|
К вопросу разработки биотехнической системы исследования мозга. антиплагиат v2. Итоги изысканий подаются в формате совокупности показателей и диаграмм, иллюстрирующих положение в ходе изысканий
В наше время в биомедицине обширно применяются разнообразные методы диагностики и регистрации для нахождения ответов по различным вопросам изучения организма. Важным требованием продуктивности этих изысканий является обеспечение медицинских и исследовательских организаций лучшими методами исследования и актуальным оборудованием.
Во время осуществления биомедицинских изысканий применяют обширное множество способов и инструментов для определения разнообразных признаков исследуемого биообъекта, и а также для регистрации и исследования проходящих в организме физиологических процессов.
Итоги изысканий подаются в формате совокупности показателей и диаграмм, иллюстрирующих положение в ходе изысканий.
До определенного времени считалось, что исследования в биологии и медицине являются процессами, не подчиняющимися принципам исследований в других областях науки и техники. Поэтому и к приборостроению для этих исследований предъявлялись особые мерки.
При этом место биомедицинского приборостроения справедливо определить не как отдельной обособленной области техники, а как части общего приборостроения, развивающегося совместно со смежными областями техники.
В то же время исследования биологического объекта и измерения его параметров характеризуются рядом специфических особенностей в связи с тем, что в качестве объекта изучения выступает живой организм (его часть или совокупность таких организмов) или целая колония организмов (популяция), отдельный орган или группа органов, физиологическая система, группа клеток или отдельные клетки и т. д.
Биотехническая система является типичным примером для нашего времени результатом интеграции наук.
Понятию «биотехнические системы» (БТС) было дано определение во время первой международной конференцией по бионике в Варне (Болгария) в сентябре 1975 г.: биотехническая система представляет собой совокупность биологических и технических элементов, объединенных в единую функциональную систему целенаправленного поведения.
Судя по многочисленным опытам, работам и исследованиям, проведенным учеными, биотехнические системы имеют существенные преимущества: довольно часто , когда присутствует потребность в изучении большого количества данных и принятия решений в режиме реального времени, более полезными для этих целей становятся не абсолютно автоматизированные комплексы, а биотехнические системы, объединяющие в себе машинный интеллект с интеллектом человека-оператора. На компьютеры же приходится предшествующие анализ и трансформирование информации в подлежащий для восприятия человеком вид.
Также стоит подчеркнуть растущее значение математического моделирования функционирования мозга и взаимосвязанных с ним процессов. Благодаря физическому, смешанному и математическому моделированию, выполняемому на разных уровнях изучаемых систем, имеется возможность расширить теоретические знания о формировании и распределении биоэлектрических потенциалов и характере распространения электромагнитных полей в тканях и внешней среде.
По виду главной функции биотехнической системы они подразделяются на:
1) биотехнические системы медицинского назначения (БТС-М);
2) биотехнические системы эргатического типа (БТС-Э);
3) биотехнические системы целенаправленного управления поведением целостного организма (БТС-У).
Большая часть биотехнических систем медицинского назначения являются сканирующими или автоматизированными системами, разработанными на основе текущей диагностики посредством устройств активного вмешательства для замещения потерянных физиологических функций организма.
Данная совокупность биотехнических систем применяется в медицине, в частности для:
оценки состояния организма (дифференциальная, в режиме реального времени и при обратной обработке медико-биологической информации);
регулирования состояния организма для его приведения к норме (дискретной или непрерывной корректировкой);
предварительной или долговременной замены потерянных организмом функций органов или систем;
протезирования и корректировки функций воспринимающих систем или двигательного аппарата;
различных медицинских и биологических изысканий и лечебных процедур, связанных с применением приборов активного вмешательства, сочлененных с живым организмом в единую биотехническую систему.
Рассмотрим структуру биотехнической системы:
Вся биомедицинская информация от пациента (или оператора) делится на процессы c медленными и с быстрыми изменениями.
