Содержание к диссертации
Введение
1. Биофизические аспекты создания системы биоадекватного электромагнитного воздействия 12
1.1. Биоэлектрические параметры тканей конечностей человека 12
1.2. Виды биоадекватных электромагнитных воздействий 13
1.3. Использование показателей гемодинамики при оценке эффективности биоадекватного ЭМВ 16
1.4. Методы диагностики состояния периферической гемодинамики 18
1.4.1. Методы, основанные на измерении механических перемещений сосудов 18
1.4.2. Методы, основанные на измерении оптических характеристик тканей 21
1.4.3. Методы, основанные на измерении электрических характеристик тканей 23
1.4.4. Методы, основанные на измерении акустических характеристик тканей 23
1.4.5. Методы, основанные на измерении теплофизических характеристик тканей 24
1.4.6. Методы, основанные на измерении метаболических характеристик тканей 25
1.5. Методы оценки эффективности биоадекватного ЭМВ 26
1.5.1. Сравнение методов исследования ССС 26
1.5.2. Метод реовазографии 27
1.5.3. Метод исследования сигнала реовазограммы на фазовой плоскости 30
1.5.4. Методы исследования реовазограммы в различные фазы дыхания 33
1.6. Формирование БТС биоадекватного ЭМВ с возможностью анализа параметров регионарной гемодинамики и микроциркуляции 35
2. Разработка аппаратных средств системы биоадекватного ЭМВ 38
2.1. Разработка структурной схемы воздействующей части системы биоадекватного ЭМВ 38
2.1.1. Анализ существующих структурных схем аппаратов и систем ЭМТ 38
2.1.2. Синтез обобщенной структурной схемы системы биоадекватного ЭМВ 43
2.2. Формирование требований к воздействующей части системы биоадекватного ЭМВ 43
2.3. Разработка усилителя мощности 45
2.3.1. Анализ схемотехнических решений усилителей мощности существующих аппаратов и систем ЭМВ 45
2.3.2. Усилитель мощности на интегральной микросхеме 49
2.4. Разработка блока формирования импульса ЭМВ 51
2.5. Исследования неоднородности ЭМП в рабочей части системы 54
2.5.1. Распределение магнитной компоненты ЭМП в рабочей части 54
2.5.2. Экспериментальное исследование распределения магнитного поля 62
2.6. Расчет конструкции рабочей части системы биоадекватного ЭМВ 66
2.7. Основные элементы методики проектирования аппаратов и систем биоадекватного ЭМВ 72
3. Разработка программных средств синхронизации биоадекватного эмв с фазами дыхания 79
3.1. Анализ способов формирования биосинхронизированного ЭМВ с учетом процесса дыхания 79
3.2. Анализ физиологической связи параметров дыхания и кровообращения 82
3.3. Виды дыхания 84
3.4. Исследование проявления процессов дыхания на сигнале реовазограммы 87
3.5. Исследования типов дыхания у различных групп пациентов 88
3.6. Моделирование различных типов дыхания 91
3.7. Разработка алгоритма синхронизации ЭМВ с дыханием и пульсовым кровенаполнением 95
4. Исследования эффективности биоадекватного ЭМВ у больных хроническими заболеваниями сосудов нижних конечностей 101
4.1. Анализ степени тяжести хронических заболеваний сосудов нижних конечностей 101
4.2. Уточнение параметров разрабатываемой БТС 106
4.3. Методы и средства диагностики в проводимых исследованиях 109
4.4. Схема проведения исследований эффективности биоадекватного ЭМВ 111
4.5. Оценка информативности диагностических показателей 114
4.6. Оценка эффективности биоадекватного ЭМВ у пациентов с СД II типа 117
4.7. Оценка эффективности биоадекватного ЭМВ у пациентов с ОААНК 120
4.8. Критерий окончания курса биоадекватного ЭМВ 122
Список литературы 127
Приложения 137
- Виды биоадекватных электромагнитных воздействий
- Формирование требований к воздействующей части системы биоадекватного ЭМВ
- Анализ физиологической связи параметров дыхания и кровообращения
- Уточнение параметров разрабатываемой БТС
Введение к работе
Актуальность работы
В связи с широким распространением хронических заболеваний сосудов нижних конечностей, характеризующихся прогрессирующим течением и высоким процентом инвалидизации лиц трудоспособного возраста, проблемы диагностики, лечения и реабилитации больных с данными патологиями являются актуальными и имеющими важное социальное значение. По наибольшей распространенности среди заболеваний сосудов нижних конечностей выделяют хроническую венозную недостаточность, хронические облитерирующие заболевания артерий нижних конечностей, а также диабетические микроангиопатии, при которых характерны нарушения регионарной гемодинамики и микроциркуляции. Улучшению показателей регионарной гемодинамики способствует биоадекватная электромагнитная терапия (ЭМТ) - воздействие на конечности низкоинтенсивным электромагнитным полем (ЭМП) с определенными амплитудно-частотными характеристиками (Воробьез А.Г., Щукин СИ., 1989).
