«ИЗВЕСТИЯ ТРТУ № 5 Тематический выпуск МЕДИЦИНСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ МАТЕРИАЛЫ ВСЕРОССИЙСКОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ МЕДИЦИНСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ МИС-2002 Таганрог 2002 Известия ТРТУ Тематический выпуск ...»

Эффективность работы таких систем в значительной степени определяется адекватностью математической модели, заложенной в основе их функционирования, процессу внешнего дыхания. В этой связи проблема совершенствования математической модели Аппаратные и программные средства медицинской диагностики и терапии дыхания человека и повышения ее адекватности приобретает актуальное значение для разработчиков систем ИВЛ.

Современные модели процесса внешнего дыхания, представляют собой системы дифференциальных уравнений, связывающие от 4 до 8 показателей процесса дыхания. Известные модели, к сожалению, не учитывают:

- влияния ряда факторов на скорость и характер воздушного потока в проводящих путях;

- эластические свойства дыхательной системы, сопротивление воздушному потоку и растяжимость легких;

- зависимости скоростей воздушного потока от времени на вдохе и выдохе, ограничиваются рассмотрением работы аппаратов ИВЛ в режиме идеального объемного респиратора.

В предлагаемой модели процесса внешнего дыхания были учтены недостатки известных моделей. Включены дополнительно показатели, отражающие биомеханические свойства системы дыхания. Модель представляет собой систему 4 линейных дифференциальных уравнений. В уравнениях учтены следующие показатели: Ра, Va, и Ta – соответственно давление, объем и температура альвеолярного газа; Pа* - остаточное альвеолярное давление; z1 и z2 – соответственно сопротивления дыхательных путей на вдохе и выдохе; P0 – атмосферное давление; V0 – функциональная остаточная емкость легких; коэффициент упругости; Vk конечный минимальный объем камеры аппарата ИВЛ (воздуховоды);

V - дыхательный объем (изменение объема легких); P – движущее давление (общее трансистемное давление легких - разница между давлением в ротовой полости и альвеолярным давлением); Е – эластичность легких; R – сопротивление воздухоносных путей воздушному потоку; I – инерционность; V1 – объемная скорость потока воздуха; r и l – соответственно радиус и длина воздухоносных путей, – вязкость газа, РВП – давление в воздухоносных путях.

Так как дифференциальные уравнения, составляющие систему, различны для фазы вдоха и выдоха, при их решении особое внимание следует уделять согласованию значений показателей процесса дыхания на граничных точках, при переходе из одной фазы в другую, обеспечению непрерывности и гладкости изменяющихся во времени показателей.

Увеличение числа измеряемых показателей процесса дыхания значительно усложняет математическую модель, требуют включения дополнительных измерительных контуров в аппараты ИВЛ, наращивания вычислительных мощностей и увеличения времени для оценки диагностических показателей и сигналов высокопроизводительных микроконтроллеров создает предпосылки для комплексного учета жизненно важных показателей и повышения эффективности функционирования системы ИВЛ.

УДК 615.835.32.

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОЦЕНКИ

ПАРАМЕТРОВ ДЫХАНИЯ ЧЕЛОВЕКА

Санкт-Петербургский Государственный Электротехнический Университет, кафедра биомедицинской электроники и охраны среды. С.-Пб., ул. Проф. Попова, 5, тел./факс(812) 234-01- Совершенствование систем для исследования дыхательной функции человека в направлении улучшения их метрологических характеристик относится к числу актуальных проблем медицинского приборостроения. Применение нескольких измерительных преобразователей давления в автоматизированной системе оценки параметров дыхания человека позволяет судить о комплексном исследовании дыхательной функции. Определена совокупность показателей системы дыхания человека для комплексного исследования внешнего дыхания. Такими показателями являются легочные объемы и емкости, показатели легочной вентиляции, показатели, характеризующие механику дыхания.

Система включает измерительно-преобразовательные устройства, устройство обработки информации и ее отображения, устройство позволяющее управлять работой системы в целом. На основе выдвинутых требований разработана схема устройства, включающая, 3 измерительно-преобразовательных элемента давления и ряд электронных узлов. Для измерения различных видов давления были выбраны датчики давления фирмы Motorola, являющейся лидером среди таких фирм как Microswitch, Honeywell, I.C.Sensors, SenSym, Lucas Novasensors.

Motorola выпускает целый ряд кремниевых датчиков, используя свои достижения в области технологии производства полупроводниковых приборов. Motorola является разработчиком принципиально новой запатентованной технологии, имеющей торговую марку Х – ducer TM. Элемент X – ducer TM, представляет собой монолитный кремниевый измеритель давления, который развивает на выходе напряжение, пропорциональное приложенному давлению. Элемент имеет высокие показатели линейности, повторяемости, воспроизводимости, чувствительности и отношения сигнал – шум. В разработанной принципиальной схеме устройства используются относительный (МРХ 2010 GP), дифференциальный (МРХ 2010 D) и абсолютный (МРХ 2200 А) температурнокомпенсированные датчики давления выполненные по технологии Х – ducer TM.

В качестве аналого-цифрового преобразователя был выбран 10-ти разрядный АЦП фирмы Texas Instruments (TLC). Питание аналого-цифрового преобразователя осуществляется от линии TXD последовательного порта ЭВМ.

Применение современных электронных компонентов позволяет значительно уменьшить габаритные размеры прибора и использовать его как в стационарном, так и в переносном варианте.

Разработка мобильных и компактных систем диагностики функции дыхания совместно с применением мобильных компьютеров делает Аппаратные и программные средства медицинской диагностики и терапии эти системы доступными для использования спасательными службами совместно с приборами искусственной вентиляции легких.

УДК 577.

МЕХАНИЗМ ИНФОРМАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

СЛАБЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА ЖИВОЙ

ОРГАНИЗМ

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет (ЛЭТИ) им. В.И. Ульянова (Ленина), 197376, СанктПетербург, ул. Проф. Попова, д. 5; тел./факс (812)234-90-71, е-mail:

В настоящее время отсутствуют достаточно убедительные объяснения причин влияния слабых электромагнитных полей (ЭМП) с плотностью потока ниже уровня теплового воздействия на живые организмы. В настоящей работе рассмотрен механизм этого влияния в случае высокочастотного ЭМП с использованием теории поляризации диэлектриков. В рамках проведенного рассмотрения проведен учет кооперативного воздействия диполей поляризованной внешним полем среды на отдельные центры восприятия поля, которыми являются биологические молекулы. Указанный эффект приводит к усилению действующего на эти центры электрической компоненты ЭМП. Причем усиление тем больше, чем выше значением диэлектрической проницаемости среды. К противоположному результату приводит отражение электромагнитной волны от границ раздела неоднородностей среды и поглощение ЭМП по мере проникновения в ткани организма. Для рассмотрения совокупности этих факторов предложена четырехслойная модель, позволяющая описать прохождение плоской электромагнитной волны через нормально расположенную границу организм-воздух в оптическом приближении. Показано, что заметное усиление электрического поля по отношению к внешнему происходит в роговом слое (первый слой) и в верхних слоях эпидермиса (второй слой). Что касается более глубоких слоев, то затухание электромагнитных волн СВЧ диапазона практически полностью происходит в жировом слое (третий слой), в результате чего ЭМП в мышечном слое (четвертый слой) пренебрежимо мало.

Расчеты показали, что наибольшее усиление поля (порядка шести раз) происходит в верхних слоях эпидермиса под роговым слоем, где находятся такие структуры кожи, как рецепторы, свободные нервные окончания, микрокапиллярные сосуды, депо иммуннокомпетентных клеток (Т-лимфоцитов). Следовательно, влияние ЭМП может быть в частности связано с воздействием его электрической компоненты на мембранные потенциалы нервных клеток и мембраны форменных элементов крови. Причем рассмотренный эффект усиления позволяет объяснить влияние слабых ЭМП СВЧ диапазона на живой организм с плотностью потока более чем на порядок меньшим уровня теплового воздействия. В целом проведенное рассмотрение показывает, что слабые высокочастотные электромагнитные поля должны оказывать нетепловое воздействие на периферические системы организма, что дает объяснение имеющимся экспериментальным данным. Полученные в работе результаты могут способствовать совершенствованию методов терапевтического использования слабых ЭМП и служить научной базой для установления пороговых уровней их влияния на организм человека.

УДК 621.

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ РАСПРОСТРАНЕНИЯ

ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В КОЖЕ

Б.И. Чигирев, Н.Е. Подозеров, А.Н. Орлова Санкт-Петербургский Государственный Электротехнический Университет, кафедра биомедицинской электроники, С.-Пб., ул. Проф. Попова 5, тел./факс(812) 234-01-33, [email protected] привлекательны для медицинской диагностики. С помощью этих методов производятся оценки оксигенации крови и исследования гемодинамики.

При проектировании конструкции измерительных преобразователей таких систем, необходимо учитывать: а) неоднородность оптических свойств объекта исследования – кожи и подкожных тканей; б) Неидеальность источника излучения и эффекты, возникающие на границе сред.

Для исследования особенностей взаимодействия оптического излучения с биотканью был разработан стенд. Его основой является видеокамера на ПЗС-матрице, укрепленная в верхней части оптически непрозрачного кожуха. Видеокамера чувствительна к излучению как видимого, так и ближнего ИК диапазонов. В раскрыве кожуха, на пружинящей пластине, расположен сменный источник излучения. Пружинящая пластина обеспечивает фиксированный прижим излучателя к исследуемой поверхности.

Прокладка из мягкой пористой резины уменьшает проникновение внешней засветки в исследуемую зону. При необходимости устанавливается ИК-светофильтр. Для исключения влияния АРУ видеокамеры и нормирования сигналов, используется опорный светодиод, направленный непосредственно в объектив видеокамеры.

Излучение опорного светодиода стабилизировано.

Размер поля - 40х50 мм. Небольшой угол объектива видеокамеры (20о) обеспечивает малые геометрические искажения на краях экрана. Цифровой блок управления принимает команды Аппаратные и программные средства медицинской диагностики и терапии компьютера и позволяет выделять интересующие строки из видеосигнала для их наблюдения на экране осциллографа. Также он задает яркость свечения исследуемого источника. Предварительный просмотр сигналов с помощью осциллографа позволяет установить такую яркость источника, которая обеспечивает наилучшее использование динамического диапазона видеокамеры. После предварительных настроек производится оцифровка изображения платой видеозахвата компьютера.

Была создана математическая модель, описывающая распространение излучения в биоткани. Произведена проверка соответствия предложенной модели результатам серии экспериментов. Для обработки результатов измерений были использованы математические методы, основанные на минимизации среднеквадратического отклонения.

