автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.17, диссертация на тему:Программно-аппаратный комплекс для регистрации электромагнитных полей биологических объектов

На правах рукописи

НОВИКОВ Александр Сергеевич

ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

Специальность 05 И 17-«Приборы, системы и издечия медицинского назначения»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тула - 2007

003071603

Работа выполнена на кафедре «Электронные вычислительные машины>/ Тульского [ осударственного университета

Научный руководитель - доктор технических наук,

доктор биологических наук, профессор Яшин Алексей Афанасьевич

Официальные оппоненты

- доктор технических наук, профессор Кореневский Николай Алексеевич

- кандидат физико-математических наук, доцент Герленн Отто Владимирович

Ведущая организаци;1

Госудаоственное унитарное предприятие Научно-исследоватеаьский институт новых медицинских технологий, г Тула

Защита состоится ^исл^-Л,___ 2007 г с /V — часов на заседании

диссертационного сонета Д 212 271 07 при ГОУ ВПО «Тульский государствечныи университет» по адресу 300600 г Тула пр Ленина, 92, 9 - 101

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Автореферат разослан «j?tü_» ¿'¿-¿-i^ft е^с^Х 200 7 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Ф А Даннлкин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследовании Современный уровень знаний в области полей и излучении, полученный Научной школой академика РАМН Судакова К В , научными школами академика РАН Девяткова Н Д (ИРЭ РАН, Москва), Фесенко Е Е (ИБК РАН, Пущино) Ситько С П (НИЦ «Видгук», Киев) и Тульской научной школой (НИИ НМТ Хадарцев А А , Яшин А А , Субботина Т И ) и др , позволяет утверждать одним из базовых направлений современного медицинского приборостроения, теоретической и экспериментальной биофизики является исспедование жизнедеятельности организма человека, а изучение собственных электромагнитных полей (ЭМП) биологических объектов (БО) считается первоочередной задачей

К настоящему времени хорошо изучены механизмы воздействия на организм ЭМП диапазонов УВЧ и СВЧ с достаточно большой поверхностной плотностью иото!-а энергии (ПППЭ) - УВЧ-теплолечение, СВЧ-диагностика, СВЧ-гипертермия и ЭМП рентгеновского диапазона, электромагнитные волны (ЭМВ) которого обладают высокоэнергегическими квантами Однако любой живой организм буквально пронизан полями низкой и сверхиизкой интенсивности (электрическими, магнитными, электромагнитными), имеющими как природное, так и техногенное происхождение, отличающимися разнообразием своих характеристик ПППЭ, спектральный и модовый состав, поляризационные характеристики, киральность и т д Более того, биологический объект сам по себе является источником ЭМП

В настоящее время считается, что ЭМП БО является полем материальной среды, имеющим относительно высокую концентрацию структурных элементов Физиологические процессы, приводящие к переносу электрического заряда (электрохимические реакции, протекающие в организме, квазиэлектретная попяризация живых тканей, колебания индуцированных зарядов, возникающие вследствие действия атмосферного эчектричества, вторичное ЭМИ, возникающее в результате воздействия на организм внешних ЭМП и связанное с механическими колебаниями в живом организме на всех его уровнях), создают различные электрические и магнитные поля Доказано также существование электромагнитного гомеостаза в человеческом организме, т е системы, способной обеспечивать ьзаимодействие ЭМП внешней среды и внутренних ЭМП, генерируемых БО

Исходя из этого, можно сделать вывод, что перспективным направлением современного медицинского приборостроения является исследование закономерностей функционирования организма человека, а теоретическое изучение, регистрация и анализ электромагнитных полей и излечений биологических объектов считаются задачами первостепенной важности Это связано с тем, что изменение ЭМП БО проявляется гораздо раньше внешних и клинических диагностических признаков, что позволяет провести диагностику на самой ранней стадии развития заболевания и дает возможность начать своевременное лечение Также исследования показывают, что ЭМИ КВЧ может взаимодействовать с живыми объектами впчоть до клеточного \ровня, вызывая значительные изменения физиологического состояния клеток и устраняя патологию

Обзор патентов, проведенный за 1995 - 2006 годы, показал, что имеется определенное количество способов и устройств для снятия и анализа ЭМИ БО Однако они несут лишь частичную информацию об интегративном поле живого организма Поэтому задачи создания методик и устройств, позволяющих фиксировать и анализировать в целях диагностики сигнал собственного интегративного электроманштного поля биологического объекта (СИ ЭМП БО), являются достаточно актуальными А само это поле максимально информативно и несет большой объем информации как о состоянии отдельных органов БО, так и всей системы организма в целом

Цель и задачи исследований. Целью работы является автоматизация процесса регистрации, визуализации и исследования интегративных эпектромагнитных полей живых организмов путем создания программно-аппаратного комплекса, позволяющего фиксировать и анализировать сигналы собственных ЭМП биологических объектов Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие основные задачи

1 Разработка физико-математической модели процессов, протекающих в биологически активных точках кожного покрова БО

2 Построение электродинамической модели БАТ на крайневысоких часюгах

3 Проектирование и разработка схем интерферометров для прямой регистрации элекфомагнитного излучения БО, анализ эффективности применения предложенных интерферометров

4 Разработка методики и соответствующего программно-аппаратного комплекса для косвенной регистрации и анализа ЭМИ БО

5 Проведение экспериментальных исследований по регистрации интегративных ЭМП живых организмов в норме и патологии

6 Разработка и построение различных архитектур нейронных сетей для прогнозирования состояния БО на основе информации об ЭМИ его организма

Методы исследования Для решения поставленных задач в работе использовались методы исследования, соответствующие следующим основным дисциплинарным направлениям биофизика полей и излучений и биоинформатика, кибернетика, теория управления и теория информации, электродинамика ¡1 техника ГВЧ и КВЧ, а также теория построения и исследования нейронных сетей Первому направлению соответствуют основные методы анализа взаимодействия электромагнитных полей с живым веществом, включая методы генерации ЭМП биообъектами При исследовании по остальным направлениям использовались основные методы структурного анализа теории автоматического управления и регулирования, методы экспериментальных исследований характеристик КВЧ-радиометров, основы теории элементарных и микрополосковых антенн и теории первичной обработки КВЧ-сигчалов

Научная новизна Выполнено комплексное теоретико-экспериментальное исследование, демонстрирующее возможность обнаружения и регистрации отраженного от кожного покрова БО сигнала КВЧ поля и выделенчя на основе предлагаемого технического решения сигнала собственного интегративного ЭМП живого организма, отражающего текущее физиологическое состояние БО а также текущие патологические изменения Предложена методика аналнза собственных полей кивых организмов на основе применения нейронных сетей При этом

1 Создана непротиворечивая физико-математическая модель, которая в первом приближении способна качественно и количественно объяснить все наблюдаемые экспериментально эффекты генерации ЭМП биообъектами

2 Предложены схемы многофункциональных интерферометров для прямой регистрации ЭМИ живых организмов

3 Разработана методик? косвенной регистрации сигнала собственною интегративного ЭМП живого организма, отражающего текущее физиологическое состояние биологического объекта

4 Предложена методика, позволяющая прогнозировать состояние биообьекгов на основе нейросетевого анализа сигналов СИ ЭМП БО Исследована эффективное! ь использования различных архитектур нейронных сетей для прогнозирования поведения сигналов СИ ЭМП БО

Практическая значимость Полученные результаты могут быть использованы в здравоохранении, в медицинском приборостроении и в клинических научно-исследовательских учреждениях дчя создания многофункциональной высокочастотной диагностической аппаратуры, не оказывающей вредного воздействия на организмы пациентов, для изучения эффектов воздействия низкоинтенсивных КВЧ ЭМП на живой организм в экспериментальной биологии и биофизике Также развиваемый подход может применяться для создания немедикоментозных методов лечения на ранних стадиях развития патологии и при разработке чувствительных устройств, измеряющих параметры ЭМП биообъектов Предложенные нсиросетсвые структуры могут быть адаптированы для анализа широкого спектра сигналов в различных областях науки и техники

Внедрение результатов работы с практику Результаты диссертации внедрены в научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы ГУГ1 НИИ новых медицинских технологий, в учебный процесс кафедры МБД (ТулГУ, медицинский факультет) Полученные результаты исследований внедрены в биомедицинскую тематику работ ОАО <;Шунгит-Био» (г Тула), в научно-исследовательскую работу и в учебный процесс Естественнонаучного факультета ТГПУ, а также в Курском государственном техническом университете Разработанное программное обеспечение для анализа сигналов СИ ЭМП БО использовано в технологическом процессе ООО НИЦ «Матрикс», г Москва

Полоусенич, выносимые на защиту

1 Физико-математические модели рецепторов в областях биологически активных точек кожного покрова биообъектов, позволяющие объяснить чабчюдаемые экспериментально эффекты генерации ЭМП живыми организмами

2 Схемы многофункциональных радиометров для прямого съема информации об ЭМИ биообъектов и его характеристиках

3 Мет одика косвенной регистрации СИ ЭМП живого организма

4 Структурная схема и алгоритм работы автоматизированного программно-аппаратного комплекса, предназначенного для регистрации и анализа СИ ЭМП БО

5 Результаты экспериментальных исследований интегративных полей живых организмов

6 Методика и алгоритмы проектирования различных архитектур нейронных сетей, позволяющие исследовать сигналы СИ ЭМП БО

Апробация работы Результаты исследований были представлены на XXX международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения» (Москва, 2004 г), постоянно действующем семинаре МНТО РЭС им А С Попова '(Электродинамика и техника СВЧ, КВЧ и оптических частот» (Москва, 2004 - 2007 ir), III Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и студентов по медицине (Тула, 2004 г), III, IV и V международных научно-технических конференциях «Физика и технические приложения вопновых процессов» (Волгоград, Нижний Новгород, Самара, 2004 - 2006 гг), XXII научной сессии, посвященной Дню Радио ("Тула, 2005 г), XLIII международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2005 г), XXIV научно-технической конференции, посвященной Дню Радио (Тула, 2006 г ), 16-ой международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (Украина, Крым, 2006 г)

Публикации по теме диссертации Основные материалы диссертации опубликованы в 17 работах, в том числе 1 монографин, библиография которых приведена в списке литературы

Структура и объем диссертации Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, пяти приложений и списка отечественной и зарубежной литературы (209 наименовании) Работа содери-ит 171 страницу машинописного текста, 65 иллюстраций и 4 табчицы

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, выпотнсн анализ современного состояния тематики, сформулированы цель и задачи исследования, показаны научная новизна и практическая значимость работы, охарактеризованы методы исследования, приводятся основные положения, выносимые на защиту

В первой главе выполнен обзор литературных источников по современному состоянию проблемы регистрации собственных ЭМП живых организмов

Рассмотрены современные представления о физических полях биологических объектов, раскрыта природа ЭМП и излучений живых существ На основании анализа большого числа литературных источников обобщены параметры описания биофизической природы электромагнитного излучения биообъектов на клеточном биологическом уровне и на уровне целостного живого организма Поьазаны достоинства и недостатки существующих физико-математических моделей, которые применяются в настоящее время для описания механизмов генерации ЭМП в живой природе

Проанализированы существующие теории, концепции и гипотезы о биофизических механизмах взаимодействиях внешних электромагнитных полей и излучений не тепловой интенсивности с БО (научные школы ИРЭ РАН, ИБК РАН, НИЦ «Видгук», ГУП НИИ НМТ) Детально рассмотрена корреляционная модель тульской научной школы биофизики полей и излучений, позвопяющэя более точно по сравнению с приведенными выше теориями оценить результаты воздействия внешнего ЭМИ на БО Описано влияние ЭМП КВЧ на живой организм, и обобщена структура используемых и теоретически возможных вариантов воздействия высокочастотных ЭМП на биообъекты