Данная работа является продолжением исследований, направленных на разработку, исследование и внедрение в клиническую практику аппаратно-программных средств биоадекватной ЭМТ заболеваний сердечно-сосудистой системы (ССС). В работе представлено направление индивидуально-оптимального биоадекватного электромагнитного воздействия (ЭМВ), сформированное трудами научной школы МГТУ им. Н.Э.Баумана (Лошилов В.И.,1982; Герцик ГЛ.,1982; Щукин С.И.,1984; Краснов С.В.,1988; Воробьев А.Г.,1989; Семикии Г.И.,1990; Морозов А.А.,1994; Зубенко В.Г.,1995; Беляев К.Р.,1996; Мерлеев А.А.,1997; Кастров А.Ю.,2003; Лужков П.В.,2005).
Одним из необходимых параметров биоадекватного ЭМВ, нацеленного на восстановление кровотока в пораженных конечностях, является синхронизация импульсов воздействия с пульсовым кровенаполнением (Воробьев А.Г.,1989; Беляев К.Р.,1996). Поэтому применительно к сосудистым заболеваниям говорят о биосинхронизированном ЭМВ, результаты исследования эффективности которого (Лужков П.В., 2005) свидетельствуют о перспективности осуществления синхронизации воздействия также и с фазами дыхания.
Наиболее значимой задачей при лечении хронических заболеваний сосудов является восстановление микроциркуляторного кровотока, который обуславливает конечные метаболические реакции в органах и тканях. Однако в настоящий момент отсутствуют диагностические алгоритмы количественной оценки состояния микроциркуляторного русла, позволяющие производить оценку эффективности и определять параметры биоадекватного ЭМВ индивидуально для каждого пациента
непосредственно в процессе воздействия. Актуальной научной и технической задачей в этой связи является создание систем биоадекватного ЭМВ, предназначенных для диагностики и лечения хронических заболеваний сосудов нижних конечностей, с возможностью оценки состояния различных отделов ССС, в том числе показателей микроциркуляции, для определения наиболее эффективных параметров воздействия.
Цель и задачи диссертации
Целью диссертационной работы является разработка биотехнической
системы (БТС) биоадекватного электромагнитного воздействия,
синхронизированного с пульсом и дыханием, а также возможностью оценки эффективности воздействия по показателям микроциркуляции.
Задачами работы являются:
Формирование биотехнической системы биоадекватного электромагнитного воздействия с возможностью анализа параметров регионарной гемодинамики и микрециркуляции для оценки эффективности сеансов терапии.
Разработка и создание аппаратных и программно-алгоритмических средств компьютерной системы биоадекватного электромагнитного воздействия, синхронизированного с фазами дыхания и одновременно с пульсовым кровенаполнением.
Исследование алгоритмов и разработка программно-методического обеспечения электромагнитного воздействия, синхронизированного с различными фазами дыхания.
Разработка методических аспектов биоадекватного электромагнитного воздействия для пациентов с хронической венозной недостаточностью (ХВН), облитерирующим атеросклерозом артерий нижних конечностей (ОААНК) НА стадии и выше, микроангиопатиями при сахарном диабете (СД) II типа, а также для случаев сочетанных заболеваний.
