3.1. Описание блок-схемы диагностического комплекса
А
втоматизированная
диагностическая система представляет
собой комплекс, схема которого выглядит
следующим образом:
Автоматизированный диагностический комплекс
Электроды для измерения активных и пассивных электрических показателей располагаются непосредственно на пациенте или испытуемом. Качество регистрации ЭФП зависит от используемых электродов, это металлические электроды с хлор-серебряным покрытием круглой или прямоугольной формы. На теле электроды крепятся ремнями, присосками, лейкопластырем и т.п.
Биоусилитель имеет возможность поканально регулировать коэффициенты усиления и полосу пропускания сигнала. Поэтому можно совместно регистрировать разные ЭФП, например, одновременная запись РГ и ЭКГ.
Биоусилитель – высокоточный и компактный прибор — обладает высокой помехозащищенностью.
АЦП – аналого-цифровой преобразователь — осуществляет преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму, приемлемую для ввода в компьютер, с заданной частотой повторения таких преобразований.
Использовался в исследованиях универсальный усилитель биопотенциалов УБМ-4, его состав:
- выносной блок предусилителей с гальванической развязкой и коммутационным полем;
- оконечные усилители с 12-разрядными АЦП в виде 1 платы, вставляемой в слот персонального компьютера;
- коммутационные кабели.
Биоусилитель — 4-канальный, в каждом канале можно программно регулировать коэффициенты усиления и фильтры нижних и верхних частот в соответствии со снимаемым биосигналом.
Биоусилитель осуществляет следующие операции:
- усиливает низкоамплитудные биосигналы в от 500 до 120000 раз;
- осуществляет фильтрацию сигналов в заданной полосе пропускания с удалением низкочастотных и высокочастотных составляющих;
- удаляет из биосигналов сетевую наводку на частоте 50 Гц.
Гальваническая развязка находится на выносном блоке предусилителей, что позволяет отказаться от заземления пациента и обеспечивает повышенный уровень электробезопасности и помехозащищенности.
Коммутационное поле выносного блока предусилителей содержит четыре парных входа для работы в режиме биполярных отведений. Для работы в монополярном режиме минусовые клеммы входов объединяются. На коммутационном поле располагается переключатель в режим регистрации реограммы, второе положение переключателя предназначено для регистрации всех остальных показателей.
Реографическая 2-канальная приставка исполнена в виде выносного блока, подключаемого к коммутационному блоку.
Автоматизированная система CONAN работает на IBM-совместимом компьютере в среде Windows 3.11.
Персональный компьютер со специальным программным обеспечением управляет работой всех компонентов в реальном времени и осуществляет анализ биосигналов и выдачу результатов.
3.2. Автоматизация обработки и анализа медико-биологической информации
Полный цикл автоматизированного электрофизиологического исследования состоит из:
- регистрации изменения ЭФП, сохранения биосигнала в архиве на жестком диске;
- чтения из архива требуемой записи ЭФП в монитор для визуального изучения и анализа;
- редактирования записи ЭФП – удаления артефактов, выделения интересных участков записи, выполнения специальных преобразований и т.д.;
- вычислительного анализа записей и получения результатов в виде чисел или графиков;
- документирования исследования — выдачи на печать числовых или графических результатов и формирования диагноза и рекомендаций.
Программа, обслуживающая систему, составляет предварительный диагноз, который может быть представлен врачу-специалисту для анализа и соответствующих выводов.
Программа предоставляет информацию в обобщенной, доступной и наглядной форме, акцентируя внимание на существенных деталях, требующих более внимательного изучения.
Этап регистрации ЭФП является определяющим для всего дальнейшего исследования. Система позволяет выполнить его качественно и сохранить биосигнал на магнитном носителе.
Запись происходит в режиме реального времени: фиксируется реальный физический процесс, который нельзя прервать, остановить или отложить на время. Исследователь видит в окне монитора изменения биосигналов. Файл записи биосигналов устроен так, что в нем фиксируются точные дата и время исследования.