УДК 57.082.14(07)

МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ЗА РИСКОМ

ВОЗНИКНОВЕНИЯ ОЧАГА ИНФЕКЦИОННОГО

ЗАБОЛЕВАНИЯ (НА ПРИМЕРЕ ТУБЕРКУЛЕЗА)

Е.В. Чурносов, А.Г. Лосев, Ю.А. Прудан Санкт-Петербургский Электротехнический Университет, 197376,Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова 5, тел/факс: (812)-234-01-33,E-mail: [email protected] Цель исследования состояла в обосновании разработки автоматизированной системы контроля за формированием очагов инфекционных заболеваний с помощью метода имитационного моделирования. В качестве примера рассматривался возбудитель туберкулеза. Была разработана модель, имитирующая функционирование системы с замкнутым циклом слежения за риском начала туберкулезного процесса в обследованной группе населения. Входные параметры модели: степень риска заражения туберкулезом и степень вредности условий жизни каждого из индивидуумов. Обе эти величины получены по результатам анкетного опроса и рентгенологического обследования и приведены к диапазону от 0 до 1. На выходе моделируемой системы оценивалось количество случаев превышения критической величины риска заражения, равной единице, выше которой резко возрастает вероятность начала туберкулезного процесса. Интервал анализа составлял 10 лет.

В машинных экспериментах с моделью с использованием методологии математического планирования эксперимента было исследовано комбинированное влияние следующих основных факторов: периода цикла контроля (от 0,5 до 1,5 лет), объема контролируемой выборки (от 10 до 50% обследованной группы) и степени эффективности индивидуально направленных мер по снижению вредности условий жизни контролируемого.

Учитывалось также влияние факторов, уменьшающих риск заболевания в результате проведения мероприятий общих для всей группы. Оказалось, что риск формирования очага туберкулеза может быть уменьшен на 50-60% благодаря циклическому включению в систему контроля обратной связи, осуществляющей корректирующее воздействие на условия жизни людей в соответствии с их индивидуальными особенностями. Определены оптимальные параметры контроля для различных заданных начальных условий.

Итак, результаты имитационного моделирования показали перспективность разработки автоматизированной системы, предназначенной для снижения риска возникновения очагов заболевания туберкулезом. Очевидно, что по такому же принципу могут быть разработаны системы, предназначенные для снижения риска распространения других опасных инфекционных заболеваний, например, ВИЧ-инфекции и гепатита.

Аппаратные и программные средства медицинской диагностики и терапии УДК 681.325.5:615.

РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

АНАЛИЗА СИГНАЛА ПУЛЬСОКСИМЕТРА

Санкт-Петербургский Государственный Электротехнический Университет «ЛЭТИ», Кафедра Биомедицинской Электроники и Охраны Среды, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 5, т.

(812) 325-25-27, e-mail: [email protected] Как известно, важным диагностическим и прогностическим показателем в анестезиологии, реанимации и интенсивной терапии является степень насыщения циркулирующей крови кислородом, который определяется как коэффициент сатурации. Для определения коэффициента сатурации неинвазивным методом применяются пульсовые оксиметры. Ключевым при разработке пульсовых оксиметров являются выбор и реализация алгоритма обработки и анализа сигнала с целью определения коэффициента сатурации SpO2.

В работе предлагается и исследуется алгоритм для автоматической обработки и анализа сигнала пульсового оксиметра.

Для съема сигналов использовался пульсовой оксиметр с преобразователем напряжение-напряжение. Задачей была разработка и исследование алгоритма обработки и анализа сигнала пульсоксиметра. Алгоритм состоит из двух частей: обработка сигнала и его анализ. В обработку входит: адаптивный фильтр сетевой наводки, фильтры нижних частот и уменьшение частоты дискретизации сигнала в 4 раза. В анализ обработанного сигнала входит: определение RR-интервала и ширины волны, определение эталонной волны и собственно анализ сигнала для определения коэффициента сатурации. Последний заключается в следующем:

выделяется волна сигнала и рассчитывается коэффициент корреляции между ней и эталонной волной. Если этот коэффициент корреляции удовлетворяет пороговому коэффициенту корреляции (0.8), то производится усреднение эталонной волны и вычисление нового коэффициента сатурации. Если же нет, то коэффициент сатурации остается прежним. Данными в работе являлись 13 записей сигналов пульсоксиметра снятых с людей разного пола и возраста.

По результатам тестирования алгоритма были получены следующие данные: стандартное отклонение кривой коэффициента сатурации эталонного сигнала – 0.0014002; стандартное отклонение кривой коэффициента сатурации сигнала с шумом при отношении сигнал/шум равном: 30% - 0.0036969; 25% - 0.0061203; 15% Разница между стандартным отклонением кривой коэффициента сатурации эталонного сигнала и стандартным отклонением кривой коэффициента сатурации сигнала с шумом и максимальная ошибка кривой коэффициента сатурации сигнала с шумом относительно кривой коэффициента сатурации эталонного сигнала при отношении сигнал/шум равном: 30% - 0.0022967; 25% В заключении можно сказать, что разработанный алгоритм дает удовлетворительные результаты даже на очень зашумленных сигналах. Дальнейшим усовершенствованием данного алгоритма будет разработка алгоритма для определения частоты пульса по сигналу пульсоксиметра.

УДК 576.

РАЗРЕШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ДАТЧИКА ПРИ

ОПРЕДЕЛЕНИИ КОНЦЕНТРАЦИИ ЧАСТИЦ

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина), 197198, Россия, Санкт-петербург, ул. Проф. Попова, Тел. +7 (812) 234-30-12, 234-31-12; тел/факс +7 (812) 234-01-33;

E-mail: [email protected], [email protected] Исследуем возможности разработанной системы, описанной в [1, 2] при определении сигналов принадлежащих одной или нескольким «совпавшим» клеткам, находящихся в измерительном капилляре (ИК) проточной системы для цитометрирования.

Будем исходить из предположения, что в исследуемой взвеси находится Q пересекающихся компонент где f i x и f j x - плотности вероятности распределения клеток по исследуемому параметру для i и j компонент, соответственно.

Предположим, что на выходе любого из датчиков системы наблюдается стационарная последовательность импульсов, каждый из которых принадлежит клетке определенного диаметра. При этом возникают следующие задачи оптимизации:

1. Выбор параметров подсистемы цифровой обработки и 2. Минимизация ошибок при отборе Q групп клеток (при условии «совпадения» отдельных клеток).

Разобьем интервал возможных амплитуд сигналов от клеток на Q каналов. Проведя цитометрирование исследуемой взвеси, получим выборку y1,... y n, распределенную по каналам следующим образом:

Аппаратные и программные средства медицинской диагностики и терапии входящих в присутствующую в смеси i ую компоненту;

xi i 1,..., Q - пространства выборок.

При этом должно выполняться условие Запишем систему уравнений (1) в виде матрицы соответствии с формулами Крамера:

где i 1,..., Q ; F - определитель матрицы F ; Fi определитель той же матрицы при замене i го столбца на столбец из свободных членов.

цитометрических исследований концентрации и соответствующие величины Q, можно сделать вывод, что решение подобной системы по (3) – задача достаточно трудоемкая, ввиду сложности нахождения обратной матрицы. По этому упростим задачу до условия определения сигнала с большей амплитудой, чем от обычных клеток и положим Q=2. При этом будем исходить из того, что для сигнала от «совпавших» клеток характерны большие значения амплитуд, чем для одиночных клеток, а одиночным клеткам ФП с максимальным радиусом, присутствующим в исследуемой взвеси, соответствует амплитуда сигнала уровня U 2 A.

Для смеси сигналов, состоящих из двух компонент, общие числа зарегистрированных импульсов до и после порога принадлежащих отдельным и «совпавшим» клеткам, соответственно;

p11 - вероятность того, что отдельные клетки не достигнут порога U2А; p12 - вероятность того, что отдельные клетки превысят порог U2А; совпавших» ниже порога; p 22 - вероятность попадания сигнала от «совпавших» клеток выше порога. Таким образом получим следующие выражения:

исследуемой взвеси клетки имеют известные диаметры, то совокупность импульсов от одиночных клеток, амплитуды которых не превысили выбранный порог, можно описать математическим ожиданием m и дисперсией D В том случае, когда имеется последовательность сигналов от клеток и «совпавших» частиц, совокупность принадлежащих им импульсов будет описываться следующими соотношениями:

Математическое ожидание и дисперсия изменения числа импульсов за счет «совпадения» клеток в измерительном капилляре определяются следующими выражениями:

Полагая, что размеры частиц и соответствующие им амплитуды известны и что ни одна амплитуда сигнала от одиночной клетки не превысит уровень Аппаратные и программные средства медицинской диагностики и терапии что p1 p12 0 ), получим следующее выражение, имеющее смысл рассеяния вероятности присутствия «совпавших» с амплитудами больше и меньше Приняв, что сигналы от «совпавших» клеток, амплитуды которых превышают уровень U 2 A, учитываются аналитическим блоком системы, получим, что определяющим точность системы является наличие в ИК «совпавших» клеток малого радиуса, суммарный сигнал от которых не превышает уровня образом, возникает задача формирования уровня U 2 A, минимально превышающего сигнал от одиночных клеток максимального диаметра. Данная задача была решена с помощью соответствующей схемо-технической реализации.

ЛИТЕРАТУРА

1. Козлов А.В., Сидоренко В.М. Проточная система для цитометрирования ФП и проточная кювета для использования в ней.

// Свидетельство на полезную модель № 17807. G01 N27/27.

Приоритет от 25.12.2000. - Москва: ФИПС, 2000;

2. Козлов А.В., Сидоренко В.М. Система для проточного цитометрирования фитопланктона. /Сборник научных трудов Биотехнические системы в медицине и биологии. – СПб.:

Политехника, 2002. –стр. 210-214.

УДК 616.858;612.

ОСОБЕННОСТИ ПОСТУРАЛЬНЫХ НАРУШЕНИЙ ПРИ

БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА (КЛИНИКОСТАБИЛОГРАФИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)

Е.А. Карпова, Л.А. Черникова, И.А. Иванова-Смоленская, К.И.

НИИ неврологии РАМН, Волоколамское шоссе, 80, г. Москва, 123367, тел. (095) 490-25-02, e-mail: [email protected] *ЗАО «ОКБ «РИТМ», ул. Петровская, 99, г. Таганрог, 347900, тел. (8634) 36-31-90, e-mail: [email protected] Нарушение равновесия или постуральная нестабильность является особенно тяжелым, инвалидизирующим фактором при болезни Паркинсона (БП). До настоящего времени механизмы постуральной неустойчивости у больных с паркинсонизмом точно не установлены. Некоторые авторы предполагают, что она может быть связана с нарушением программирования подготовительных установочных позных реакций, другие связывают ее с наличием ригидности и временной задержкой корректирующих движений в голеностопном суставе. Наконец, существует точка зрения, что, повидимому, в тех случаях, когда имеют место нарушения постуральной стабильности, в патологический процесс вовлекаются иные недопамиергические структуры, ответственные за постуральную стабильность.

Целью настоящей работы явилось проведение клиникостабилографических сопоставлений у больных с различными формами и на разных стадиях болезни Паркинсона.

