувається з допомогою клавіатури або маніпулятора "миша". Після вибору певного елемента 3-го рівня навігатора ("До сеансу" або "Після сеансу") можна приступати до зняття ФПГ даних.

Реєстрація ФПГ:

Після вибору певного елемента навігатора (як, наприклад зображено на рисунку 8.3 ви можете здійснити зняття даних, про що свідчить активний пункт меню "Процес-Моніторинг" та IК .

При знятті ПХ за допомогою вбудованих функцій програми (про що свідчить вимкнений прапорець "Використовувати зовнішній пакет" у вікні настроювань ) необхідно вказати необхідні активні і видимі канали у вікні каналів . Якщо використовується зовнішній модуль по зняттю даних (як на дійсний момент), то вибір каналів не потрібний. Число каналів для цього випадку визначається зміною в конфігураційному файлі зовнішнього модуля.

Рисунок 8.3 – Карта розташування хребців з вибраним елементом

Рисунок 8.4 – Вікно каналів

Регулюючи силу притиснення датчиків у міжхребетних западинах і вибираючи коефіцієнт підсилення датчиків (для зовнішнього знімного пристрою це регулятор на передній панелі), досягнути появи стійких ПХ із максимальним рівнем амплітуди сигналу в двох каналах [19].

При використанні убудованих функцій зняття даних натисніть IК . При цьому відбудеться перехід від простого моніторингу до запам'ятовування даних, що знімається.

З цього моменту дані почнуть записуватися в пам'ять (у випадку зовнішнього модуля дані запам'ятовуються із самого початку). При цьому колір кривої зміниться. Запис виробляється до моменту натискання IК . Знята ФПГ автоматично записується в пам'ять для обраного елемента навігатора.

Для реєстрації наступної ФПГ виберіть новий елемент у навігаторі і повторіть описані дії.

Якщо Ви хочете перезаписати вже зняту ФПГ, виберіть той же елемент.

Подальші дії аналогічні тим, що виконувалися для першої ФПГ.

По закінченні зняття даних необхідно занести зняті ФПГ у базу даних. Для цього в меню виберіть процедури "Файл - Зберегти файл". Відкриється стандартне вікно, як показано на рисунку 8.5.

Рисунок 8.5 – Запис знятих ФПГ у базу даних

Перегляд ФПГ:

Зняті ФПГ зберігаються у виді, представленому на рисунку 8.5. Для перегляду значень ФПГ використовується інформаційна панель, що знаходиться під графіками і містить інформацію про координату, значення і похідні ФПГ у місці, де знаходиться курсор маніпулятора "миша".

Передбачено функцію масштабування що переглядаються ФПГ:  - збільшити,  - зменшити. Відображення похідних контролюється IК  (вихідний графік, 1-я і 2-я похідні).

Пересування по ФПГ здійснюється за допомогою смуги прокручування, розташованої над графіками.

Розміщення маркерів:

Для розрахунку основних параметрів пульсової хвилі, необхідно розставити маркери в характерних точках ФПГ як показано на рисунок 8.6. Для цього виберіть пункт "Обробка - Розставити маркери".

На кожній ПХ установлюється 5 маркерів:

1. Початок анакорти

2. Рівень швидкого кровонаповнення.

3. Рівень максимального кровонаповнення.

4. Рівень інцизури.

5. Венозний відтік.

Рисунок 8.6 – Розміщення маркерів

Після автоматичного розміщення маркерів їхнє розташування може бути відкоректоване.

Для точної установки маркерів необхідно, натиснувши ліву кнопку миші, пересунути курсор, стежачи за чисельними значеннями похідних у нижній інформаційній панелі.

Обробка фотоплетизмограм:

Даний режим призначений для виконання наступних функцій: програмної фільтрації перешкод, обчислення параметрів ПХ.

Для фільтрації низьких частот використовується метод параболічного наближення по n точкам (число точок для інтерполяції вказується у вікні настроювань  "Опції - Загальні - Кількість точок при фільтрації").