Процессы с частотой изменения меньше 1 Гц и у которых могут быть численно выражены значения, такие, как частота сердечных сокращений, частота дыхания, температура тела и др., являются медленно изменяющимися
Быстроизменяющимся процессы — это электрофизиологические процессы, которые характеризуются изменением электрических потенциалов на поверхности кожи или в различных участках тела, например электрокардиограмма, электроэнцефалограмма, электромиограмма и др. Они к тому же описывают и другие особенности организма, которые можно измерить с использованием сенсоров-излучателей и также обладающие кривой изменения характеристик во времени, к примеру, плетизмограмма, кривая изменения объемной скорости кровотока, пульсовая кривая артериального давления и др. Частотные спектры быстро меняющихся процессов охватывают от 0,1 до 1000 Гц.
МИП – медленно изменяющиеся процессы
БИП – быстро изменяющиеся процессы (в том числе ЭЭГ)
ДПИ - датчики-преобразователи первичной информации
БУ – блок усиления
БП – блок преобразования
ААС – автоматический анализатор состояний
БР – блок регистрации
СОИ – системы отображения информации
БСИ – блок сжатия информации
БВИП – блоков выделения информативных признаков
В – врач
ЛС - лечебные средства
П - пациент
ДП – блок долговременной памяти
ОП – блок оперативной памяти
Электрические сигналы с информацией о проходящих процессах в организме идут в датчик-преобразователь первичной информации, усиливаются и преобразуются в цифровой вид в соответствующих блоках, как правило, чаще всего в виде двоичного десятичного кода, поступающего в автоматический анализатор состояний и в блок регистрации, а также для отображения на информационный дисплей.
Информационные биотехнические системы, в которых осуществляется только параметрический контроль без комплексной обработки данных, не имеют блока автоматического анализа состояний.
Каналы измерения быстропротекающих процессов отличаются наличием блоков сжатия информации и извлечения высокоинформативных свойств. В настоящее время они исполняются на базе микропроцессоров со специальными программами, либо в специализированных для этого вычислителях.
Информационные биотехнические системы, в которых осуществляется только параметрический контроль без комплексной обработки данных, не имеют блока автоматического анализа состояний.
На слайде изображена наиболее современная БТС, позволяющая
С помощью комплекса обработки данных медленно и быстро меняющихся процессов в блоке автоматического анализатора состояний, представляющем собой либо микропроцессор, либо мини-машину, проводится текущая диагностика состояний организма в реальном масштабе времени. Системы этого типа имеют систему отображения, на которой, как правило, высвечиваются в аналоговой форме сигналы быстрых процессов (1), в цифровой или уровневой форме сигналы медленных процессов (3) и в виде условных обобщенных фигур формализованные изображения состояний (2).
Врач (В) или исследователь могут через дисплей обратиться в блок долговременной (ДП) или оперативной памяти (ОП), где хранятся архивные или оперативно регистрируемые данные. Информация, поступающая к врачу, который также является элементом БТС-М, должна быть достаточно полной для построения концептуальной модели состояния пациента (П) и принятия решения о методе лечения и выборе лечебных средств (ЛС).
Это требование является решающим для построения математической модели пространства состояний и состава диагностических признаков, а также разработки алгоритмов обработки информации в блоках выделения информативных признаков и тематического анализа состояний. Средства отображения и другие элементы БТС-М, с которыми непосредственно соприкасается врач, должны также отвечать основным принципам синтеза биотехнических систем.
Биотехнические системы, подобные изображенной на рисунке 1 применяются не только в медицинских лечебных учреждениях, но также используются в качестве подсистем для измерения и регистрации динамики изменения психофизиологического состояния организма оператора, находящегося в экстремальных условиях.
|
Биотехнические системы эргатического типа в подобных системах или (по общепринятой терминологии) в системах «человек-машина» (иногда, особенно в авиационной эргономике, в системах «человек-техника-среда») биологическое звено представлено человеком-оператором, выполняющим различные функции в замкнутом контуре управления технической системой. В биотехнической системе эргатического типа (БТС-Э) особенно ярко проявляются принципы синтеза БТС; принцип адекватности и принцип идентификации информационной среды
Биотехнические системы управления поведением целостного организма и популяциями биологических объектов. Такие системы имеют много общего с точки зрения методов воздействия, с БТС управления состоянием. Как правило, контроль за состоянием живого организма в БТС-У является неотъемлемой частью процесса управления, а соответствующие технические средства представляют собой подсистему в общей структурной схеме БТС-У (рисунок 14).
|
До определенного времени считалось, что исследования в биологии и медицине являются процессами, не подчиняющимися принципам исследований в других областях науки и техники. Поэтому и к приборостроению для этих исследований предъявлялись особые мерки.