Медико-биологические исследования эффективности разработанных программно-алгоритмических и методических средств.
Научная новизна
При решении поставленных задач получены следующие новые научные результаты:
1. Разработан алгоритм синхронизации ЭМВ с пульсовым кровенаполнением и фазами дыхания, основанный на предсказании положения текущего реоцикла на реовазографическом сигнале по положению двух предыдущих реоциклов относительно фазы дыхания.
На основании исследования эффективности ЭМВ у пациентов с сочетанными заболеваниями сосудов нижних конечностей разработан и апробирован новый вид биоадекватного ЭМВ, заключающийся в последовательном улучшении сначала венозного оттока, а затем артериального притока крови в пораженной конечности.
На основании исследований групп пациентов с ХВН, ОААНК и с диабетическими микроангиопатиями установлен и апробирован критерий оценки эффективности биоадекватного ЭМВ, учитывающий показатели регионарной гемодинамики и микропиркуляции.
4. Совместно с врачами хирургического отделения ГКБ№1 им.Н.И.Пирогова
разработаны методические аспекты биосинхронизированной ЭМТ пациентов с
ОААНК ПА стадии и выше, а также пациентов с микроангиопатиями и
нейропатиями при сахарном диабете II типа, включающие в себя критерий
назначения вида воздействия и критерий окончания курса биоадекватного ЭМВ.
Практическая значимость
Практическая значимость диссертационной работы заключается в разработке программно-аппаратных средств компьютерной системы для биоадекватного ЭМВ с оценкой эффективности по показателям регионарной гемодинамики и микроциркуляции.
-Разработана структура компьютерной системы биоадекватного ЭМВ, включающая непрерывную обратную связь по параметрам гемодинамических процессов, с возможностью анализа показателей регионарной гемодинамики и показателей микроциркуляции в области воздействия.
-Разработан алгоритм расчета и оптимизации характеристик аппаратных средств биоадекватного ЭМВ.
-Разработаны программно-алгоритмические средства компьютерной системы, позволяющие производить синхронизированное с пульсовым кровенаполнением и в различные фазы дыхания электромагнитное воздействие.
Положения, выносимые иа защиту
Структура БТС биоадекватного ЭМВ с возможностью анализа показателей регионарной гемодинамики и показателей микроциркуляции в области воздействия.
Алгоритм синхронизации импульсов ЭМВ с фазами дыхания, осуществляемой в режиме реального времени при анализе реовазографического сигнала.
Параметры нового вида биоадекватного ЭМВ, заключающегося в последовательном улучшении сначала венозного оттока, а затем артериального притока крови в конечности.
Критерий для оценки эффективности биоадекватного ЭМВ, учитывающий показатели регионарной гемодинамики и микроциркуляции, для пациентов с ХВН, ОААНК и с диабетическими микроангиопатиями.
Апробация работы и публикация
Апробация работы проведена на научном семинаре факультета "Биомедицинская техника" МГГУ им. Н.Э.Баумаиа. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных научных конференциях: "Измерительные и информационные технологии на страже здоровья" в 2006-2008 годах, "Российско-Баварская конференция по биомедицинской инженерии" в 2006 году (г.Москва) и 2008 году (г.Зеленоград), "Регионарная гемодинамика и микроциркуляцик" в 2005 году (г.Санкт-Петербург), симпозиуме "Регионарная гемодинамика и микроциркуляция" в 20G9 году (г.Москва).
По теме диссертации опубликованы 12 научных работ в виде статей и тезисов докладов международных научных конференций, из них четыре - в списках, рекомендованных ВАК, и восемь работ - в других научных изданиях.
Структура и объем диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов и приложений. В приложения включены результаты экспериментальных исследований и сведения сппавочно-сопроводительного характера. Основное содержание работы изложено на 136 страницах, содержит 66 рисунков, 8 таблиц, 109 источников, из них 7 зарубежных.