Включение/выключение записи осуществляется вручную, что позволяет записывать только те фрагменты наблюдения, которые представляют интерес для последующего анализа. Выполнение эксперимента можно в любой момент прервать и произвести перепланировку эксперимента.
Программа предоставляет возможность сопроводить файл с записью биосигнала информацией, облегчающей работу с большими архивами, содержащими подобные файлы. Информация заключает в себе данные о пациенте (испытуемом): ФИО, пол, диагноз и т.п. — и показатели, характеризующие записанный сигнал, число и положение отведений, частота регистраций, интервал наблюдения, коэффициент поканального усиления и др. при записи будут всегда его сопровождать и облегчать ориентировку в архивах данных.
ЭФП, снимаемые в процессе исследований, представляют собой:
Биоэлектрические показатели прямого измерения – это изменяющиеся электрические потенциалы, генерируемые различными образованиями центральной и периферической нервной системы:
ЭЭГ, отражающая изменения биопотенциалов головного мозга;
ЭКГ, отражающая электрическую активность сердца, вызывающую сокращение сердечных мышц;
ЭМГ, отражающая электрическую активность, связанную с сокращением мышц.
Показатели косвенного электроизмерения – измерения электрического сопротивления участков тела и кожи человека, для чего необходимо дополнительное пропускание тока через исследуемый орган:
РГ – измерение объемного сопротивления участков тела и органов, вызванного движением крови по сосудам;
КГР – измерение сопротивления кожи, определенное реакциями эмоционального характера, отражающимися на деятельности потовых желез.
В процессе снятия ЭФП исследователь может получить на экране удовлетворяющее его изображение с помощью услуг программы-настройки регистрирующей аппаратуры и настройки вывода изображения на экран.
Большую часть экранного пространства системы CONAN занимает основное рабочее окно, называемое монитором записей, где в порядке каналов (отведений) располагаются кривые измерения во времени ЭФП. При желании исследователя после снятия ЭЭГ результаты записи могут быть представлены в виде цветного изображения. Численные результаты также можно получить в виде всевозможных графиков.
Запись ЭФП иногда может искажаться за счет медленноволновых помех от дыхания, низкоамплитудных миографических помех от мышечного тремора, окулографической наводки от движения глаз при снятии ЭЭГ или ЭКГ-наводки при снятии ЭЭГ. Для устранения таких помех можно использовать специальные методы коррекции.
В программе предусмотрена возможность существенно упростить и ускорить обработку данных: вводятся макрокоманды, хранящие в себе различные последовательности рутинных операций. Кроме того, полученные ЭФП можно обрабатывать не только с помощью данной программы, а можно написать собственную программу по анализу биосигнала или использовать чужую программу, — это еще больше расширяет возможности по обработке сигнала.
Программой предоставляется возможность биосигнал в виде графика или любую текстовую информацию переносить из файла в файл или сохранять файл с записью ЭФП в текстовом формате, что обеспечивает совместимость с другими существующими программами анализа данных или электрофизиологическими системами.
В полученных записях ЭФП кроме визуального изучения и получения цифровых значений общепринятых параметров можно вручную измерить заинтересовавшие исследователя элементы записи и редактировать их по своему усмотрению. Можно удалять участки записи, испорченные артефактами, выделять участки, представляющие интерес для анализа. Имеется возможность просматривать биосигналы в удобной для исследователя форме, можно манипулировать изображением путем увеличения или уменьшения вертикального или горизонтального масштаба, проводить различные текущие измерения в записи, сравнивать записи между собой, преобразовывать интересующий сигнал по математическим формулам и т.д.
Результаты анализа снятого ЭФП представляются в виде предварительного диагноза – словесного заключения по характеру записи биосигналов и цифровых показателей основных параметров биосигналов. С таким заключением можно в дальнейшем работать как с обычным текстовым файлом и выводить на печать результаты.
Все описанные выше средства автоматизированного измерения и показа комплексных показателей предназначены для выявления (помимо явных патологий) патологии, малозаметной на глаз, отклонения от нормы, которое может развиться в патологию.