Программно-аппаратный комплекс для биоимпедансных исследований в аномальных зонах электропроводимости

Функциональная схема ПАК БАТ для биоимпедансных исследований представлена на рисунке 3.9. В структуру ПАК входят ПЭВМ, модуль L - CardE20-10 и щуп.

Рассмотрим инструментарий более подробно:

1.

Рисунок 4.5 - Чертёж щупа ПАК

2. Блок преобразования выполнен в виде модуля АЦП с USB 2.0 интерфейсом - E20-10 производства ЗАО «L-Card» (http://www.lcard.ru). Этот модуль обеспечивает сбор данных с частотой до 10 МГц. Внешний вид блока преобразования приведен на рисунке 4.6.

Рисунок 4.6 - Внешний вид Е20-10

Отличительными характеристиками используемого устройства является использование: четырехканальной архитектуры с одним АЦП; коммутатора, обеспечивающего статический режим измерения собственного нуля

независимо для каждого канала; входные буферные усилители, исключающие коммутационную помеху; активные ФНЧ 3-го порядка.

Система синхронизации устройства обеспечивает внутреннюю и внешнюю синхронизацию, а также транслирует внутренние сигналы синхронизации на внешние разъемы, позволяя создавать многомодульные системы. Цифро-аналоговый преобразователя (ЦАП) позволяет воздействовать на биообъект постоянным напряжением в диапазоне ±5 В (ЦАП 12-и разрядный).

3. Обработка данных осуществляется персональным компьютером с использованием операционной системы Windows 98∕2000∕XP∕Vista∕7∕8∕10.

4. Среда разработки ПО C++ Builder 6.

Реакция БАТ на внешние воздействия (переходный процесс) изучается при следующих параметрах:

• диапазон подаваемого на биообъект напряжения: от 0 В до +5 В;

• шаг дискретизации для АЦП по времени: 0,015 кГц - 10 МГц (постоянная частота 500кГц)

• длительность кадра «Т», фиксировано устанавливается 500 тактов;

• количество циклов, необходимых для статистической обработки (т.е. фактически - число повторных измерений в одной БАТ) устанавливается автоматически и равно десяти.

В модуле E20-10 длительность кадра «Т» определяется как пакет собранных с АЦП данных, записываемый в буферную память L-Card. Отправка пакета в ПЭВМ происходит сразу после заполнения буфера АЦП, после чего буфер очищается. Размер кадра определяется «количеством отсчётов» (от 1 до 8192). Частота дискретизации f^_cустанавливается в диапазоне от 1 до 10 МГц в соответствии с выражением f^_c =30/ к, где к= 3, 4, ... 30. Для получения меньших значений f^_xреализуется межкадровая задержка, которая позволяет получить низкие частоты сбора данных - до 0,015 кГц.

Интерфейс ПАК окна ввода параметров работы для режима исследования переходных процессов в БАТ представлен на рисунке 4.7.

Рисунок 4.7 - Интерфейс ПАК БАТ

На рисунке 4.8 приведен пример графиков напряжений на выходе ЦАП и входе АЦП для БАТ меридиана сердца.

Рисунок 4.8 - Эпюры напряжений тока U(t) на входе а) и тока I(t) на выходе инструментального усилителя б)

Работу L-Card поясняет блок-схема алгоритма, представленная на рисунке 4.9. В блоках 1-2 осуществляется заполнение полей в интерфейсном окне, изображенном на рисунке 4.7.

Рисунок 4.9 - Схема алгоритма получения данных посредством L-Card для биоимпедансного анализа

Процесс получения импульсов рисунок 4.8а начинается в блоке 3.

Для определения риска развития повторного ИМ использовались БАТ, связанные с меридианом сердца: С1...С9 [46, 47, 59]. Количество обследуемых с риском ПИМ было 56 человек. Группа с высоким риском ИМ, перенесших первичный ИМ, наблюдалась в течение года. В процессе эксперимента проводились реабилитационные мероприятия. У всех пациентов, включенных в эксперимент, наблюдалось превышение энергетики в БАТ, связанных с меридианом сердца. Контроль за энергетическими характеристиками БАТ производился ежемесячно. В процессе эксперимента группа наблюдения была разделена на две подгруппы: 1) с прогрессирующим превышением сопротивления БАТ меридиана сердца относительно номинального значения, и 2) подгруппу, где наблюдалась тенденция приближения сопротивления БАТ меридиана сердца к номинальному значению. Пороговый уровень превышения сопротивления БАТ был установлен в пределах 10% от номинального значения. Наблюдения показали, что у 86% обследуемых первой подгруппы к концу периода выявлены клинические проявления ССО. Во второй подгруппе к концу периода наблюдения клинические проявления ССО выявлены только у 12% обследуемых.

На первом этапе исследований определялась информативная мера Кульбака с системой градаций признаков, обоснованных в [49, 51]. Результаты расчетов приведены в таблице 4.2 (измерения проводились на переменном токе частотой 1кГц при силе тока 2 мкА). В эту таблицу вошли БАТ, имеющие значения меры информативности не менее 4.

Таблица 4.2 - Информативная мера Кульбака электросопротивления БАТ

Рисунок 4.10 - Топология БАТ меридиана сердца

По такому критерию для оценки риска возникновения заболеваний ССС, включая ИМ, выбраны точки БАТ: С8, С9, С7, С4, С6 (рисунок 4.10).

С1 цзи-цюань - расположение в подмышечной ямке, где пальпируется пульсация артерии.

С2 цин-лин - расположение на передневнутренней поверхности плеча, на одной горизонтали с точкой С1, выше локтевого сгиба. Показания: боли в области сердца.

С3 шао-хай - расположение на складке локтевого сгиба, в середине расстояния между внутренним концом складки и внутренним надмыщелком плечевой кости. Показания: боли в области сердца, функциональные нарушения сердечной деятельности.

С6 - выше проксимальной лучезапястной складки, в углублении между сухожилиями. Показания: боли в области сердца, тахикардия, неврозы.

С8 - шао-фу - на ладони в углублении между четвертыми и пятыми

пястными костями немного кзади от пястно- фаланговых суставов. Показания: сердцебиение, тревожные состояния.

С9 шао-чун - у лучевого края ногтевого ложа 5 пальца, выше от угла ногтя на 0,3 см. Функция: тонизирующая точка, используется при неотложных состояниях. Показания: сердцебиение, боли в области сердца, аритмия.

4.3