1306

УДК 539.3

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ АППАРАТНО-ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА «МИОКОМ»

Г.А. Переяслов, Б.И. Хлабустин, А.Ф. Кононов

ОКБ «Ритм»,

Россия, 347900, г. Таганрог, ул. Петровская, 99, stabmed@stabilan.ru

Ключевые слова: электромиограмма, электромиограф «Миоком», диагностика, реабилитация, синхронизация.

Назначение прибора

Аппаратно-программный комплекс «МИОКОМ» (в дальнейшем «МИОКОМ» или АПК) (рис. 1) представляет собой компактный миограф для исследований в ортопедической стоматологии, спортивной и медицинской биомеханике. «МИОКОМ» позволяет регистрировать огибающую электромиограмму (ЭМГ) по четырем или восьми отведениям в зависимости от исполнения

с частотой 200 Гц.

Электромиография – метод исследования биоэлектрических потенциалов, возникающих в скелетных мышцах человека и животных при возбуждении мышечных волокон; регистрация электрической активности мышц [1]. В результате анализа современных требований к миографу в ЗАО «ОКБ “РИТМ”» разработан

Рис. 1. Общий вид АПК «МИОКОМ» специализированный многоканальный миограф «МИОКОМ», который:

−позволяет регистрировать с высокой точностью в реальном времени действующее значение сигнала поверхностной ЭМГ;

−ориентирован как на полноценные научные, так и на скрининговые исследования;

−имеет широкие возможности по синхронизации с внешними устройствами;

−доступен по цене широкому кругу пользователей.

Сцелью повышения динамического диапазона и помехоустойчивости,

атакже исключения артефактов, вызванных движениями проводов отведений при исследовании высокоамплитудных движений, прибор оснащен выносными малогабаритными усилителями, расположенными непосредственно на электродах, так называемыми «активными датчиками-электродами».

Обработка миографического сигнала огибающей ЭМГ (рис. 3) представляет собой анализ показателей ЭМГ на фазах активности и на фазах покоя. Показатели, с помощью которых можно анализировать ЭМГ:

−латентный период от начала записи до начала участка ЭМГ;

−длительность выбранного участка ЭМГ;

−максимальная амплитуда на участке ЭМГ;

−мощность участка ЭМГ, площадь под кривой.

Рис. 3. Обработка миограммы

Рутинным образом можно выделять интересующие участки ЭМГ и рассчитывать их показатели, занося их в сводку для систематизации и анализа. Можно также применить одну из заложенных методик автоматизированной обработки сигнала:

−анализ скорости сокращения / расслабления;

−анализ функциональной нагрузки.

Стоматологические миографические тесты

В программном обеспечении АПК «МИОКОМ» реализованы стоматологические миографические методики, объединенные в раздел «Миография в стоматологии». Методики строятся из специальных проб, которые являются этапами сценария с последействием:

(1)Максимальное сжатие.

(2)Измельчение тестового материала.

(3)Полоскание.

(4)Глотание

(5)Речевая нагрузка.

Перечень методик и составляющие их пробы:

−Жевательная проба. Пробы: (1), (2), (3), (4).

−Измельчение и полоскание. Пробы: (2), (3).

−Максимальное сжатие. Пробы: (1).

−Речевой тест. Пробы: (1), (4).

−Комплексное миографическое обследование. Пробы: (1), (2), (3), (4), (5).

Миографические тренажеры

С помощью миографических тренажеров на основе БОС можно проводить реабилитационные процедуры и тренинг сило-скоростных свойств мышц в игровой форме с использованием ЭМГ. В программном обеспечении АПК «МИОКОМ» реализованы миографические тренажеры различной направленности: на одиночное усилие, на комбинированное синхронное усилие, на расслабление, для тренировки мышц-антагонистов.

Синхронизация с другими приборами

Для проведения комплексных исследований в медицине или биомеханике «МИОКОМ» может объединяться в комплекс с другими приборами с целью создания единой шкалы времени. Внешняя синхронизация АПК предназначена для осуществления связи между ним и другими программными и / или аппаратными средствами. Исходящая синхронизация позволяет оповещать сторонние программы или устройства о событиях, происходящих в АПК, для выполнения ими каких-либо действий в момент наступления этих событий. Входящая синхронизация АПК позволяет выполнить определенные действия при наступлении внешних событий в сторонних программах или приборах. Например, с помощью синхронизации может быть решена задача реализации одновременной записи с использованием нескольких устройств.

−необходимость обеспечения переносимости методик для использования их в различных медицинских исследовательских комплексах;

−унификация обработки однотипных данных, полученных с помощью различных методик и различных медицинских исследовательских комплексов;

−реализация модульной структуры программного обеспечения для легкого его конфигурирования для решения различных задач;

−программное обеспечение должно иметь возможность экспортировать данные как исходные, так и обработанные;

−гибкость архитектуры программного обеспечения подразумевает подключение модулей разного типа;

−синхронизация позволяет оповещать другие медицинские комплексы

особытиях, происходящих в нашем программном обеспечении, и получать информацию о событиях, происходящих в других медицинских комплексах;

−возможность настраивать форму печатных протоколов проведенных обследований.

Структура программного обеспечения с учетом певых двух требований может быть следующей. Ядро программного обеспечения подключает модули проб и модули драйверов. Модули проб предназначены для проведения обследований по заданным методикам, а модули драйверов для работы с медицинскими комплексами. Модули проб получают данные от модулей драйверов не напрямую, а посредством каналов. При такой структуре модуль пробы напрямую не знает модуль драйвера, поставляющий данные, и поэтому при подключении нового медицинского комплекса, поставляющего схожие данные, достаточно написать новый модуль драйвера и использовать методики, написанные ранее, для другого комплекса.

Модули проб записывают результаты обследований в виде каналов, содержащих физиологические сигналы. Модули визуализаторов, обработчики сигналов, предназначены для обработки определенных каналов. Они определяют, записан ли канал в данном обследовании, и если записан, то обрабатывают его. Таким образом, обработчики применимы для сигналов, записанных в различных методиках.

Программное обеспечение должно строиться по модульному принципу. Каждый законченный элемент, выполняющий определенную функцию, должен представлять собой отдельный модуль. Лучше если этот модуль представляет собой отдельный файл, который подключает к себе ядро программного обеспечения при своей загрузке. При этом функции, реализованные в модулях, появляются в программном обеспечении. Такое программное обеспечение легко конфигурировать, добавляя или удаляя отдельные модули – файлы. Программное обеспечение медицинских исследовательских комплексов должно включать в себя в общем случае следующие модули: модули проведения обследований, модули работы с медицинскими комплексами,

модули обработки результатов, модули расчета физиологических показателей, модули компонентов печатных отчетов, модули экспорта результатов обследований и, возможно, другие.

Экспортировать из программного обеспечения можно как исходные данные, сигналы, так и данные вторичной обработки: сводки показателей, таблицы, диаграммы, графики. Для экспорта существует несколько способов: запись файлов в общепринятом или специальном форматах, копирование экранов в буфер обмена или сохранение их в файлы картинок, а также другие способы, которых множество. Сигналы лучше всего экспортировать в виде текстовых файлов, которые удобно потом читать в любой из программ обра-

ботки и анализа (MS Excel, Open Office Calc, MathLab и т.д.). Таблицы и сводки показателей также лучше экспортировать в текстовые файлы, структура которых будет реализована в виде таблицы. Их также можно экспортировать напрямую в MS Excel или Open Office Calc, автоматически запуская эти программы и загружая в них таблицы.

Иногда у некоторых пользователей медицинских исследовательских комплексов возникает необходимость реализовывать свои особые методики проведения исследований или осуществлять обработку результатов существующих методик по своим алгоритмам, разрабатывать собственные показатели и т.д. В программном обеспечении медицинских исследовательских комплексов, в его версиях с максимальными возможностями, желательно наличие возможности подключать модули, самостоятельно написанные пользователями. Для реализации подключения собственных модулей существует несколько стандартных способов: DLL стандартного вызова, технология COM и другие. Если подключение модулей в программном обеспечении выполнено по одной из таких технологий, то написание пользователем собственных модулей и подключение их к программному обеспечению не составит труда. Другим способом предоставить пользователю возможность реализовывать свои модули является так называемый Development kit или средство разработки для программного обеспечения. Development kit это набор компилированных модулей и библиотек с полной документацией, без исходного кода, для написания программных модулей, работающих в среде программного обеспечения медицинских исследовательских комплексов.

Внешняя синхронизация медицинских исследовательских комплексов предназначена для осуществления связи между ним и другими аппаратнопрограммными средствами. Исходящая синхронизация предназначена для оповещения сторонних аппаратно-программных комплексов о событиях, происходящих в нашем комплексе для выполнения ими каких-либо действий в момент наступления этих событий. Входящая синхронизация позволяет выполнить определенные действия при наступлении внешних событий в сторонних программно-аппаратных комплексах.

