Наукове видання Тези доповідей ХVIII міжнародної науково-практичної конференції учотирьох частинах Ч. III харків 2010 ббк 73 І 57

Вид материала

Документы

Содержание Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, м. Харків Система планування дієтичного харчування Національний технічний університет „ХПІ”, м. Харків Y1, терапевтичні дії яких F Методи ангіографічної візуалізації за даними спіральної комп'ютерної томографії Розширення функціональних можливостей портативних скринінг-аудіометрів Можливості використання комп’ютерного моделювання при плануванні хірургічних втручань Аналіз можливостей застосування теорії марковских процесів при моделюванні у медицині Електрокардіографічне картування

Подобный материал:

• Наукове видання Матеріали ХVIII міжнародної науково-практичної конференції учотирьох, 4599.99kb.
• Матеріали ХVII міжнародної науково-практичної конференції удвох частинах Ч. I харків, 6941.25kb.
• Матеріали ХVII міжнародної науково-практичної конференції удвох частинах Ч. II харків, 5512.68kb.
• Перелік публікацій кафедри “Банківська справа” за 2009 рік, 72.31kb.
• Хviii міжнародної Науково-практичної конференції Інформаційні технології: Наука, техніка,, 1642.96kb.
• Сінчук Т. В, 46.99kb.
• З доповідей I міжнародної науково-практичної конференції «Удосконалення обліково-аналітичного, 4445.02kb.
• Збірка тез доповідей II міжнародної науково-практичної конференції «Фінансово-кредитний, 5138.1kb.
• Програма Міжнародної науково-практичної конференції 24-25 вересня 2009 р. Київ 2009, 256.8kb.
• Всеукраїнська федерація «спас» запорізька облдержадміністрація запорізька обласна рада, 3474.89kb.

Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, м. Харків

Моніторинг електрокардіограми (ЕКГ) є важливим аспектом контролю стану здоров’я, оскільки дозволяє виявляти особливості роботи серцево-судинної системи та її патології. Під час розробки пристроїв моніторингу слід враховувати особливості довготривалої реєстрації ЕКГ, способи накладення електродів, а також технічні вимоги до блоку реєстрації.

Сигнал ЕКГ характеризується наступними особливостями: мала амплітуда (до 2 мВ на тлі завад амплітудою до десятків-сотень мВ); на нього впливають фізичні навантаження, емоційний та інші фізіологічні стани; на частотний спектр ЕКГ накладаються частоти синфазної завади та міографічні шуми. Довготривалі вимірювання ЕКГ в умовах повсякденної діяльності, як правило, виконуються за допомогою грудних відведень, оскільки вони не обмежують свободу руху. У ряді випадків обмежуються одним вимірювальним каналом, оскільки діагностика більшості патологій може бути виконана по одному відведенню. У подібних системах одним з найбільш важливих аспектів є зручність накладання, носіння та зняття електродів, оскільки від цього також залежить якість вимірювань. Для моніторингу ЕКГ використовуються одноразові гелеві електроди, а також активні електроди (контактні та безконтактні), що підсилюють сигнал безпосередньо у місці вимірювання. Під час моніторингу ЕКГ у побутових умовах необхідно враховувати наступні джерела завад і артефактів: неправильне накладення електродів; зміщення електродів та втрата контакту; рухи суб’єкта; електромагнітні наведення; вплив потовиділення та зміни властивостей шкіри під датчиком; коливання ізолінії внаслідок дихальних рухів; деградація поверхні електроду; плаваючий потенціал (накопичення заряду на електродах); вплив конструкції датчика на параметри вимірюваного сигналу. Персональний блок реєстрації даних для добового моніторингу ЕКГ повинен задовольняти вимогам якості оцифровування (16 чи більше розрядів, з частотою не менше ніж 300 Гц), споживаної потужності (не більш 100 мВт), об’єму використовуваної постійної пам’яті (не менш ніж 100 Мб у випадку 3-х відведень), а також вартості (не більше 100 у.о.).

Застосування в портативних біомоніторах блоку реєстрації ЕКГ, виконаного з урахуванням наведених умов, дозволить підвищити точність вимірювання параметрів ЕКГ та ефективність діагностики.

СИСТЕМА ПЛАНУВАННЯ ДІЄТИЧНОГО ХАРЧУВАННЯ

Денисенко Д.М., Максюта Н.В., Поворознюк А.І.

