Інформаційно-вимірювальна система аналізу інтегрованих гемодинамічних мікроциркуляторних показників - Автореферат

Головна перевага цього методу - можливість проводити вимірювання практично у будь-якій точці поверхні тіла, що дозволяє використовувати різні модифікації оптичних приладів для рішення цілого ряду спеціальних задач, звязаних з дослідженням показників локального кровотоку (визначення гемодинамічних показників кровотоку, діагностики порушень мікроциркуляції в хребетно-рухомих сегментах, визначення порушень рівня мікроциркуляції в щелепно-лицьовій області і т.і.). У цьому аспекті перспективними є роботи, що проводяться на кафедрі лазерної й оптоелектронної техніки (ЛОТ) ВДТУ під керівництвом Кожемяко В.П. і Павлова С.В. по створенню біомедичної оптико-електронної інформаційно-вимірювальної системи "око-процесорного" типу як ефективного універсального засобу експрес-діагностики серцево-судинної системи (ССС), що дозволяє проводити моніторинг за станом ССС і окремих органів, видавати оперативну інформацію про їх функціональний стан. Розробити і провести дослідження функціонально повної номенклатури елементів для реалізації оптико-електронної інформаційно-вимірювальної системи "око-процесорного" типу для аналізу біомедичної інформації (на основі аналізу фотоплетизмограмм). Провести параметричний синтез оптико-електронної інформаційно-вимірювальної системи "око-процесорного" типу для аналізу гемодинамічних мікроциркуляторних показників стану серцево-судинної системи. Проведено параметричний синтез та розроблено оптико-електронну інформаційно-вимірювальну систему “око-процесорного” типу для дослідження гемодинамічних мікроциркуляторних показників стану ССС, що дозволяє проводити вимірювання практично в будь-якій точці поверхні тіла, при цьому є можливість використовувати різні модифікації оптико-елекронних сенсорів для рішення цілого ряду спеціальних задач, звязаних з дослідженням показників локального кровотоку (визначення гемодинамічних показників кровотоку, оцінювання мікроциркуляції в щелепно-лицьовій області при запалювальних процесах та рівня мікроциркуляції у нижніх кінцівок при захворюванні судин).У першому розділі проаналізовано сучасний стан питання аналізу задач обробки біомедичних сигналів і запропоновано системне обґрунтування функціональних особливостей оптико-електронної схемотехніки. Сформульовано вимоги щодо створення концепції біомедичної оптико-електронної інформаційно-вимірювальної системи “око-процесорного” типу, задач розпізнавання біомедичних зображень образів і запропоновано системне обґрунтування функціональних особливостей оптико-електронної схемотехніки. Проведений аналіз оптико-електронної елементної бази показує її високу ефективність при побудові засобів перетворення й обробки біомедичних сигналів за рахунок багатофункціональності, паралельного процесу обробки біомедичної інформації.. Запропоновано структуру біомедичної оптико-електронної інформаційно-вимірювальної системи “око-процесорного” типу як базисної моделі комплексного неінвазивного діагностування, яка сприймає інформацію, яка подається у вигляді зорового середовища довільної форми, виділяє визначені ознаки біообєкту, обробляє виділені ознаки і приймає рішення автоматично або з участю оператора. Викладено алгоритм обробки в часовій області біосигналів, який має таку структуру: фільтрація; кускова апроксимація; сегментація за часовими властивостями сигналів; виділення характерних точок сигналу (екстремумів, точок перегину, точок перетину базової лінії та ін.); обчислення за характерними точками різноманітних похідних параметрів, в тому числі й ознак форми; статистичний аналіз послідовності класифікованих фрагментів; структурний аналіз обстеження великої кількості пацієнтів було знайдено десять еталонів.У дисертаційній роботі обґрунтовано і теоретично проаналізовано принципи реалізації оптикоелектронних інформаційно-вимірювальних структур "око-процесорного" типу для обробки біомедичних сигналів. Удосконалено архітектуру і введені показники теоретичної оцінки оптикоелектронних інформаційно-вимірювальний структури "око-процесорного" типу для аналізу мікроциркуляції ССС, при цьому підвищується точність, вірогідність і функціональні можливості інформаційно-вимірювальних систем експрес-діагностування серцево-судинної системи. Проведено параметричний синтез та розроблено оптико-електронну інформаційно-вимірювальну систему “око-процесорного” типу для дослідження гемодинамічних мікроциркуляторних показників стану ССС, що дозволяє проводити вимірювання практично в будь-якій точці поверхні тіла, при цьому є можливість використовувати різні модифікації оптикоелектронних сенсорів для рішення цілого ряду спеціальних задач, звязаних з дослідженням показників локального кровотоку (визначення гемодинамічних показників кровотоку, оцінювання мікроциркуляції в щелепно-лицьовій області при запалювальних процесах та нижніх кінцівок при захворюванні судин).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У дисертаційній роботі обґрунтовано і теоретично проаналізовано принципи реалізації оптикоелектронних інформаційно-вимірювальних структур "око-процесорного" типу для обробки біомедичних сигналів.

