В статье подробно рассматривается применение алгоритма поиска событий сна основанного на методе «анализе гистограмм». Алгоритм будет использоваться для обнаружения события сна «движение тела». Приоритет и актуальность поиска данного события обуславливается его тесной связью, с другими событиями, о чем более подробно будет сказано в соответствующем разделе статьи. Рассмотрены основные проблемы, возникающие в ходе применения данного метода, описаны способы их решения. Раскрыта поэтапная структура метода, где каждый этап представлен в виде отдельно пункта с подробными комментариями к нему. Произведен сравнительный анализ результатов полученных при помощи автоматического поиска с заранее расставленными вручную событиями. На основании проведенного эксперимента сделан вывод и рекомендации по дальнейшему развитию метода.

Ключевые слова: ПСГ, События сна, Гистограмма, Алгоритмы распознавания, анализ данных, автоматизация.

05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения , 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)

Описаны принципы применения аудиовизуальной стимуляции для терапии гипертонической болезни. Предложено для повышения эффективности терапии использовать обратную связь по состоянию больного, которая управляет частотой аудиовизуальных стимулов в зависимости от величины артериального давления и вегетативного индекса.

Ключевые слова: гипертоническая болезнь, нейросенсорная терапия, обратная связь, вегетативный индекс, артериальное давление, частота аудиовизуальных стимулов

05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения

Внутриклеточные микроинъекции – способ прямого введения клеточных органелл и растворов веществ в живые клетки. Описывается техника микроинъекций в нервные клетки путем прокола их проводящих отростков - аксонов, которые часто окруженны плотной глиальной оболочкой. Для прокола оболочки сконструирован специальный инъектор передающий микроколебания ультразвуковой частоты на инъекционный капилляр. Приводится результат использования предложенной техники микроинъекций для введения флуоресцентного маркера в крупные аксоны модельного объекта - брюшной нервной цепи речного рака, с целью визуализации морфологии аксонов.

Ключевые слова: внутриклеточная микроинъекция, нейрон, аксон, глиальная оболочка, ультразвуковые колебания, пъезоэлектрический преобразователь

03.00.02 - Биофизика , 05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения

Авторами предложены два подхода к построению гипотез о взаимодействиях белков на основании результатов слежения за изменениями их уровня в ходе изучаемого биологического процесса. Первый подход основан на использовании машинного интеллектуального анализа биологических текстов, находящихся в свободном доступе в сети Интернет. Второй, связан с выполнением запросов к базам данных бинарных белок-белковых взаимодействий. Для уточнение контекста экспериментального воздействия в получаемых белковых сетях используется фильтрация сущностей этих сетей на основании необходимых онтологий базы Gene Ontology.

Ключевые слова: машинный интеллектуальный анализ текстов, база данных, белок-белковые взаимодействия, белковые сети

03.00.02 - Биофизика , 05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения

В статье рассматриваются алгоритмы подавления помех, возникающих в сигнале ЭКГ за счет смещения электродов вследствие движения объекта. Предлагается использовать адаптивный фильтр, опорным сигналом которого служат данные трехосного акселерометра.

Ключевые слова: электрокардиограмма, адаптивная фильтрация, артефакты движения, электрофизиологический сигнал, алгоритм адаптации

05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения , 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)

Рассмотрены программная и аппаратная части разработанного и изготовленного устройства для автоматического исследования нелинейных параметров ВТСП-керамики YBa2Cu3O7-x в переменных магнитных полях. Приведены калибровочные и технические характеристики устройства. Новым является получения синхронных (погрешность в определении фазы не более 0.5 %) цифровых отсчетов сигнала отклика нелинейного образца и отсчетов сгенерированного внешнего магнитного поля (погрешность не более 1 %) с количеством выборки данных на канал до 90∙106  12-битных отсчетов и частотой дискретизации 600∙103 выборок в секунду.  Диапазон задания переменных магнитных полей 1 – 50 Ое, частотный диапазон 1 – 50 кГц с шагом 1 Гц и точность задания 0.0291 Гц. Устройство имеет сопряжение с компьютером с помощью двух USB-интерфейсов и оригинальное программное обеспечение для работы с ним. С применением устройства проведена серия экспериментов по получению некоторых нелинейных параметров изготовленных цилиндрических образцов ВТСП-керамики YBa2Cu3O7-x. Проведен анализ полученных результатов и их сравнение с представленными в литературе  

Ключевые слова: Нелинейная среда, ВТСП-керамика, синхронные отсчеты, высшие гармоники, процессор ARM-9, дифференциальный датчик.