Виды биоадекватных электромагнитных воздействий
Биологические ткани обладают рядом электрофизических свойств, которые приводят к возникновению электрических токов в процессе функционирования тканей [38, 14]. Подобные собственные токи (поля) можно по характерным временам разделить на два основных типа: квазипостоянные поля, связанные со структурой тканей, интенсивностью обменных процессов в них и т.д., а также динамические поля, возникающие во временной области нормального функционирования биотканей. Адекватность внешних и собственных электрических полей, соответственно, также может быть достигнута для двух отличающихся по характерным временам воздействиям. В данной работе представлены результаты реализации подобного подхода к адекватности применительно к задачам разработки аппаратуры и методик воздействия внешних
На схеме классификации (см. Рисунок 1.1) нижний ряд занимают режимы, исследование которых представляет на сегодняшний момент наиболее актуальную и перспективную задачу. Это режим синхронизированного с пульсовым кровенаполнением ЭМВ в фазу выдоха и режим синхронизированного с пульсовым кровенаполнением ЭМВ, параметры которого зависят от текущей фазы дыхания.
Известно, что при оказании внешнего воздействия, одной из наиболее быстрореагирующих систем организма, после нервной, является сердечнососудистая система [93].
Рассмотрим методы получения диагностической информации, которые объективизируют оценки эффективности ЭМВ. Электрофизиологические процессы являются неотъемлемой частью и функцией обменных процессов. Любая патология связана с изменением обменных и, следовательно, электрофизиологических процессов. Влияя на электрофизиологические процессы биотканей, процедура ЭМВ оказывает влияние и на обменные процессы. Электромагнитные поля восстанавливают уровни обменных процессов, которые (газообмен, трофика тканей) невозможны без кровообращения [96, 93]. Поэтому параметры гемодинамики являются основными и наиболее информативными как для оценки состояния биообъекта, так и для оценки эффективности проводимых процедур. Реакция сердечно-сосудистой системы является наиболее привлекательной для использования в цепи обратной связи, так как ее параметры наиболее удобны при регистрации и функционально изменяются за короткий период времени (вплоть до нескольких кардиоциклов).
Исследования ответных реакций сердечно-сосудистой системы у пациентов при использовании ЭМВ достоверно показывают активацию механизмов регуляции кровообращения, приводящую к существенным сдвигам в параметрах гемодинамики тканей. ЭМВ оказывает влияние на характеристики сосудистого русла, причем это воздействие ограничено, в основном, теми сегментами тела пациента, на которые оказывается локальное влияние ЭМП.
Формирование требований к воздействующей части системы биоадекватного ЭМВ
На основе анализа результатов работ [14, 60, 41, 99] выделим основные медицинские и технические требования к разрабатываемым аппаратам и системам биоадекватного ЭМВ по проведенному анализу структурно-функциональных схем и схемотехнических решений: максимальная амплитуда электромагнитного поля в области воздействия не более 3,5 мТл, что было обосновано в работе [99]; неравномерность электромагнитного поля в пределах области воздействия не более 30%, что было показано в работе [36] и подтверждено исследованиями, проведенными в работах [14, 60]; обеспечение следующих режимов работы: несинхронного с заданной несущей частотой от 0,8 до 2,5 Гц; синхронизированного с сигналом пульсового кровенаполнения по работам [14, 8, 60, 41]; формы импульса: экспоненциальная с соотношением переднего и заднего фронтов 1:1, 1:2 и 1:4 по работе [55]; наборная с 16-ю уровнями квантования по времени и частоте по работам [60, 8, 41]; наборная с формой вида кубической параболы y=(sin(cox) +a(x+b)3) по работе [14].
