АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ МОДУЛЬ ДИРЕКТИВНОЙ ЦВЕТОСТИМУЛЯЦИИ В СТРУКТУРЕ СЕТЕВОЙ ИНТЕГРИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ МОДИФИКАЦИИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА
Актуальность темы. В последние годы в отечественной клинической пpaктике начали широко применять методы биоуправления, с сигналами различной модальности, направленные на трaнcформацию паттерна электроэнцефалограммы и последующую модификацию функционального состояния пациента. Современная технология биоуправления включает, как правило, использование цифровых сигнальных процессоров (ЦСП), обеспечивающих предварительную обработку входных сигналов (фильтрация, анализ спектра). Такой подход освобождает процессор компьютера от подобной обработки и переключает его на сервисные функции.
Стандартным подходом к проектированию программных систем является применение монолитной архитектуры, заключающей в себе все необходимые функции, заложенные на этапе разработки. Подобные системы обычно проектируются и реализуются с помощью того или иного языка высокого уровня, поддерживающего объектно-ориентированное программирование. Такая архитектура не отличается гибкостью, так как невозможно произвести модернизацию системы без ее замены целиком. С другой стороны, монолитные приложения сравнительно надежны, так как на их отладку затрачивается достаточно много времени. Однако высокий уровень надежности удается сохранить лишь до внесения каких-либо изменений и усовершенствований в систему, после чего фактически приходится тестировать все приложение целиком.
Однако современные требования, предъявляемые к биомедицинским системам, в значительной мере связаны с возможностями постоянного расширения и наращивания их функциональных свойств.
Важными проблемами являются также универсализация биомедицинского программного обеспечения, под которой, прежде всего, понимается проблема повторного использования программного кода, и преодоление имеющихся препятствий на пути интеграции разнородных компьютерных биомедицинских систем.
В настоящее время получила широкое распространение пpaктика модульного построения программного обеспечения, при котором система разбивается на ряд функционально законченных модулей, причем каждый модуль удовлетворяет определенным соглашениям. Это дает возможность обеспечить совместимость модулей, то есть такую совместимость, при которой им не обязательно «знать» друг о друге что-либо кроме данных, указанных в соответствующем соглашении. Соглашение оформляется в виде интерфейсов, то есть описаний комaнд использования. Такой подход упрощает разделение задач между участниками разработки и в корне меняет процесс проектирования и реализации программного проекта.
Под модулем понимается некоторый законченный бинарный объект, содержащий один или большее количество компонентов. Отдельные модули являются независимыми исполняемыми единицами. Взаимодействие и управление независимыми модулями обеспечивается на самом общем уровне средствами управляющей оболочки. При этом сам модуль выступает отдельным элементом программной архитектуры системы, так как является в общем случае неделимым на более мелкие составляющие, то есть монолитным. Такой подход позволяет рассматривать данные элементы в качестве «черных ящиков», скрывающих особенности внутренней реализации, функциональность которых доступна извне посредством интерфейсов.
Диспетчер данных, или связующее программное обеспечение (от англ. middleware), решает задачи поддержки модульной системы, а также организации взаимодействия внутри нее. Диспетчер данных выполняет посреднические функции для модулей, обеспечивая связующий интерфейс между модулями, между клиентской и серверной частью, а также возможность прозрачной работы модулей в сети.
Следовательно, разработка интегрированных биотехнических систем, включающих принципы директивного биоуправления цветостимуляцией на основе мотивированного участия больного, с последующим применением технологии БОС ЭЭГ-терапии является актуальной.
Настоящее исследование выполнялось в соответствии с планами проблемной комиссии по хронобиологии и хрономедицине РАМН, с научным направлением кафедры 051301: «Разработка универсальных методологических приемов хронодиагностики и биоуправления на основе биоциклических моделей и алгоритмов с использованием параметров биологической обратной связи», а также при поддержке аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы)» по проекту: РНП.2.2.3.3.3301 «Разработка моделей и алгоритмов на основе биологической обратной связи для сетевой интегрированной системы коррекции нарушений центральной нервной системы и модификации функционального состояния школьников и учащейся молодежи».
Цель исследования включала разработку автоматизированного модуля директивной цветостимуляции предназначенного для трaнcформации текущей электроэнцефалограммы (ЭЭГ) и последующей модификации функционального состояния пациента.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
- создать структуру автоматического модуля директивной цветостимуляции;
- сформировать редактор схем цветостимуляции;
- разработать программное средство управления, обеспечивающее реализацию директивной цветостимуляции.
Структурно, произвольная компьютерная биотехническая система может быть разделена на четыре уровня: уровень сопряжения с устройствами регистрации первичных электрофизиологических данных, уровень обработки накопленной информации, уровень представления и уровень коммуникационного взаимодействия.
В целом, архитектура системы должна обеспечивать возможность подключения различных устройств в зависимости от назначения и требований диагностических методов, закладываемых в систему на этапе разработки или в процессе ее совершенствования.
Результаты исследования. Общая структура разработанного нами модуля представляет собой совокупность следующих компонентов.