05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения , 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника на квантовых эффектах

  Проведены  исследования и газочувствительных  характеристик сенсорных элементов на основе углеродных нанотрубок и  углеродных нанотрубок модифицированных оксидами металлов.  Обнаружено, что при модификации УНТ оксидами металлов улучшается адгезия с подложкой, снижается сопротивление сенсорного элемента, также наблюдается снижение времени восстановления и  рабочей температуры элемента, что делает такие сенсоры энергетически  более выгодными, повышается чувствительность к газам по сравнению с сенсорным элементом на чистых УНТ и по сравнению с оксидами металлов.  На основании проведенных экспериментов  сделан вывод, что соотношение концентраций УНТ и металлооксида в пленке играет важную роль для газочувствительных характеристик сенсора. Выбирая оптимальное соотношение компонентов можно добиться увеличения чувтсвительности сенсорного элемента в несколько раз по отношению к исходным растворам. Сенсорные элементы основанные на модифицированных УНТ обладают улучшенными характеристиками по отношению к сенсорам но УНТ или металлооксидах.

Ключевые слова: Углеродные нанотрубки, модификация, оксид олова, оксид кремния, сенсор газа

05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения

  Работа связана с решением задачи синтеза информационных моделей поведения групп биомедицинских автономных интеллектуальных агентов и исследования методов машинного обучения обеспечивающих повышение достоверности прогноза их поведения с помощью многоагентных систем на основе применения бионических принципов, методов и моделей роевого интеллекта. Разработанная многоагентная система моделирует поведение групп автономных интеллектуальных агентов по разработанной методике, удовлетворяя предложенным критериям достоверности, отличаясь сформированной структурой системы и набором разработанных специализированных агентов, что обеспечивает возможности для моделирования системы биомедицинской групповой робототехники с помощью автономных интеллектуальных агентов. Разработан классификатор стабилографических сигналов по методу Парзена. Приведённые данные свидетельствуют о том, что вспомогательные признаки, полученные в результате многомерного шкалирования значительно информативнее исходных признаков.

Ключевые слова: Интеллектуальный агент, мультидиагностика, классификатор Парзена

05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения

  Рассмотрены математические особенности построения информационно-измерительных медицинских систем (ИИС). Поскольку биологические системы имеют сложную, не всегда четко определенную структуру, то для их корректного описания и осуществления метрологического анализа требуется ее навязывание. Соответственно, описано биоинструментальное представление ИИС. В рамках теории метрологического синтеза сформулирована концепция ядра ИИС. С использованием математической теории категорий и объектно-ориентированного моделирования описаны базовые отношения между элементами ядра ИИС. Сформулированы основные положения касаемо сложности построения ИИС в зависимости от ее структуры. Представлена схема разработанной системы экологического мониторинга водной среды на основе метода интегральной оценки показателей качества воды. Рассмотрены основные блоки системы. Особенностью разработанной системы является учет нефиксированных источников загрязнений, который стал возможен, благодаря разработанному методу интегральной оценки.

Ключевые слова: Измерительная медицинская система, объектно-ориентированное моделирование, метод интегральной оценки

05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения

  Рассмотрены требования, предъявляемые к системе сбора данных в аспекте каждой из решаемых проблем. Представлена электрическая принципиальная схема разработанного усилителя биопотенциалов с общим коэффициентом усиления 2000. Рассмотрена теоретическая модель спектра RR интервалов и ее изменения в зависимости от протекающих процессов. В ходе анализа было выявлено, что полученный спектр удовлетворяет условиям, рассматриваемым в теоретической модели, и может быть далее проанализирован с помощью фрактальных характеристик. 

Ключевые слова: Инструментальный усилитель, биопотенциалы, индекс фрактальности

05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения

  Цель работы – исследовать влияние адаптации к сложно-координационным физическим нагрузкам на регуляцию вертикальной позы человека. Для анализа способности поддерживать вертикальную позу использовался стабилографический аппаратно-программный комплекс «Стабилан-1-02» («ОКБ «Ритм», Россия). Способность поддерживать вертикальную позу оценивалась в двух статических положениях: 1) основная стойка (ОС) при наличии и отсутствии зрительной информации и 2) полуприсед (ПП) при наличии зрительной информации. Выявлено, что с ростом физической работоспособности способность поддерживать равновесие в статических положениях, особенно при усложнении условий (лишении зрительной информации и статическом напряжение мышц) увеличивается.

Ключевые слова: Спортивная стабилометрия, адаптация, ветикальная поза

05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения

  С учетом структурной оценки погрешности инструментальной части биоинструментальной ИИС, был разработан программный комплекс, позволяющий учесть погрешность при анализе результатов клинико-диагностических измерений в гематологических исследованиях. Он позволяет анализировать результат гематологических измерений с учетом погрешности измерения и выдавать на экран сообщение, характеризующее попадание результата в пределы нормы или его недостоверность. Наночастицы в аналитических измерениях в биомедицине используются в качестве контрастных агентов, поскольку, будучи иммобилизированным определёнными белками, обладают адгезией к больным клеткам и бактериям. Регистрация ультразвукового сигнала, возникающего при облучении лазером тока крови с введенными наночастицами, позволяет осуществлять обнаружение и подсчет больных клеток. Разработана структурная схема аналитических исследований, обоснованы ее основные метрологические характеристики. Исследования проводятся в центрах коллективного пользования Южного федеральной университета «Нанотехнологии» и «Лазерные технологии», оснащенными современным уникальным нанотехнологическим и исследовательским оборудованием.