Проведен анализ существующих методик и устройств для регистрации и объективизации физических полей БО, выявлены их достоинства и недостатки Рассмотрены используемая при этом микромощная радиометрическая аппаратура и метрологическое обеспечение данного вида исследований Приведена обобщающая информация о видах физических полей живых организмах, типах возможной измерительной аппаратуры и предельных значениях параметров, измерение которых необходимо обеспечить при исследованиях На примерах клинического использования обоснована перспективность разработки аппаратуры и методов регистрации собственных медленноменяющихся интегративных полей БО

Поставлены задачи исследований по созданию высокоточной измерительной системы для регистрации собственных интегративных электромагнитных полей биообъектов Определены требования к разрабатываемому программно-аппаратному комплексу Он должен регистрировать динамическое изменение потенциалов на БАТ с напряжением до = 350 мВ, током 1ьм = 10 ЮО мА в частотном диапазоне РМОц = 1 Ю00 Гц (диапазон /^вд < 1 Гц не учитываем, как относительно малоинформативный) Необходимо, чтобы зондирующий сигнал был имманентен структуре живого организма и не оказывал вредного (поражающего) воздействия Также проектируемое устройство должно регистрировать пространственно-временную структуру сигнала интегративного ЭМП БО, а не потенциал единичных БАТ (или рефпексогенных (РГЗ) и проекционных (ПЗ) зон) организма

Вторая глава посвящена теоретическому обоснованию структуры интегративного поля живого организма, построению физико-математических моделей, описывающих механизмы генерации СИ ЭМП БО в областях БАТ, РГЗ и ПЗ кожного покрова БО, определению пугей и механизмов взаимодействия внутренних органов и систем БО с БАТ и ПЗ

В диссертации предложено рассматривать потенциал покоя БАТ как сзационар1гую разность электрических потенциалов, регистрируемую между внутренней областью БАТ и внешней поверхностью кожного покрова БО в невозбужденном состоянии р„ = Ры, - <р,пР В работе было исследовано два возможных механизма связей БАТ с внутренними органами БО В первом автор исходил из того, что влияние сигналов, поступающих от внутренних органов и центральной нервной системы (ЦНС), на БАТ отсутствует Тогда показано, что для определения потенциала покоя БАТ можно использовать уравнение Нернста-Планка

(1)

с1\ с!\

где 7 - плотность потока ионов Ыа, К и О через границу БАТ, (У — подвижность частиц, * - направление переноса вещества, Г - число Фарадея (96500 Кл/моль), X-заряд иона электролита (в элементарных единицах заряда), Т - температура, С -концентрация ионов в электролите

При решении уравнения (1) было использовано приближение постоянного поля Гольдмана и учтено, что в состоянии покоя возникающая на БАТ разность потенциалов тормозит дальнейший перенос заряда, т е суммарный поток ионов различного типа становится равным нулю л,, ~Л/ 0 На основании этого было найдено выражение для определения потенциала БАТ

к/ ь лк'1»(2)

При типичном значении параметров в выражении (2) можно рассчитать численное значение потенциала БАТ

, ; 8 31//ж !{мо1ь /р'ЗООА | 1 125«иош/ 1 + 0,04 15чион,/ 1 + 045 Шуи«»,/ < __ 96500^1/40^ ПТХ5иио7ь/ 1 + 004 125«лго/ь/ 1 + 0,45 Пнио/ь/ I ~

Из проведенного в диссертации анализа исследований электрических характеристик БАТ известно, что среднее значение потенциала БАТ заключено в интервале 320 - 380 мВ Таким образом, в работе показано значительное расхождение экспериментальных и теоретических данных Чтобы устранить это расхождение, был предложен второй механизм, учитывающий влияние внутренних органов и систем организма БО на БАГ Было обосновано, что для построения соответствующей математической модели процессов, происходящих в БАТ, необходимо добавить к потенциалу покоя слагаемое, отвечающее за потенциал, связанный с сигналами, поступающими на БАТ от внутренних органов по каналам ЦНС - потенциал действия д,^. =<рп+ <рд

Под потенциалом действия в работе понимается электрический импульс, обусловленный изменением ионной проницаемости мембраны нервного окончания (аксона) и связанный с распространением по нервам волны электрического возбуждения В диссертации отмечается, что возбуждение аксона описывается известными уравнениями Ходжкина-Хаксли, которые имеют следующий вид

ш

«А =?А»4.

(3)

К,, - Я*.'«'А

с!п

— ~ (у (1-13 и Л

с1т

--= «„,<<-ОТ)- />„»1,

Л

ей

где /д/ - общий ток через мембрану, 5^2 - скорость изменения потенциала на аксоне,

л

О,,- мембранная емкость, gl - проводимость элемента мембраны для ионов данного типа, - максимальная проводимость для ионов калия, и - вероятность того, что одна частица, управляющая К-проницаемостью, находится в правой части мембраны, - максимальная Ыа-проводимость, т - вероятность нахождения в заданном участке мембраны активирующей /я-частицы, /г - вероятность того, что инактивирующая частица на этом участке отсутствует, а и р — константы скоростей перехода заряженных частиц через потенциальный барьер

Модель (3) является достаточно полным описанием процессов электрического возбуждения в рецепторах БАГ Однако в работе пот.азано, что она достаточно сложна как для анализа, гак и для выполнения имитационного моделирования на ЭВМ Так, одновременно необходимо решить дифференциальное уравнение для тока, три дифференциальных ур?внения для параметров т, п, и И, в которых коэффициенты а,„ д, аи д а„ Д являются сложными, определяемыми

экспериментально функциями потенциала Поэтому в целях практической реализации модели на ЭВМ было произведено ее упрощение, основанное на следующих принципах

1 Разделение быстро и медленно меняющихся переменных Действительно, переменная Ыа-активации т изменяется на порядок быстрее, чем переменные п и /г Постоянная времени г,„ составляет -ю-4с, а ш' с Поэтому основное

изменение параметров п и И происходит при установившемся значении т (т = т,)

2 Экспериментально установленный факт, что значения п и А связаны между собой соотношением

На основании этого подхода была получена упрощенная система уравнений для расчета потенциала действия в области БАТ

где х -постоянная времени

Полученная упрощенная система уравнений (5) содержит только две переменные п и (р вместо четырех в исходной В результате проведенного в диссертационной работе исследования было установлено, что, полагая ток утечки пренебрежимо малым и задавая различный вид функций I(t), можно получи 1ь решение системы уравнений (5) относительно потенциала действия на БАТ с любой наперед заданной степенью точности Имитационное моделирование, выполненное на ЭВМ, показало, что при выборе различных параметров модели (5) значения потенциала действия лежат в интервале 250-350 мВ Тогда <рЫТ = <ри ч v,

принадлежит интервалу 320-420 мВ, что находится в согласии с экспериментальными данными

В диссертации отмечается, что любой биологический объект является очень сложной самоорганизующейся системой, поэтому к настоящему времени еще не разработаны биофизические механизмы реализации связи внутренних органов и систем с ПЗ и БАТ кожного покрова БО Однако автором предложена информационная кибернетическая модель передачи сигналов по каналу «орган БАТ» Основная информация о состоянии органа О, передается в ПЗЦ через микрозону ретньулярной формации МРФ, по симпатическому каналу Остальную информацию из вышестоящих органов ЦНС, парасимпатических каналов, органных структур, функционирующих в параллельном режиме с органом О,, гуморальной» канала и т д можно отнести к категории внешних корректирующих сигналов FK и к сигналам помехи Fn С учетом этого разработана структурная схема информационного взаимодействия органов с их ПЗ (рис 1) В технических приложениях рассматриваемая структурная схема адекватна классу многоконтурных импульсных нелинейных систем автоматического регулирования

Л + п - (г = ct>n\l = 0 85

(4)

(5)

т

—I -г

1 лъ

Рис 1 Структурная схема информационного взаимодействия внутренних органов биообъектов с соответствующими им проекционными зонами На рис I используются следующие обозначения Кос - коэффициент передачи канала от О, (органа или системы) до МРФС], М - мультиплексор (разветвитеаь) с коэффициентом передачи по всем каналам, равным единице, Кпси - коэффициент передачи канала от мультиплексора до уоя ПЗ 1-го органа, Копи - коэффициент передачи канала по цепи обратной связи <'ПЗМ - МРФС|», К00, - коэффициент передачи канала по цепи обратной связи «МРФС1 - О,», Ркпо - органный корректирующий сигнал от парасимпатических каналов ПНС, Ркц, Ркс, Ркг, Ркт -корректирующие сигналы от центральных структур (кц), от систем и органов, работающих сопряженно с органом О, (кс); от гуморального тракта (кг), от терминальных структур, обслуживающих МРФС1, включая воздействие РФС на энергетику МРФС] (кт), Ркп - корректирующее воздействие на проекционную зону, включая воздействие парасимпатических колец различного уровня, Гп0, Рпо„ Р„м„ РПП||, РП31| - сигналы помех на орган О,, на каналы Кос,, К,1С1>, на МРФС„ на проекционную зону ПЗЧ, ХС1 - информационный сигнал от всех разномодальных симпатических рецепторов для МРФС„ Х*ст - стимулирующий сигнал, поступающий из афферентного канала связи Каждый сигнал определенной модальности может запустить только свои группы органов или систем, Х,13, - сигнал линии связи верхнего уровня системы центральных рефлекторных колец РФ, Хпзч - передача информации (сигнал СИ ЭМП) в соответствующие ПЗу для органа О,

Однако прямой анализ схемы, изображенной на рис 1 ¡затруднителен Поэтому в диссертации рассматриваются подробные схемы, в которых введены все элементы, участвующие в организации прохождения сигнала СИ ЭМП БО по каналу «орган -проекционная зона», одна из которых приведена на рис 2

1 ! т I ч 4 I

Ы ¿1 | ¿1 йы ы

Н'*<*Г--\

Рис 2 Структурная схема системы автоматического регулирования элемента

проекционной зоны

На рис 2 дополнительно введены следующие обозначения - передаточная функция исследуемого органа по управляющему сигналу, \\/|, \У2, У/з, \У6 -

передаточные функции по соответствующим сигналам помех, W5 - передаточная функция по корректирующему сигналу на проекционную зону, включая воздействие парасимпатических колец различного уровня, М^мрф и \Уимрф - передаточные функции входа и выхода МРФС1, ХУ1^ и - передаточные функции входа и

выхода проекционной зоны П3,р XV, — обобщенная передаточная функция по корректирующим (управляющим) сигналам Ек = {Ркц, Ркс0, Ркг, Гкт}, I - сигнал СИ ЭМП на^ой проекционной зоне

Из анализа предложенных структурных схем в диссертации были найдены передаточные функции для составляющих сигнала интегративного ЭМП БО, связанных с функционированием определенных органов или систем, а также выражения для определения уровней функционирования исследуемых органов или систем Показано, что в сигнале СИ ЭМП БО получаемом на выходе ПЗ, содержится информация об уровне функционирования органов и/или функциональных систем, связанных с ПЗи (как в норме, так и в патологии), о величине функциональных , резервов микрозон ретикулярной формации, обеспечивающих непосредственное управление работой связанных с ними органов и/или систем, о степени напряжения регуляторных систем высшего порядка по отношению к МРФС,

В работе отмечается, что электромагнитное поле живого организма излучается во внешнее пространство биологически активными точками кожного покрова БО Проведенный в данной главе анализ пространственной структуры БАТ, принципов ее работы л функциональных возможностей показал, что, несмотря на сложность биочогической организации, в электри геском отношении БАТ можно представить в виде совокупности трех резонаторов цилиндрического, потоскового и диэлектрического, в центре которых расположена матрица активных элементов с отрицательными сопротивлениями, параметры которых могут меняться в широких пределах(рис 34