Діалогове вікно "Опції":

Всі опції розбиті на 5 класів (рисунок 8.7):

"Загальні" - опції, використовувані при обчисленнях і при збереженні даних:

Рисунок 8.7 – Діалогове вікно "Опції" (загальні)

"Нечутливість до перепадів" – параметр, що впливає на якість розміщення маркерів, "Архівувати дані при збереженні" - якщо параметр включений, те дані записуються у файл даних у стиснутому LZH-компресією вигляді, що приводить до збереження вільного місця на носії інформації, "Кількість точок при фільтрації" - фільтрація полягає в параболічній апроксимації (нерекурсивний фільтр низьких частот), тому це число (5,7 чи 9 точок) указує скільки точок буде впливати на значення в даній точці. 9 точок дає максимальне згладжування, "Схема розрахунку" - визначає вигляд звіту - як при діагностиці остеохондроза (дані до і після сеансу) чи щодо однієї еталонної хвилі, "Моніторинг" - визначає параметри інтерфейсу з апаратною частиною комплексу (рисунок 8.8).

Рисунок 8.8 – Діалогове вікно "Опції" (моніторинг)

Перший список, що випадає, відповідає за вибір джерела даних: плата АЦП – дані надходять із плати АЦП, використаної в комплексі для діагностики остеохондрозу, зовнішній пакет – для знімання даних запускається зовнішній пакет, результати роботи якого зчитуються потім з його зовнішнього тимчасового файлу в програму, COM-порт – взаємодія з останнім розробленим модулем, що підключається до COM2, калібрувальний сигнал – дані не надходять ні з якого пристрою. Синусоїда генерується програмно. Використовується для оцінки вірогідності даних знімаються при даних установках на конкретної ЕОМ, "Коеф. масштабування" і "Зміщення" – відповідають за перетворення даних, що надходять у випадку зняття даних зовнішнім пакетом. Зовнішній пакет видає дані в діапазоні від –2048 до 2048. У даній же програмі дані представляються 9-ю бітами, тобто діапазоном чисел від 0 до 511, "Точне число даних", "Моніторинг" та "Зняття" – у випадку малопродуктивного комп'ютера всій програмі необхідно дати найвищий пріоритет tpTimeCritical і скасувати команду Sleep, однак тоді програма не буде реагувати на дії користувача, а значить він не зможе зупинити процес зняття даних [20]. Для цього включається режим "Точне число даних", у ході якого зчитується визначене число дискретів в обох режимах, "Застосовувати відразу" – зміни внесені користувачем в опції будуть відразу ж враховані програмою, "Використовувати Sleep" – програма після кожної мс віддає комп'ютерний час операційному середовищу, що навіть при найвищому пріоритеті роботи програми (tpTimeCritical ) дозволяє користувачу взаємодіяти з програмою, "Затримка після зняття зі шкіри " – визначає частоту дискретизації даних. Частота обернено пропорційна даному параметру, "Усереднювати при знятті" – виконувати фільтрацію на етапі зняття даних. На якість впливає параметр "Кількість точок при фільтрації", описаний вище, "Дозволити доповнювати каналами" – у виключеному режимі, дані сусідніх неактивних каналів будуть знищені, "Процесор Pentium" – у включеному режимі на машині тільки з процесором intel Penium виконує більш точну прив'язку вчасно при зчитуванні даних, "Пріоритет потоку зняття даних" – установлює пріоритет потоку зняття даних (Вправо – найвищий пріоритет), "Кольори" – визначають набір кольорів використовуваних у програмі, "Графік" – визначає параметри відображення графіка: "Горизонтальні шкали", "Вертикальні шкали" – число шкал на графіку, "Чутливість "миші"" – визначає число точок, на які покажчик може відхилитися від маркера, не "загубивши" цей маркер, "Помічати дані при великому збільшені" – при великому масштабі дані позначаються хрестиком, "Маркери лише до значення" – при виключеному режимі маркери малюються не тільки до значення, а у всю висоту даного каналу, "Навігатор" – опції щодо навігатора: "Помічати в навігаторі кольором елементи з даними" – об'єкти (стрілочки), що містять дані будуть виділені червоним якщо вони містять дані.

ВИСНОВКИ

 

В даній роботі розглянуті принципи взаємодії оптичного випромінювання з біотканиною, що дозволяє стверджувати про доцільність використання фотоплетизмограми (ФПМ) для оцінки мікроциркуляцій крові. Зняття двох ФПГ з двох розташованих рядом ділянок шкіри дозволяє відкинути такі фактори як колір, температуру і деколи геометрію поверхні шкіри. Абсолютний та порівняльний аналіз двох ФПГ дозволяє стверджувати про порушення кровоносної системи, присутніх в одному з каналів.