Національний технічний університет «ХПІ», м. Харків


Для ефективного лікування та профілактики багатьох захворювань необхідно застосовувати комплексний підхід, складовою частиною якого є дієтичне харчування. В умовах обслуговування великої кількості пацієнтів складність даного підходу значно підвищується. Автоматизовані системи планування харчування, які з’явилися нещодавно, дозволяють вирішити дану проблему за рахунок автоматизації процесу комплексного підбору оптимального раціону для пацієнтів, що значно знижує навантаження на медперсонал. Однак більшість існуючих розробок не підходять для використання в умовах вітчизняних лікувальних закладів через їх істотну вартість, високі вимоги до системних ресурсів та закритий код реалізації.

Метою роботи є розробка системи планування дієтичного харчування, яка дозволить врахувати вимоги вітчизняних лікувальних закладів і сформувати оптимальне меню для заданих дієт. Авторами розроблена структура системи, відповідно до якої спроектована база даних та розроблено комплекс програмних засобів, що забезпечують функціонал системи і надають зручний інтерфейс користувачеві.

Підбір оптимального меню розділений на два етапи. На першому етапі формується список компонент меню з урахуванням дозволів для певної дієти, індивідуальних особливостей пацієнта і з урахуванням наявності продуктів харчування в дієтїдальні залежно від дня тижня. На другому етапі безпосередньо виконується підбір оптимального за ціною меню. При цьому меню включає такі компоненти, які максимально точно відповідають енергетичній цінності та хімічному складу страв, що споживаються за добу відповідно до приписаної дієти. Авторами запропонована формалізація задачі підбору оптимального дієтичного меню в термінах лінійного програмування та її рішення за допомогою симплексного методу.

Таким чином, система планування дієтичного харчування дозволить автоматизувати процес підбору меню відповідно до призначеної дієти та уподобань кожного пацієнта, а також прискорити процес одужання за рахунок оптимального режиму харчування. Перспективи подальших досліджень полягають в дослідженні способів формування функції мінімізації вартості меню з урахуванням розбиття страв на групи, відповідні до кожного прийому їжі на добу.

КОМП’ЮТЕРНА СИСТЕМА БАГАТОКРИТЕРІАЛЬНОГО ПІДБОРУ ЛІКАРСЬКИХ ПРЕПАРАТІВ В ДЕРМАТОЛОГІЇ

Дмитрієнко В.Д., Поворознюк О.А.

Національний технічний університет „ХПІ”, м. Харків

Призначення лікарських препаратів є актуальною оптимізаційною задачею, тому що на теперішній час для лікування різних типів захворювань використовується більш 7 тисяч лікарських препаратів у 15 тисячах лікарських формах, вироблених у 76 країнах світу, і лікар потенційно має широкий спектр вибору препаратів-аналогів, який виконується на інтуїтивному рівні.

Для заданої області медицини, зокрема дерматології, яка характеризується множиною захворювань {D_i}, формується множина препаратів Y₀ = {y₁, …, y_n}, які застосовуються і однорідні групи пацієнтів Ω_j, кожна з яких описується вектором характеристик X_j (вік, стать, анамнез, соціальний статус і т.д.) Кожен лікарський препарат y_k характеризується вектором фармакологічних дій F_yk = {f₁, …, f_m}, причому для тих препаратів-аналогів, f_yk яких збігаються, формуються матриці парних порівнянь (МПП) на основі експертних оцінок відносно локальних критеріїв q_r (ефективність, ризик побічних дій, ціна, бренд виробника, доступність в аптечній мережі). Для кожної групи пацієнтів Ω_j будується МПП локальних критеріїв з метою обчислення глобального критерію g_k препарату з використанням методу аналізу ієрархій (МАІ). Отримані дані заносяться в базу знань системи.

Для i-го пацієнта, який характеризується розгорнутим діагнозом D_i (основне захворювання, нозологічна форма, стадія, додаткові захворювання) і вектором характеристик X_i визначається його належність до j-ї групи , і формується множина можливих препаратів Y₁, терапевтичні дії яких F_yk відповідають розгорнутому діагнозові D_i. Після перевірки сумісності препаратів один з одним і з класом Ω_j (за віком, статтю, індивідуальною переносимістю), формується множина Y₂ достимих препаратів. Терапевтичні дії F_yk елементів множини Y₂ є компонентами бінарного вхідного вектора, елементи Y₂ відповідають вихідним нейронам, а значення g_k – ваговими коефіцієнтами штучної нейронной мережі (ШНМ), яка формує підмножину Y₃ рекомендованих препаратів i-му пацієнтові з вказівкою їхніх вагових коефіцієнтів і обмежень на поточний момент часу. Лікар приймає остаточне рішення, що ініціює в системі процес навчання ШНМ і корекцію ваг зв'язків. Виконана тестова перевірка системи при роботі з реальною медичною базаю даних.