Остальные технические требования определяются результатами системного анализа структуры БТС, приведенного в пункте 3.2 главы 3 в работе [60], которые позволили сформулировать основные МТТ к компьютерной системе индивидуально-оптимальной ЭМТ. К этим требованиям относятся: технические средства воздействующей части системы биоадекватного ЭМВ должны обеспечивать требуемый уровень электробезопасности пациента и обслуживающего персонала по классу I тип В по ГОСТ Р50267.0-92; использование промышленной однофазной сети питания 220В ±10% переменного тока с частотой 50 Гц ±1%; потребляемая мощность не более 2 кВт; максимальный выходной ток 6 А; управляющее входное напряжение 5 В по работе [41]; вес рабочей части не более 4 кг; превышение температуры наружных частей аппаратуры, доступных для прикосновения, над температурой окружающей среды, составляющей +25С, после 5 часов работы в циклическом режиме не более 60С; время подготовки к работе - не более 150 с; технические средства системы должны выдерживать циклический режим - 60 мин работы и 20 мин перерыва для аппаратуры ЭМВ без обязательного отключения электропитания; средняя наработка на отказ должна быть не менее 500 часов; система биоадекватного ЭМВ должна удовлетворять требованиям простоты и удобства обучения, эксплуатации и технического обслуживания, обеспечивать ремонтопригодность по ГОСТ 23256-86.
Анализ физиологической связи параметров дыхания и кровообращения
Кровенаполнение участка сосудистого русла характеризуют две компоненты: артериальный приток и венозный отток. В условиях естественного кровообращения часть крови при каждом сокращении сердца перекачивается из венозного отдела в артериальный. При этом давление в сосудах изменяется в зависимости от их емкости и растяжимости: в венах оно лишь незначительно снижается, а в артериях довольно существенно повышается. Это связано с тем, что эффективная растяжимость артерий намного меньше. Таким образом, устанавливается динамическое равновесие, при котором объем крови в том или ином отделе кровеносного русла определяется внутрисосудистым давлением, зависящим, в свою очередь, от растяжимости сосудов [93].
Артериальное давление и артериальный приток обуславливаются пульсирующими выбросами крови во время систолы - систолический зубец реоцикла, расслаблением левого желудочка и обратным ходом крови в конце систолы - инцизура реоцикла. В дальнейшем происходит спад давления во время диастолы до определенного значения изолинии. Это обуславливается "выпрямляющим" эффектом аортальных клапанов, эластическими свойствами артерий и достаточно высоким периферическим сопротивлением [93].
Центральное венозное давление равно давлению в правом предсердии и в норме колеблется в довольно широких пределах синхронно с дыхательным и сердечным ритмом. Однако, благодаря отрицательному давлению в грудной полости, эффективное венозное (трансмуральное) давление положительно даже при умеренно отрицательном внутрисосудистом давлении [93]. Венозный отток (венозный возврат) обуславливается разностью между средним давлением наполнения и центральным венозным давлением. Венозный возврат имеет пульсирующий характер в венах возле сердца и почти постоянен в периферических венах. Изменение среднего давления кровенаполнения будет изменять венозный возврат в ту же сторону. При высоком сопротивлении кровотоку в венах венозный возврат затруднен и облегчен при пониженном сопротивлении в венах. Если венозный возврат не равен выбросу правого желудочка, то включаются компенсаторные механизмы, которые за 4-6 сокращений компенсируют разницу давлений за счет изменения выброса ударного объема крови из сердца [66].
На колебания венозного возврата влияют ряд факторов: мышечный насос, присасывающее действие сердца, изменение емкости вен, дыхательный насос. Рассмотрим их подробнее.
Мышечный насос. При сокращении скелетных мышц сдавливаются вены, проходящие в их толще. При этом кровь выдавливается по направлению к сердцу, так как ее ретроградному движению препятствуют клапаны. Таким образом, при каждом сокращении кровоток ускоряется, а объем крови в венах мышц уменьшается.
Присасывающее действие сердца. Деятельность сердца способствует ускорению кровотока в расположенных рядом с ним венах. Во время периода изгнания атриовентрикулярная перегородка смещается вниз, и давление в правом предсердии и прилежащих отделах полых вен снижается.
Изменение емкости вен. Это физиологические факторы, изменяющие емкость вен (физическая нагрузка или нагрев) и патологические факторы (изменение работы клапанов вен, отеки).