Материалы и методы: нами было обследовано 26 пациентов с БП (из них 11 мужчин и 15 женщин), возраст больных составил 12 лет. Тяжесть заболевания, оцениваемая по шкале Hoehn & Jahr, варьировала от 1.5 до 4.0 баллов. У 10 пациентов отмечалась акинетико-ригидная форма, у 16 - дрожательно-ригидная или ригидно-дрожательная форма БП. Все больные клинически оценивались по шкалам UPDRS (часть II, III), Hoehn & Jahr, Bohannon, стабилографическая часть работы производилась с помощью компьютерного стабилоанализатора с биологической обратной связью «Стабилан-01», разработанного в ЗАО «ОКБ «РИТМ» г. Таганрог. Использовался тест Ромберга. Изучались как классические стабилографические показатели (площадь и длина статокинезиограммы, а также скорость перемещения центра давления), так и данные спектрального анализа (частота и амплитуда первых трех составляющих, уровень 60 % мощности спектра, мощность зон - первой, второй, третьей). Обработка результатов производилась методами корреляционного анализа и попарного сравнения с определением критериев Стьюдента и Спирмена по программе Statistica 4.5. для Windows.

Проведенный анализ выявил наличие тесных корреляций между формой заболевания и такими клиническими признаками как степень выраженности тремора в конечностях и гипокинезом.

Интересно отметить, что степень гипокинеза тесно коррелировала со стадией заболевания и такими клиническими признаками как степень нарушения осанки, ходьбы и собственно постуральной неустойчивости (тестом Тевенара). Склонность больных к падениям коррелировала со степенью ригидности в мышцах шеи, отражающей степень ригидности туловища, а также с выраженностью FREEZING, степенью нарушения походки, с клиническим тестом постуральной неустойчивости (тестом Тевенара), а также со стадией заболевания.

При клинико-стабилографических сопоставлениях было показано различие стабилографических показателей у больных с дрожательными и акинетико-ригидной формами болезни Паркинсона. При этом стабилографическая картина у больных акинетикоригидной формой достоверно отличалась от нормы только по одному показателю – увеличению второго частотного пика, т.е.

смещению мощности спектра в сторону больших частот. Отличия стабилографической картины больных с дрожательными формами от нормы были более выражены и заключались, в основном, в увеличении амплитуды колебаний в сагиттальной и во фронтальной плоскостях, а также смещение мощности частотного спектра в сторону больших частот (уменьшение PW2 и увеличение PW3).

Аппаратные и программные средства медицинской диагностики и терапии Кроме того, клинико-стабилографические сопоставления выявили стабилографические признаки, характерные для формы заболевания, степени ригидности мышц туловища и конечностей, тремора и склонности к падениям. Так, форма заболевания, степень ригидности и тремора в конечностях коррелировали с мощностью третьей зоны частотного спектра. Выявлены также тесные корреляции между степенью ригидности в мышцах шеи и амплитудой колебаний во фронтальной плоскости, а склонность больных к падениям коррелировала с увеличением амплитуды колебаний в первом частотном диапазоне в сагиттальной плоскости и уменьшением мощности второй зоны спектра частот во фронтальной плоскости в пробе с закрытыми глазами.

УДК 612.

ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ В ЗАДАЧАХ КОМПЬЮТЕРНОЙ

СТАБИЛОГРАФИИ

Р.А. Кууз (*), В.Н. Суслов (**), Г.И. Фирсов (**) *Лаборатория клинико-электрофизиологических исследований Московской медицинской академии им. И.М. Сеченова, **Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН, 101990 Москва М. Харитоньевский пер., Применение цифровых электронных вычислительных средств для анализа исходных данных, получаемых при стабилографическом исследовании, требует представления сигнала в цифровой форме. Выбор параметров цифровой обработки сигналов до настоящего времени представляется достаточно сложной задачей, успешное решение которой зависит от квалификации и субъективных представлений исследователя. Аналого-цифровое преобразование точных значений аналогового (непрерывного) сигнала в приближенные (дискретные) значения, привязанные к определенному моменту времени, заключается в выполнении двух операций: квантование по уровню и дискретизация по времени.

Числа уровней квантования и дискретных отсчетов в единицу времени определяют точность приближения дискретных отсчетов к исходному непрерывному сигналу. Требования к точности измерения и преобразования сигнала могут быть обусловлены либо задачей его аппроксимации, либо задачей его последующей обработки.

Квантование по уровню предполагает разбиение всего предела изменения сигнала на соответствующее число элементарных отрезков - квантов, когда мгновенное значение сигнала рассматривается как определенное число квантов, укладывающееся в этом значении. При равномерном квантовании необходимое конечное число квантов измеряемого параметра определяется в соответствии с известной формулой где xmax, xmin - соответственно максимальное и минимальное значения измеряемого параметра; x - шаг квантования. При цифровом выражении количества информации в энтропийной мере в зависимости от основания выбранной системы кода h (обычно h = 2) число возможных квантов может быть выражено как n = hl, где l число разрядов выбранной системы кода [1]. Таким образом, число двоичных разрядов, используемых в процессе преобразования, определяет число дискретных уровней, с помощью которых можно представлять аналоговый сигнал. Тогда выражение для числа двоичных разрядов шкалы квантования имеет вид Линейный n-разрядный преобразователь имеет 2n уровней и позволяет преобразовывать сигналы амплитудой до 2n-1 уровней.

Максимальная ошибка квантования равна половине уровня. Если преобразуются широкополосные сигналы большой величины, то ошибки квантования можно представить в виде последовательности статистически независимых величин с равномерным распределением [1]. В этих условиях ошибки квантования образуют стационарный белый шум, эквивалентный обычному шуму, присутствующему в аналоговых системах. Динамический диапазон равен отношению уровней наибольшего сигнала, не вызывающего нелинейных искажений, и наименьшего сигнала, различимого в собственных шумах системы, выраженному в децибелах:

Таким образом, величина динамического диапазона равна максимальному значению отношения сигнал/шум (S/N), когда шум является аддитивным и стационарным. Если сигнал мал по величине или имеет узкополосный характер. то ошибки квантования, получающиеся в процессе аналого-цифрового преобразования, больше похожи на искажения сложного вида, чем на шум.

Процесс квантования можно рассматривать как наложение на сигнал, заданный с бесконечной точностью, шума, имеющего среднее значение, равное нулю, и дисперсию, определяемую известным выражением Вклад этой ошибки, выраженный в виде отношения сигнал/шум, имеет вид или в логарифмическом виде Аппаратные и программные средства медицинской диагностики и терапии С другой стороны, учет нелинейности преобразователя приводит к следующему соотношению [2]:

где - девиационное изменение отношения, выраженное через дисперсию дифференциальной нелинейности преобразователя 2. То есть, с учетом приближенного равенства 20lg2 6, добавление одного разряда увеличивает отношение сигнал/шум приблизительно на 6 дБ.

В целом ряде работ, (например [3], [4]), приводится приближенное отношение для динамического диапазона L 6n [дБ].

Если в качестве уровня полезного сигнала принять эффективное значение синусоиды, то можно получить следующее соотношение динамического диапазона и числа разрядов АЦП [56]:

В различных источниках приводятся формулы и соотношения для динамического диапазона L и разрядности АЦП l, полученные исходя из принимаемых авторами оценок мощности шума квантования и дисперсии измеряемого сигнала. Так, известны следующие соотношения [6 - 12]:

Таким образом, в зависимости от принятых при анализе предположений, соотношения между динамическим диапазоном и разрядностью АЦП варьируются в пределах L 6l 12. Однако в приводимых в литературе зависимостях не учитывается требуемая точность результата обработки отцифрованных данных.

Рассмотрим основные требования к квантованию по уровню при аналого-цифровом преобразовании с точки зрения получения результатов последующей спектральной обработки. Обозначим величину допустимой относительной ошибки определения спектральной плотности через 2 ш / x, где ш, x - информативного сигнала. Тогда с учетом известной формулы для дисперсии шума квантования [1] ш x2 /12 получаем выражение для дисперсии минимально допустимого по уровню сигнала x x2 /12 2, что соответствует величине минимальной амплитуды гармонического сигнала минимального гармонического сигнала и выражение для динамического диапазона сигнала в децибелах в формулу (1), получаем с учетом того, что xmax/xmin >> 1 приближенное выражение где l- число двоичных разрядов, биты; L - динамический диапазон сигнала, дБ; - допустимая относительная ошибка оценки минимального по уровню сигнала.

Таким образом, число двоичных разрядов шкалы квантования при аналого-цифровом преобразовании зависит от величин динамического диапазона и ошибки оценки минимального уровня сигнала (таблица 1). При этом амплитуда минимального непрерывного сигнала должна быть, например при = 10%, больше, чем 4,1 единицы шкалы квантования.

Рассмотрим спектральные оценки стабилографических сигналов, представленные на рис. 1. На рис. 1,а показан спектр колебаний в сагиттальной плоскости практически здоровой 24летней женщины. Очевидно, что динамический диапазон оценки спектра в рабочем диапазоне частот составляет примерно 60 дБ, Аппаратные и программные средства медицинской диагностики и терапии т,е. в данном случае при 10%-ной ошибке достаточно 12 разрядного АЦП. В случае более жестких требований к точности получаемых спектральных оценок (до 5%) следует использовать, как минимум, 13-разрядный АЦП. Такие требования к преобразователю характерны для стабилографов, используемых в задачах спортивной медицины, предрейсового контроля водителей, профотбора и профориентации. При анализе стабилограмм неврологических больных, у которых область движений несколько больше (рис 1, б случай мультисистемной атрофии мозга в оливопонтоцеребеллярной форме, характеризующейся сочетанием паркинсонизма с выраженной мозжечковой недостаточностью) требования к АЦП по динамическому диапазону возрастают и составляют около 80 дБ, что предопределяет использование 16-битного АЦП. При этом характерной особенностью спектров стабилограмм неврологических больных является большой разброс требований по разрядности АЦП, так в случае сильной ригидности (длительного сохранения высокого мышечного тонуса, характерного для некоторых форм паркинсонизма) (рис. 1,в) динамический диапазон спектра составил всего 40 дБ. Аналогичные данные по разбросу динамического диапазона спектров стабилограмм в неврологической клинике представлены в работах [13, 14].

Рекомендуемые параметры квантования сигналов стабилографической информации в задачах медицинской диагностики в неврологии целесообразно выполнять аналогоцифровое преобразование с помощью 16-разрядного АЦП.

Приведенные в [15] данные по техническим характеристика отечественных стабилографических комплексах подтверждают тенденцию к применению в стабилографах универсального назначения аналого-цифровых преобразователей с 16-разрядной шкалой.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бахтиаров Г.Д., Малинин В.В., Школин В.П. Аналогоцифровые преобразователи. - М.: Советское радио, 1980. - 280 с.

2. Федорков Б.Г., Телец В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП:

функционирование, параметры, применение. - М: Энергоатомиздат, 1990. - 320 с.

3. Кузьмин С.З. Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации. - М.: Радио и связь, 1986.

- 352 с.

4. Doerfler D.W. Dynamic Testing of a Slow Sample Rate, High Resolution Data Acqusition System // IEEE Trans., Instrumentation and Measurement. - 1986. - V. IM-35. - No. 4. - Pt. 1. - P. 477 - 482.