, Г

-

ч

/ Т-Т Т, Т,Т, т

Рис 3 Электродинамическая модель биологически активной точки В диссертации показано, «то цилиндрнческии резонатор служит для излучения ЭМП БО во внешнее пространство и для детектирования внешнего излучения на матрице активных элементов Через полосковый резонатор сигналы СИ ЭМП БО поступают к активным элементам от ЦНС И, наконец, диэлектрический резонатор, который в биологическом отношении представляет собой хрусталик белка колтагена, служит для фокусировки коротковолновой части спектра внешнего ЭМИ на сетке нейронов БАТ В центре резонаторов располагается интегрированный активный элемент с отрицательным сопротивлением (к <о) (вернее, матрица нейронов), который является сумматором сетки нервных окончаний нейронной сети

(НС) и управляется (включается, выключается и изменяет величину к <о) через нервные волокна от нервных систем (ЦНС или вегетативной)

В соответствии с положениями приведенной выше концепции установлено, что при наличии возбуждающего нервного импульса на нервном окончании и при напряжении внутреннего источника ЭДС больше критического в системе резонаторов возбуждаются электромагнитные колебания вдоль оси верхьего объемного резонатора для основной моды Плотность поля А такой моды максимальна в центре резонатора, при этом поле Я имеет вихревую компоненту вокруг центральной оси резонатора и без трансформации структуры поля, те с малыми потерями может излучаться (поглощаться) через отверстие зрачка

В диссертации выполнен расчет электрических характеристик резонаторов, из которых состоят БАТ, и показано, что предлагаемая электродинамическая модель БАТ способна качественно и количественно объяснить практически все имеющиеся на настоящий момент данные экспериментов по БАТ и пояснить сложное поведение БАТ управлением центральной нервной системы, а также влиянием внутренних органов биообъектов

В третьей главе проектируются схемы ргдиометров для прямого съема информации об электромагнитном излучении живых организмов, которые позволяют достичь чувствительности по мощности равной 10 21 10"'° Вт/Гц Также предлагается методика и разрабатывается соответствующий программно-аппаратный комплекс для косвенной регистрации сигнала СИ ЭМП БО, который несет максимально полную информацию о текущем физиологическом состоянии БО как в норме, так и в патологии

На рис 4 приведена разработанная автором схема модуляционного радиометра с автоматическим углублением модуляции принимаемого сигнала ЭМИ БО Чтобы достичь этого, было предложено к принимаемому шумовому сигналу добавлять дополнительный шум, мощность которого пропорциональна мощности измеряемого сигнала

А1 Ч А2 Г; -и Ш АЛ и г

Рис 4 Модуляционный радиометр с автоматическим углублением модуляции В диссертации выполнен расчет всех характеристик рассматриваемого радиометра Так, напряжение, которое измеряется индикатором Р1, имеет вид

и И -(б)

1 -а/к/,,

где 5' - чувствительность антенны, Т - радиационная температура сканируемого участка биообъекта, а - коэффициент прямого преобразования радиометра, /? -коэффициент передачи делитегтя напряжения А5 в цепи обратного преобразования, Щ - мощность эталонного шумового сигнала Показано, что чувствительность

радиометра возрастает в

число раз, где irf

измеряемое напряжение

___I__

£/'„ \-арч>

при отсутствии дополнительного ш>мового сигнала от генератора ОЗ Было установлено, что увеличение чувствительности ограничивается на практике возможностью возникновения автоколебаний в замкнутой системе измерительного преобразователя, т е коэффициент передачи делителя напряжения, который состоит из Яг и Из, должен быть ограничен

/г. + Р, аи,\

В диссертации отмечается, что при исследовании сложных биологических объектов возникают задачи, связанные не только с измерением интенсивности излучения, но и с исследованием структуры излучаемых сигналов Этого можно достигнуть, если одновременно измерять мощность и корреляционную функцию сигнала Для решения данной задачи предложен многофункциональный радиометр, схема которого изображена на рис 5

,г

'ада:

Рис 5 Функциональная схема многофункционального радиометра Проведенные расчеты характеристик многофункционального радиометра показали, что напряжение, измеряемое первым блоком регистрации Р1, пропорционально мощности излучения исследуемого объекта в диапазоне КВЧ

II.

(8)

где Бо — суммарная величина преобразования одноканального тракта радиометра, 5/ - чувствительность антенны в диапазоне КВЧ, 7 - радиационная температура исследуемого объекта На выходе второго блока регистрации Р2 формируется величина, пропорциональная функции корреляции сигнала ЭМИ БО

"['-/> (9)

А(0)

где а — коэффициент преобразования низкочастотного напряжения, IJ„ — выходное напряжение усилителя А5 в режиме ограничения (Uo = const), р/(т) - нормированная функция корреляции сшнала антенны XI

Однако предложенные радиометры на практике реализованы не были в связи с ограниченностью доступных нам технологий изготовления прецизионных элементов рассмотренных выше схем, что сравнимо с построением современных высокоточных радиотелескопов Электромагнитное излучение живых организмов имеет столь малую интенсивность, что стандартные элементы не позволяют обеспечить требуемую точность измерений

Поэтому автором была разработана методика для косвенной регистрации медленно меняющихся собственных интегративных полей биообъектов По результатам исследований предложена следующая функциональная схема соответствующей высокочувствительной измерительной линии (рис 6)

|„6итакп синхоонН1 сзоЬд = 37 ГГц Р < Г мВт см3

Рис 6 Автоматизированная измерительная линия для регистрации СИ ЭМП БО Биообъект, на кожном покрове которого находятся БАТ„ облучается полностью или на определенном участке тела ЭМП \Г,н\? излучателя и^вч, подключенного к выходу генератора ЭМИ КВЧ В работе доказано, что электромагнитная волна на поверхности кожною покрова БО модулируется биопотенциалами БАТ, (|с,я|Ш(/),

отражается и попадает на двенадцатиканальный объемный датчик, содержащий фильтр низких частот (ФНЧ), реализованный по микрополосковой технологии, для отсечения высокочастотных помех Этот же датчик одновременно обтучается ЭМВ от излучателя и2квч (\Т,н\,) Монохроматическая частота генераторов равна /<> = Гюнц = 37 ГГц при поверхностной плотности потока энергии не более 0,1 мВт/см2 Это значение частоты было выбрано исходя из того, что подобное излучение не оказывает вредного воздействия на организм диагностируемого биообъекта В данной главе обосновано, что при поступлении на каждую из двенадцати антенн двух сигналов \Г,н\чои 11 [/ н[7 с одинаковой несущей частотой Гг в антеннах

происходит - по принципу резонанса - детектирование с выделением сигнала РМОд в спектральной полосе 0,01 1000 Гц С учетом временной характеристики получаем электрический сигнал s,(гA/cw,o выходе ;-ой антенны Так как антенны пространственно разнесены, на шину данных блока сопряжения поступает суммарный пространственно-временной сигнал у,:) в спектральной

полосе 0,01 - 1000 Гц Этот сигнал, несущий максимально полную информацию о СИ ЭМП БО, поступает на устройство регистрации и обработки и с помощью разработанного автором программного обеспечения отображается на экране ЭВМ в виде осциллограммы, а затем записывается в соответствующие файлы для дальнейшей обработки оператором

При разработке датчика микромощных ЭМП в диссертации были проанализированы несколько типов датчиковых структур пьезоэлектрические датчики (ПД), металлические датчики, датчики на основе биологически активных сред, «нулевые датчики» В результате исследований был сконструирован датчик из напыленных металлов (рис 7, а), что позволило сочетать высокую точность и гибкость ПД с возможностью избежать температурных и электромагнитных возмущающих воздействий

Рис. 7. Конструкция объемног о датчика для регистрации СИ ЭМП БО

Датчик выполнен в виде куба из пенопласта 1, в лицевые грани которого П&мещены металлические штырьки 2. Их размер был выбран равным половине длины волны регистрируемого КВЧ излучения (Л/2-4 мм.) - полуволновой резонатор. Показано, что эти штырьки фиксируют ЭМП, попадающее на датчик, и фокусируют его на центральное ядро 3, расположенное внутри пенопластового куба. Центральная часть датчика, спроектированная в ниде пакета тонких диэлектрических пластин, изображена на рис. 7, 6. На лицевую поверхность каждой пластины 3 с использованием технологий тонкопленочного напыления нанесены пленочные спирали 2 из нелинейного материала — нелинейные пленки, что уменьшает размеры датчика и увеличивает его надежность. Внутренний конец спирали ! заканчивается участком, выполненным из диссипативной поглощающей пленки и являющимся согласующим элементом спиральной пленочной антенны, т.е. тем самым создается линия для снятия искомого сигнала. Внешнее концы спиралей 9 гальванически контактируют с металлизированными площадками 4 и 8 и торцами пластин с праио- и левосторонними спиралями соответственно. Эти площадки также гальванически контактируют с пленочными проводящими проводниками 6, нанесенными на внутреннюю поверхность коммутационной диэлектрической план ы 7. Проводники продолжены через торцы пластины 5 и выведены на внешнюю поверхность платы,

3 диссертации показано, что на спиральных проводниках датчика выделяется сигнал с несущей частотой КВЧ, усиливаемый на резонансной частоте несущей. Доказано, что этот сигнал в объеме датчика воссоздает проеггранст?енно-временную структуру интегративного ЭМП биообъекта, что позволяет при дальнейшей его обработке получить максимально пблную информацию об интегративном поле. Габариты датчика были выбраны исходя из длины волны несущей КВЧ-сигнапа (Avg мм.). Размеры должны быть примерно на порядок выше величины л, что обеспечивает регистрацию (согласно теории антенн и теории первичной обработки микроволновых сигналов) достаточно тонких вариаций пространственно-временного процесса распространения ЭМВ с данной длиной волны. Характеристики антенн датчика рассчитаны стандартным методом с использованием программного пакета Microwave Office.

В четвертой глав» описаны проведенные с помощью созданного макетного образца установки эксперименты по регистрации СИ ЭМП животных без видимых патологий и животных с различными видами патологий, соответствующие сигналы зафиксированы. Проведены контрольные опыты, подтверждающие чистоту экспериментов. Типичные полученные осциллограммы приведены на рис. 8.

° « °

«

Рис 8 Типичные осциллограммы а) сигнал ЬО без видимых патологических изменений (1с - сон, {б - бодрствование), б) сигнал БО при протекании патологического процесса, в) контрольный эксперимент по облучению неживого объекта (Ю - аппаратура выключена, Н - время эксперимента) В работе проведен анализ изменения формы сигналов СИ ЭМП БО, на полученных в экспериментах диаграммах выделены обласш нормы и патологии В диссертации отмечается, что Еажно уметь прогнозировать поведение сигнала ЭМП БО на основе регистрируемой в те! уший момент времени информации Это откроет возможность построения эффективной автоматизированной диагностической системы, которая позволит распознавав заболевания на самых ранних стадиях их зарождения Для решения данной задачи было предложено использовать нейросетевой подход В работе построены нейронные сети (НС) трех архитектур (НС фиксированной структуры с полными последовательными связями, НС фиксированной структуры с полными последовательными и обратными связями, НС переменной структуры с полными последовательными связями), получены форлулы для их обучения и предложен адаптивный алгоритм настройки шага обучения, который позволяет значительно ускорить сходимость процесса Полученные результаты обучения различных архитект>р НС приведены на рис 9

я

С) г)

Рис 9 Результаты обучения различных архитектур нейронных сетей На рис 9 а) НС фиксированной структуры с полными последовательными связями, б) НС фиксированной структуры с полными последовательными и обратными связями в эксперименте с варьированием величины банка памяти обратной связи от третьего к первому слою НС, в) НС фиксированной структуры с полными последовательными и обратными связями в эксперименте с варьированием величин банков памяти всех обратных связей, г) НС переменной структуры с полными последовательными связями