Первый осуществляет старт модуля директивной цветостимуляции в фоновом режиме на компьютере пациента и ожидает управляющих комaнд от управляющей оболочки или пакетов комaнд, содержащих схемы цветостимуляции, которые сохраняются во временном файле на компьютере пациента. Кроме того, он содержит форму настройки для указания сетевого адреса компьютера, с установленным диспетчером данных.
Второй компонент запускается по комaнде управляющей оболочки биотехнической системы. При старте компонента схема, сохраненная во временном файле, загружается в модуль и начинается выполнение правил, указанных в схеме цветостимуляции.
Модуль реализован на языке программирования Object Pascal в среде программирования Delphi 7.0 с использованием библиотеки DirectX. Точность работы модуля обеспечивается мультимедийным таймером, период сpaбатывания которого может быть от 1 мс и выше, для доступа к которому использованы функции Windows API.
Использование мультимедийного таймера позволяет добиться высокой точности работы в многозадачной операционной системе Windows XP, но следует заметить, что высокая нагрузка на компьютер может увеличить погрешность сpaбатывания таймера. Поэтому при работе с модулем директивной цветостимуляции рекомендуется выгрузить неиспользуемое программное обеспечение из оперативной памяти компьютера.
При стандартной конфигурации системы Windows XP суммарная задержка в работе модуля составляет 10-15 мс в цикле работы тестовой схемы длительностью 3 мин.
Редактор формул цветостимуляции предназначен для создания и редактирования произвольных схем цветостимуляции и сохранения их в виде файлов на электронном носителе для их последующего применения в модуле директивной цветостимуляции.
Редактор формул реализован на языке программирования Object Pascal, в среде программирования Delphi 7.0.
Доступ к функциям редактора формул цветостимуляции осуществляется через главное меню, в котором содержатся пункты Файл, Редактирование, Справка.
Пункт меню Файл включает следующие комaнды: создание новой формулы цветостимуляции, сохранение созданной формулы или изменений, внесенных в уже существующую структуру, открытие созданной ранее формулы цветостимуляции для редактирования и выход из редактора формул цветостимуляции с возвратом в главное окно управляющей оболочки биотехнической системы.
При вызове комaнд: «Создать», «Открыть», «Сохранить» или «Сохранить как» открывается стандартное диалоговое окно Windows, позволяющее выполнить выбранную комaнду.
Комaнда «Создать» реализует не заполненный сценарий для цветостимуляции, в который можно добавить одну или несколько секций, содержащих правила воздействия на зрительный анализатор пациента.
Секция содержит два раздела, полностью описывающих дыхательный цикл: Вдох и Выдох. В каждом из разделов можно задать одно или несколько Правил, описывающих световые импульсы, закодированные подобно паттернам ЭЭГ (∆θα-ритмам), включающих длительность воздействия, задающих частоту воздействия, длительность цветовых импульсов и пауз, а также количество повторений правила.
Кроме того, редактор позволяет выбирать цвет воздействующих импульсов для каждого ритма.
При использовании этой функции вызывается стандартное диалоговое окно Windows, позволяющее задать любой цвет из системной палитры.
Комaнды «Сохранить» или «Сохранить как» сохраняют созданные схемы цветостимуляции в виде бинарного файла, имеющего расширение *.lsch на жестком диске или на любом другом электронном носителе.
В качестве имени файла используется название формулы цветостимуляции. Такое требование обусловлено тем, что управляющая оболочка биотехнической системы при старте проверяет каталог хранения формул и динамически строит меню для их выбора и загрузки в модуль директивной цветостимуляции, причем имена файлов становятся соответствующими пунктами меню.
Управление модулем цветостимуляции реализовано через компонент управления модулем цветостимуляции и подразумевает:
- загрузку формул цветостимуляции, созданных при помощи редактора формул;
- запуск модуля цветостимуляции, установленного на компьютере пациента;
- принудительную остановку модуля цветостимуляции.
Пакет загрузки формул цветостимуляции представляет собой пакет комaнды, содержащий интервал в миллисекундах между запуском свечения объектов, длительность свечения объектов, признак вдоха-выдоха и тип ритма ЭЭГ.
Длительность сеанса цветостимуляции задается пакетом комaнды, содержащим длительность сеанса в минутах.
Соответствие цвета объектов типу ритма ЭЭГ задается пакетом комaнды, содержащим несколько пар значений соответствия типа ритма и цвета отображения объектов.
Запуск модуля цветостимуляции осуществляется с компьютера, на котором установлена управляющая оболочка биотехнической системы посредством выбора соответствующего пункта меню пользователем-врачом, проводящим сеанс. Старт модуля директивной цветостимуляции происходит на компьютере пациента.
Выводы
- Разработана структура автоматического модуля директивной цветостимуляции, посредством детерминированных биоциклических моделей и алгоритмов, направленных на модификацию функционального состояния человека.
- Созданы модели нейродинамической активности мозга в виде формул цветостимуляции, основанных на паттернах цветостимулов аналогичных паттернам сигналов ЭЭГ.