У результаті виконання дисертаційної роботи

1. Удосконалено архітектуру і введені показники теоретичної оцінки оптикоелектронних інформаційно-вимірювальний структури "око-процесорного" типу для аналізу мікроциркуляції ССС, при цьому підвищується точність, вірогідність і функціональні можливості інформаційно-вимірювальних систем експрес-діагностування серцево-судинної системи.

2. Проведено параметричний синтез та розроблено оптико-електронну інформаційно-вимірювальну систему “око-процесорного” типу для дослідження гемодинамічних мікроциркуляторних показників стану ССС, що дозволяє проводити вимірювання практично в будь-якій точці поверхні тіла, при цьому є можливість використовувати різні модифікації оптикоелектронних сенсорів для рішення цілого ряду спеціальних задач, звязаних з дослідженням показників локального кровотоку (визначення гемодинамічних показників кровотоку, оцінювання мікроциркуляції в щелепно-лицьовій області при запалювальних процесах та нижніх кінцівок при захворюванні судин).

3. Запропоновано метод спектрального аналізу при обробці фотоплетизмографічних даних, при цьому підвищується достовірність та точність при визначенні інтегрованих гемодинамічних показників.

4. Реалізовано алгоритм визначення ступеню важкості стану серця на основі алгебри нечіткій логіці, що дозволяє робити комплексне діагностування ССС.

5. Проведено метрологічний аналіз оптико-електронної інформаційно-вимірювальної системи для дослідження показників мікроциркуляції ССС, при цьому середньоквадратичне відхилення не перевищує 0.0106 при довірчому інтервалі .

6. Сформульовано вимоги і приведено приклади практичної реалізації оптико-електронної ІВС для аналізу стану ССС.

7. Досліджено методи підвищення техніко-експлуатаційних характеристик розробленої оптико-електронної системи шляхом застосування оптикоелектронних сенсорів реєстрації фотоплетизмографічних даних.

1. Кожемяко В.П., Павлов С.В., Колісник П.Ф., Тимофіїв І.В. ЕЛЬХАТИБ Мохамед. Лазерні методи діагностики стану серцево-судинної системи // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах (Технологічний університет Поділля).-1999.- № 2. - С. 139 - 144.

2. Павлов С.В., Барило О.С, Гальченко Я.О., Мохамед Ельхатиб, Н.В.Кожемяко. Лазерний діагностичний комплекс аналізу мікроциркуляторних порушень при запальних процесах щелепно-лицьової ділянки // Український журнал медичної техніки та технології. - 2000. - № 1-2. - С. 37-39.

3. Кожемяко В.П., Павлов С.В., Колесник П.Ф., Марков С.М., Мохаммед ЕЛЬХАТИБ, Дидык И.Л. Оптоэлектронный метод изучения сосудистых и микроциркуляторных нарушений в позвоночно-двигательных сегментах по коэффициенту асимметрии // Український журнал медичної техніки та технології. - 2001. - № 1-2. - С.27-32.

4. Сєркова В.К., Станіславчук М.А., Павлов С.В., Шевчук С.В., Мохамед Ель-Хатіб, Щевчук О.В. Особливості використання принципу взаємодії лазерного випромінювання з біотканиною при діагностиці уражень судин у хворих на системний червоний вовчак // Український журнал медичної техніки та технології. - 2001. - № 1-2. - С.33-39.

5. Павлов С.В., Мохамед Ель-Хатіб. Аналіз лазерних систем для біомедичних досліджень// Вісник ВПИ. - 2002 . - № 1. - С.65 - 71.

6. Павлов С.В., Станчук К.І., Мохамед Ельхатіб, Семенець О.М. Методи обробки біосигналів із застосуванням фільтрації // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах.-2001.- № 2. - С.96-100.

7. Павлов С.В., Мохамед Ельхатіб, Матохнюк М.В., Семенець О.М. Метрологічний аналіз інформаційно-вимірювального каналу оптико-електронної системи для дослідження мікроциркуляції // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах.-2001.- № 3. - С.36-39.

8. Патент України № 44403 А 61 F 9/00. Спосіб визначення структурних змін на очному дні в зоні запального процесу // Й.Р.Салдан, В.П.Кожемяко, С.В.Павлов, Ю.Й. Салдан, Мохамед Ельхатиб, І.В.Тимофеєв - Заявл. 20.04.2000; Опубл. 15.02.2002, Бюл. №2. - 5 с.

9. Кожемяко В.П., Павлов С.В., Злепко С.М., Тимофіїв І.В., Ельхатиб Мохамед. Оптичні методи визначення ступеню насичення крові киснем // Збірник праць Міжнародної науково-технічної конференції "Приборостроение - 98".- Євпаторія. - 1998. - C. 322-327.

10. Кожемяко В.П, Павлов С.В., Ельхатиб Мохамед, Станчук Е.. Структурна організація дубль-паралельних оптикоелектронних багатоканальних систем для біомедичних досліджень // Збірник праць міжнародної науково-технічної конференції “Приладобудування-98”. - Вінниця-Сімферополь. - 1998. - С. 308 - 311.

11. Kozhemiako V., Pavlov S., Kolesnic P., Mohammad El-Khatib, Zabrodskaya S. Optical method for analysis of eye conjuctiva microcirculation // Proceedings of SPIE “Optoelectronic and Hybrid Optical/Digital Systems for Image and Signal Processing ODS-99”. - Lviv, Ukraine . - 1999. - С 27-33.

12. Павлов С.В., Васюра А., Станчук К., Мохамед ЕЛЬХАТИБ. Лазерні системи дослідження стану серцево-судинної системи // Праці четвертої науково-технічної конференції “Прогресивні матеріали, технології та обладнання в машино- та приладобудуванні”. - Тернопіль. - 2000. - С. 79.

13. Салдан Й.Р., В.П.Кожемяко, С.В.Павлов, Салдан Ю.Й., Ельхатиб Мохамед. Люмінісцентний аналіз в офтальмології // Збірник тез доповідей 2-го міжнародного Смакулового симпозіуму “Фундаментальні і прикладні проблеми сучасної фізики”. - Тернопіль. - 2000. - С 260-262.

14. Pavlov S., Kolesnic P., El-Khatib M., Ostrovsky I. Optoelectronic methods and device for diagnosis vascular systems // Збірник Міжнародної конференції з оптоелектронних інформаційних технологій “Photonics-ODS 2000”. - Vinnica. - 2000. - P. 87.

15. Pavlov S., Barilo A., El-Khatib M., Matohnuyk M. Laser systems for diagnosis microcirculation in the jaw-facial region // Збірник Міжнародної конференції з оптоелектронних інформаційних технологій “Photonics-ODS 2000”. - Vinnica. - 2000. - P. 91.

16. Pavlov S., Oshovskaya T., El-Khatib M., Tuzhansky S., Checotun V. Laser method in genecology // Збірник Міжнародної конференції з оптоелектронних інформаційних технологій “Photonics-ODS 2000”. - Vinnica. - 2000. - P. 98.

17. Hamdi R., Bilik N., El-Khatib M., Matohnuyk M. Optic-electronic methods for medical images processing // “Photonics - ODS 2000”.- Vinnytsia.-2000. Р 98.

18. Шевчук С.В., Ель-Хатіб М., Дідик І.Л., Шевчук. С.В. Особливості використання принципу взаємодії лазерного випромінювання з біотканиною при діагностиці уражень судин у хворих на системний червоний вовчак // Збірник праць Міжнародної науково-технічної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених “Оптикоелектронні інформаційно-енергетичні технології - 2001”. - Вінниця . - 2001. - С.97.

19. Ельхатиб М., Шевчук С, Чекотун В. Застосування лазерних технологій у медичній практиці // Міжнародна науково-технічна конференція студентів, аспірантів та молодих вчених “Оптикоелектронні інформаційно-енергетичні технології - 2001” . - Вінниця .- 2001.-С.105.

20. Volodymyr Kojemiako, Sergey Pavlov, Maria Matokhnyuk, Mohamed El-Khatib. Method for Analysis of Images by Laser Therapy / International conference “TEXNOUS - 2001”. - Romania. - 2001 - P.35-40.

21. В.Кожемяко, К. Станчук, М. Ель-Хатіб. Перспективність використання оптико-електронної елементарної бази при побудові систем паралельної обробки інформації //Збірник міжнародної конференції з контролю і управління в складних системах (КУСС-2001). - Вінниця . - 2001. - С. 140.