МОЛОДЕЖНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК

Биомеханические исследования являются основой для создания моделей сосудов, патологических изменений в них и моделирования сосудистых операций. В данной работе приведены результаты статистического анализа биомеханических характеристик кровеносных сосудов при одноосном растяжении. Испытания проводились на брюшной аорте, общей и наружной подвздошных артериях и бедренной артерии. По результатам испытаний был получен массив, содержащий величины относительного удлинения сосудов и модуля Юнга при физиологическом и хирургическом уровнях напряжения, а также максимальное напряжение для каждого образца. В ходе статистической обработки результатов было выделено 30 групп (каждый тип слоя каждого сосуда). Для дальнейшей обработки были отобраны 15 групп, в каждой из которых до физиологического уровня напряжений дошли без разрыва более 5 образцов.

В статье представлены комплексные меры по решению проблемы взаимодействия оператора активного экзоскелета с бортовой аппаратурой, а также рассмотрена концепция обеспечения безопасности. Для реализации поставленных проблем взаимодействия оператора с исполнительным механизмом экзоскелета выбраны два основных способа: первый основан на использовании тензодатчиков, второй связан с понятием биотоков. Освещены основные преимущества и недостатки предложенных способов.Рассмотрена система пилотирования экзоскелета на основе принципа электродистанционной системы управления, а также с помощью снятия потенциалов нейронов периферической нервной системы. Выявлены основные сложности в выполнении способов человеко-машинного взаимодействия и предложены варианты их решения. В качестве усовершенствования системы безопасности рассмотрены пути улучшения бронежилета. Для повышения эффективности бронепластины предложен вариант вставки специальных демпфирующих материалов. Рассмотрен вариант исключения фактора выхода из строя системы управления.

Обзор, анализ и разработка технологий и методов реализации нейрокомпьютерного интерфейса, позволяющего людям с цереброваскулярными болезнями, влекущими за собой частичную или полную парализацию тела, взаимодействовать с окружающим миром посредством биотехнической системы, основанной на распознавании мозговой активности.

В работе представлены основные этапы разработки многоканального датчика и алгоритмов для картирования в спектрофотометрии биологических тканей красного и ближнего инфракрасного диапазонов длин волн. Для проведения экспериментальных исследований использовалась элементарная измерительная ячейка – «источник-приемник», тестирование которой проводилось на твердых фантомах биологических тканей на основе силикона и на биологических тканях invivo.  Представлены результаты экспериментальных исследований и результаты тестирования разработанных программно-алгоритмических средств для картирования биологических тканей по глубине и поверхности.

В работе предложена методика сравнения электроимпедансной математической сферической модели посредством физического моделирования. Экспериментальная установка предложена в этой работе. Представлены результаты экспериментальных данных.

Проведена апробация методов интеллектуальной обработки временных рядов для данных, используемых на практике при решении эпидемиологических задач. В работе показаны возможности применения математических пакетов Matlabи WolframMathematicaдля вейвлет-анализа (вейвлет преобразование и построение скалограмм) и Statistica для методов datamining («бурение» данных). Перспективным направлением, по мнению авторов, является использование аппарата нечеткой логики к полученным данным после обработки, а именно, фаззификация математической модели клещевого энцефалита с целью возможного прогнозирования стратегии вакцинации.

Проведенное исследование устанавливает требования к устройству, предназначенному для улучшения качества жизни пациентов с цереброваскулярными заболеваниями. Данные заболевания влекут за собой частичную или полную парализацию тела. Разрабатываемое устройство направлено на социальную адаптацию таких пациентов. Изучение указанных неврологических заболеваний позволило выделить «Зрение» как наиболее распространенную доступную для большинства пациентов физическую активность. Исследование показало, что социальная адаптация может быть достигнута с помощью устройства, считывающего движение глаз пациента. Большое внимание было уделено анализу уже существующих устройств, предназначенных для облегчения общения указанных пациентов. Разработана структурно-функциональная схема.