5. Бобков В.П., Грибанов Ю.И. Статистические измерения в турбулентных потоках. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 168 с.

6. Арутюнов П.А. Теория и применение алгоритмических измерений.- М.: Энергоатомиздат, 1990. - 256 с.

7. Каппелини В., Константинидес А.Дж., Эмилиани П.

Цифровые фильтры и их применение. - М.: Энергоатомиздат, 1983. с.

8. Применение цифровой обработки сигналов. / Под ред. Э.

Оппенгейма. - М.: Мир, 1980. - 552 с.

9. Рабинер Л.Р., Шафер Р.В. Цифровая обработка речевых сигналов. - М.: Радио и связь, 1981. - 496 с.

10. Рокотов С.П., Титов М.С. Обработка гидроакустической информации на судовых ЦВМ. - Л.: Судостроение, 1979. - 168 с.

11. Noise and Vibration / Ed. by R.G.White and J.G.Walker. Ellis Horwood Limited, Chichester, 1982. - 866 p.

12. Piakowitz D. A-D Converter Aims its Spectrs att Digital Signal Analyzer s // Electron. Des. - 1980. - V. 28. - No. 21. - P. 147Rosenblum M.G., Firsov G.I., Kuuz R.A., Pompe B. Human Postural Control - Force Plate Experiments and Modelling// Nonlinear Analysis of Physiological Data. / Ed. by H. Kantz,J. Kurths and G.

Mayer-Kress. - Berlin: Springer, 1998, P.283-306.

14. Кууз Р.А., Фирсов Г.И. Применение методов компьютерной стабилометрии для решения задач функциональной диагностики в неврологии // Биомедицинская радиоэлектроника. С. 24-33.

15. Слива С.С., Кондратьев И.В., Кривец Д.В. Концепция построения компьютерных стабилоанализаторов типа КСК-4 // информационные системы. Материалы научно-техн. конф.

«Медицинские информационные системы (МИС-2000)». Таганрог:

ТРТУ, 2000, № 4 (18). - Стр. 106-111.

Аппаратные и программные средства медицинской диагностики и терапии

ЭЛЕКТРОМИОГРАФИЯ ОДИНОЧНЫХ МЫШЕЧНЫХ

ВОЛОКОН КАК МЕТОД НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ПРОЦЕССОМ

РЕИННЕРВАЦИИ У БОЛЬНЫХ С НЕВРОГЕННЫМИ

ЗАБОЛЕВАНИЯМИ

Клинический отдел НИИ Общей патологии и патофизиологии РАМН, 125315, Москва, Часовая ул., 20, тел.152-25-25, факс151-26-51, [email protected] Денервационно-реиннервационный процесс (ДРП) является одним из основных звеньев патогенеза заболеваний мотонейронов спинного мозга и периферических нервов. Основным методом оценки наличия ДРП является стандартная игольчатая электромиография (ЭМГ), позволяющая уточнить степень реиннервационного процесса (РП), наличие и выраженность денервации в исследуемой мышце. Дополнительным методом, дающим возможность с высокой точностью определить эффективность РП, является ЭМГ одиночных мышечных волокон (ОМВ). ЭМГ ОМВ позволяет оценить плотность мышечных волокон (ПМВ) в двигательных единицах мышц и функциональное состояние нервно-мышечных контактов (величину джиттера).

Целью исследования было определение эффективности РП при различных неврогенных заболеваниях, в основе которых лежит ДРП. Было обследовано 24 больных, из них 7 больных с хронической воспалительной демиелинизирующей полиневропатией (ХВДП) от 19 до 61 года, средний возраст СВ 47+19 лет, 10 больных с боковым амиотрофическим склерозом (БАС), 45-64 года, СВ 56+10 лет, больных со спинальной амиотрофией (СА) 15-44 года, СВ 25+16 лет;

4 больных с наследственной полиневропатией (НП) 11-41 год, СВ 33+14 лет. Группу контроля составили 15 здоровых испытуемых (18лет, СВ 31+16 лет). Всем испытуемым проводилось стандартное клиническое обследование, игольчатая ЭМГ, ЭМГ ОМВ в передней большеберцовой мышце.

В группе контроля средние значения джиттера и ПМВ были в норме и составили 43+15 и 1,6+0,4 соответственно. У всех больных, в том числе и при исследовании клинически непораженных мышц, было отмечено повышение джитера и ПМВ. Средние значения джиттера и ПМВ соответственно составили: при ХВДП 100+21 и 3,6+1,0 соответственно, при БАС 115+34 и 2,8+0,5, при СА 66+14 и 2,6+0,6, при НП 88+19 и 3,5+0,3.

Полученные данные показывают, что ЭМГ ОМВ является высокочувствительным методом, выявляющим наличие РП на ранних стадиях даже в клинически интактных мышцах. Метод позволяет проводить мониторинг эффективности РП при данных заболеваниях. Недостаточная эффективность РП выявляется у больных с выраженным ДРП, особенно у больных с БАС. Учитывая некурабельность больных этой группы, применение метода ЭМГ ОМВ может дать возможность подобрать симптоматическую терапию, направленную на улучшение реиннервации, и объективизировать ее эффект.

ЛЕЧЕНИЕ НЕВРОЛОГИЧЕСКИХ БОЛЬНЫХ С

ДЕПРЕССИВНЫМИ СИНДРОМАМИ НА ОСНОВЕ

БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ С ПОМОЩЬЮ

(ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ)

Ф.С. Торубаров, З.Ф. Зверева, А.В.Хворостина МЗ РФ Федеральное управление «Медбиоэкстрем»

ГНЦ — институт Биофизики, центр профпатологии, Москва.

Одним из перспективных методов немедикаментозного лечения является метод биологически обратной связи (БОС), позволяющий создавать дополнительный, не существующий в обычных условиях, контроль за функциями, в норме управляемыми человеком бессознательно и получать положительные сдвиги в функционального состояния ЦНС и всего организма в целом. Целью исследования был анализ функционального состояния больных с депрессивными синдромами и лечение методом БОС-тренига на основе комплекса «Реакор» (Таганрог).

Реабилитациоиный психофизиологический комплекс для тренинга с биологически обратной связью «Реакор» позволяет электрофизиологических процессов, включающих: ЭКГ, ЭМГ, ЭЭГ, реограмму, фотоплетизмограмму, кожно-гальваническую реакцию, температуру тела, дыхание.

отображению сигналов обратной связи в зрительной и слуховой модальности. Кроме того, важной особенностью комплекса является возможность создания практически неограниченного количества сценариев проведения сеансов БОС-тренинга.

Для регуляции уровня функционального состояния ЦНС неврологических больных с депрессивными синдромами был выбран тренинг, направленный на увеличение альфа-активности, являющейся основным ритмом ЭЭГ здорового человека в состоянии релаксации. Такой тренинг может способствовать нормализации структуры ЭЭГ больных. Использовался сценарий проведения БОСтренинга на основе зрительной и слуховой модальности.

Исследовались неврологические больные с дисциркуляторной энцефалопатией, у которых синдром депрессии был выявлен при клиническом и психологическом анализе. Функциональное состояние ЦНС больных оценивалось на основе ЭЭГ-комплекса «Энцефалан-131-01» (Таганрог).

После проведения БОС-тренинга на основе комплекса «Реакор» у всех больных по клиническим данным и результатам психологического исследования отмечалось улучшение состояния.

Аппаратные и программные средства медицинской диагностики и терапии

ЭЭГ-АНАЛИЗ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЦНС У

НЕВРОЛОГИЧЕСКИХ БОЛЬНЫХ НА АНАЛИЗАТОРЕ

МЗ РФ Федеральное управление «Медбиоэкстрем»

ГНЦ — институт Биофизики, центр профпатологии, Москва Применение компьютерных методов создает возможности для более точного и полного анализа электроэнцефалограмм больных при диагностике функционального состояния мозга. По современным требованиям ВОЗ основным методом изучения электроэнцефалограммы пациента при постановке диагноза и оценке характера поражения мозга остается визуальный анализ ЭЭГ.

Широкие возможности для такого анализа ЭЭГ представляет анализатор электрической активности мозга с топографическим картированием «Энцефалан-131-01». Анализатор позволяет получать безартефактные кривые; использовать различные схемы отведения (моно-, различные биполярные, с объединенным ушным электродом); выделять и анализировать отдельные частотные ЭЭГсоставляющие. Кроме того, анализатор позволяет картировать мощностные и амплитудные показатели ритмов ЭЭГ, что существенным образом облегчает оценку характера распределения биопотенциалов по коре мозга. В целом эти возможности установки позволили точно и полно описывать электроэнцефалографические паттерны у больных неврологического профиля при оценке функционального состояния ЦНС.

Среди наблюдаемых нами больных неврологического профиля преобладали пациенты с дисциркуляторной энцефалопатией, развившейся на фоне гипертонической болезни.

Частой находкой при анализе ЭЭГ этих больных были признаки поражения срединных структур головного мозга. Анализатор электрической активности мозга «Энцефалан-131-01» позволяет определять при помощи специальной программы трехмерной локализации дипольных источников предполагаемые области поражения мозга в диэнцефально-стволовых отделах. Это существенным образом помогало уточнять поражение срединных структур мозга у наблюдаемых больных. Кроме того, при анализе ЭЭГ-больных в динамике применение программы трехмерной локализации источника позволяло зримо проследить изменения состояния срединных образований мозга в процессе лечения и констатировать уменьшение признаков поражения при благоприятном течении заболевания.

В целом оценка функционального состояния ЦНС у неврологических больных с помощью ЭЭГ на основе анализатора электрической активности мозга «Энцефалан» представляется отвечающей требованием клиники.

УДК 615.472.03:616.

УНИВЕРСАЛЬНАЯ СИСТЕМА СРЕДСТВ

ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ СЕРДЦА

Т.В. Истомина, О.А. Можакова, Е.А. Плакунова Пензенский государственный университет, ул. Красная 40, 638593, (8412)665122, [email protected] Существующие в настоящее время методы электрической стимуляции сердца (ЭСС) дают возможность для создания широкого ряда технических средств, реализующих их функции. В свою очередь, имеется целый ряд признаков, определяющих технические характеристики кардиостимуляторов (КС) и тем самым оказывающий влияние на их классификацию. Авторами предложена универсальная систематизация средств ЭСС, по типу выполняемых функций, которая представлена на рисунке (обозначения: ИМ – имплантированные, П – программируемые КС, ПП – перепрограммируемые КС, НП – не программируемые КС, С – с мультифункциональные, 2 – монофункциональные).

По результатам обзора отечественных и зарубежных источников, касающихся классификации КС, авторами были сделаны выводы о необходимости устранения ряда недостатков, что учтено в предложенной универсальной систематизации средств ЭСС.

В отличии от традиционно используемых таблиц-классификаторов КС, в предаствленной систематизации выделены и расположены по степени важности признаки деления КС: по методам ЭСС; по конструктивным признакам; по наличию программирования; по признаку биоуправления; по типу выполняемых функций. Кроме того, известные классификации КС не охватывают всей полноты существующих вариантов модификации КС, что учтено в предложенной авторами систематизации средств ЭСС.