Дыхательный насос. Во время вдоха давление в грудной клетке постепенно падает, что приводит к повышению трансмурального давления в сосудах. В результате внутригрудные сосуды расширяются, что сопровождается, во-первых, снижением их гидродинамического сопротивления и, во-вторых, эффективным засасыванием крови из соседних сосудов. Увеличение венозного кровотока при вдохе особенно выражено в верхней полой вене. Кроме того, в момент вдоха диафрагма опускается, внутрибрюшное давление увеличивается, и в результате уменьшается трансмуральное давление, просвет и емкость сосудов брюшной полости. Повышение градиента давления между брюшными и грудными венами приводит к увеличению венозного притока к последним; обратно же току крови в вены ног препятствуют клапаны. При выдохе наблюдается обратная картина: градиент давления между брюшными и грудными венами становится меньше, и отток венозной крови от брюшной полости к грудной снижается. Такой присасывающе-сдавливающий эффект оказывает существенное влияние на венозный кровоток, особенно при глубоком дыхании [96].
Дыхание в норме. В норме дыхание представляет собой почти периодический процесс с частотой от 0,25 до 0,6 Гц. Внутриплевральное давление при этом изменяется от -0,5 кПа (-5 см вод.ст.) в конце выдоха до -0,8 кПа (-8 см вод.ст.) в конце вдоха [96].
При этом можно выделить следующие три фазы дыхательного ритма. - Инспирация. По ее окончании силы растяжения легких велики, так что им в начале необходимо противодействие; в результате выдох осуществляется сравнительно медленно. - Постинспирация. Инспираторные мышцы остаются на какое-то время сокращенными, а затем постепенно расслабляются. Вследствие этого объем воздуха, поступивший при вдохе, на какое-то время задерживается, а потом пассивно выдыхается. - Активная экспирация. В этой фазе сокращаются экспираторные мышцы. Соответственно этому, период дыхания должен делиться на вдох и выдох не равномерно, а в отношении 1:2, где одну треть занимает вдох и увеличение объема грудной клетки, а две трети - выдох и уменьшение объема грудной клетки. Связь объема и давления в ходе дыхательного цикла.
В ходе дыхательного цикла внутриплевральное и внутриальвеолярное давление претерпевают характерные колебания. Когда форма грудной клетки не меняется (во время смены вдоха выдохом), на плевральную полость действует только эластическая тяга легких, создающая "отрицательное" давление в плевральной полости Рпл_стат. При этом внутриальвеолярное давление Растат равно нулю. Такое наблюдается и при очень медленном дыхании.
Уточнение параметров разрабатываемой БТС
В работах [54, 62, 78] показано, что для оценки терапевтического воздействия на периферическую гемодинамику необходимо производить оценку как макро-, так и микрокровотока. Таким образом, БТС биоадекватного ЭМВ является БТС с обратной связью по параметрам гемодинамики. В работах [32, 33] показано, что изменения, происходящие в сосудистом русле на уровне макрокровотока, индивидуальны для различных пациентов и их необходимо мониторировать. Для биоадекватного ЭМВ можно выделить две основные цели в рамках оценки эффективности терапии - диагностическую и лечебную. Диагностическая задача решается введением функционального тестового воздействия, на этапе которого определяются индивидуальные свойства объекта (пациента), которые учитываются при проведении терапевтических процедур [3, 5, 13].
Под биотехническими системами понимается особый класс сложных систем, представляющих собой функциональное взаимодействие биологических и технических элементов, связанных в едином контуре целенаправленного поведения [39]. Биологическое звено БТС биоадекватного ЭМВ состоит из непосредственно биообъекта (пациента) и врача-оператора. Пациент является основной частью биологической подсистемы БТС. Функциональные системы его организма (нервная, сердечно-сосудистая, дыхательная и ряд других) влияют на измеряемые параметры гемодинамики и общее состояние пациента, причем это влияние не аддитивно, что усложняет задачу диагностики и предъявляет высокие требования к квалификации врача. Врач является обязательным элементом биологического звена БТС. Он непосредственно управляет процедурами диагностики и терапии, осуществляя контроль функционирования аппаратуры.