В статье представлены результаты разработки программного обеспечения для систем видеоцифрового анализа для лабораторной диагностики в области регистрации результатов иммунодот реакций, а также показаны его преимущества перед существующими программными решениями. Разработанное программное обеспечение построено на алгоритмах способных выделить реакционные области независимо от положения тестового бланка на изображении, проводить анализ теста на основе колориметрической обработки изображений, а также дифференцировать контроли, пробы при использовании различных тест-систем на одном бланке.

Качество ходьбы человека во многом определяет качество его жизни. Для определения нарушений функционирования опорно-двигательного аппарата ходьба человека анализируется врачом визуально или с использованием автоматизированных систем. В статье проведен обзор визуальных и автоматических методов определения параметров ходьбы, который обуславливает необходимость разработки новой биотехнической системы для автоматизированного бесконтактного определения параметров ходьбы человека. Биотехническая система работает с использованием одной камеры и трех маркеров, что существенно проще, чем используемые в настоящее время системы. Разработан макет биотехнической системы, и приведены примеры получаемых с ее помощью результатов.

Автор предлагает аппаратно-программный комплекс для исследования однородных прозрачных жидкостей организма, основанный на поляриметрии. Особое внимание уделяется исследованию слёзной жидкости на предмет повышенного или пониженного содержания глюкозы. Доказана возможность применения слёзной жидкости в силу корреляции с составом плазмы крови. Проведена расчётная оценка, по результатам которой подтверждена возможность регистрации слабых оптических сигналов и их использования для определения концентрации оптически активных веществ в среде. Сформулированы основные выводы и требования к разрабатываемому аппаратно-программному комплексу, предложены схемотехнические решения.

В данной работе проведено исследование по изучению и выявлению влияния двух физиотерапевтических методов лечения опорно-двигательной системы детей со сколиозом: ручного и электростатического массажей. Последний осуществлялся с помощью аппарата глубокой осцилляции «ЭЛГОС». Сопоставлены эти виды лечения с использованием термографа ИРТИС 2000-МЕ методом фиксированных температур. Результат исследований показал, что воздействие ручного и полевого массажей похоже между собой, но в то же время наблюдаются отличия и неравномерное воздействие на организм пациентов. По-видимому, это связано с различием реакции нервной системы ребёнка на разные типы массажей, поскольку именно нервная система регулирует тонус кровеносных сосудов. С целью исследования положительного влияния воздействия массажей на организм в дальнейшем данное направление изучения необходимо продолжать, проводя процедуры в различных условиях.

При таком серьезном заболевании как инфаркт миокарда в кровь выделяются специфические белки и другие биохимические вещества. В статье подробно описаны особенности инфаркта миокарда и рассмотрены методы определения биохимических изменений в различные периоды ишемической болезни. Каждый биохимический маркер проанализирован в зависимости от рассматриваемого периода заболевания, указаны характерные особенности веществ. В статье рассмотрены пути развития заболевания и связанные с ними биохимические изменения в крови – наличие специфических белков, миоглобина, кардиотропина и другие вещества.

При патологических изменениях клапанов сердца, вызванных сужение стенки сосудов, стенозе, открытом протоке сердце не может правильно функционировать и в большинстве случаев для решения подобной проблемы проводится операция по трансплантации клапанов. В статье рассмотрены функции клапанов при отсутствии патологий, виды клапанной недостаточности и методы лечения. В особенности проанализированы виды трансплантационной замены клапанов и патологические реакции, возникающие при наличии в организме инородного тела. В статье подробно описан механизм трансплантационного иммунитета и связанные с ним биохимические изменения в крови.

В данной работе на основании сведений о сочетанном действии фотосенсибилизатора и коллоидного золота описан ряд экспериментов на образцах «суспензия эритроцитов + фотосенсибилизатор Радахлорин + коллоидное золото». Выявлена зависимость коэффициента пропускания среды в зависимости от дозы облучения для образцов, содержащих коллоидное золото в концентрациях 1,25 %, 0,5 % и 0,25 %. Показано, что количество коллоидного золота в пределах [0,25 %; 0,5 %] от облучаемого объёма суспензии эритроцитов является минимальным для уменьшения пороговой дозы начала фотодинамического воздействия. Полагается, что уменьшение пороговой дозы не связано с тепловым действием коллоидного золота.