П ПП П НП

Аппаратные и программные средства медицинской диагностики и терапии УДК 007:

МОДЕЛИ ПРЕДОПЕРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ

СТРУКТУР СЕРДЦА ПРИ ИНТЕРВЕНЦИОННЫХ

ХИРУРГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЯХ

П. И. Бегун, А. В. Орликов, Г. Ю. Синтоцкий, Салман Абдусалам Санкт-Петербургский Государственный Электротехнический Университет, г. Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова д. 5, кафедра ПМИГ, тел. (812) 346-29-17, e-mail: [email protected] В последние годы в клиническую практику внедрены малоинвазивные интервенционные рентгенохирургические операции на клапанах сердца с помощью баллонного катетера. При этом диагностическое обеспечение, необходимое для выбора тактики и технологии операций, отсутствует.

Создание систем диагностики возможно в результате фундаментальных исследований биологических структур человеческого организма в норме и патологии на базе биомеханических моделей клапанного аппарата сердца, создании метода надежного прогнозирования поведения тканей и структур в ответ на дилатируемое воздействие баллонном, получении достоверной информации о механических свойствах в норме и патологии структур объекта хирургического вмешательства.

Модели для исследования напряженно-деформированного состояния (НДС) в окрестности дилатированных клапанов построены при допущениях: 1. Область фиброзной пластины в окрестности каждого клапана — плита. Митральный и трикуспидальный клапаны — неосесимметричные конусы с жесткими продольными комиссурами. Каждый полулунный клапан состоит из полуциркулярных створок и жестких комиссур. Все клапаны гибкие непологие неосесимметричные оболочки. 3.

Материалы фиброзной пластины и фиброзных колец однородные, изотропные, нелинейноупругие. 4. Материал створок клапанов с учетом различных патологий неоднородных и анизотропный. 5.

Форма и протяженность контактных поверхностей изменяется при увеличении давления в баллоне.

Вычисления проведены методом конечных элементов при разбиении исследуемой структуры на 40 тысяч элементов.

При дилатации любого из клапанов правой или левой половины сердца существенному воздействию подвергаются как створчатый, так и полулунные клапаны [1]

ЛИТЕРАТУРА

П. И. Бегун, А. В. Орликов, Г. Ю. Синтоцкий, Салман Абдусалам. Биомеханика интервенционных хирургических операций на клапанном аппарате сердца. Биотехнические системы в медицине и биологии / под общ. ред. проф. Е. П.

Попечителева./ УДК 616-073.97:615.214.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭЭГ ЗДОРОВЫХ

ИСПЫТУЕМЫХ

И БОЛЬНЫХ С ДЕПРЕССИВНЫМИ РАССТРОЙСТВАМИ

Ростовский государственный медицинский университет, г. Ростов-на-Дону, Нахичеванский,29, тел:65-23-52, Целью нашего исследования являлось выявление основных различий состояния ЭЭГ между группой здоровых испытуемых и группой больных в депрессивных состояниях.

В данной работе исследовано 40 записей больных, находившихся на лечении в клинике психиатрии РГМУ, и 48 записей практически здоровых испытуемых.

У больных были установлены различные фазы депрессии.

Электоэнцефалограмма регистрировалась с помощью аппарата Энцефалан-131-01, по схеме 10–20. Обработка заключалось в получении спектральных плотности мощности ЭЭГ, составления многомерного векторов и сравнении полученных векторов с помощью методов неметрического многомерного шкалирования.

Многомерные вектора были составлены двумя способами:

первый способ позволял составить вектор для каждого измерения из совокупности мощностей каждой частоты всех отведений, что позволило получить различии сразу всех отведений; второй способ позволил составить вектора отдельно для каждого отведения в отдельности, что позволило получить различия в каждом отведении отдельно.

Для анализа были взяты восемь основных отведения F3, F4, T3, T4, P3, P4, O1, O2. При использовании первого метода формирования получены вектора с размерностью 208. После применения методов неметрического многомерного шкалирования получены распределение этих векторов в двумерном пространстве.

Мы смогли наблюдать разделения наших векторов на две группы.

Группа здоровых была сосредоточена в одной области компактно, а группа больных отделена от предыдущей и менее сосредоточена.

При использовании второго метода получены вектора размерностью 26. После применения многомерного шкалирования получены распределения для каждого отведения. Было отмечено, что в лобных отведениях группы были смешены сильно, практически невозможно разделить их. В височных отведениях отмечалось разделение центров групп, но группы имели общую область перекрытия. В теменных и затылочных отведениях было получено полное разделение групп.

Таким образом установлены различия между ЭЭГ исходных состоянии больных в депрессивных состояниях и практически здоровых испытуемых. Состояния этих групп возможно разделить с помощью методов многомерного шкалирования. Основной вклад в разделения групп вносят отведения теменной и затылочной части.

Аппаратные и программные средства медицинской диагностики и терапии УДК 612.82+616.831-005-007.246]-073.

АСИММЕТРИЯ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ

ГОЛОВНОГО МОЗГА ПРИ ФОТОСТИМУЛЯЦИИ У

ПРАКТИЧЕСКИ ЗДОРОВЫХ ИССЛЕДУЕМЫХ И БОЛЬНЫХ

С НАРУШЕНИЕМ МОЗГОВОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ

В.П. Омельченко, Н.Л. Ровда, Н.Г. Иванченко Ростовский государственный медицинский университет. Ростовна-Дону, пер. Нахичеванский, 29. Тел. 65-99- Цель: выявить значимые отличия асимметрии ЭЭГ у практически здоровых исследуемых (ПЗИ) и больных дисциркуляторной энцефалопатией (бДЭ) в фоне и при фотостимуляции. В исследовании участвовало 22 бДЭ и 13 ПЗИ (мужчины-правши). У бДЭ наблюдались медленно прогрессирующая недостаточность кровоснабжения, приводящая к развитию множественных мелкоочаговых некрозов мозговой ткани и обуславливающая нарастающие нарушения функций головного мозга. Регистрация ЭЭГ осуществлялась от 16 монополярных отведений (10х20). Для каждого испытуемого производилась фоновая запись ЭЭГ (без нагрузки) и запись при фотостимуляции на частотах 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 23 Гц. Затем вычислялись нормированные спектры мощности ЭЭГ на частотах от 1 до 26 Гц.

Межполушарная асимметрия биоэлектрической активности определялась по формуле Ка= 100%, где Л и П - значения нормированной спектральной мощности в симметричных отведениях, соответственно слева и справа. Осуществлялось сравнение значений Ка ПЗИ и бДЭ (критерий Стьюдента, достоверные отличия при 0,05). Ка в работе рассматривался как количественная характеристика соотношений активности левого и правого полушария. Ка головного мозга тесно связан с функциональной асимметрией, это доказано в ряде работ (Кураев Г.А. и соавт., 1996). Следовательно, людям, с одинаковой функциональной асимметрией, присуще сходное соотношение асимметрий амплитуды и частоты ЭЭГ (для правшей, в частности).

Возможно, при нарушении мозгового кровообращения, у данного контингента исследуемых, происходит перераспределение доминирования активности различных частотных составляющих (ЧС) между полушариями головного мозга. При сравнительном анализе групп ПЗИ и бДЭ в фоне были обнаружены достоверно отличающиеся Ка ЧС: 4, 13, 14, 16, 25, 26 Гц. В этих ЧС обнаружено доминирование мощности биоэлектрической активности в правом полушарии у бДЭ. При фотостимуляции совместно на всех используемых частотах у бДЭ было отмечено практически в два раза меньше асимметрий, чем у ПЗИ. У ПЗИ и бДЭ при фотостимуляции присутствовала смена доминирования мощности ЧС между полушариями головного мозга. У ПЗИ обнаружена преимущественно смена на правополушарное доминирование мощности дельта-ритма, тета (4-5 Гц), альфа (8- Гц), бета (14-18 Гц), на левополушарное - тета (6-7 Гц). У бДЭ преобладала также смена мощности на правополушарное доминирование ЧС тета-ритма (5-7 Гц), альфа, бета (20, 23-26 Гц), на левополушарное - дельта-ритма, бета (14-16 Гц). Т.о., у бДЭ в фоне была выявлена смена ведущего левого полушария на правое определенных ЧС ритмов ЭЭГ, относительно ПЗИ. Обнаружены противоположные ПЗИ реакции смещения ведущего полушария на фотостимуляцию (дельта-ритм, тета-ритм). Общее снижение количества асимметрий ЧС биоэлектрической активности при пробе у больных с нарушением мозгового кровообращения может указывать на упрощение функций головного мозга.

УДК 616-008:612.014.426:616-006.

К ОБОСНОВАНИЮ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ

И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ, А ТАКЖЕ ИХ

СОЧЕТАНИЙ В ОНКОЛОГИИ

Г.В. Жукова, Л.П. Барсукова, Г.Я. Марьяновская, Л.Х. Гаркави, А.И. Шихлярова, О.Ф. Евстратова, И.А. Горошинская, Т.А.

Мордань, С.В. Поушкова, Н.К. Пшеничная, Е.И. Шалашная, Научно-исследовательский онкологический институт МЗ РСФСР, Ростов-на-Дону, 14 линия, 63; тел. 95-53-62, факс 8-632-95-54-41; E-mail: [email protected] Недостаточное экспериментально-теоретическое обоснование механизмов влияния различных факторов электромагнитной природы на противоопухолевую резистентность организма, а также отсутствие универсальных принципов построения эффективных алгоритмов воздействий путем целенаправленного изменения их биотропных параметров и способов сочетания их действия существенно ограничивает использование этих факторов в клинической онкологии. Это обстоятельство определяет актуальность поиска способов оптимизации таких воздействий, как низкоинтенсивное электромагнитное излучение миллиметрового диапазона (ЭМИ КВЧ), а также импульсное электрическое поле, генерируемое аппаратами типа «СКЭНАР».

Результаты экспериментов на 65 белых беспородных крысахсамцах с перевивными опухолями лимфосаркомой Плисса и саркомой Ссвидетельствовали о повышении как противоопухолевого, так и защитного эффекта ЭМИ КВЧ, применявшегося параллельно с высокодозной химиотерапией (циклофосфан), путем низкочастотной модуляции высокочастотного сигнала структурированной последовательностью биологически значимых частот (ПЧМ ЭМИ КВЧ).

Кроме того, в случаях с лимфосаркомой Плисса, отличавшейся агрессивным ростом и активным метастазированием, при использовании сочетания ПЧМ ЭМИ КВЧ с низкочастотным переменным магнитным полем малой индукции, синхронизированным с Аппаратные и программные средства медицинской диагностики и терапии ЭМИ КВЧ по частотам модуляции, у части животных (до 40%) была отмечена практически полная регрессия опухоли без применения цитостатика. Точно такой же результат получен и при СКЭНАРтерапии в качестве моновоздействия. При этом наблюдалось значительное повышение интенсивности люминол-зависимой хемилюминесценции, связанное, вероятно, с процессами элиминации опухолевых клеток при участии активных форм кислорода. Сравнение СКЭНАР-терапии и сочетания СКЭНАР-терапии с ПЧМ ЭМИ КВЧ у самцов с саркомой-45 также без применения цитостатика выявило заметно большую эффективность сочетанного воздействия (рRх(1) до Rн 1 трактуются как эрготропное доминирование (преобладание возбуждения симпатической нервной системы), Кв< 1 - как трофотропное доминирование (преобладание возбуждения парасимпатической НС).