Ключевые слова: Биоинструментальная ИИС, наночастицы, гематологические исследования

05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения

  Рассмотрены различные неинвазивные методы оценки психофизиологического и эмоционального состояния человека: фрактальная оценка речевых сигналов, анализ ритмических паттернов ЭЭГ и компьютерная стабилометрия. Получены результаты, позволяющие прогнозировать переход личности в то или иное состояние, выявлены объективные критерии определения индивидуально-личностных качеств специалистов.

Ключевые слова: Эмоциональная речь, аттрактор, паттерн ЭЭГ, внушаемость

05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения

  В рамках настоящей работы рассмотрено применение методов цифровой обработки сигналов для их очистки от помех и для представления в специализированном базисе, позволяющем выявлять события, связанные с проявлениями особенностей функционирования той или иной функциональной системе в норме и патологии. Осуществлено математическое обоснование и синтез быстрых методов преобразования сигналов, использующихся в электрофизиологии на основе дискретного вейвлет-преобразования и преобразования Габора. Выполнен синтез фильтров с помощью Filter Desing ToolBox  пакета MatLab.

Ключевые слова: Цифровая обработка, быстрые методы преобразования, электрофизиологи, вейвлет-преобразование, преобразование Габора

05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения

  В статье рассматриваются биомеханические параметры  соревновательного упражнения «жим лежа» при проведении Всероссийских соревнований (Кубок России, Сочи 2011) по пауэрлифтингу у спортсменов различных квалификаций с поражением опорно-двигательного аппарата.  Сравнительный анализ показал, что имеются существенные различия в спортивной технике между спортсменами высокой, средней и низкой квалификаций. 

Ключевые слова: Пауэрлифтинг, спортивная техника, спортсмены с поражением опорно-двигательного аппарата

03.03.01 - Физиология , 05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения

  Представлены новые аппараты и устройства с использованием методов и средств компьютерной стабилографии для совершенствования силовой и скоростно-силовой подготовленности спортсменов олимпийских и паралимписких сборных команд России. Рассмотрены новые технологии, позволяющие оценить функциональное состояние спортсменов всех направлений и повысить эффективность тренировочных программ подготовки спортсменов к соревнованиям. Рассмотрены возможности применения аппаратов на основе новых технологий, использующих визуальную обратной связь для развития дозирования мышечного усилия и моторики спортсмена, а также для проведения реабилитации после перетренировки и травмирования. 

Ключевые слова: Скоростно-силовая подготовка, стабилография, динамометрия, момент силы

05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения

  Рассматривается метод автоматического распознавания событий сна. В основе метода лежит анализ амплитудных гистограмм, построенных по каждому из регистрируемых каналов. Метод ориентирован на события сна, отличительной чертой которых  является характерно выраженное амплитудное изменение, проявляемое на  нескольких каналах одновременно. Такими событиями могут быть «Общее движение тела», «Движение конечностей», однако это ограничение не строго, метод, может быть, применим и к другим событиям, например «Храп». Построение и анализ гистограммы является первым этапом, всего алгоритм можно разделить на три этапа, этап построения и анализа гистограммы, этап вертикального анализ, этап обработки полученных результатов.

Ключевые слова: ПСГ, события сна, гистограмма, алгоритмы распознавания

05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения

  В работе исследуется проявление составляющих баллистограммы, порожденных сердечной деятельностью, у человека стоящего в ортоградной позе, а также, во время сидения в расслабленной позе и в позе, при которой туловище удерживается вертикально и не касается спинки. На основе спектрального подхода анализируются особенности показаний силовых платформ аппаратно-программных комплексов «Стабилан» и «Многофункциональное кресло» при обследовании человека, удерживающего перечисленные позы в разных функциональных состояниях (до и после выполнения физической нагрузки). Показано, что изменение вертикальных усилий (баллистограмма) является интегративным сигналом. Обсуждается проявление мышечной составляющей в сигналах баллистаграмм, характерных для ортоградной позы и позы сидя, удерживая туловище вертикально.