МЕТОДИ АНГІОГРАФІЧНОЇ ВІЗУАЛІЗАЦІЇ ЗА ДАНИМИ СПІРАЛЬНОЇ КОМП'ЮТЕРНОЇ ТОМОГРАФІЇ

Карпенко Т.О., Аврунін О.Г.

Харківський національний університет радіоелектроніки, м.Харків


На сучасному етапі медичні комп'ютерні діагностичні системи повинні надавати лікарю-клініцисту допомогу при постановці діагнозу шляхом виконання рутинних операцій і складних обчислювальних процедур, що розширюють можливості методів дослідження.

При проведенні нейрохірургічного планування при втручаннях на глибоко розташованих внутрішньо-мозкових структурах необхідно знати не тільки просторове розташування функціональних областей, але й локалізацію кровоносних судин та синусів. На сучасному етапі найбільш інформативним методом візуалізації судинної системи головного мозку людини є контрастна спіральна рентгенівська комп'ютерна томографія, що полягає у високошвидкісному спіральному скануванні головного мозку при внутрішньовенному введенні спеціальних контрастних препаратів для контрастування судинного русла за рахунок створення градієнта концентрації контрастного засобу між интраваскулярним та экстрацелюлярним просторами. Результуюча інтроскопічна картина мозку надзвичайно складна для аналізу й інтерпретації навіть досвідченими фахівцями. Тому актуальними являються завдання проведення реалістичної візуалізації судинного русла з можливостями інтерактивного вибору параметрів перегляду, а також виконання навігації щодо хірургічного інструменту та виконання необхідних вимірювальних процедур.

В роботі виконаний аналіз, реалізація та удосконалення 2-D та 3-D методів відображення інформації про судинну систему за даними контрастної комп'ютерної томографії. 2-D методи мають порівняно низьку наочність, але дозволяють проводити точні виміри параметрів анатомічних структур. Найбільш перспективним методом двовимірної візуалізації є відображення в режимі 2,5D c використанням структур, що містять розширені дані про анатомічні об'єкти. Методи тривимірного відображення призначені для візуального вивчення просторових взаємин між анатомічними структурами та дозволяють візуалізувати об'ємну картину судинного русла.

Перспективою роботи є розробка алгоритмів для автоматизованої ідентифікації судинних утворень, методів візуалізації та визначення розширеної діагностичної інформації для систем нейрохірургічного планування.

РОЗШИРЕННЯ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ МОЖЛИВОСТЕЙ ПОРТАТИВНИХ СКРИНІНГ-АУДІОМЕТРІВ

Кирилюк А.А., Дацок О.М.

Харківський національний університет радіоелектроніки, м. Харків


Існує традиційний спосіб складання аудіограми – ручне заповнення бланка аудіометричного дослідження, який являє собою аркуш паперу з нанесеними графами для інформації про пацієнта (ПІБ, стать, вік, діагноз, можливі додаткові варіанти) і сіткою частот. По горизонтальній осі відкладаються частоти (від 125 до 8000 Гц, набір значень частот стандартний), а по вертикальній – пороги чутності в децибелах на відповідних частотах, що генеруються аудіометром.

Тональний скринінг-аудіометр являє собою генератор чистих акустичних тонів для дослідження слухової функції людини. Для оптимізації часу дослідження та розширення функціональних можливостей скринінг-аудіометр реалізований на цифровій елементній базі. Це дозволило з'єднати прилад з ПК, використати рідкокристалічний дисплей для відображення інформації без ПК та можливість підключення додаткових пристроїв. Генерація синусоїдального сигналу заданої частоти виконується мікроконтролером з ЦАП, аттенюація до заданого рівня – мікросхемою цифрового регулятора гучності. Для зв'язку приладу з комп'ютером був використаний інтерфейс RS-232, як найбільш універсальний і стабільний, а також наявний навіть на застарілих малопотужних комп'ютерах, яких, проте, достатньо для використання в системі. У програмі для зручності лікаря всі апаратні елементи управління були продубльовані, а також закладено декілька визнаних алгоритмів діагностики та можливість створення оригінальних. Інформація про пацієнтів може зберігатися у файлах, але також реалізована функція експорту в форматі SQL, для сумісності з базою даних медичної установи.

Меню «Файл» дозволяє створювати, відкривати та зберігати картки пацієнтів. Меню «Налаштування» дає можливість вибору COM-порту, до якого підключається аудіометр, вибору методики обстеження. Меню «Вимірювання» дозволяє керувати процесом зняття аудіограми. Меню «Аналіз» дає можливість проаналізувати аудіограму за допомогою однієї з методик аналізу, і отримати результат .