Двигательные изменения, сопровождающие психофизиологические состояния представляют особый интерес. Изучение двигательных реакций позволяет глубже понять как механизмы управления психомоторной деятельностью субъекта, так и специфику более широких проявлений его психической деятельности, а также исследовать особенности влияния на активность индивида различных эмоциональных и психофизиологических состояний. До настоящего времени особенности двигательных реакций сопровождающих различные психофизиологические состояния недостаточно изучены в современных исследованиях. Большая часть этих исследований связана с изучением двигательных реакций операторов в состояниях утомления, психического напряжения, тревоги (А.Е. Сухов, А.И. Юрьев, Т.А. Немчин, А.Н. Лукьянов, М.В. Фролов). Установлено, что различные психофизиологические состояния влияют на двигательную активность, улучшая либо ухудшая успешность психомоторных действий. На основе полученных данных можно предположить, что психомоторные действия и их динамика, отражают степень эмоционального сдвига и особенности переживания субъектом «барьера» общения как состояния. В связи с этим становится актуальным изучение двигательных реакций типа РДО при переживании индивидами «барьеров» общения, изменение которых (улучшение - ухудшение скорости реакции), позволяет обнаружить степень значимости для субъектов возникающих «барьеров».

Методика РДО используется в исследованиях моделирующих разнообразные психофизиоллогические состояния: утомление, стресс, нервно-психическое напряжение, для изучения успешности психомоторных действий у индивидов их переживающих (А.И. Юрьев, А.Е. Сухов). На этом фоне применение РДО для исследования двигательных реакций при переживании субъектом «барьеров» общения остается малоизученным.

Можно предположить, что для изучения психомоторных действий при появлении у индивида состояния «барьера» наиболее адекватно применение методики РДО. Это обусловлено несколькими причинами. Во-первых, двигательные проявления всех эмоций, в том числе сопровождающих «барьер» общения, обеспечиваются кортикальной системой (Э.А.

Костандов). Кортикальный уровень построения движений включает в себя теменно-премоторный уровень действий (D), ведущей афферентацией которого является не просто предмет, а смысловая сторона действия с предметом. Исходя из этого, можно заключить, что анализ двигательных реакций при переживании «барьера» общения можно проводить с помощью методики РДО, где четко прослеживается осмысление индивидом предъявляемого предмета (реактивный ключ) и определение им (индивидом), что нужно делать с этим предметом (остановка стрелки секундомера). Во-вторых, в реакциях на движущийся объект можно обнаружить проявление различий, связанных с участием правого и левого полушарий мозга у индивидов с разным профилем асимметрии, что позволяет определить особенности поведенческих реакций при переживании «барьера». На основе показателей упреждения-запаздывания, можно получить данные о степени эмоционального сдвига сопровождающего появление «барьера» общения у индивидов, с различными типами ФМА. Втретьих, методика РДО проста в применении и проводится в течение ограниченного временного отрезка, что особенно важно для получения достоверных показателей, поскольку явление «барьера» носит неустойчивый и кратковременный характер. В-четвертых, скорость двигательной реакции, умение максимально быстро и точно отвечать на обусловленный сигнал отражают уровень развития психомоторики (на мозговом уровне), скорость протекания психических процессов. Данные показатели могут свидетельствовать об особенностях и скорости реагирования индивидов на появление «барьеров» общения.

Результаты экспериментального исследования позволяют заключить, что методика РДО является адекватным инструментом для изучения двигательных реакций в условиях переживания индивидами «барьеров»

общения. Статистически достоверные показатели изменения двигательных реакций до и после появления «барьера» отражают степень эмоционального сдвига и особенности переживания субъектами с различным профилем ФМА «барьеров» общения.

2. Психологический уровень.

Для диагностики изменений происходящих на данном уровне могут использоваться различные методики (личностные опросники и проективные методики): тест Кеттелла, опросник Спилбергера, САН и его модификация и т.п. Одной из наиболее информативных методик является проективная методика - цветовой тест М. Люшера. Известно, что спектр переменных, исследуемых с помощью теста М. Люшера, достаточно широк:

от личностных особенностей и моделей поведения до эмоциональных реакций и различных состояний. Показателями динамики психофизиологического состояния и продуктивности деятельности, выступают изменения гетерономности - автономности, концентричности эксцентричности, баланса личностных свойств, вегетативного баланса, работоспособности и стрессового состояния, вегетативного коэффициента, величины отклонения от аутогенной нормы (АТ - норма). Расчет соответствующих коэффициентов производится по алгоритму предложенному в ряде известных работ (Г.А. Аминев, Ю.И. Филимоненко, А.И. Юрьев, В.М. Нестеров). Для иллюстрации возможной математической обработки теста Люшера возьмем формулу расчета наличия стрессового состояния (С) и показателя гетерономность - автономность (Г).

Наличие стрессового состояния вычисляется по формуле:

При этом Х = 1, если ранговые позиции № 1, 2, 3 занимают цвета коричневый (6), черный (7), серый (0); в противном случае Х = 0.

У = 1, если ранговые позиции № 6, 7, 8 занимают цвета синий (1), зеленый (2), красный (3), желтый (4); в противном случае У = 0.

При высоких значениях субъект находится в стрессовом состоянии;

показатель лежит в интервале от 0 до 41,8 баллов.

Для расчета показателя "гетерономность – автономность" (Г), существует следующая формула:

Буквенные индексы в представленной формуле соответствуют следующему: А1 - позиция (номер выбора) синего цвета, А2 - позиция зеленого цвета, А3 - позиция в цветовом ряду красного цвета, А4 - позиция желтого цвета. Для расчета сначала следует записать позиции, места, которые занимают цвета в цветовом ряду и подставить их в соответствующую формулу, но для окончательного подсчета отмеченные позиции необходимо перевести в условные баллы, используя следующую таблицу.

Полученные результаты интерпретируются следующим образом:

значения от 0 до +9,8: субъект гетерономен, пассивен, склонен к зависимому положению от окружающих, спонтанному поведению, сензитивен; значения от 0 до -9,8: субъект автономен, независим, активен, инициативен, самостоятелен, склонен к доминированию, стремиться к самоутверждению и успеху.

Таким образом, диагностика значительно упрощается за счет мобильного вычисления математических показателей, которые дают объективную картину изменений, происходящих на психологическом уровне в состоянии «барьера».

3. Социально-психологический уровень (поведенческий).

фиксировать с помощью двух методов: метода наблюдения и опросника Снидера.

Невключенное наблюдение с минимальным вмешательством в естественный процесс взаимодействия можно использовать и в лабораторных условиях, и в условиях реальной деятельности. В качестве единиц наблюдения могут выступать вербальные и невербальные паттерны поведения участников взаимодействия при переживании «барьера».

Соответственно, в процессе наблюдения анализируется коммуникативная активность человека, невербальные паттерны психофизиологических состояний, типичных для ситуаций взаимодействия: 1) вовлеченность, интерес; 2) внимание к партнеру; 3) готовность к активным действиям, самодисциплина; 4) спокойствие, уверенность; 5) готовность к борьбе, агрессивность; 6) напряженность; 7) раздражение, недовольство; 8) беспокойство, нервозность; 9) закрытость, отстраненность, пассивность; 10) пессимизм, угнетенность; а также различные мимические паттерны.

Для изучения особенностей происходящих на поведенческом уровне можно использовать методику М. Снидера «Опросник способности к управлению самопредъявлением в общении». Под самопредъявлением понимаются различные стратегии и тактики, которые использует человек, чтобы произвести определенное впечатление на окружающих. Чем выше способность к управлению самопредъявлением в общении, тем шире ролевой репертуар личности, тем выше способность личности различать специфику различных ситуаций и более гибко и дифференцировано вести себя в соответствии с ними, что особенно важно для субъекта, переживающего «барьер» общения.

Можно предположить, что предложенные методики, позволят достаточно точно отразить изменения, происходящие на всех структурных уровнях: физиологическом, психологическом, социально-психологическом, в состоянии «барьера». Предполагаемое экспериментальное исследование позволит установить адекватность и валидность описанных методик для диагностики состояния «барьера».

Секция: Инженерное образование в сфере биомедицины и информационно-психологической безопасности УДК 378.

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПСИХОДИАГНОСТИКИ СТУДЕНТОВ В

УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

ТРТУ, Россия, Таганрог, Чехова, 2, (8634)312016, [email protected] При чтении курса "Психологические и методологические основы изобретательской деятельности" студентам необходимо дать представление о творчестве.

В психологии творчество изучается главным образом в двух аспектах:

как процесс созидания нового и как совокупность свойств личности, которые обеспечивают ее включенность в этот процесс.

Перспективным подходом к изучению процессов творческого мышления считают теорию деятельности, предложенную и развиваемую отечественными психологами и физиологами.

психофизиологических и психологических методах изучения творческой деятельности нами разрабатывается методика психофизиологического и психологического обследования обучаемых в рамках учебной программы курса.

Психофизиологическое обследование, в частности, включало регистрацию стабилометрических показателей теста "С выделенной зоной" с одновременной регистрацией частоты сердечных сокращений.

Психодиагностика способностей студентов проводилась с применением стандартизованных и нестандартизованных тестов. Среди стандартизованных тестов предлагались, в частности, личностный опросник Кеттелла, кубики Косса, незавершенные картинки Векслера, тесты на воображение.

Нестандартизованные тесты были направлены на выявление способности генерации идей, способности видеть и формулировать задачу и др.

Эта методика психодиагностического мониторинга студентов предполагает первичную обработку результатов в режиме реального учебного процесса и исследования валидности психофизиологических и нестандартизованных тестов. Обработка результатов в режиме реального учебного процесса позволит положительно влиять психодиагностической оценкой на качество обучения студентов, а создание аналогичных психологическим психофизиологических тестов позволит в большой мере исключить влияние психодиагноста на результаты тестирования.

Инженерное образование в сфере биомедицины и информационно-психологической УДК 378.

РАЗРАБОТКА ПСИХОДИАГНОСТИЧЕСКОГО ИНСТРУМЕНТАРИЯ

ДЛЯ МОНИТОРИНГА УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА

Е.Н. Стадников, О.В. Стадникова, Н.Е. Стадникова ТРТУ, Россия, Таганрог, Чехова, 2, (8634)312016, [email protected] При организации и реализации учебной работы очень важно ориентироваться на психические процессы, задействованные в обучении.

Однако большинство психодиагностических методик «оторваны» от собственно процесса обучения той или иной предметной области, а при составлении дидактических тестов возникают трудности при определении их психологической валидности [1]. Мы предприняли попытку создания психодиагностического инструментария для использования психологического и психофизиологического тестирования в условиях типичной сельской школы с целью объективизации психологической составляющей учебной деятельности.

