Биотехническая система исследования гемодинамики глаза с использованием транспальпебральной реоофтальмографии

Широкий диапазон параметров, зависимость параметров биообъекта от многих факторов, взаимосвязь между параметрами различных систем организма затрудняют формирование представлений о биологическом объекте, а информации о существе процессов, представляющих состояние биообъекта недостаточно.

Целью проектирования системы является разработка методики неинвазивного исследования гемодинамики тканей глаза с новым способом наложения электродов. На основе анализа полученных сигналов РОГ осуществляется диагностика состояния гемодинамики.

Параметры применяемого аппаратного обеспечения полностью соответствуют принципам адекватности и идентификации при формировании БТС. Согласно литературным источникам, для используемой частоты 100 кГц пороговая плотность тока для наиболее возбудимых нейронов составляет 200 мА/см²[80]. В диссертационной работе применяются реографы, у которых сила тока менее четырех миллиампер, а электроды имеют округлую контактную плоскость диаметром четыре миллиметра, т.о. расчетная плотность тока составляет порядка восьми мА/см², что существенно ниже приведенного порога чувствительности. Это означает, что применяемые уровни воздействия не оказывают ощутимого влияния

на организм, а параметры входных каналов построены таким образом, чтобы достоверно регистрировать показатели биообъекта. Более того, за более чем полувековую историю развития метода реографии в литературе не было отмечено каких-либо негативных (в том числе отдаленных во времени) последствий использования реографии.

При решении задач синтеза в основе биотехнических систем лежит методология, которая состоит из трех этапов разработки: биологический, теоретический и конструкторско-технологический.

На биологическом этапе анализируются свойства биообъекта, литература о нем, в конце этапа формируется целевая функция и должна быть собрана информация для построения математической и/или физической модели.

Следующий теоретический этап предполагает на основе полученной информации проведение экспериментов на математической модели, определение параметров, необходимых для диагностики и управления состоянием технической и биологической подсистем.

Третий конструкторско-технологический этап включает в себя техническую реализацию теоретических исследований и, возможно, возврат на предыдущие этапы разработки при выявлении несоответствия между ожидаемыми и получаемыми экспериментальными результатами.

В соответствии с вышеприведенными принципами была разработана диагностическая БТС реоофтальмографического исследования с применением нового способа наложения электродов (см. Рисунок 1.14). Более подробная схема с графическими иллюстрациями приведена в приложении 3.

В состав биологического звена входит пациент и врач-оператор, а технического - реограф с системой электродов и ПЭВМ.

В соответствии с поставленной целью и задачами в работе уделялось внимание способу взаимосвязи биологического и технического звеньев с целью повышения степени адекватности системы. Для этого разрабатывалась специальная конструкция электродной системы и система их крепления на

пациенте. Также были сформированы численные критерии, получаемые с помощью разработанных средств, с помощью которых можно оценить состояние системы кровообращения. Как следствие необходима разработка математического обеспечения для возможности эффективного использования получаемой информации для проведения дифференциальной диагностики.

Рисунок 1.14 - Схема БТС для исследования гемодинамики глаза с использованием транспальпебральной реоофтальмографии

Вышеуказанная разработка включала в себя следующие основные задачи:

1) анализ литературных источников на предмет особенностей анатомии и физиологии исследуемого БО;

2) проведение анализа моделей глазного яблока на предмет возможности их использования для моделирования;

3) формирование численной математической модели с учетом п.1, пригодной для анализа электрофизических процессов, протекающих при реоофтальмографическом исследовании;

4) литературный обзор необходимых электрофизических характеристик исследуемых тканей глаза для использования в сформированной математической модели;

5) формирование граничных условий для математической модели исходя из анатомических особенностей глаза;

6) проведение численного моделирования с целью обоснования возможности применения предложенной методики;

7) проведение численного моделирования с целью расчета оптимальных параметров электродной системы;

8) проведение численного моделирования для определения влияния различных факторов на результаты исследования;

9) проведение численного моделирования для качественного сравнения предложенной методики с ранее используемой прилимбарной биполярной;

10) проведение численного моделирования для оценки влияния погрешности установки электродной системы на глаз;

11) разработка и реализация ЭС с учетом результатов, полученных при решении вышеприведенных задач;

12) разработка и реализация системы крепления для фиксации системы электродов на пациенте во время исследования;

13) разработка методических алгоритмов проведения РОГ-исследования;

14) разработка математического обеспечения метода РОГ;

15) разработка и реализация программного обеспечения для автоматизированной обработки реоофтальмограмм;

16) проведение медико-биологических исследований с целью подтверждения эффективности разработанных аппаратно-программных и методических средств проведения ТП РОГ исследования.

Таким образом, описанная БТС позволяет создать методику проведения реоофтальмографического исследования, осуществляемого через веко с использованием тетраполярной схемы наложения электродов.

1.6.