Из рис 9 видно, что относительная ошибка экстраполяции для сети переменной структуры гораздо меньше, чем для сетей фиксированной структуры, и не превышает 5% при использовании более 90 нейронов в первом слое В работе показано, что это связано со следующим фактом в фиксированной структуре случайным образом выбираются сразу все веса сети, т е чем больше размер сети, тем больше надо сделать случайных выбросов для нахождения оптимального локального минимума Тогда как в переменной структуре случайным образом в один момент времени выбираются только входные и выходные веса одного нейрона, и число случайных выбросов зависит не от числа нейронов в сети, а от числа входных и выходных весов нейрона В работе доказано, что архитектура с переменным числом нейронов наиболее оптимальна для решения поставленной задачи и может быть использована в составе автоматизированного комплекса для анализа сигналов СИ ЭМП БО и диагностики состояния пациентов на их основе

Для построения НС переменной структуры в диссертации предложен следующий алгоритм (рис 10)

Рис 10 Алгоритм построения нейронной сети переменной структуры Пси обучении построенной НС переменной структуры в работе использовался метод градиента При этом были получены приведенные ниже выражения для вычисления градиентов весов сети

~-=ix,(»4--fi>......,>-»] (10)

awi ¡^1, dwt i ,^, ' J

где Ф - функционал оптимизации, а f-i-2"'^'',' ^~ £|1' - локальная ошибка h. ,-

го нейрона обучаемого блока, принадлежащему а -му нейрону, g (п) — активация hM-го нейрона А-го слоя сети в момент времени п, уh (и) - выход А,-го нейрона к-то слоя сети (£е{1, б момент Бремени л, е,, (л) - желаемый выходной сигнал НС в момент времени п Градиент для весов

w. , им2ст вид

(П)

ctwh ' ' '

где п 0

' кЧ ^ nPU ^ > ^

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ II ВЫВОДЫ

1 Разработаны физико-математические и информационные модели процессов, протекающих в БА Г кожного покрова БО Путем моделирования показано, что все экспериментально наблюдаемые в БА7 эффекты могут быть объяснены только при учете связей БАТ с внутренними органами БО через нервные окоьчания центральной нервной системы

2 Предложена информационная модель передачи сигналов от внутренних органов к БАТ на кожном покрове БО Определены выражения для передаточных функций системы «орган - БАТ», которые позволяют учесть вклад отдельных органов и систем в интегративное ЭМИ, генерируемое БО в областях ПЗ чго может быть использовано для диагностики состояния этих органов и систем

3 Разработаны схемы радиометров для прямой регистрации биоинформацпонного нетеплового радиоизлучения живых организмов в областях БАТ и для исследования структуры фиксируемых сигналов путем одновременного измерения их мощности и корреляционной функции Максимально возможная чувствительность предложенных радиометров составляет 10"21 10"20 Вт/Гц, что дает возможность фиксировать достаточно тонкие вариации ЭМИ БО

4 Предложена методика и создан соответствующий программно-аппаратный комплекс для косвенной регистрации и анализа ЭМП БО, которые объективизируются в области БАТ, РГЗ и ПЗ кожного покрова БО Показано, что данный комплекс наиболее перспективен для использования в медицинских биотехнических системах С его использованием замыкается цепь обратной сеязи, дающая наиболее достоверную информацию о динамике лечебного воздействия на организм пациента

5 Создано программное обеспечение, позволяющее визуализировать сигнал СИ ЭМП БО на экране компьютера в реальном масштабе времени, а также осуществлять последующий анализ и обработку получаемой информации

6 Проведены экспериментальные исследование, в ходе которых зафиксирован четкий сигнал СИ ЭМП подопытного животного в норме и патологии, проведен анализ экспериментальных данных, установлена зависимость изменения формы сигнала от текущего состояния биообъекта, причем отмечено, что изменение структуры поля происходит гораздо раньше внешних патологических признаков, выполнены контрольные тесты, подтверждающие чистоту экспериментов

7 Предложена методика прогнозирования состояния биообъектов на основе нейросетевого анализа сигналов СИ ЭМП БО

8 Разработаны алгоритмы построения нейронных сетей фиксированной структуры с полными последовательными связями, фиксированной структуры с полыми последовательными и обратными связями с памятью, переменной структуры для решения задачи прогнозирования поведения сингалов СИ ЭМП БО Проведена оценка эффективности использования рассмотренных архитектур НС для решения данной задачи Найдены выражения для нахождения градиентов весов

связен НС, предложены адаптивные алгоритмы настройки шага обучения, позволяющие ускорить процесс обучения НС

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1 Полученные модели БАТ могут быть использованы при расчетах взаимодействий внешних терапевтических КВЧ полей с внутренними ЭМП БО, а также для определения вклада отдельных органов и систем организма в его интегративчое ЭМП, что дтст возможность производить диагностику БО по широкой нозологии заболеваний

2 Предложенная радиометрическая аппаратура для прямой регистрации ЭМП БО может применяться в биофизических экспериментах для реализации механизмов биологической обратной связи

3 Разработанный программно-аппаратный комплекс может быть использован в составе автоматизированной диагностической аппаратуры при выполнении экспресс диагностики пациентов, а также для наблюдения за текущим состоянием больных

4 Предложенные алгоритмы построения нейронных сетей могут быть использованы в составе современных компьютерных систем для анализа сигналов различного вида

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Биофизические исследования собственных электромагнитных полей биообъектов Монография / А С Новиюв, А А Хадарцев, А А Яшин и др , Под ред ТИ Субботиной и А А Яшина - Москча-Тверь-Тула ООО «Издательство «Триада», 2007 - 180 с

2 Новиков А С, Царегородцсв ПА Измерение собственного интегративного электрома!нитного полч биологического объекта // Вестник новых медицинских технологий - 2004г - Т XI, № 1 - 2, с 10-13

3 Новиков А С, Яшин МА Регистрация собственного электромагнитного поля биообъекта по отраженному КВЧ-сигналу Тезисы доклада XXX международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения», Т 6. М , 2004г с 30-31

4 Новиков А С Использование собственного интегративного электромагнитного поля биологического объекта для диагностирования его состояния Тезисы доклада III Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и студентов по медицине Тула, 2004 с 177-178

5 Новиков А С, Протопопов 4 А , Яшин А А и др Внешняя модуляция распространяющейся электромагнитной ьолны и ее использование в биофизических экспериментах // Физика волновых процессов и радиотехнические системы - 2004 - Т 7 Физика и технические приложения волновых процессов - С 425

6 Новиков АС, Субботина 1Н, Яшин А А и др Экспериментальные исследования электромагнитных полей биологических объектов // Электродинамика и техника СВЧ, КВЧ и оптических частот, Т XII, Вып 1-2, М, 2004 г с 129-139

7 Новиков А С, Яшин 4 А , Субботина Т И и др Разработка датчика для регистрации собственных интегративных полей биологических объектов // Физика волновых процессов и радиотехнические системы - 2005 - Т 8 Физика и технические приложения волновых процессов - С 399

8 Новиков А С, Субботина ТИ, Яшин А А и др Автоматизированный анализ физиологического состояния организма // Автоматизация и современные технологии, № 7, 2005 г с 16-22

9 Новиков Л С Информационная модель взаимодействия внутренних органов биологического объекта с проекционными зонами кожного покрова // Электродинамика и техника СВЧ, КВЧ и оптических частот, Том XIV, Выпуск 1 - 2, Москва, 2006 г с 215-221

10 Новиков А С Математическая модель точек акупунктуры // Электродинамика и техника СВЧ, КВЧ и оптических частот, Том XIV, Выпуск 1 - 2, Москва, 2006 г с 222-231

11 Новиков АС, Субботина ТН, Хадарцев АА, Яшин 4 А Межорганизменный перенос физиологическом информации в проходящем электромагнитном излучении // Вестник новых медицинских технологий - 2006 г -Т XIII, № 1 -с 155 -157

12 Куротчгнко СП, Луценко ЮА, Новиков АС и др Регистрации и обработка электромагнитного сигнала, отраженного от биологически активных точек организма//Вестник новых медицинских технологий - 2006 г -Т XIII, № 1 -с 161 - 164

13 Новиков АС, Яшин А А Биологически активные точки кожного покрова биообъекта как «контрольные точки» организма // Физика волновых процессов и радиотехнические системы - 2006 - Т 9 Физика и технические приложения волновых процессов -С 365

14 Новиков АС, Яшин А А Принципы проектирования радиометров собственного интегративнсго ЭМП организма геловека // Физика волновых процессов и радиотехнические системы - 2006 - Т 9 Физика и технические приложения волновых процессов — С 384

15 Новиков АС, Яшин С А Методы вейвлег-анализа в электромагнитобиологин // Физика волновых процессов и радиотехнические системы - 2006 — Т 9 Физика и технические приложения волновых процессов -

16 Новиков АС, Субботина 7(1, Яшин А А и др Воздействие электромагнитного излучения, прошедшего через биологические матрицы на организм // Нижегородский медицинский журнал, № 3, 2004 г с 182-185

17 Новиков АС Нейросетевой анализ сигналов собственных интегративных электромагнитных потей биологических объектов /' Вестшгк новых медицинских технологий -2007 г -Т XVII, № 1 -с 36-40

С 387

Изд лиц ЛГ Л» 020300 ог 12 02 97 Подписано в печать 12 04 07 Формат бумаги 60x84 Бумага офсетная

ОС

1 npa/K/^AT J3K33

1 утьский государственный университет 300600 г Тута пр Ленина 92

Отпечатано в издагел>ствеТулГУ 300600 г Гула, у т Бочдчна, 151

Список используемых сокращений.

Введение.

1. Задача регистрации и анализа собственных электромагнитных полей биологических объектов.

1.1. Современные представления о физических полях биологических объектов.

1.2. Механизмы взаимодействия внешнего электромагнитного излучения с организмами биологических объектов.

1.3. Методы и аппаратура для регистрации собственных ЭМП биологических объектов.

1.4. Методы анализа физических полей и диагностика на их основе процессов, протекающих в биологических объектах.

1.5. Выводы.

2. Разработка моделей биологически активной точки как объекта информационно-измерительной системы.

2.1. Характеристики биологически активных точек кожного покрова биологического объекта.

2.2. Математические модели рецепторов в областях биологически активных точек.

2.3. Механизмы взаимодействия внутренних органов биологических объектов с биологически активными точками.

2.4. Электрическая структура биологически активных точек на крайневысоких частотах.

2.5. Выводы.

3. Реализация измерительных систем для регистрации собственных полей биологических объектов.

3.1. Реализация установок для прямого съема информации об электромагнитном излучении биообъектов.

3.2. Разработка датчиковой структуры для регистрации электромагнитного излучения биообъектов.

3.3. Разработка автоматизированного комплекса для косвенной регистрации и анализа собственного интегративного электромагнитного излучения биообъектов.

3.4. Выводы.

4. Нейросетевые алгоритмы исследования сигналов электромагнитных полей биологических объектов.

4.1. Регистрация и экспериментальные исследования интегративных полей живых организмов.

4.2. Задача экстраполяции сигналов с помощью нейронных сетей.

4.3. Алгоритм построения нейронной сети фиксированной структуры с полными последовательными связями для решения задачи прогнозирования поведения сигналов СИ ЭМП БО.

4.4. Алгоритм построения нейронной сети переменной структуры с полными последовательными связями для решения задачи прогнозирования поведения сигналов СИ ЭМП БО.

4.5. Алгоритм построения нейронной сети фиксированной структуры с полными последовательными и обратными связями для анализа сигналов СИ ЭМП БО.

4.6. Выводы.

5. Выводы по диссертационной работе.

Актуальность темы исследования. Современный уровень знаний в области полей и излучений, полученный Научной школой академика РАМН Судакова К.В., научными школами академика РАН Девяткова Н.Д. (ИРЭ РАН, Москва), Фесенко Е.Е. (ИБК РАН, Пущино), Ситько С.П. (НИЦ «Видгук», Киев) и Тульской научной школой (НИИ НМТ: Хадарцев A.A., Яшин A.A., Субботина Т.И.) и др., позволяет утверждать: одним из базовых направлений современного медицинского приборостроения, 4 теоретической и экспериментальной биофизики является исследование жизнедеятельности организма человека, а изучение собственных электромагнитных полей (ЭМП) биологических объектов (БО) считается первоочередной задачей.