- Сформирован редактор формул цветостимуляции, предназначенный для динамического создания и изменения формул воздействия и отличающийся, как наличием эталонных сценариев цветостимуляции, так и формируемых по требованию пользователя.
Статья в формате PDF 101 KB...
09 12 2024 6:12:34
Статья в формате PDF 143 KB...
08 12 2024 4:21:19
Статья в формате PDF 112 KB...
07 12 2024 20:45:25
Статья в формате PDF 111 KB...
06 12 2024 20:21:32
Рассмотрены особенности проведения интервального тренинга в сравнении с равномерными тренировками. Определены границы применения интервального метода проведения тренировок. Разработан алгоритм проведения занятий с применением интервального метода тренировок. Приведены результаты курса тренировок и использованием интервального тренинга. ...
05 12 2024 4:18:32
Статья в формате PDF 276 KB...
04 12 2024 9:10:35
Развитие интеллекта учащихся происходит эффективно, если усвоение знаний, приобретение умений и навыков из цели образования превращается в средство развития способностей. Для этого надо переосмыслить содержание образования, сконструировать и внедрить эффективные педагогические технологии, позволяющие эффективно решить поставленные задачи. "Химия для математиков" – технология интеграции естественно-математических знаний на разных уровнях. Методика проведения интегрированных уроков "химия – информатика" разработана и успешно применяется в физико-техническом лицее № 1 г. Саратова. ...
03 12 2024 19:37:43
Статья в формате PDF 123 KB...
02 12 2024 16:32:49
Статья в формате PDF 130 KB...
29 11 2024 15:42:22
28 11 2024 5:28:28
Статья в формате PDF 107 KB...
27 11 2024 0:18:59
Статья в формате PDF 114 KB...
26 11 2024 21:24:22
Статья в формате PDF 128 KB...
25 11 2024 5:35:14
Статья в формате PDF 206 KB...
24 11 2024 22:20:40
Статья в формате PDF 296 KB...
22 11 2024 10:22:29
Статья в формате PDF 148 KB...
20 11 2024 1:33:55
Статья в формате PDF 154 KB...
19 11 2024 12:23:42
Патогенез грамотрицательного септического шока рассматривается с позиций нового класса пептидов - цитокинов, инициирующих и опосредующих токсичность молекулы липополисахарида. В механизмах церебральных расстройств при септицемии цитокины считаются ключевыми медиаторами, т.к. головной мозг, наряду с другими органами, является местом активного их синтеза. Считается, что основа будущих неврологических расстройств при эндотоксемии в эксперименте и клинике формируется вначале на молекулярном уровне и затем проявляется в виде морфологического субстрата на ультраструктурном уровне. При нeблагоприятном стечении обстоятельств прогрессирование процесса может привести к развитию клинической картины острой церебральной недостаточности или шокового мозга. ...
18 11 2024 7:33:13
Изучены каталитические свойства неспецифической альдегиддегидрогеназы (КФ 1.2.1.3.), как основного молекулярного маркера альдегиддегидрогеназной системы биотрaнcформации, в поколениях крыс с термической травмой. Активность альдегиддегидрогеназы определяли по регистрации начальной скорости образования НАДН при дегидрогеназном окислении ацетальдегида в качестве субстрата. Показано уменьшение активности фермента через 6 месяцев после ожога. Отмечено снижение активности альдегиддегидрогеназы в I и II поколениях крыс с термической травмой. ...
17 11 2024 21:14:27
Статья в формате PDF 498 KB...
16 11 2024 1:33:37
Статья в формате PDF 112 KB...
15 11 2024 17:32:10
Статья в формате PDF 152 KB...
14 11 2024 22:52:30
13 11 2024 20:13:35
Выявлены особенности распределения Mn в породах, почвах, в дикорастущей растительности, в кормовой и плодово-овощной растительности агроландшафтов и в растительности колчеданных месторождений. ...
12 11 2024 23:47:45
Статья в формате PDF 103 KB...
10 11 2024 23:17:45
Статья в формате PDF 126 KB...
07 11 2024 5:44:37
В статье дается оценка состояния экосистем западного Кавказа, вовлекаемых в олимпийское строительство. Актуальной становиться проблема взаимоотношений «рекреация — животный мир», выявление положительных и отрицательных сторон, а также пути их решения. ...
06 11 2024 12:29:21
Статья в формате PDF 106 KB...
05 11 2024 22:12:14
Статья в формате PDF 104 KB...
04 11 2024 22:18:55
Статья в формате PDF 114 KB...
03 11 2024 21:52:38
В работе методом дискриминантного анализа исследована взаимосвязь между уровнем метаболизма коллагена и особенностями поведения крыс в тесте «Открытое поле». Обнаружено, что крысы с высокой активностью процессов катаболизма коллагена делают большее число уринаций при тестировании по сравнению с другими животными. В то же время особи с высоким уровнем анаболизма коллагена проявляют в «Открытом поле» повышенную горизонтальную двигательную активность. Учет этих хаpaктеристик поведения и массы тела крыс позволяет предсказывать особенности метаболизма коллагена у животных с точностью до 85%. ...
01 11 2024 16:57:55
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::