Перегляд існуючих методів дозволяє стверджувати складність діагностування вертеброзахворювань особливо в вітчизняних умовах стану медицини. Проведена критеріальна шкала показує доцільність застосування нового неінвазивного методу в медичній практиці. Розробка та вдосконалення неінвазивних дешевих методів діагностики та моніторингу може покращити стан діагностики в регіональних лікарняних установах. У роботі фільтрація вихідного сигналу відбувалась при допомозі Фур′є-аналізу, але було запропоновано більш гнучкий метод обробки сигналу вейвлетний аналіз. Це один із перспективних методів математичного аналізу . При допомозі порівняння були обґрунтовано доведені його переваги в порівнянні з Фур’є-аналізом. Різновидність вейвлет-аналіза у випадку багато масштабного представлення свідчить про широке застосування даного аналізу в усіх сферах обробки сигналів.

Описана в останньому розділі апаратно-програмна реалізація комплексу реалізує запропонований метод та відповідає висунутим вимогам. Даний комплекс є зручним та недорогим інструментальним засобом оцінки порушення мікроциркуляції в судинних системах.

ЛІТЕРАТУРА

 

1. Малая Л.Т., Микляев И.Ю., Кравчук П.Г. Микроциркуляция в кардиологии. - Харьков: Вища школа, 1977. – 142c.

2. Добеши И. Десять лекций по вейвлетам перевод – Ижевск НИЦ Регулярная и хаотическая динамика М: 2001 , 464 с.

3. Засецкий А В, Иванов А Б, Постников С Д, Соколов И В. Контроль качества в телекоммуникациях и связи М: 2001, 335 с.

4. Павлов С.В. Разработка оптоэлектронного комплекса для преобразования биомедицинской информации. Автореферат диссертации кандидата наук, 1995. - 16c.

5.         Чандпасекар С. Перенос лучистой энергии – М., 1953.

6.         Кузьміч В.В. Основные принципы и особенности транскутанной "отражательной" оксиметрии // Мед. Техника. – 1993. - №3. – С. 36-42.

7.         Van Gemert M.I.C. Star W.M. // IEEE Trans. Biol. Med. Eng., 1989 – Vol. 36. №2– P.1146-1154.

8.         Samsung electronic. S3C44B0X RISC MICROPROCESSOR datasheet.

9.         Samsung electronic. K6R4016V1C dataseet.

10.      ГОСТ 23751-79. Платы печатные. Общие технические условия.

11. Новиков Л.В. Основы вейвлет-анализа сигналов. Учебное пособие. Санкт-Петербург: 1999, 152 с.

12. Л. Л. Маслюк, А.М. Переберен Введение в вейвлет-анализ. Учебный курс М: 1998, 370с.

13. http://prodav.narod.ru/

14. Шикин Е В, Боресков А В. Компьютерная графика. Динамика, реалистические изображения. Диалог – Мифи, М: 1996, 289 с.

15.      Разевиг В.Д. Применение программ PCAD и PСSpiсe для схемотехнического моделирования на ПЭВМ: В 4 выпусках.- М: Радио и связь, 1992. – 56c.

16.      Яншин А.А. Теоретические основы конструирования и надежности ЭВА, - М.: Радио и связь. - 1983. - 276 с.

17.      Павлов С.В., Превар А.П., Матохнюк М.В., Чернуха А. Застосування оптико-електронних та лазерних технологій при аналізі мікроциркуляторних змін у вогнищі гострого гнійного запалення в ділянці нижніх кінцівок / OPTOELECTRONIC INFORMATIJN-POWER TECHNOLOGIES / Вінниця, 2002.- №2 - С.148.

18.      Павлов С.В., Мисловський І.Д., Ахмед Авад. Оптико-електронні інформаційні технології дослідження рівня перифепійного кровообігу/ Матеріали I Всеукраїнської науково-практичної конференції “Медичні технології і вища освіта”.- Луцк, 2004. – С. 137-144.

19.      Петрук В.Г., Черноволик Г.О., Шевчук С.В., Безсмертний Ю.О. Математична модель перетворення проміння при поверхневим шаром біотканини з системною патологією / OPTOELECTRONIC INFORMATIJN-POWER TECHNOLOGIES / Вінниця, 2002. -№2 - С.154.

20.      Н.І. Заболотна, С.В. Павлов, В.В. Шолота Комп’ютерне моделювання задач лазерної та оптоелектронної техніки /Вінниця-ВНТУ, 2003. – 149 с.