К настоящему времени достаточно хорошо изучены механизмы воздействия на организм ЭМП диапазонов УВЧ и СВЧ с относительно большой поверхностной плотностью потока энергии (ПППЭ) - УВЧ-теплолечение, СВЧ-диагностика, СВЧ-гипертермия и ЭМП рентгеновского диапазона, ЭМВ которого обладают высокоэнергетическими квантами. Однако любой живой организм буквально пронизан полями низкой и сверхнизкой интенсивности (электрическими, магнитными, электромагнитными), имеющими как природное, так и техногенное происхождение, отличающимися разнообразием своих характеристик: ПППЭ, спектральный и модовый состав, поляризационные характеристики, киральность и т.д. Более того, биологический объект сам по себе является источником ЭМП.

В настоящее время считается, что ЭМП БО является полем материальной среды, имеющим относительно высокую концентрацию структурных элементов. Физиологические процессы, приводящие к переносу электрического заряда (электрохимические реакции, протекающие в организме; квазиэлектретная поляризация живых тканей; колебания индуцированных зарядов, возникающие вследствие действия атмосферного электричества; вторичное ЭМИ, возникающее в результате воздействия на организм внешних ЭМП и связанное с механическими колебаниями в живом организме на всех его уровнях), создают различные электрические и магнитные поля. Доказано также существование электромагнитного гомеостаза в человеческом организме, т.е. системы, способной обеспечивать взаимодействие ЭМП внешней среды и внутренних ЭМП, генерируемых БО.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что перспективным направлением современного медицинского приборостроения является исследование закономерностей функционирования организма человека, а теоретическое изучение, регистрация и анализ электромагнитных полей и излучений биологических объектов считается задачей первостепенной важности. Это связано с тем, что изменение ЭМП БО проявляется гораздо раньше внешних и клинических диагностических признаков, что позволяет провести диагностику на самой ранней стадии развития заболевания и дает возможность начать своевременное лечение. Также исследования показывают, что ЭМИ КВЧ может взаимодействовать с живыми объектами вплоть до клеточного уровня, вызывая значительные изменения физиологического состояния клеток и устраняя патологию.

Медицинская визуализация и объективизация является важной областью аппаратурного обеспечения практической медицины. Но многие медико-биологические характеристики, в том числе ЭМП человека, нельзя снять или зафиксировать существующими в настоящее время средствами медицинской диагностики (электродами), т.к. они не отражаются биологическими сигналами: давлением крови температурой, ударами сердца и т.д. В этом случае широко используются методы положительной и отрицательной обратной связи, одно- и двухмерной ультразвуковой визуализации в кардиологии, ортопедии, онкологии и урологии; получает распространение магнито-резонансная визуализация, радиоизотопные методы получения томографических изображений. Аппаратура на этих эффектах довольно большой мощности формирует изучающе-облучающие сигналы, а затем проводит последующий анализ отраженно-проникающих сигналов.

Названные методы медицинской визуализации ввиду наличия сильных физических полей оказывают значительное влияние на клетки организма, более предпочтительными являются методы, которые не воздействуют или практически не оказывают воздействия на человека и основываются на измерении собственных параметров организма — электрического тока и напряжения, сопротивления, электромагнитного излучения в области радиочастот, СВЧ- и КВЧ-диапазонах, магнитных полей, излучения в инфракрасном диапазоне.

Обзор патентов, проведенный за 1995 - 2006 годы, показал, что имеется определенное количество способов и устройств для снятия и анализа ЭМИ БО. Однако они несут лишь частичную информацию об интегративном поле живого организма. Поэтому задачи создания методик и устройств, позволяющих фиксировать и анализировать в целях диагностики сигнал собственного интегрального электромагнитного поля биологического объекта, являются достаточно актуальными. А само это поле максимально информативно и несет большой объем информации как о состоянии отдельных органов БО, так и всей системы организма в целом.

Цель и задачи исследований. Целью работы является автоматизация процесса регистрации, визуализации и исследования интегративных электромагнитных полей живых организмов путем создания программно-аппаратного комплекса, позволяющего фиксировать и анализировать сигналы собственных ЭМП биологических объектов. Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие основные задачи:

1. Разработка физико-математической модели процессов, протекающих в биологически активных точках кожного покрова БО;

2. Построение электродинамической модели БАТ на крайневысоких частотах;

3. Проектирование и разработка схем интерферометров для прямой регистрации электромагнитного излучения БО, анализ эффективности применения предложенных интерферометров;

4. Разработка методики и соответствующего программно-аппаратного комплекса для косвенной регистрации и анализа ЭМИ БО;

5. Проведение экспериментальных исследований по регистрации интегративных ЭМП живых организмов в норме и патологии;

6. Разработка и построение различных архитектур нейронных сетей для прогнозирования состояния БО на основе информации об ЭМИ его организма.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе -использовались методы исследования, соответствующие следующим основным дисциплинарным направлениям: биофизика полей и излучений и биоинформатика; кибернетика, теория управления и теория информации; электродинамика и техника СВЧ и КВЧ, а также теория построения и исследования нейронных сетей. Первому направлению соответствуют основные методы анализа взаимодействия электромагнитных полей с живым веществом, включая методы генерации ЭМП биообъектами. При исследовании по остальным направлениям использовались основные методы структурного анализа теории автоматического управления и регулирования, методы экспериментальных исследований характеристик КВЧ-радиометров, основы теории элементарных и микрополосковых антенн и теории первичной обработки КВЧ-сигналов.

Научная новизна. Выполнено комплексное теоретико-экспериментальное исследование, демонстрирующее возможность обнаружения и регистрации отраженного от кожного покрова БО сигнала КВЧ поля и выделения на основе предлагаемого технического решения сигнала собственного интегративного ЭМП живого организма, отражающего текущее физиологическое состояние БО, а также текущие патологические изменения. Предложена методика анализа собственных полей живых организмов на основе применения нейронных сетей. При этом:

1. Создана непротиворечивая физико-математическая модель, которая в первом приближении способна качественно и количественно объяснить все наблюдаемые экспериментально эффекты генерации ЭМП биообъектами.

2. Предложены схемы многофункциональных интерферометров для прямой регистрации ЭМИ живых организмов.

3. Разработана методика косвенной регистрации сигнала собственного интегративного ЭМП живого организма, отражающего текущее физиологическое состояние биологического объекта.

4. Предложена методика, позволяющая прогнозировать состояние биообъектов на основе нейросетевого анализа сигналов СИ ЭМП БО. Исследована эффективность использования различных архитектур нейронных сетей для прогнозирования поведения сигналов СИ ЭМП БО.

Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы в здравоохранении, в медицинском приборостроении и в клинических научно-исследовательских учреждениях для создания многофункциональной высокочастотной диагностической аппаратуры, не оказывающей вредного воздействия на организмы пациентов; для изучения эффектов воздействия низкоинтенсивных КВЧ ЭМП на живой организм в экспериментальной биологии и биофизике. Также развиваемый подход может применяться для создания немедикоментозных методов лечения на ранних стадиях развития патологии и при разработке чувствительных устройств, измеряющих параметры ЭМП биообъектов. Предложенные нейросетевые структуры могут быть адаптированы для анализа широкого спектра сигналов в различных областях науки и техники.

Внедрение результатов работы е практику. Результаты диссертации внедрены в научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы ГУП НИИ новых медицинских технологий; в учебный процесс кафедры МБД (ТулГУ, медицинский факультет). Полученные результаты исследований внедрены в биомедицинскую тематику работ ОАО «Шунгит-Био» (г. Тула); в научно-исследовательскую работу и в учебный процесс Естественнонаучного факультета Тульского государственного педагогического университета, а также в Курском государственном медицинском университете. Разработанное программное обеспечение для анализа сигналов СИ ЭМП БО использовано в технологическом процессе ООО НИЦ «Матрикс», г. Москва.

Положения, выносимые на защиту:

1. Физико-математические модели рецепторов в областях биологически активных точек кожного покрова биообъектов, позволяющие объяснить наблюдаемые экспериментально эффекты генерации ЭМП живыми организмами.

2. Схемы многофункциональных радиометров для прямого съема информации об ЭМИ биообъектов и его характеристиках.

3. Методика косвенной регистрации СИ ЭМП живого организма.

4. Структурная схема и алгоритм работы автоматизированного программно-аппаратного комплекса, предназначенного для регистрации и анализа СИ ЭМП БО.

5. Результаты экспериментальных исследований интегративных полей живых организмов.

6. Методика и алгоритмы проектирования различных архитектур нейронных сетей, позволяющие исследовать сигналы СИ ЭМП БО.

Апробация работы. Результаты исследований были представлены на XXX международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения» (Москва, 2004 г.), постоянно действующем семинаре МНТО РЭС им. А.С. Попова «Электродинамика и техника СВЧ, КВЧ и оптических и частот» (Москва, 2004 - 2007 гг.), III Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и студентов по медицине (Тула, 2004 г.), III, IV и V международных научно-технических конференциях «Физика и технические приложения волновых процессов» (Волгоград, Нижний Новгород, Самара, 2004 - 2006 гг.), XXII научной сессии, посвященной Дню Радио (Тула, 2005 г.), XLIII международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2005 г.), XXIV научно-технической конференции, посвященной Дню Радио (Тула, 2006 г.), 16-ой международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (Украина, Крым, 2006 г.).

Публикации по теме диссертации. Основные материалы диссертации опубликованы в 17 работах, в том числе 1 монографии, библиография которых приведена в списке литературы.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, пяти приложений и списка отечественной и зарубежной литературы (209 наименований). Работа содержит 171 страницу машинописного текста, 65 иллюстраций и 4 таблицы.

5. Выводы по диссертационной работе

1. Разработана математическая модель процессов, протекающих в биологически активных точках кожного покрова биообъекта. Путем моделирования показано, что все экспериментально наблюдаемые в БАТ эффекты могут быть объяснены только при учете связи БАТ с внутренними органами БО через нервные окончания центральной нервной системы.

2. Предложена информационная модель передачи сигналов от внутренних органов к БАТ на кожном покрове БО. Определены выражения для передаточных функций системы «орган - БАТ», которые позволяют учесть вклад отдельных органов и систем в интегративное ЭМИ, генерируемое БО в области проекционных зон, что в дальнейшем может быть использовано для диагностики состояния этих органов и систем.

3. Предложена электродинамическая модель БАТ на КВЧ, позволяющая качественно и количественно объяснить результаты экспериментов на БАТ, а также сложное поведение БАТ на КВЧ.

4. Разработана схема устройства, предназначенного для определения месторасположения БАТ на кожном покрове БО и прямой регистрации биоинформационного нетеплового радиоизлучения живого организма в области БАТ. Максимально возможная чувствительность предложенного

21 20 радиометра составляет 1(Г1.1(Ги Вт/Гц, что позволяет фиксировать достаточно тонкие вариации ЭМИ БО.

5. Разработаны схемы многофункциональных радиометров, позволяющих исследовать структуру излучения путем одновременного измерения мощности и корреляционной функции регистрируемых сигналов, а также измерять КВЧ-характеристики живых организмов.

6. Предложена методика косвенной регистрации ЭМП БО, которые объективизируются в области БАТ, РГЗ и ПЗ кожного покрова БО.

7. Проведен анализ различных типов датчиковых структур с точки зрения возможности регистрации ими собственных интегративных электромагнитных полей живых организмов. Разработана конструкция датчика, наиболее подходящая для решения данной задачи, и создан макетный образец.

8. Разработана и реализована автоматизированная измерительная линия для косвенной регистрации собственных интегративных электромагнитных полей биообъектов. Данный программно-аппаратный комплекс наиболее перспективен для использования в медицинских биотехнических системах. С его использованием замыкается цепь обратной связи, дающая наиболее достоверную информацию о динамике лечебного воздействия на организм пациента.