При этом место биомедицинского приборостроения справедливо определить не как отдельной обособленной области техники, а как части общего приборостроения, развивающегося совместно со смежными областями техники.
В то же время исследования биологического объекта и измерения его параметров характеризуются рядом специфических особенностей в связи с тем, что в качестве объекта изучения выступает живой организм (его часть или совокупность таких организмов) или целая колония организмов (популяция), отдельный орган или группа органов, физиологическая система, группа клеток или отдельные клетки и т. д.
МИП – медленно изменяющиеся процессы
БИП – быстро изменяющиеся процессы (в том числе ЭЭГ)
ДПИ - датчики-преобразователи первичной информации
БУ – блок усиления
БП – блок преобразования
ААС – автоматический анализатор состояний
БР – блок регистрации
СОИ – системы отображения информации
БСИ – блок сжатия информации
БВИП – блоков выделения информативных признаков
В – врач
ЛС - лечебные средства
П - пациент
ДП – блок долговременной памяти
ОП – блок оперативной памяти
Электрические сигналы с информацией о проходящих процессах в организме идут в датчик-преобразователь первичной информации, усиливаются и преобразуются в цифровой вид в соответствующих блоках, как правило, чаще всего в виде двоичного десятичного кода, поступающего в автоматический анализатор состояний и в блок регистрации, а также для отображения на информационный дисплей.
Информационные биотехнические системы, в которых осуществляется только параметрический контроль без комплексной обработки данных, не имеют блока автоматического анализа состояний.
Каналы измерения быстропротекающих процессов отличаются наличием блоков сжатия информации и извлечения высокоинформативных свойств. В настоящее время они исполняются на базе микропроцессоров со специальными программами, либо в специализированных для этого вычислителях.
Информационные биотехнические системы, в которых осуществляется только параметрический контроль без комплексной обработки данных, не имеют блока автоматического анализа состояний.
На слайде изображена наиболее современная БТС, позволяющая
С помощью комплекса обработки данных медленно и быстро меняющихся процессов в блоке автоматического анализатора состояний, представляющем собой либо микропроцессор, либо мини-машину, проводится текущая диагностика состояний организма в реальном масштабе времени. Системы этого типа имеют систему отображения, на которой, как правило, высвечиваются в аналоговой форме сигналы быстрых процессов (1), в цифровой или уровневой форме сигналы медленных процессов (3) и в виде условных обобщенных фигур формализованные изображения состояний (2).
Врач (В) или исследователь могут через дисплей обратиться в блок долговременной (ДП) или оперативной памяти (ОП), где хранятся архивные или оперативно регистрируемые данные. Информация, поступающая к врачу, который также является элементом БТС-М, должна быть достаточно полной для построения концептуальной модели состояния пациента (П) и принятия решения о методе лечения и выборе лечебных средств (ЛС).
Это требование является решающим для построения математической модели пространства состояний и состава диагностических признаков, а также разработки алгоритмов обработки информации в блоках выделения информативных признаков и тематического анализа состояний. Средства отображения и другие элементы БТС-М, с которыми непосредственно соприкасается врач, должны также отвечать основным принципам синтеза биотехнических систем.
Биотехнические системы, подобные изображенной на рисунке 1 применяются не только в медицинских лечебных учреждениях, но также используются в качестве подсистем для измерения и регистрации динамики изменения психофизиологического состояния организма оператора, находящегося в экстремальных условиях. |
|
|
Скачать 24.75 Kb.