В отличие от предшествующих работ [8, 31, 41, 99], в данной работе экспериментальные исследования проводились для групп пациентов с сочетанной патологией и хроническими заболеваниями сосудов нижних конечностей. Исследования велись на базе ГКБ№1 г. Москвы им. Н.И.Пирогова. Рассматривались три группы заболеваний: ОААНК, ХВН и диабетические микроангиопатии при СД второго типа. Особо следует отметить, что для всех этих групп при высокой степени тяжести заболевания характерны сочетанные проявления патологий различных отделов сосудистого русла. При ОААНК в первую очередь происходит изменение артериального давления, далее компенсаторно изменяется венозное давление и только потом нарушается микрокровоток. При венозных патологиях наоборот, вначале повышается венозное давление, далее артериальное, и лишь потом нарушается микрокровоток. При диабете наблюдается совершенно другая картина: сначала нарушается микрокровоток, далее повышается артериальное давление и затем венозное давление. Именно этот факт делает необходимым диагностику различных отделов ССС для правильной оценки эффективности биоадекватного ЭМВ.
Техническое звено БТС состоит из канала диагностики, канала электромагнитного информационного воздействия и контура обратной связи, включающего ПЭВМ. Персональная ЭВМ является важным элементом технического звена, поскольку позволяет автоматизировать сложный процесс ЭМВ, а также создавать медицинскую базу данных, архивировать информацию, рассчитывать основные показатели функционирования БТС в автоматическом режиме. В цепи пациента включены средства гальванической изоляции, поскольку ПЭВМ не отвечает требованиям электробезопасности для медицинских приборов и систем. Воздействующая система представлена аппаратом ЭМВ, состоящим из блока управления и рабочей части. Управление воздействием осуществляется через модуль ЦАП с гальванической развязкой. Рабочей частью аппарата ЭМВ является электромагнитный индуктор. Техническое звено диагностики составляют: импедансный преобразователь, который зондирует исследуемый участок биоткани переменным током (с частотой 100 кГц, амплитудой 3 мА) и регистрирует реографический сигнал для оценки макрокровотока и макрошунтов; окклюзионный плетизмограф и измеритель давления для оценки системного артериального давления, артериального давления в конечности и венозного давления в конечности (от 20 до 300 мм рт.ст., скорость нагнетания давления в манжете 1 мм рт.ст/с); лазер-доплер флоуметр для оценки микрошунтов и микрокровотока (длина волны 632 нм, глубина зондирования 1 мм, область зондирования 1 мм ); высокочастотный ультразвуковой доплер для оценки капиллярного кровотока (частота зондирования 25 МГц, глубина зондирования 0,1...8 мм, величина рабочей части 1,5 мм).
Синтез БТС начинается с формирования целей и задач, решаемых системой. При этом строится целевая функция, с помощью которой проводится оптимизация или сравнительная оценка различных вариантов организации взаимодействия (или управления) элементов БТС, что составляет принцип эймунологичности [39]. Функционирование системы подчинено исполнению целевой функции, формализация которой производится врачом на этапе изучения анамнеза, осмотра, наблюдений и постановки диагноза. Как правило, целевой функцией устанавливается достижение в рассматриваемом органе уровня кровотока, превышающего исходное значение в определенное число раз - дилатации, или, наоборот, - констрикции [39].
Принцип адекватности требует гармонического функционирования биологических и технических элементов в единой БТС. Параметры взаимодействующих с объектом полей не должны превышать физиологический диапазон - адаптацию биообъекта, при котором возможны необратимые изменения. Если параметры взаимодействующих полей превысят некоторый предел, то возможен переход биообъекта в патологическое состояние. Так увеличение уровня воздействия может привести к повреждению стимулируемых тканей либо к другим нежелательным эффектам. Если же параметры биообъекта превышают адаптацию технических элементов, то последние не способны правильно установить параметры терапевтического воздействия. Поэтому должны быть учтены возможные диапазоны амплитудных и временных параметров реографического сигнала, сигнала ЛДФ, ВЧ УЗДГ, измерителя артериального давления и окклюзионного плетизмографа.