9. Создано программное обеспечение, позволяющее визуализировать сигнал СИ ЭМП БО на экране компьютера в реальном масштабе времени, а также осуществлять последующий анализ и обработку получаемой информации.

10. Проведены экспериментальные исследования, в ходе которых зафиксирован четкий сигнал СИ ЭМП подопытного животного в норме и патологии; проведен анализ экспериментальных данных; установлена зависимость изменения формы сигнала от текущего состояния биообъекта, причем изменение структуры поля происходит гораздо раньше внешних клинических и патологических признаков; выполнены контрольные тесты, подтверждающие чистоту экспериментов.

11. Предложена методика прогнозирования состояния биообъектов на основе нейросетевого анализа сигналов СИ ЭМП БО.

12. Разработаны алгоритмы построения нейронных сетей фиксированной структуры с полными последовательными связями, фиксированной структуры с полыми последовательными и обратными связями, переменной структуры с полными последовательными связями для решения задачи прогнозирования поведения сигналов СИ ЭМП БО. Предложены адаптивные алгоритмы настройки шага обучения нейронных сетей, позволяющие ускорить процесс обучения. Проведена оценка эффективности использования данных архитектур НС для решения поставленной задачи.

1. Adey W. Frequency and power windowing in tissue interaction with wear electromagnetic fields // 1.EE. - 1980. - V. 68, № 1. - p. 140 - 147.

2. Adrian J. Shepherd. Second-order methods for neural networks: fast and reliable training methods for multi-layer perceptrons, Springer, 1997.

3. Arya D., Saxena V.P. Transient heat flow problem in skin and subcutaneous tissues // Proc. Nat. Acad. Sei., India. 1986. - Sec. A, V. 56, № 4.-p. 356-364.

4. Biological aspects of low intensity millimeter waves / Ed. N.D. Devyatkov and O.V. Betskiy. Moscow: The Institute of Radio Engineering and Electronics RAS, 1994. - 336p.

5. Bossy J. Bases neyrobiologiues des reflexotherapies. Paris: Masson, 1975.-110p.

6. Brunkard K.M., Pichard W.F. Q- and K-band irradiation of quant alga cells the absence of detected bioeffects at 100 W/m2 // IEEE Trans, on biomedical Eng. 1985. - V. BME-32, № 8. - p. 617 - 620.

7. Catalogue «Electronic Measuring Instruments». Moscow, 1986. -200p.

8. Clegg J., McClean M., Sheppard A.R. Microwave dielectric measurements (0,8 70 GHz) on artery cysts at variable water content // Phys. Med. and Biol. -1984. - V. 29, № 11. - p. 1409 - 1421.

9. Edelbery P., Muller M. Prior activity as a determinant of electrodermal recovery rate // Psychophysiology, 1982. V. 10 - p. 18 - 24.

10. Fröhlich H. Long range coherence and energy storage in biological systems I I International journal of quantum chemistry. 1968. - № 2. - p. 641 -649.

11. Fröhlich H. Theoretical physics and biology // Biological coherence and response to external stimuli / Ed by Fröhlich H. New York: SpringerVerlag, 1988.

12. Furia L., Gandhy O.P. Absence of biologically related roman lines in cultures of bacillus negaterium I I Phys. Lett. 1984. - V. 102A. - p. 380 - 386.

13. Furia L., Hill D., Gandhy O.P. Effect of millimeter wave irradiation on growth of saccharanyces cerevsiae // IEEE Trans. Biomed. Eng. 1996. - V. BME-33, № 11.-p. 993-999.

14. Gründler W., Kaiser F. Experimental evidence for coherent excitations correlated with cell growth // Nanobiology. 1992. - V. 1. - p. 163 - 176.

15. Ivanchenko I.A. et all Space-time distribution of normal and pathological human skin dielectric properties in the millimeter wave range // Electro and magneto biology. 1994. - № 13, - p. 15 - 25.

16. Shen Z.J., Birenbaum L., Chu A. at all. Simple method to measure power density entering a plane biological sample at millimeter wave length // Bioelectromagnetics. 1987. - V. 8, № 1. - p. 91 -103.

17. Sit'ko S.P. Conceptual Fundamentals of the Alive // Physics of Alive -Vol. 1,№ 1,1993.-p.5-21.

18. Sit'ko S.P. Medical Aspects of the quantum physics of the alive // Physics of the alive, 1996. V. 4, № 1 - p. 5 - 10.

19. Sit'ko S.P. Mkrtchian S.P. Introduction to Quantum Medicine. Kiev: Pattern, - 1994,-126p.

20. Sit'ko S.P. Tsviliy V. Electromagnetic model of the Human Organism's Electromagneti // Physics of the Alive. Vol. 5, №1, 1991. - p. 5 - 8.

21. Sit'ko S.P., Andreev E.A. Dobronravova I.S. The whole as a Result of Selforganization //Journal of Biological Physics. Vol. 16.1988. - p. 71 - 73.

22. Smith C.W. Coherence in living biological systems // Neural network world. -1994. V. 3. - p. 379 - 388.

23. Steel M.C., SheppardR.J. The dielectric properties of rabbit tissue, pure water and various liquids suitable for tissue phantoms at 35 GHz // Phys. Med. and Biol. 1988. - V. 33, № 4. - p. 467 - 471.

24. Tiller W.A. What do electrodermal diagnostic acupuncture instruments holly measure? // Journal of Acupuncture, 1987. V. 15, № 1, - p. 15 - 23.

25. Tuszynski J.A., Paul R., Chatterjec R. et all. Relationship between Frôhlich and Davydov models of biological order // Phys. Rev. 1984. - V. 30, №5.-p. 2660-2675.

26. Voll R. Twenty years of electroacupuncture diagnosis in Germany. A progress report // American journal of acupuncture, 1973. V. 1, № 3. - p. 7 -17.

27. Yamazaki K., Tajimi T. What is skin potential level? I I Psychophysiology, 1982. V. 9 - p. 650 - 652.

28. Абдулкершюв CA., Ермолаев Ю.М., Родионов Б.Н. Продольные электромагнитные волны (теория, эксперименты, перспективы применения). М.: Издательство Московского государственного университета леса, 2003г. - 172с.

29. Алдерсонс А.А. Механизмы электродермальных реакций. Рига: Зинатне, 1985г.-130с.

30. Алдерсонс А.А. Пространственно-временная интеграция кожногальванической реакции человека при термических, физических и умственно-эмоциональных нагрузках. Автореферат дис. канд. мед. наук. Л., 1983г.-24с.

31. Альберте Б., Брей Д., Льюис Д и др. Молекулярная биология клетки.-М.: Мир, 1987г.-Т.2-312с.

32. Ананин В.Ф. Рефлексология: теория и методы. Монография. М.: Издательство РУДН и Биомединформ, 1992г. - 168с.

33. Антонов В.Ф., Черныш A.M., Пасечник В.И. Биофизика. -М.:ВЛАДОС, 2000г. 288с.

34. Афромеев A.A., Протопопов A.A., Фильчакова В.П., Яшин A.A. Математические методы современной биомедицины и экологии. Тула: Издательство ТулГУ, 1997г. -223с.

35. Афромеев В.И., Привалов В.Н., Яшин A.A. Согласующие устройства гибридных и полупроводниковых интегральных СВЧ схем. -Киев: Наукова Думка, 1989г. 192с.

36. Балибалова E.H., Божанова Т.П., Голант Н.Б. и др. Низкочастотные колебания в клетках, генерирующие КВЧ-волны // Электронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ. 1991г. - Вып. 7. - с. 43 -45.

37. Балибалова E.H., Карташева В.М. Применение КВЧ-терапии в ветеринарной практике // Миллиметровые волны в медицине и биологии. 10 российский симпозиум с международным участием. Сборник докладов. М.: ИРЭ РАН. - 1995г. - с. 232 - 235.

38. Баньковский Н.Г., Короткое К.Г., Петров H.H. // Радиотехника и электроника, 1986г. Т.31, № 4, - с. 625 - 643.

39. Березовский В.А., Колотилов H.H. Биофизические характеристики тканей человека. Справочник для врачей диагностов. Киев: Наука Думка, 1990г.-224с.

40. Беркинблинт М.Б., Глаголева Е.Г. Электричество в живых организмах. М.: Наука, 1988г. - 288с.

41. Бессонов А.Е. Информационно-волновая терапия. Предпосылки // Миллиметровые волны в медицине и биологии. 1995г. - № 5. - с. 28 - 34.

42. Бецкий О.В. Избранные вопросы КВЧ-терапии в клинической практике. Введение в проблему. // Информационный сборник. М.: МО СССР.-1991г.-с. 166-180.

43. Бецкий О.В. Применение низкоинтенсивных электромагнитных миллиметровых волн в медицине // Миллиметровые волны в медицине и биологии. 1992г. -№ 1.-е. 5 -12.

44. Биофизические исследования собственных электромагнитных полей биообъектов: Монография / A.C. Новиков, A.A. Хадарцев, A.A. Яшин и др.; Под ред. Т.И. Субботиной и A.A. Яшина. Москва-Тверь-Тула: ООО «Издательство «Триада», 2007. - 194 с.

45. Бойкова О.И., Афанасьева Е.Г. Диагностические возможности термографии в условиях многопрофильной поликлиники // Тезисы доклада 4-ой Всесоюзной конференции «Тепловизионная медицинская аппаратура и ее применение». JI., 1988г. - с. 99 -100.

46. Бродал А. Ретикулярная формация мозгового ствола. М.: Наука, 1960г.-257с.

47. Брюхова А.К., Голант М.Б., Реброва Т.Б. Вопросы воспроизведения результатов эксперимента при исследовании действия ЭМИ нетепловой интенсивности мм-диапазона длин волн на живые организмы // Электронная техника СВЧ. 1985г. - № 8. - с. 52 - 57.

48. Брюхова А.К., Голант М.Б., Реброва Т.Б. и др. Измерение свойств культуры микроорганизмов под воздействием ЭМИ мм-диапазона длинволн и лазерного излучения // Электронная промышленность. 1985г. -Вып. 1. — с. 56-67.

49. Брюхова А.К., Двадцатова Е.А., Голант М.Б. Возможность регулировки жизнедеятельности организма при воздействии ЭМИ мм-диапазона // Сб. Биологическое действие ЭМП. Пущино. - 1989г. - с. 45.

50. Вельховер Е.С., Никифоров В.Г. Клиническая рефлексология. М.: Медицина, 1983г. - 353с.

51. Вержбицкая Н.И. Морфология акупунктурных точек кожи // Технические вопросы рефлексотерапии и системы диагностики. -Калинин: КГУ, 1987г. с. 35 - 41.

52. Вестерхофф X., Ван Даш К. Термодинамика и регуляция превращений свободной энергии в биосистемах. М.: Мир, 1992г. - 686с.

53. Вестник биофизической медицины, 1996г. № 1. - с. 2 - 7.

54. Вогралик В.Г., Вогралик М.В. Пунктурная рефлексотерапия. -Горький: Волго-Вятское книжное издательство, 1988г. 335с.

55. Вогралик В.Г., Вогралик М.В., Голованова М.В. Новый метод диагностики болезней. Горький: Волго-Вятское книжное издательство, 1986г.-92с.

56. Волченко В.Н., Дульнев Г.Н., Кулагин А.В. Измерение экстремальных значений физических полей человека-оператора // Вопросы медицинской электроники. Таганрог: ТРТИ, 1980г., №2, с 74 - 77.

57. Гайко Г.В., Вернигора И.П., Федотова КВ. и др. Квантовая медицина новое направление в комплексном лечении больных // Новое в ортопедии, травматологии и комбустиологии. -Ялта, 1997г. - с. 210 - 218.