Ключевые слова: Баллистограмма, сердечная деятельность, удержание позы

05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения

В статье рассматривается метод регистрации электрокардиограммы и нагрузки, которую пациент испытывает в процессе диагностики сердечно-сосудистой системы. Представлена схема проведения исследования с регистрацией нагрузки, которая включает в себя портативный пульсомер и кардиорегистратор, фиксирующий ЭКГ, ЧСС, смещение ST сегмента, тренажер – степпер, к педали которого подключен блок измерения нагрузки. Человек на степпере, испытывает нагрузку, равную потенциальной энергии, потраченной за время исследования. На основе указанного метода разработан аппаратно-программный комплекс регистрации нагрузки для функциональной диагностики, представлена его структурная схема.

Ключевые слова: Холтеровское мониторирование, ЭКГ, нагрузка

05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения

В статье рассматриваются проблемы зрительного восприятия целостного объекта. В качестве объективного метода, позволяющего исследовать данные вопросы, используются в качестве стимулов фигуры, формирующих субъективные контуры - фигуры Канизса. В обследовании приняли участие 8 практически здоровых мужчин (студенты и сотрудники ЮФУ), правшей, в возрасте от 22 до 35 лет. Результаты дисперсионного анализа характеристик зрительных ВП, зарегистрированных при восприятии различных фигур, показали, что значимые различия обнаруживались при сравнении реальной и иллюзорной форм с фигурой контроля.

Ключевые слова: Зрительное восприятие, фигуры Канизса, вызванные потенциалы (ВП)

05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения

В статье рассматриваются проблемы синтеза тестовых биотехнических систем, предназначенных для оценки профессионально важных качеств, уровня подготовки и реального состояния человека-оператора сложных информационных систем. Для этих целей предлагается использовать компьютерные рефлексивные игры, построенные на базе измерительных графических символов, которые учитывают свойства зрительного анализатора человека. С их помощью создаются рабочие ситуации различной сложности, отображаемые на устройствах представления оперативной информации. Эти же системы легко приспособить для исследований групповой деятельности; требуется только правильно выбрать вид тестового изображения.

Ключевые слова: Биотехнические системы, рефлексивные игры, измерительный графический символ, групповая деятельность

05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения

Кратко рассмотрена теоретическая модель спектра RR интервалов и ее изменения в зависимости от протекающих процессов. Изготовлено устройство для измерения кардиоинтервалограмма (КИГ). Полученные при съеме данные, различной длительности и периодичности, фиксируются для дальнейшей обработки. В ходе анализа было выявлено, что полученный спектр удовлетворяет условиям, рассматриваемым в теоретической модели, и может быть далее проанализирован с помощью фрактальных характеристик. Подобный анализ имеет большое значение при диагностике состояния пациента непосредственно в период проведения терапевтической процедуры, для ее оптимизации, как по времени, так и по интенсивности оказываемого воздействия.

Ключевые слова: КИГ; фрактальный ряд; спектр RR интервалов

05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения

Рассмотрен аппаратно программный комплекс на основе оригинальных датчиков силы, позволяющий проводить регистрацию дыхания пульса и двигательной активности лежачих тяжелобольных и больных в коматозном состоянии без прямого контакта датчиков с пациентом для комфортного мониторинга. Приведены результаты технических испытаний. Уникальным показателем системы является допустимая нагрузочная способность более 500 кг при разрешающей способности 10 гр на каждом датчике. Показаны возможности использования этого комплекса в клинической медицине, компьютерной стабилографии, полисомнографии а так же спорте высших достижений. Показаны задачи по дальнейшему развитию комплекса.

Ключевые слова: Стабилография, полисомнография, тензометрический датчик силы, спорт, коматозное состояние

05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения

Одним из самых распространенных эндокринных заболеваний в мире является сахарный диабет, поэтому всегда актуальна его верная диагностика, а также диагностика его осложнений (энцефалопатия, осложнения в ССС и т.п.). Во время проведения исследования был осуществлен анализ психологического тестирования испытуемых. Также в данной работе уделяется внимание применению методов статистического анализа для классификации ЭЭГ больных диабетической энцефалопатией и здоровых испытуемых. Были выявлены наиболее информативные показатели ЭЭГ, отражающие когнитивные функции головного мозга. Установлена взаимосвязь результатов психологического тестирования и анализа ЭЭГ.

Ключевые слова: электроэнцефалография, диабетическая энцефалопатия, дискриминантный анализ

05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения

Предлагается модель взаимодействия функциональных систем различного иерархического уровня от одноклеточного организма до надсоциальных объектов. Особенностью модели являются введение в ее состав фильтров восприятия, учет волевого компонента, удобство ее применения не только в области физиологии, но и в социологии, психологии, валеологии и других науках, описывающих поведение разумных объектов. Проводится анализ сигналов осуществляющих обмен информацией между функциональными системами разного уровня иерархии. Предлагаемая модель позволяет объяснить и спрогнозировать многие психофизиологические паттерны, сопровождающие состояния расширенного сознания, и возникающие при активации резервных возможностей человека.

Ключевые слова: функциональные системы, сверхсознание, активация резервных возможностей

05.11.17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения