Автореферат (1025403), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Материалы диссертации использованы:1. При модернизации радиофизического комплекса МРТРС.2. В Республиканском клиническом госпитале ветеранов войнреспублики Марий Эл (г. Йошкар-Ола) при обработке экспериментальныхданных, получаемых с помощью радиофизического комплекса МРТРС.3. В Институте радиоэлектроники и информационных технологий-РтФУральского федерального университета при разработке магистерскойпрограммы «Интеллектуальные информационные системы и технологиифункциональной диагностики и нейрореабилитации» по направлениюподготовки 09.04.02. «Информационные системы и технологии».4. При подготовке учебного пособия «Анализ биомедицинских сигналовв среде MATLAB: учебное пособие/ В. С.
Кубланов, В.И. Борисов, А.Ю.Долганов. – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2016. – 120 с.»,рекомендованного методическим советом ИРИТ-РтФ УрФУ для студентов,обучающихся по направлениям магистратуры 09.04.02. «Информационныесистемы и технологии» и 11.04.01. «Радиотехника».Научные положения, выносимые на защиту:1. Результаты исследования характеристик оригинальной вибраторнойАА с контактными штырями, лабораторные испытания которой подтвердили,что применение контактных штырей обеспечивает наименьшие изменениякоэффициента отражения от границы АА-тело в режиме мониторированияфункциональных изменений в тканях головного мозга.2.
Новые результаты исследования влияния потерь в элементах схемытермобаланса СВЧ радиотермографа, в которых уточнена роль подшумливанияперехода АА-тело. Результаты апробации схемно-технических решений,позволяющихминимизироватьошибкиизмерениярадиояркостнойтемпературы, связанные с потерями в СВЧ элементах схемы термобалансарадиометрического приемника и изменениями коэффициента отражения АА стелом.3. Мультифрактальные оценки кратковременных сигналов собственногоэлектромагнитного излучения головного мозга и их параметры, которыесогласуются с соответствующими показателями сигналов ВСР.4.
Метод формирования данных о функциональном состояниииспытуемого с помощью оригинального программного обеспечения длявычисления и анализа мультифрактальных показателей биомедицинскихсигналов радиофизического комплекса. Результаты оценки роли вегетативнойрегуляции в формировании собственного электромагнитного излученияголовного мозга.Степень достоверности результатов проведенных исследований:достоверность полученных в работе результатов подтверждается ихсогласованностью с фундаментальными положениями теории биотехническихсистем, радиофизики, биофизики, нелинейной динамики; использованием4адекватных математических методов; результатами лабораторных иклинических исследований.Апробация работы.
Основные положения диссертации докладывались иобсуждались на научно-технических конференциях:XI Международной научно-технической конференции «Физика итехнические приложения волновых процессов». Екатеринбург, 2012; XРоссийско-германской конференции по биомедицинской технике.
СанктПетербург, 2014; XI Международной научно-технической конференции«Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии». Суздаль, 2014; IVВсероссийской научной конференции «Актуальные вопросы биомедицинскойинженерии». Саратов, 2014; 7-th Annual International IEEE EMBS Conference onNeural Engineering. Монпелье, Франция, 2015; 11-th German-Russian Conferenceon Biomedical Engineering. Ахен, Германия, 2015; 25-ой Международнойконференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии».Севастополь, 2015; International Conference on Biomedical Engineering andComputational Technologies (SIBIRCON). Новосибирск, 2015; 9-th InternationalConference on Bio-inspired Systems and Signal Processing (BIOSIGNALS).
Рим,Италия, 2016; II International Conference on Industrial Engineering. Челябинск,2016; 12-th Russian German Conference on Biomedical Engineering. Суздаль, 2016.Материалы работы обсуждены на научном семинаре факультета«Биомедицинская техника» Московского государственного техническогоуниверситета имени Н.Э. Баумана.Личный вклад автора. Диссертация является итогом исследованийавтора. Все результаты исследований получены лично автором или принепосредственном его участии.Публикации.
По теме диссертации опубликовано 21 работа, из них 4 визданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.Структура и объем работы. Содержание диссертации соответствуетпаспорту специальности 05.11.17 – Приборы, системы и изделия медицинскогоназначения. Диссертация состоит из введения, пяти глав с выводами, основныхвыводов, приложения и списка литературы. Основное содержание работыизложено на 172 страницах, включая 27 таблиц и 41 рисунок.
Списоклитературы включает 220 источников.КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность темы диссертационной работы,сформулированы ее цели и задачи, раскрыты научная новизна и практическаяценность, приведены положения, выносимые на защиту, сведения о структуреработы, ее апробации и реализации результатов.В первой главе приведены материалы аналитического обзорасовременного состояния диагностических изделий медицинского назначения,использующих в качестве носителя информации собственное электромагнитноеизлучение (ЭМИ) головного мозга.В общем случае, сигнал x на выходе СВЧ-радиометра пропорционаленследующему соотношению:5Tх ∝ |1 − Γ 2 | ∫4π Я ( Ω)n (Ω)dΩ ,(1)где Я (Ω) – радиояркостная температура тканей мозга, n (Ω) –радиометрическая весовая функция АА, определяемая как весовая функциярадиояркостной температуры Я от телесного угла (Ω), Г2 – коэффициентотражения на границе контактной АА и тела.Временные изменения оценки радиояркостной температуры Tx можнопредставить как∂Tх∂t= −sgn(1 − Γ 2 )+|1 − Γ 2 | (∫4π (∂Γ2∂TЯ ∂Ω∂Ω ∂t∂t∫4π Я ( Ω)n (Ω)∂Ω +n (Ω) +∂Fn ∂Ω∂Ω ∂tЯ (Ω)) ∂Ω),(2)где для определения этих изменений требуется определить следующиепараметры:∂Я1.– исследование изменений информационных характеристик сигнала∂собственного ЭМИ головного мозга;∂n2.– разработка АА для длительного мониторирования собственного∂ЭМИ головного мозга;∂Γ23.– разработка схемотехнического решения входного тракта СВЧ∂радиометра для обеспечения измерений радиояркостной температуры сзаданной погрешностью.Эти особенности собственного ЭМИ головного мозга определилиособенности схемно-технических решений радиофизического комплекса.
Приэтом комплекс рассматривается как часть биотехнической системы (БТС), вкоторой СВЧ радиотермограф является одним из информационных каналов.Другими информационными каналами являются приборы стандартнойфункциональной диагностики (электроэнцефалограф, электрокардиограф,регистраторкожногальваническойреакции,фотоплетизмограф,пульсооксиметр и т.д.). Так как собственное ЭМИ головного мозга являетсяследствием теплового броуновского движения заряженных частиц, котороемодулируется функциональными процессами в его тканях, то этот сигнал, повсей видимости, имеет фрактальную самоподобную природу, вызваннуюцикличностью процессов динамических систем регулирования гомеостаза.
Визвестных работах для оценки характеристик сигналов собственного ЭМИ, какправило, применяются статистические, спектральные, корреляционные иинформационные методы. В них не учитываются мультифрактальные свойстваисследуемого процесса. Поэтому при исследовании этой БТС целесообразноприменять методы мультифрактального анализа. Структура такой БТСпредставлена в диссертации на Рис. 1.1.ВизвестныхСВЧрадиотермографах(радиотермометрах)мониторирование и анализ функциональных процессов головного мозгауказанными выше методами не проводится.
Поэтому в последующих разделахработы представлены новые конструкторские решения СВЧ-радиотермографа,предназначенного для длительного мониторинга функциональных изменений6процессов регуляции головного мозга, а также представлены новые методыанализа данных биомедицинских сигналов радиофизического комплекса наоснове теории мультифрактального анализа (одного из методов нелинейнойдинамики).В первой главе проведен анализ схемно-технических решений СВЧрадиотермографов для мониторирования собственного электромагнитногоизлучения глубинных структур головного мозга и современных методовполучения данных о функциональном состоянии вегетативной нервнойсистемы человека. Определены актуальные проблемы, решение которыхпозволяет выполнить задачи, поставленные в данной работе:1. Поиск новых схемно-технических решений в создании СВЧрадиометра для длительного мониторирования функциональных процессовголовного мозга.2. Разработка предложений для обеспечения комплексирования СВЧрадиотермографа и приборов для функциональной диагностики вегетативной ицентральной нервных систем в многоканальном радиофизическом комплексе.3.
Разработка новых алгоритмов совместной обработки сигналовинформационных каналов радиофизического комплекса, отражающихпроцессы регуляции в тканях головного мозга и вегетативной нервной системы,на основе методов нелинейной динамики.Во второй главе приведены результаты анализа известных схемнотехнических решений СВЧ радиометров и определены проблемные вопросы,возникающие при контактных исследованиях собственного ЭМИ головногомозга.Представленырезультатыматематическогомоделированияисследования характеристик штыревых вибраторных АА, предназначенных длядлительного мониторинга функциональных процессов головного мозга.В работе рассмотрены такие АА, конструкция которых может бытьприспособлена для приема излучения тканей головного мозга независимо отразмера волосяного покрова.
На Рис. 2.1 представлена схема плоской версиибиконической вибраторной АА. Одной из задач моделирования такой антенныявляется исследование влияния параметров d, h, α, обозначенных на Рис. 2.1, нахарактеристики АА. Расчет модели АА проводился численно с помощьюгибридного метода MOM/FEM (метод моментов / метод конечных элементов)посредством программы трехмерного электромагнитного моделирования FEKO(версии 7.0).Модель головы в исследовании представлена плоскопараллельнойкомбинациейдиэлектрическихобразований,электрофизическиехарактеристики которых определяются соответствующими характеристикамискальпа, кортикальной кости, спинномозговой жидкости, серого и белоговещества мозга.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