58. Галушкин А.И. Сб. «Автоматическое управление и вычислительная техника». М.: Машиностроение, 1968, вып. № 9.

59. Галушкин А.И. Синтез многослойных систем распознавания образов. М.: Энергия, 1974. - 154 с.

60. Гапеев А.Б. Особенности действия модулированного электромагнитного излучения крайневысоких частот на клетки животных.

61. Автореферат дисс. канд. физ.-мат. наук. Пущино. Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 1997. - 21с.

62. Гапеев А.Б., Сафронова В.Г., Чемери Н.К., Фесенко Е.Е. Модификация активности перитонеальных нейтрофилов мыши при воздействии миллиметровых волн в ближней и дальней зонах излучателя // Биофизика. 1996г. - Т. 41, № 1. - с. 205 - 219.

63. Гапеев А.Б., Чемерис Н.К. Действие непрерывного и модулированного ЭМИ КВЧ на клетки животных. Часть II. Проблемы и методы дозиметрии ЭМИ КВЧ // ВНМТ 1999г. - Т. 6, № 2. - с. 39 - 45.

64. Гаряев П.П. Волновой геном. М.: Общественная польза, 1993. -280с. (Энциклопедия русской мысли. Т.5).

65. Гласс Л., Мэки М. От часов к хаосу: ритмы жизни. М.: Мир, 1991г.-248с.

66. Голант М.Б. Клетка как недовозбужденный резонансный генератор. Использование внешних когерентных и шумовых сигналов для ускорения перехода к режиму генерации // Миллиметровые волны в медицине: сб. ст. Т 2, 1991г. - с. 419 - 423.

67. Голант М.Б. Об успехах КВЧ-медицины // Миллиметровые волны в медицине и биологии. 11 российский симпозиум с международным участием. Сборник докладов. М.: ИРЭ РАН. - 1997г. - с. 8 - 9.

68. Голант М.Б. Радиофизический характер регулирования клетками динамики происходящих в них биохимических процессов, направленных на поддержание гомеостаза // Миллиметровые волны в медицине: сб. ст. Т 2, -1991г.-с. 424-428.

69. Головко В. А. Нейронные сети: обучение, организация и применение. М.: Радиотехника, 2001. - 256 с.

70. Головко Д.Б., Скрипник Ю.А., Маковская В.Ю., Яненко А.Ф. Прибор для регистрации ЭМВ биологических объектов. Заявка на изобретение № 98094812 от 14.09.98.

71. Гречин И.А. Некоторые вопросы методологии акупунктурной диагностики // Вопросы медицинской электроники. Таганрог: ТРТИ. -1984г.-Вып. 5.-с. 99-103.

72. Гречин И.А., Саламатов В.А. Анализ древневосточных концепций акупунктуры и проблема акупунктурной диагностики // Современные проблемы рефлекторной диагностики и рефлексотерапии. Ростов-на-Дону, 1984г.-с. 50-52.

73. Гуляев Ю.В., Годик Э.Э. Физические поля биологических объектов. // Вестник АН СССР, 1983, №8, с. 118 125.

74. Гуляев Ю.В., Маркое А.Г., Коренева Л.Г., Тарасов A.B. Динамическое ИК-тепловидение: возможности исследований мханизмов температурных реакций // Радиотехника, 1995г. № 9. - с. 78 - 81.

75. Гурвич A.A. Проблема митогенетического излучения как аспект молекулярной биологии. Л.: Медицина, 1968. - 240с.

76. Гурвич А.Г. Принципы аналитической биологии и теории клеточных полей. М.: Наука, 1990г. - 240с.

77. Давыдов A.C. Солитоны в молекулярных системах. Киев: Наукова Думка, 1984г. - 240с.81 .Девятков Н.Д., Голант М.Б., Бецкий О.В. Миллиметровые волны и их роль в процессе жизнедеятельности. М.: Радио и связь, 1991г. - 168с.

78. Девятков Н.Д., Голант М.Б., Бецкий О.В. Особенности медико-биологического применения миллиметровых волн. М.: Издательство института радиотехники и электроники РАН, 1994г. - 164с.

79. Девятков И.Д., Гуляев Ю.В., Белый Ю.Н., Кислое В.Я., Кислое В.В. Радиофизические основы и новая технология рефлексотерапии сиспользованием миллиметровых волн и компьютерной диагностики // Радиотехника, 1996г. № 9. - с. 17 - 25.

80. Дремучее В.А. Диагностика и лечение парадоксальных состояний удаленного органа // Миллиметровые волны в медицине и биологии. -1996г.-№7.-с. 43-45.

81. Дубров А.П., Пушкин В.Н. Парапсихология и современное естествознание. М.: СП «Соваминко», 1989г. - 280с.

82. Евтушенко С.К., Левченко А.Ю. Кирлианограммы в оценке состояния энергетики оператора-биоэнерготерапевта и выявлении патологии внутренних органов // Медико-технические аспекты рефлексодиагностики и рефлексотерапии. Харьков: ХОП ВНМТО, 1990г. -с. 47-48.

83. Егоров В.Н. Внешнее электрическое поле человека, механизм его возникновения и возможности использования в медико-биологических исследованиях. Диссертация кандидата биологических наук. Л, 1982г. -137с.

84. Емельянов Н.В., Шумилов В Д., Анчипольская Г.Т. Метод регистрации электрической активности кожи в диагностике состоянийорганизма // Современные проблемы рефлектодиагностики и рефлексотерапии: тезисы докладов. Ростов-на-Дону, 1984г. - с. 80 - 82.

85. Емельянова В.О., Кривоконь В.И., Титов В.Б. Биокоррекция. Модели, приборы, системы. Ставрополь: Пресса, 1997г. - 192с.

86. Жирмунский A.B., Кузьмин В.И. Третья система регуляции функций организма человека и животных система активных точек // Журнал общей биологии - 1979г. - № 2 - с. 170.

87. Иванов Ю.К История, теория и практика кожногальванических реакций у человека. Киев: Наукова Думка, 1974г. - 62с.

88. Иванченко И.А., Рудысо Б.Ф., Скопюк М.И., Човнюк Ю.В. Разработка физической модели дифференциального рефлектометра КВЧ-диапазона//Физика живого, 1996г. Т. 4, № 1, - с. 104-112.

89. Измерения в электронике // Справочник под ред. В.А. Кузнецова. -М.: Энергоиздат. 1987г. - 512с.

90. ИМАГО технологии. Омск, 2003г. - 97с.

91. Иоффе Т.П. Опыт применения миллиметровой терапии в комплексном лечении ряда нозологических форм // Миллиметровые волны в медицине и биологии. 1994г. - № 4. - с. 54 - 55.

92. Казначеев В.П., Михайлова JI.Il. Биоинформационная функция естественных электромагнитных полей на живую ткань // ТИНЭР 1980г. -Т. 68, № 1.-е. 140-147.

93. Катин А.Я. Миллиметровые волны, биологически активные точки и методы электропунктурной диагностики по Р. Фоллю // Миллиметровые волны в биологии и медицине. 1995г. - № 5. - с. 58 - 59.

94. Качан А.Т., Оболенский П.И., Богданов H.H. Анализ методов диагностики функциональных систем организма по точкам акупунктуры // Вопросы медицинской электроники. Таганрог, 1980г. - Вып. 2. - с. 40 -42.

95. Клилюнтович Ю.Л. Статистическая физика. М.: Наука, 1982г. -254с.

96. Кобозев Н.И. Исследование в области термодинамики процессов информации и мышления. М.: Издательство МГУ, 1971г. - 252с.

97. Колесников Г.Ф., Полубелов A.A. Применение мультиэлектродов и жидких кристаллов в исследованиях функциональных неоднородностей кожи // Вопросы медицинской электроники Таганрог: ТРТИ, 1977г. - № 1. — с. 166-169.

98. Колотилов H.H. и др. Внешнее низкочастотное электрическое поле человека // Проблемы бионики. М., 1984. вып. 32, с. 99 - 102.

99. Конев C.B., Маэ/суль В.М. Межклеточные контакты. Минск: Наука и техника, 1997г. - 234с.

100. Корнеевский H.A., Рудник М.И., Рудник Е.М. Энергоинформационные основы рефлексологии. Монография. Курск: Курский гуманитарно-технический институт, 2001г. - 236с.

101. Кузнецов А.П. Электромагнитные поля живых клеток в КВЧ-диапазоне // Электронная техника. Сер. 1 Электроника СВЧ. 1991г. -Вып. 7.-с. 3-6.

102. Кулик Е.Т. Биоэлектретный эффект. Минск: Наука и техника, 1980г.-112с.

103. Куротчепко СЛ., Луценко Ю.А., Новиков A.C. и др. Регистрация и обработка электромагнитного сигнала, отраженного от биологически активных точек организма // Вестник новых медицинских технологий. -2006 г.-Т. XIII,№ 1. — с. 161-164.

104. Леонидов ЕЛ., Самигуллин P.P., Газизова Л.Т. Электропунктурная диагностика без электрического воздействия // Современные проблемы рефлектодиагностики и рефлексотерапии: тезисы докладов. Ростов-на-Дону, 1984г.-с. 126-128.

105. Лобов Г.Д. Устройства первичной обработки микроволновых сигналов: физические принципы, анализ и синтез, применение. М.: Издательство Московского энергетического института, 1990г. - 256с.

106. Лощилов В.И. Информационно-волновая медицина и биология. -М.: Аллегро-пресс, 1998г.-256с.

107. Луценко Ю.А., Соколовский С.К, Яшин С.А., Яшин A.A. Электромагнитная терапия в стоматологии. Тула: Издательство тульского государственного университета, 2002г. - 228с.

108. Любищев A.A. О природе наследственных факторов. Пермь, 1925г.-118с.

109. Лян Н.В., Воторопин С.Ю. Миллиметровая терапия проекционной боли (фантома) // Миллиметровые волны в медицине и биологии. 1996г. - № 6. - с. 48 - 49.

110. Макац В.Г. К характеристике биоэлектропроводности кожи в области родимых пятен // Современные проблемы рефлекторной диагностики Ростов на Дону, 1984г. - с. 170 -172.

111. МариЖд. Нелинейные дифференциальные уравнения в биологии. Лекции о моделях. М.: Мир, 1983г. - 398с.

112. Меньшиков Л.И. Сверхизлучение и некоторые родственные явления // Успехи физических наук. 1999г. - Т. 169, № 2. - с. 113 - 154.

113. Методические рекомендации по применению миллиметровой терапии при различных нозологических формах. М.: Издательство института радиотехники и электроники РАН, 1992г. - 90с.

114. Миллиметровые волны в медицине: сб. ст. Тт. 1,2/ Под ред. Н.Д. Девяткова и О.В. Бецкого. М.: Издательство института радиотехники и электроники АН СССР. - 1991г. - 586с.

115. Мироимиков М.М. и др. Тепловидение и его применение в медицине. М.: Медицина. - 1981г. - 184с.

116. Молекулярная цитология. Методы физических исследований. -М.: Наука, 1990г.-224с.

117. Мусин Р.Ф. Электрические свойства эпидермиса. Автореферат дис. канд. физ-мат. наук. // ИРЭ АН СССР. М., 1985г. - 25 с.

118. Накатаны Е. Основы учения РИОДОРАКУ. М.: Мир, 1966г. -253с.

119. Нейрокомпьютеры в системах обработки сигналов. // Под ред. Ю.В. Гуляева и А.И. Галушкина. М.: Радиотехника, 2003. - 223 с.

120. Нефедов Е.И., Протопопов A.A., Семенцов А.Н., Яшин A.A. Взаимодействие физических полей с живым веществом. Тула: Издательство ТулГУ, 1995г. - 179с.

121. Нефедов Е.И., Протопопов A.A., Хадарцев A.A., Яшин A.A. Биофизика полей и излучений и биоинформатика. Ч. 1. Физико-биологические основы информационных процессов в живом веществе. -Тула: Издательство ТулГУ, 1998г. 333с.