Додаток А (Віконне перетворення сигналу)

Додаток Б (Трьохвимірна спектограма)

Додаток В (Лістинг програми)

 

procedure TData. AutoSetMarkers;

const

SC=513;

var

X,

x1,x2, // кінцеві координати для циклів

x11,x22, // поправочні для попередніх

xmp1,xmp2 // координати для максимуму производной

: Longint;

XI : Array[1..5] of integer; // буде містити координати // перепадів 3-х к ряду

sign : shortint; // важливий лише знак

max,maxp, // знайдене максимальне значення

HMW // скільки вже було

: integer;

was : Boolean;

A : Array of integer;

begin

x1:=0;

x2:=fcount-1;

Was:=false;

SetLength(A,fcount);

FillChar(XI,SizeOf(XI),0);

for x:=0 to fcount-1 do begin

if Markers[x] then

if not was then begin x1:=x; was:=true end

else begin x2:=x; end;

A[x]:=0;

end;

ClearAllMarkers; // очищаємо всі маркери

while Der[1,x1]=0 do inc(x1);

sign:=Der[1,x1];

x11:=0;

for x:=x1+1 to x2-1 do

if (Sign*Der[1,x]<0) then begin

// знайшли перепад між - и +

if x11=0 then x11:=x;

x22:=x;

A[x]:=SC; // помічаємо перепад

sign:=-sign

end;

x1:=x11;// скорочуємо діапазон

x11:=0;

x2:=x22;

XI[1]:=x1;

for x:=x1+1 to x2 do

if A[x]=SC then

if XI[2]=0 then XI[2]:=x

else begin

XI[3]:=x;

if x11=0 then x11:=xi[2];

if (items[XI[2]]-items[XI[1]]=0) or

(abs((items[XI[3]]-items[XI[2]])/(items[XI[2]]-items[XI[1]]))<=GO.MarkSens/100)

then continue;

A[XI[2]]:=items[XI[2]]-items[XI[1]];

A[XI[2]+1]:=items[XI[3]]-items[XI[2]];

XI[1]:=XI[2];

XI[2]:=XI[3];

end;

max:=0;HMW:=0; // знаходимо максимум по которому відловлювати

for x:=x1 to x2 do

if A[x]=SC then A[x]:=0;

for x:=x1 to x2 do

if (A[x]>0)and(A[x]<>SC) then begin

inc(HMW);

if A[x]>max then max:=A[x];

if HMW>=30 then break;

end;

x:=x1;

while x<=x2 do

if (abs(max-A[x])<=max*0.3) then begin

FillChar(XI,SizeOf(XI),0);

XI[1]:=x;

for x11:=x+1 to x2 do // знаходимо місце для 3-го маркеру

if A[x11]*A[x]>0 then begin

XI[3]:=x11;

break

end;

if XI[3]=0 then begin inc(x);continue;end;

maxp:=0;xmp1:=0;xmp2:=0;

for x11:=XI[1]+1 to XI[3] do // знаходимо місце для 2-го маркеру

if Der[1,x11]>maxp then begin

maxp:=Der[1,x11];

xmp1:=x11;

xmp2:=x11;

end else

if Der[1,x11]=maxp then xmp2:=x11;

XI[2]:=(xmp1+xmp2) div 2;

for x11:=XI[3]+2 to x2 do // знаходимо місце для 4-го маркеру

if A[x11]*A[XI[3]+1]>0 then begin

XI[4]:=x11;

break

end;

if XI[4]=0 then begin inc(x);continue;end;

for x11:=XI[4]+2 to x2-2 do // знаходимо місце для 5-го маркеру

if (Der[1,x11]<0)and(Der[1,x11+1]<0) then begin

XI[5]:=x11-1;

break

end;

if XI[5]=0 then begin inc(x);continue;end;

// корекція

XI[1]:=XI[1]-2;

For x11:=xi[2]-2 downto xi[1]+1 do

if (Der[1,x11]=0)or(Der[1,x11-1]*Der[1,x11]<0){or

(Der[2,x11]=0)or(Der[2,x11-1]*Der[2,x11]<0)} then begin

XI[1]:=x11-1;

break;

end;

XI[3]:=XI[3]-1;

XI[4]:=XI[4]-1;

for x11:=1 to 5 do

Markers[XI[x11]]:=True;

max:=(max+A[x])div 2;

x:=XI[5]+1;

end

else inc(x);

end;