Таким чином, завдяки використанню сучасної цифрової елементної бази та комп’ютерної техніки оптимізований процес аудіо- метричного скринінгу. Розроблене програмне забезпечення дозволяє вдосконалити обробку, аналіз, архівацію результатів досліджень.

МОЖЛИВОСТІ ВИКОРИСТАННЯ КОМП’ЮТЕРНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ПРИ ПЛАНУВАННІ ХІРУРГІЧНИХ ВТРУЧАНЬ

Кнігавко Ю.В., Пащенко А.А.

Харківський національний університет радіоелектроніки, м. Харків


Комп'ютерне планування хірургічних втручань – перспективний напрямок розвитку існуючих методів візуалізації. При плануванні оперативного втручання лікар часто користується даними, отриманими на основі ендоскопічних, ультразвукових, томографічних досліджень, однак при цьому просторову структуру необхідних органів лікар «вибудовує» сам. У зв’язку з цим актуальною є задача розробки комп’ютерної системи, яка дасть змогу лікарю провести планування хірургічного втручання на віртуальній моделі потрібного органу.

На основі даних, отриманих за допомогою комп'ютерної або магнітно-резонансної томографії, у декілька етапів відбувається побудова тривимірних моделей органів, на яких планується хірургічне втручання. Першим етапом є первинна обробка отриманих зображень, що включає в себе усунення шумів, перешкод та артефактів, які мають місце на будь-якому реальному інтроскопічному зображенні. На наступному етапі відбувається повністю або частково автоматизована процедура сегментації анатомічних структур (обличчя, вуха, носа). Після проведення сегментації будується контурна модель органу, яка являє собою набір контрольних точок, на базі яких проводиться апроксимація поверхні за допомогою кубічних сплайнів.

Програмне забезпечення, призначене для планування пластичних втручань, має дозволяти коригувати положення контрольних точок у тривимірному просторі та інтерактивну перебудову і відображення змін контурів об’єктів з їх подальшою тріангуляцією. Крім того, моделювання втручань може проводитись за рахунок редагування об’ємних даних та побудові відповідної воксельної моделі. Лікар повинен мати можливість оцінювати просторове співвідношення важливих структур, проводити при необхідності геометричні вимірювання, а також використовувати віртуальні хірургічні інструменти. Також повинна існувати можливість проведення віртуальної ендоскопії, що дозволить зменшити кількість інвазивних втручань.

Перспективою роботи є створення комп’ютерної системи планування хірургічних втручань на анатомічних структурах голови людини.

АНАЛІЗ МОЖЛИВОСТЕЙ ЗАСТОСУВАННЯ ТЕОРІЇ МАРКОВСКИХ ПРОЦЕСІВ ПРИ МОДЕЛЮВАННІ У МЕДИЦИНІ

Козіна О.А.

Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», м. Харків


Використання теорії марковських процесів є дуже привабливим математичним апаратом для опису й прогнозування плину захворювань і станів пацієнтів. Однак необхідність ураховувати марковську властивість пато-фізіологічного випадкового процесу, розвиток якого приводить до зміни станів в організмі, унеможливлює використовувати теорію марковських процесів у випадках, коли історія хвороби повинна враховуватися в «майбутній» траєкторії системи, що моделюється.

У роботі розглядається можливість використання випадкових марковських, напівмарковських і стрибкоподібних процесів у медицині. Для порівняльного аналізу був обраний процес в організмі людини, що описаний 5 стадіями: початкова або підозра на патологію, фази розвитку захворювання й остання стадія, з якої пацієнт не може вийти, а може в ній лише залишатися дуже тривалий час. Така модель у вигляді гілки більш загального реального процесу може бути «розмножена» і являє собою ядро лікувально-діагностичного процесу, прогнозування розвитку якого становить найбільший інтерес.

На основі аналізу можливих станів розглянутої системи й принципу надання медичної допомоги показані умови, при яких у системі може протікати випадковий процес переходів з одного стану в інше з дискретним часом. Показані й обґрунтовані умови існування марковського, стрибкоподібного марковського й напівмарковського випадкового процесу.

Використовуючи однакові матрицю переходів і розмічений граф станів системи, отримано траєкторії розвитку лікувально-діагностичного процесу, тобто послідовності станів пацієнта з максимальною ймовірністю на кожному кроці, для марковського стрибкоподібного й напівмарковського процесу. Показано вплив вектора вихідних станів на результати довгострокового прогнозування стану пацієнта для обраних трьох типів випадкових процесів. Проаналізовано результати й помилки в отриманих прогнозах станів пацієнта, причина яких тільки в некоректно обраному типі випадкового процесу.

ЕЛЕКТРОКАРДІОГРАФІЧНЕ КАРТУВАННЯ

Кравець В.В., Мустецов М.П.