Исследованы термоэлектрические характеристики биоткани при радиочастотной электрокоагуляции. Исследования проводились с использованием математического моделирования в среде Comsol Multiphysics. Установлены зависимости температуры и импеданса биологической ткани от времени воздействия. Определены параметры воздействующего амплитудно-модулированного сигнала. Найдены зависимости фазового сдвига импеданса и частоты релаксации от температуры нагрева биологической ткани. Установлено, что модуль импеданса биологических тканей при радиохирургическом воздействии уменьшается не более чем на 2 %, а частота релаксации и фазовый сдвиг импеданса биологической ткани увеличивается не более чем на 4 %.

Предложен алгоритм расчета электрического импеданса биологических тканей в динамическом режиме при электрохирургическом воздействии. Проведены исследования его погрешности. Установлено, что основными факторами, которые влияют на точность определения электрического импеданса, являются: наличие электрических шумов и импульсных помех воздействующих сигналов напряжений и токов, продолжительность измерения, частота дискретизации. В результате проведенного эксперимента по вычислению электрического импеданса, было выявлено: относительная погрешность проводимости g и емкости С при влиянии электрических шумов с амплитудой 1 В, 5 В, 15 В в зависимости от продолжительности измерения меняется от 0,001 % до 4,7 % и от 0,1 % до 3,9 % соответственно; относительная погрешность проводимости g и емкости С при изменении  = 10^-8 ,  = 10^-7 ,  = 10^-6 ,  = 10^-5 в зависимости от продолжительности измерения меняется от 0,001 % до 2,5 % и от 0,1 % до 8,3 % соответственно; относительная погрешность проводимости g и емкости С при изменении частоты дискретизации  100 кГц,  1 МГц,  10 МГц,  100 МГц в зависимости от продолжительности измерения меняется от 0,001 % до 30 % и от 0,11 % до 3,8 % соответственно.

Липопротеиды играют важную роль в жизнедеятельности организма, каждый вид содержит фракции с различными хроматографическими, электрофоретическими и иммунологическими свойствами. Многие патологии связаны с изменением уровня липопротеидов и важно определить современные, эффективные методы определения уровня их содержания в крови. В статье рассмотрены традиционные методы определения липопротеидов и новые, более эффективные способы.

В настоящей работе для решения актуальной задачи прогнозирования  заболеваемости с применением современных методов анализа временных рядов предлагается использовать нейро-нечеткие сети. В программной среде Matlab 7 выбрана базовая структура нейронной сети – адаптивная нейро-нечеткая система. Описан интерфейс редактора Anfisedit и алгоритм работы с демонстрационными данными. Протестированы различные варианты  прогноза заболеваемости для скарлатины. Приведены примеры обучения нейронной сети. Дана оценка  погрешности  прогноза и выводы.

В статье обоснована связь между жёсткостью глаза и внутриглазным давлением, и предлагаются меры внутриглазного давления, основанные на данной связи, для калибровки тонометров динамического типа, также кратко описывается сам принцип динамической тонометрии внутриглазного давления. Приведён анализ данных мер, их конструкция и обоснование погрешностей, возникающих при калибровке тонометров внутриглазного давления данными мерами.

Одним из наиболее часто используемых вариантов реализации интерфейса мозг-компьютер (ИМК) является распознавание воображаемых движений по изменениям сигнала электроэнцефалограммы (ЭЭГ). В статье приводится сравнение численных показателей эффективности применения методов пространственной фильтрации (поверхностный фильтр Лапласа и Common Spatial Pattern (CSP)) в работе алгоритмов распознавания паттернов ЭЭГ, соответствующих воображаемой моторике, для 4 субъектов. Алгоритм с CSP-фильтрацией показывает более высокую точность при распознавании 2 классов, однако преимущество данного фильтра неочевидно при добавлении класса «состояние «покоя», распознавание которого необходимо для реализации асинхронного ИМК, позволяющего прерываться в процессе формирования команд.