Методика предполагает разработку автоматизированной информационной системы для осуществления входного психологического и психофизиологического тестирования, а также для создания и применения текущих, контрольных и итоговых дидактических тестов.

Первый, «ручной» вариант методики был опробован в 6-11 классах, средней школы №16, Мясниковского района, Ростовской области.

Входное психологическое тестирование (117 школьников) включало:

Задание «Закончи рисунок» - второй субтест фигурной батареи тестов творческого мышления П. Торранса;

Субтест «Незавершенные картинки» Векслера, который направлен на изучение особенности зрительного восприятия, наблюдательности, способности отличить существенные детали от несущественных;

Субтест «Кубики Косса», который направлен на изучение аналитикосинтетических способностей, сенсомоторной координации.

Входное психофизиологическое обследование (49 школьников) включало стабилометрический тест "С выделенной зоной", который предположительно направлен на изучение внутреннего плана действия. При проведении этого теста производилась регистрация частоты сердечных сокращений для выявления возможных вегетативных перестроек в зависимости от выполнения задания стабилометрического теста.

В качестве текущего дидактического теста были разработаны и опробованы тесты по биологии для всех классов.

На основании этого первичного исследования было сформулировано техническое задание на создание автоматизированной информационной системы «Психодиагностический школьный журнал».

ЛИТЕРАТУРА

1. Михайлычев Е.А. Конструирование дидактических тестов. Учебнометодическое пособие. Ростов-на-Дону: Изд-во РО ИПК и ПРО, 2000 г. 102 с.

ОСОБЕННОСТИ ПРЕПОДАВАНИЯ КУРСА "БИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА

И ЖИВОТНЫХ" ДЛЯ СТУДЕНТОВ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ 190500 И Таганрогский государственный радиотехнический университет, 347922, Россия, г. Таганрог, пер. Шевченко, 2, каф. ЭГА и МТ, тел. (8634) 371-795, e-mail: [email protected] Учебные планы специальностей 190500 "Биотехнические и медицинские аппараты и системы" и 190600 "Инженерное дело в медикобиологической практике" включают в себя в группе общих естественнонаучных дисциплин федеральной компоненты курс "Биология человека и животных". Курс рассчитан на 36 часов лекционных и 36 часов лабораторных аудиторных занятий. Он читается студентам на 2 курсе в течение 3 семестра.

Целью курса является изучение анатомо-физиологических особенностей живых организмов, начиная с низшего структурного уровня организации живой материи: клеточного, и заканчивая наивысшим: организменным. Базой для изучения курса являются знания, полученные студентами в рамках школьных предметов, которые должны быть развиты и углублены, в соответствии с их будущей специализацией. Для успешного проектирования и работы с биомедицинской аппаратурой необходимо знать закономерности строения живого организма, его антропометрические характеристики, физиологические и физические константы, суть происходящих процессов.

Поэтому в материалах курса основное внимание и упор делается на связь этого курса с последующими. Например, чтобы исследовать сердечную деятельность с помощью ультразвука необходимо знать размеры и местоположение сердца для правильного проектирования акустического тракта прибора и выбора его характеристик. Для исследования свойств крови необходимо знать ее параметры в норме и патологии, типы кровеносных сосудов и их строение. Особенностью курса является большое количество иллюстрационного материала, который демонстрируется студентам с помощью средств компьютерной техники и в виде распечаток. Для этого в лаборатории организован компьютерный видеопроекционный комплекс, состоящий из 4-х мониторов, 3 из которых располагаются на студенческих столах, четвертый монитор – преподавательский. Все четыре монитора подключены к одному компьютеру и т.о. преподаватель имеет возможность при чтении лекции сопровождать ее одновременным показом соответствующих иллюстраций. Такой способ организации экономит время, которое требуется преподавателю для изображения рисунка на доске, повышаются качество и понятность рисунка, расширяются возможности показа большего количества рисунков, что, несомненно, повышает качество образовательного процесса.

В рамках лабораторных занятий студенты изучают приемы работы с атласами морфологии и анатомии человека, особенности поиска информации, работы с перекрестными ссылками. Также на лабораторных занятиях подробно изучаются темы, имеющие прикладной характер.

Безусловно, только компьютерные занятия не могут дать студентам всей электрогидроакустической и медицинской техники ТРТУ совместно с Ростовским государственным медицинским университетом (РГМУ) Инженерное образование в сфере биомедицины и информационно-психологической организован лабораторный 2-ух недельный практикум, в рамках которого студенты выполняют лабораторные работы по разделам "Анатомия", "Гистология", "Физиология" на базе РГМУ.

Знания, полученные студентами в рамках курса "Биология человека и животных", используются ими впоследствии для определения технических условий при проектировании биомедицинской техники, входят разделом в бакалаврскую работу или дипломный проект, используются при подготовке плаката в составе графического материала дипломного проекта.

ВИРТУАЛЬНЫЕ БИБЛИОТЕКИ В ОБРАЗОВАНИИ:

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ БИОМЕДИЦИНСКОЙ ИНЖЕНЕРИИ

Н.Г. Скирда, И.Б. Старченко, В.И. Тимошенко Таганрогский государственный радиотехнический университет, 347922, Россия, г. Таганрог, пер. Шевченко, 2, каф. ЭГА и МТ, тел. (8634) 371-795, e-mail: [email protected] Развитие современных технологий всемирной глобальной компьютерной сети Internet предоставляет новые возможности как для основного высшего, так и для послевузовского образования.

"Энциклопедия биомедицинской инженерии" – электронная книга, предназначенная для широкого круга лиц, интересующихся исследованиями в области биомедицины, медицинской техники, приборов, систем и изделий медицинского назначения. Идея создания книги принадлежит ряду ученых их Санкт-Петербурга, Ростова-на-Дону и Таганрога. Решение о ее создании было принято на заседании учебно-методического совета по направлению "Биомедицинская инженерия", которое проходило в Таганроге в 2000 г.

Основными идеологами "Энциклопедии" являются председатель УМС, профессор СПГЭТУ Попечителев Евгений Парфирович и заведующий кафедрой электрогидроакустической и медицинской техники ТРТУ профессор Тимошенко Владимир Иванович. Она может быть полезна учащимся, студентам, аспирантам, научным работникам, специалистам в области проектирования, разработки и эксплуатации биомедицинской аппаратуры. В книге будут освещены вопросы, неизменно сопутствующие разработке приборов. Она содержит атлас анатомии человека, сведения по биофизике, биохимии, обработке биомедицинских сигналов, общие сведения по проектированию и технологии биомедицинской аппаратуры. Сведения излагаются доступным языком на высоком инженерно-техническом уровне.

Работа с системой начинается сразу после выбора запускающего файла с компакт-диска и входа в программу. Работа с программой в основном осуществляется с помощью мыши. На экране появляется главная страница информационно-поисковой системы, в верхней части которой расположены кнопки выбора четырех разделов системы. Главная страница содержит введение (рис. 1).

После выбора ссылки «Анатомия» осуществляется переход к анатомическому справочнику, снабженному системой поиска, необходимым графическим материалом, а также подробным его описанием (см. рис. 2).

В окне поиска (рис. 3) необходимо ввести интересующее слово или понятие, количество знаков которого должно быть не менее 2 и не более и нажать кнопку «поиск», находящуюся справа от окна поиска.

Инженерное образование в сфере биомедицины и информационно-психологической Спустя несколько секунд, на экране появятся все комбинации введенного слова или словосочетания, содержащиеся в базе данных. Пример показан на рис. 4.

При наведении курсора на полученные ссылки и одинарного клика по ним, осуществляется выбор.

Кнопка «Статьи» осуществляет переход к оглавлению статей из числа, которых по соответствующим ссылкам выбираются страницы с необходимой информацией (рис. 5).

Ссылка «Технологии» указывает на страницу, содержащую информацию о компьютерных технологиях, на основе которых разрабатывалась система.

Ссылка «О создателе» осуществляет переход на страницу с соответствующей информацией (см. рис. 7).

Инженерное образование в сфере биомедицины и информационно-психологической Авторы надеются, что данная книга будет полезной и своевременной.

Компьютерный вариант данной книги, размещенный на CD-ROM носителе, содержит материал, изложенный в книге плюс мультимедийные возможности.

Минимальная конфигурация ПК для пользования энциклопедией следующая. Техническое обеспечение:

8-bit звуковая карта;

SVGA видеокарта.

Программное обеспечение:

ОС Windows 95/98/NT;

Internet Explorer 4/0/ и выше.

В дальнейшем библиотеку предполагается дополнить электронными вариантами конспектов лекций ведущих преподавателей кафедры с использованием элементов компьютерной анимации.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОГРАММНОГО ПАКЕТА STATISTICA В

ЛАБОРАТОРНОМ ПРАКТИКУМЕ ПО КУРСУ "СИСТЕМНЫЙ

АНАЛИЗ, ПЛАНИРОВАНИЕ И ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЙ"

Таганрогский государственный радиотехнический университет, 347922, Россия, г. Таганрог, пер. Шевченко, 2, каф. ЭГА и МТ, Результаты медико-биологических исследований, как правило, являются случайными величинами, диапазон изменения значений которых на практике ограничен. Чаще всего наблюдаются значения, более или менее близкие к средним значениям измеряемой величины. Поэтому при статистической обработке данных проводят исследование закономерностей между различными процессами и явлениями, которые зависят от многих, иногда неизвестных факторов.

Объем статистических данных при проведении медикобиологических исследований всегда ограничен. Не может быть бесконечно большого числа наблюдений над больными, неограниченного количества экспериментов, испытаний на надежность изделий медицинской техники.

интуитивно ясно, что чем больше экспериментального материала, тем больше уверенность в полученных результатах и надежнее полученные выводы.

Однако, в практическом плане, зачастую, эта ясность почти ничего не дает.

Инженеру и врачу важно иметь количественную оценку результатов, связанную с объемом экспериментальных данных.

При выполнении лабораторных работ по курсу "Системный анализ, планирование и принятие решений" студенты медико-технических специальностей используют программный пакет STATISTICA, предназначенный для проведения статистического анализа данных и получения результатов в цифровом и графическом виде.

Главное меню программы, показанное на рис. 1, позволяет реализовывать все ее функциональные возможности.

В главном меню программы используются пункты File (для открытия файлов), Analysis (для проведения статистического анализа) и Graphs (для построения графиков).

Из списка файлов выбирается необходимая лабораторная работа, например, лабораторная работа №1 "Определение коэффициента корреляции вариационного ряда по данным медико-биологических исследований", под названием lab1.sta.

После загрузки исходных данных, для проведения корреляционного анализа выбирается пункт меню Analysis/Correlation matrices.

Для расчета коэффициента корреляции между двумя рядами под названием VAR1 и VAR2 необходимо выбрать обе переменные, как показано на рис 2.

Инженерное образование в сфере биомедицины и информационно-психологической После этого программа STATISTICA рассчитывает коэффициент корреляции между двумя исходными рядами VAR1 и VAR2. Типовое представление результата вычислений коэффициента корреляции показано на рис. 3.