Например, с помощью синхронизации может быть решена задача реализации одновременной записи с использованием нескольких устройств. При-

чем наш комплекс может быть как ведущим, тогда используется исходящая синхронизация, так и ведомым, используется входящая синхронизация.

Типы синхронизации различаются по направлению (входящая, исходящая) и реализации (программная, аппаратная). При исходящей синхронизации наш комплекс посылает команды, а сторонняя программа или устройство эти программы могут воспринимать и обрабатывать. При входящей синхронизации команды посылаются сторонними программами или устройствами, а наш комплекс их принимает и выполняет определенные действия. Программная синхронизация осуществляется только с использованием программных средств и / или аппаратных средств компьютера, локальной сети. Аппаратная синхронизация осуществляется с использованием аппаратной части программно-аппаратных комплексов, физиологических устройств и т.д.

Обычно пользователи медицинских исследовательских комплексов приветствуют возможность настраивать форму печатных протоколов проведенных обследований. Принципы, заложенные в структуру программного обеспечения, реализующего печатные протоколы проведенных обследований, мало чем отличаются от принципов, заложенных в структуру программного обеспечения обработки результатов обследований. Только в данном случае вместо модулей визуализаторов будут модули компонентов печатных отчетов, которые будут подключаться не всегда, как визуализаторы, а в том случае, если они нужны в форме отчета, построенной пользователем. Форма отчета может содержать как одну, так и несколько страниц. Визуальная постраничная навигация и масштабирование желательно реализовывать аналогично, как в функции предварительного просмотра MS Office. Перемещение визуальных компонентов отчета на форме следует реализовывать методом интерактивного захвата и переноса, должно также присутствовать точное позиционирование.

Таким образом, если программное обеспечение соответствует описанным выше принципам, то его легко адаптировать к другим подключаемым медицинским комплексам, он будет легко настраиваться по сложности, модернизироваться, в том числе и пользователями на местах. С помощью такого программного обеспечения пользователям будет легко решать не только стандартные задачи, но и проводить различного рода исследования.

УДК 531/534:[57+61]

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УСЛОВИЙ ВОЗНИКНОВЕНИЯ РЕТРАКЦИОННОГО КАРМАНА ТИМПАНАЛЬНОЙ МЕМБРАНЫ

Л.Г. Петрова1, М.М. Майсюк1, Г.И. Михасев2, С.М. Босяков2

1Республиканский научно-практический центр оториноларингологии,

Беларусь, 220004, г. Минск, ул. Сухая, 8, merylmmm@mail.ru

2Белорусский государственный университет,

Беларусь, 220030, г. Минск, ул. Независимости, 4, bosiakov@bsu.by, mikhasev@bsu.by

Ключевые слова: среднее ухо, тимпанальная мембрана, ретракционный карман, напряженно-деформированное состояние.

Введение

Ретракционный карман барабанной перепонки является клиническим проявлением ателектатического среднего отита. К его формированию могут привести дисбаланс давления в полостях среднего уха и изменение структуры самой барабанной перепонки [1]. Упругость натянутой части (pars tensa) барабанной перепонки обусловлена фиброзным слоем, который отсутствует в ее расслабленной части (pars flaccida). Задневерхний квадрант pars tensa имеет слабую сеть только циркулярных коллагеновых волокон. Толщина этой части барабанной перепонки составляет ≈60 мкм, тогда как толщина остальной части pars tensa составляет ≈90 мкм [2, 3]. Таким образом, pars flaccida и задневерхний квадрант pars tensa являются анатомически наиболее уязвимыми областями барабанной перепонки для развития ретракционных карманов. Поскольку процесс ретракции сопровождают необратимые изменения в структуре барабанной перепонки, значительное снижение ее упругих характеристик и истончение, ослабленные части pars tensa начинают соприкасаться с расположенными ниже слуховыми косточками. В последующем это приводит к их эрозии [4], а также врастанию эпидермиса в полость среднего уха с образованием холестеатомы.

Одной из профилактических мер развития холестеатомы среднего уха является установка хрящевого трансплантата в области заднего квадранта pars tensa для увеличения жесткости этой части барабанной перепонки и сохранения ее слуховой функции [5]. Поэтому для оценки толщины хрящевого трансплантата целесообразно учитывать величины прогибов барабанной перепонки при различных отрицательных давлениях в барабанной полости. Целью настоящей работы является конечно-элементный расчет величин отрицательных давлений, при которых наблюдается соприкосновение барабанной перепонки и костей среднего уха.