Для того чтобы построить графики или гистограммы распределения исходных данных выбирают пункт меню Graphs/Stats 2D Graphs/Line Plots и указывают необходимую для вывода в виде графика переменную. Пример графического представления данных исследуемой статистической выборки показан на рис. 4.

В процессе выполнения лабораторного практикума студенты проводят исследование нескольких вариационных рядов, полученных в результате реальных медико-биологических исследований, различными статистическими способами, сравнивают полученные результаты, проводят проверку значимости и вычисления доверительных интервалов по специальным методикам.

ЛИТЕРАТУРА

Боровиков В. Statistica: Искусство анализа данных на компьютере. Для профессионалов. –СПб.: Питер. 2001. –656 с.

УСЛОВИЯ ОБОГАЩЕНИЯ УЧЕБНО-ПОЗНАВАТЕЛЬНОГО ОПЫТА

ОБУЧАЮЩИХСЯ

Периодическое обращение к условиям обогащения компонентов учебно-познавательного опыта определило необходимость выявления, теоретического обоснования и экспериментальной проверки совокупности условий, обеспечивающих эффективность его обогащения в процессе обучения. Сложность процесса обогащения учебно-познавательного опыта определяет необходимость выполнения совокупности определенных общих требований, дидактических, психолого-педагогических и организационнопедагогических условий.

Условие в понимании философов - это то, от чего зависит нечто другое (обусловливаемое), существенный компонент комплекса объектов (вещей, их состояний, взаимодействий), из наличия которого с необходимостью следует существование данное явления. Совокупность конкретных условий обеспечивает осуществление конкретного процесса.

Условия не только влияют на процессы, но и служат предпосылкой, основанием их возникновения и развития, являются важным фактором результативности. Мы руководствуемся подходом тех исследователей (Л.А.

Инженерное образование в сфере биомедицины и информационно-психологической Рудкевич, В.Г. Рындак, М.И. Ситникова и др.), которые условия разделяют на внешние или объективные и внутренние или субъективные. Данный подход строится на концепции детерминации индивидуально-психологического развития человека внутренними и внешними факторами С.Л. Рубинштейна, В.Э. Чудновского о том, что внешнее зависит от внутреннего не только в том смысле, что всякое внешнее воздействие реализуется лишь через внутреннее, но и более непосредственно - внутреннее имеет и свой непосредственный источник активности и развития [2; 3, С. 3 – 12]. На единство и взаимосвязь внешних и внутренних условий развития индивида в своих трудах также указывали В.А. Ананьев, Ю.К. Бабанский, О.С.

Гребенюк, В.С. Ильин, Т.А. Ильина, А.К. Маркова, Г.С. Сухобская, Г.И.

Щукина и др. Они выделяют несколько видов условий.

Условия учебной деятельности - совокупность обстоятельств, в которых она осуществляется, и социальных обстоятельств жизнедеятельности ее субъекта. Они рассматриваются как факторы, способствующие или препятствующие успешности в учебной деятельности.

Педагогические (дидактические) условия – условия, которые сознательно создаются в учебном процессе и которые должны обеспечивать наиболее эффективное формирование и протекание педагогического процесса.

Психолого-педагогические (субъективные) условия - способствуют формированию личностных, психологических механизмов развития.

Организационно-педагогические (объективные) условия, связанные с уровнем организации и стимулирования учебно-воспитательного процесса, особенностями управления, например, творческое целеполагание;

саморефлексия; инновационная атмосфера; эвристический опыт преподавателя; творческо-поисковый уровень методической службы;

информационный обмен; стимулирование творческой активности и др. [1].

Внешние условия влияют на формирование внутренних (субъективных) условий. К важнейшим субъективным условиям обогащения учебнопознавательного опыта исследователи относят стремление к творческому поиску, творческую способность генерировать, проектировать, моделировать;

открытость личности новому; гибкость мышления; признание самоценности своей личности; высокий уровень компетентности и интеллектуальных умений; воображения, самооценки, самостоятельности, критичности мышления, способности к видению проблем, к оценочной деятельности и т.д.

Анализ теоретического и практического материала позволил составить список из 46 условий, способствующих обогащению учебнопознавательного опыта обучающихся. В результате обобщения и классификации в перечень вошли 23 условия. С помощью экспертной группы перечень условий был оценен по трехбальной шкале и проранжирован.

Оставшиеся в результате условия характеризуются более высоким уровнем обобщения и относятся к разным видам: общие требования, дидактические условия, психолого-педагогические условия, организационно-педагогические условия. На основе повторного ранжирования, определения стандартизованных, суммарных рангов и итогового ранжирования условий получено, что доминирующими по степени значимости, влияющими на обогащение учебно-познавательного опыта, являются психологопедагогические условия. В эту группу вошли наличие познавательной активности, самостоятельности ученика в учебном процессе; создание ситуации успеха в учебном процессе; создание преподавателем положительного эмоционального настроя на занятиях.

В качестве следующей по значимости группы условий оказались общие требования: творческая деятельность обучающихся; творческая деятельность преподавателя; знание преподавателем сущности, признаков, структуры, уровня учебно-познавательного опыта обучающегося;

рефлексивная деятельность и критическое отношение к своему опыту как преподавателя, так и обучающегося.

Следующая по степени значимости группа условий организационно-педагогические: поиск преподавателем способов включения учебно-познавательного опыта каждого в учебный процесс; использование преподавателем разнообразных форм и активных методов организации учебной деятельности с целью обогащения учебно-познавательного опыта обучающихся; сотрудничество в процессе совместной деятельности.

И последняя группа условий - дидактические: оценка деятельности обучающегося не только по конечному результату, но и по процессу его продвижения; анализ участниками учебного процесса приемов и способов работы для наиболее рационального усвоения; вариативность дидактического материала для стимула и возможности использования обучающимся разных и наиболее значимых способов учебной деятельности; расширение содержания учебной дисциплины; разработка преподавателем предметного содержания с учетом учебно-познавательного опыта в учебном процессе; систематическая и своевременная диагностика особенностей учебно-познавательного опыта обучающихся.

Для определения согласованности групповых оценок использовался коэффициент конкордации W - общий коэффициент ранговой корреляции для группы экспертов по методике И.Кендалла и Б.Смита. При наличии стандартизированных рангов коэффициент конкордации составил 0,64.

В связи с тем, что для диагностирования, прогнозирования, проектирования дидактических процессов важно решение вопроса об иерархии условий, в дальнейшем необходимо определить, какие условия в наибольшей степени определяют эффективность учебного процесса, т.е. те условия, которые необходимо учитывать в учебном процессе в первую очередь. Для этого необходимо проранжировать в порядке убывания весомости их влияния условия, определенные как коэффициент взаимной сопряженности, установленный по критерию Пирсона и выражающий степень влияния каждого условия на эффективность обогащения учебнопознавательного опыта обучающегося в процессе обучения.

При рассмотрении содержания условий, влияющих на обогащение учебно-познавательного опыта школьников, мы получили две группы условий: внутренние и внешние. Рассмотрим их по степени значимости.

Внутренние (субъективные, психолого-педагогические) условия:

наличие познавательной активности, самостоятельности школьника; создание ситуации успеха в учебной деятельности.

Рассмотрим группу условий - общие требования. Наиболее значимые из них - творческая деятельность учащихся и учителя. В мировой практике накапливается опыт организации учебно-поисковой, творческой, познавательной деятельности за счет проблемного, поискового обучения. В последние годы группа исследователей под руководством С. Парнса предложила ряд рекомендаций по созданию творческой обстановки в процессе обучения. Как отмечает М.Кларин (с. 42), эти рекомендации в настоящее время считаются общепризнанными Творческая атмосфера стимулирует разнообразную учебную, научную и исследовательскую работу.

Следующее условие: знание учителем сущности, признаков, структуры, уровня учебно-познавательного опыта учащихся направлено на Инженерное образование в сфере биомедицины и информационно-психологической владение учителем психолого-педагогическими основами учебнопознавательной деятельности учащихся и ее результата.

Условие: Рефлексивная деятельность учителя.

Иначе говоря, педагогическая рефлексия рассматривается как вид деятельности (18,49,67,74 и др.) и как способ активизации творческой деятельности учителя (77,89,106 и др.). Многие ученые (43;47;51;77;86; идр. Стец.) доказывают влияние рефлексии на способность учителя решать педагогические задачи и учитывать при этом гораздо больше обстоятельств.

На наш взгляд, очень точна формула функциональной зависимости мастерства, профессионального роста учителя от рефлексии педагогической деятельности, предложенная исследователем Posner: Опыт + рефлексия этого опыта = развитие(145;30). Эта формула описывает рефлексивную деятельность не только учителя, но и учащихся.

Исследователи Mackinnon, Grimmet, Erikson, Rieckens представляют зависимость процесса познания с рефлексией в следующем виде (137):

рефлексивные процессы являются толчком к познанию; метод познания определяется соответствующим видом рефлексии; использование знаний связано с рефлексивными процессами (актуализация знаний).

Ряд исследователей отмечают взаимосвязь между уровнем педагогического мастерства и педагогической рефлексией (15,52,71 и др.).

Определено, что такие структурные компоненты педагогической деятельности, педагогического мастрства, профессиональных умений, творческой деятельности учителя как постановка педагогических целей и задач, выбор и применение средств воздействия на учащихся, контроль и оценка учителем своих педагогических воздействий основаны на рефлексии.

Зарубежные исследователи рассматривали вопросы влияния рефлексивности на процесс развития учителя ( La Boskey, 1990; Russel & Munby, 1991); определения условий, которые способствуют развитию рефлексивных способностей учителей ( Erickson & Mackinnon, 1991; Grimmet & Grehan, 1990; Ross, 1990; Richert, 1990).

Учитывая тот факт, что в рамках рефлексии рассматривается, с одной стороны, осмысление собственного сознания и с другой стороны, осознание учителем того, как его воспринимают, оценивают окружающие, исследователи Krogh & Crews в понятие рефлексии включают мнение об учителе. О том, как он учит, как ведут себя на его уроках учащиеся, какие подходы к детям он применяет на уроках; какие взаимоотношения учителя с детьми и их родителями; как осуществляется его профессиональное самосовершенствование; как учитель соблюдает этические обязательства по отношению к детям; как учитывает результаты своей деятельности. (Dona M.Kagan. Ways of Evaluating Teacher Cognition: Inferences Concerning the Goldilocks Principle. Review of Educational Research. Fall 1990, Vol.60, No. 3, pp. 419-469). В США рефлексивная деятельность рассматривается как исследовательская парадигма, нацеленная на развитие понимания учителем своей практической деятельности.

Третий блок условий - организационно-педагогические условия.

Условие. Поиск учителем способов включения учебнопознавательного опыта школьника в учебный процесс. Это условие направлено на совершенствование учителем собственных спобов работы с учащимися.

Условие. Использование учителем разнообразных форм и активных методов организации учебной деятельности с целью обогащения учебнопознавательного опыта учащихся.

Условие. Сотрудничество учителя и учащихся в процессе совместной деятельности.