122. Нечушкин А.И. Биокоррекция функциональных патологических состояний опорно-двигательного аппарата воздействием на активные зоны кожи. Автореферат дис. доктора медицинских наук. М., 1981г. - 29с.

123. Новиков A.C. Информационная модель взаимодействия внутренних органов биологического объекта с проекционными зонами кожного покрова // Электродинамика и техника СВЧ, КВЧ и оптических частот, Том XIV, Выпуск 1 2, Москва, 2006 г. с. 215 - 221.

124. Новиков A.C. Математическая модель точек акупунктуры // Электродинамика и техника СВЧ, КВЧ и оптических частот, Том XIV, Выпуск 1 2, Москва, 2006 г. с. 222-231.

125. Новиков A.C. Нейросетевой анализ сигналов собственных интегративных электромагнитных полей биологических объектов // Вестник новых медицинских технологий. 2007 г. - Т. XVII, № 1.-е. 121 -124.

126. Новиков A.C., Субботина Т.Н., Хадарцев A.A., Яшин A.A. Межорганизменный перенос физиологической информации в проходящем электромагнитном излучении // Вестник новых медицинских технологий. -2006 г. Т. XIII, № 1. - с. 155 - 157.

127. Новиков A.C., Субботина Т.Н., Яшин A.A. и др. Автоматизированный анализ физиологического состояния организма. // Автоматизация и современные технологии, № 7, 2005 г. с. 16 22.

128. Новиков A.C., Субботина Т.Н., Яшин A.A. и др. Воздействие электромагнитного излучения, прошедшего через биологические матрицы на организм // Нижегородский медицинский журнал, № 3, 2004 г. с. 182 — 185.

129. Новиков A.C., Субботина Т.Н., Яшин A.A. и др. Экспериментальные исследования электромагнитных полейбиологических объектов // Электродинамика и техника СВЧ, КВЧ и оптических частот, Том XII, Выпуск 1 2, Москва, 2004 г. с. 129 - 139.

130. Новиков A.C., Царегородцев И.А. Измерение собственного интегративного электромагнитного поля биологического объекта. // Вестник новых медицинских технологий 2004г. - Т. XI, № 1 - 2, с. 10 -13.

131. Новиков A.C., Яшин A.A. Биологически активные точки кожного покрова биообъекта как «контрольные точки» организма // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2006. - Т. 9: Физика и технические приложения волновых процессов. - С. 365.

132. Новиков A.C., Яшин A.A. Принципы проектирования радиометров собственного интегративного ЭМП организма человека // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2006. - Т. 9: Физика и технические приложения волновых процессов. - С. 384.

133. Новиков A.C., Яшин М.А. Регистрация собственного электромагнитного поля биообъекта по отраженному КВЧ-сигналу. Тезисы доклада XXX международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения», Т. 6., Москва, 2004г. с. 30-31.

134. Новиков A.C., Яшин С.А. Методы вейвлет-анализа в электромагнитобиологии // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2006. - Т. 9: Физика и технические приложения волновых процессов. - С. 387.

135. Новосельцев В.Н. Организм в мире техники: кибернетический аспект. М.: Наука, 1988г. - 192с.

136. Петракович Г.Н. Биополе без тайн: критический разбор теории клеточной биоэнергетики // Русская мысль. 1992г. - № 2. - с. 60 - 71.

137. Петракович Г.Н. Квантовые механизмы в энергетике живой материи // Вестник новых медицинских технологий. 1999г. - Т. 6, № 1. -с. 156 - 160; Т. 7, № 2. - с. 163 - 169.

138. Подшибякии А.К. Значение активных точек кожи для эксперимента и клиники. Автореферат диссертации доктора медицинских наук. Киев, 1960г. - 31 с.

139. Портнов Ф.Г. Электропунктурная рефлексотерапия. 2-е изд. -Рига: Зинатне, 1988г. - 352с.

140. Приборы семейства «AURUM». Омск, 2003г. - 69с.

141. Протопопов A.A. Физико-математические основы теории продольных электромагнитных волн. // Под ред. Е.И. Нефедова и A.A. Яшина. Тула: Изд-во ТулГУ, 1999. - 110 с.

142. Рефлексопрофилактика утомления (Биоэлектростимуляция акупунктурных зон, методика проведения и физико-химические основы генерации тока биологическими системами). Винница: Винницкий государственный педагогический институт, 1988г. - 50с.

143. Родштат И.В. Вопросы объективизации некоторых дискуссионных психофизиологических феноменов, предположительно модулируемых КВЧ-воздействием / Препринт № 2 (602). М.: Издательство института радиотехники и электроники РАН. - 1995г. -23с.

144. Родштат И.В. Некоторые вопросы терминальных состояний процесса смерти и субстанций человека в контексте КВЧ-терапии / Препринт № 3 (591). М.: Издательство института радиотехники и электроники РАН. - 1994г. - 23 с.

145. Родштат И.В. Обсуждение диагностической проблемы диссемированного внутрисосудистого свертывания крови в контексте КВЧ-терапии // Вестник новых медицинских технологий. 1994г. - Т 1, № 2.-с. 34-41.

146. Ромаданов А.П., Богданов Г.Б., Лященко Д. С. Первичные механизмы действия иглоукалывания и прижигания. Киев: Вища школа, 1984г.-112с.

147. Ромен A.C. Самовнушение и его реакция на организм человека. -Алма-Ата: Прогресс, 1970г.- 199с.

148. Рубин А.Б. Биофизика: в 2 т. Т. 2. М.: Книжный дом «Университет», 2000г. - 468с.

149. Рязанов М.И. Электродинамика конденсированного вещества. -М.: Наука, 1982г.-254с.

150. Рязанов М.И. Электродинамика конденсированного вещества. -М.: Наука, 1984г.-123с.

151. Савина Л.В. Влияние камеры из металлической сетки на электрическую активность сердца, биологически активные точки и кровенаполнение сосудов головного мозга // Вопросы медицинской электроники. Таганрог: ТРТИ, 1981, вып. 3 - 167с.

152. Сеет внутри нас // Наука и жизнь 1988г. -№ 10 - с. 153.

153. Сергеев A.B., Субботина Т.И., Яшин A.A. Информационная медицинская биофизика (теория, эксперимент, применения). Тула: Тульский полиграфист, - 2002г. - 428с.

154. Силантьев А.Ю., Родионов Б.Н., Алешенков М.С. Электромагнитные системы в сложных технических системах. М.: Издательство Московского государственного университета леса, 1998г. -254с.

155. Ситъко СЛ. Способ микроволновой резонансной терапии С.П. Ситько. Патент Украины от 15.03.94.

156. Ситько СЛ., Гижко В.В. Про микроволновое когерентное поле и природу китайских меридианов // в доп. АН УССР. Сер. Б. 1989г. - № 8. -с. 73-76.

157. Ситъко СЛ., Скрипник Ю.А., Япепко А.Ф. Аппаратное обеспечение современных технологий квантовой медицины. Под общей ред. С.П. Ситько. Киев: Издательство «ФАДА ЛТД», 1999г. - 200с.

158. Ситько СЛ., Скрипник Ю.А., Япепко А.Ф. Экспериментальное исследование излучения некоторых объектов в мм-диапазоне // Физика живого. -1998. Т. 6, № 1. - с. 15 -18.

159. Ситько СЛ., Япепко А.Ф. и др. Прямая регистрация неравновесного электромагнитного излучения человека в мм-диапазоне // Физика живого, Т.5, №2,1997г. с. 60.

160. Скрипник Ю.А. Измерительные устройства с коммутационно-модуляционными преобразователями. Киев: Выща школя, 1975г. - 256с.

161. Скрипник Ю.А. Модуляционные измерения параметров сигналов и цепей. М.: Советское радио. - 1975г. - 320с.

162. Скрипник Ю.А., Перегудов С.Н., Япепко А.Ф. Радиометрическая система для исследования излучений биологических объектов // Физика живого. 1998г.-Т. 6.,№ 1.-е. 19-22.

163. Скрипник Ю.А., Яненеко А.Ф. Нулевой модуляционный радиометр. Заявка на изобретение № 28063310 от 24.06.98.

164. Скрипник Ю.А., Яненко А.Ф. Дифференциальный радиометр. Заявка на изобретение № 98084261 от 4.08.98.

165. Скрипник Ю.А., Яненко А.Ф. Одноканальный радиометр. Заявка на изобретение № 98031308 от 16.03.98.

166. Скрипник Ю.А., Яненко А.Ф. Способ определения биологически активных радиочастот и прибор для его реализации. Заявка на изобретение №97073630 от 08.07.97.

167. Скрипник Ю.А., Яненко А.Ф. Способ определения энергетических меридианов в биологических объектах. Заявка на изобретение № 99031323 от 11.03.99.

168. Скрипник Ю.А., Яненко А.Ф., Иващенко В.О. Прибор для измерения сдвига фаз в отраженных КВЧ-колебаниях. Заявка на изобретение № 97115579 от 20.11.97.

169. Способ диагностики патологических изменений в организме человека. А61В5/05, ru, 1998г.

170. Способ диагностирования состояния организма человека. А61В5/04, ru, 1998г.

171. Способ и устройство для измерения электромагнитного поля, генерируемого живыми телами, для генерирования такого поля, а также для оказания воздействия на тела (лечения) при помощи такого поля НИ 93/00043 от 27.07.03.

172. Способ и устройство для исследования состояния биообъекта. А61В8/13, ru, 1994г.

173. Субботина Т.И., Туктамышев И.Ш., Xadapifee A.A., Яшин A.A. Введение в электродинамику живых систем. Тула: Издательство Тульского государственного университета, - 2003г. - 440с.

174. Субботина Т.И., Туктамышев И.Ш., Яшин A.A. Электромагнитная сигнализация в живой природе. Тула: Гриф и К, -2003г.-318с.

175. Судаков К.В. Общая теория функциональных систем. М.: Медицина, 1984.-225с.

176. ТасакиН. Нервное возбуждение. М.: Мир, 1971г. - 222с.

177. Телеуханов С. О суточной динамике оптических и электрических свойств биологически активных точек кожи человека и животных. Автореферат дис. канд. биологических наук. Алма-Ата, 1981г. -26с.

178. Теппоне М.В. КВЧ-пунктура-М.: Логос, 1997г.-314с.

179. Торнцев Ю.В., Куделъкин С. А. Внешние инфранизкочастотные электромагнитные поля организмов // Электромагнитные поля в биосфере.- 1984г., Т. 1, с. 125 -132.

180. Троиг{кий B.C. СВЧ-термография. Состояние и перспективы // Вопросы медицинской электроники. Таганрог: ТРТИ, 1986г. - Вып. 6. -с. 117-119.

181. Устройство для КВЧ-облучения биообъекта с регистрацией отклика организма биообъекта. A.C. № 1489545, НОЗВ 7/14 с приоритетом от 1988г.

182. Филимонов И.Н. Ретикулярная формация // БМЭ, 2-е изд. М., 1962г. - Т. 28. - с. 521 -542.

183. Хадарцев A.A., Яшин A.A. Новые медицинские технологии лечения заболеваний внутренних органов и их аппаратурное обеспечение // Вестник новых медицинских технологий. 1996г. - Т. 3, № 2. - с. 6 - 9.

184. Хижняк H.A. Интегральные уравнения макроскопической электродинамики. Киев: Наукова Думка, 1986г. - 280с.

185. Холодов А.Ю., Шило М.А. Электромагнитные поля в нейрофизиологии. М.: Наука, 1979г. - 168с.

186. Храчков В.В., Сазанов В.В. Применение тепловидения в условиях больницы скорой помощи // Тезисы доклада 4-ой Всесоюзной конференции «Тепловизионная медицинская аппаратура и ее применение». -Л., 1988г.-с. 100- 102.

187. Ченоуменко A.M., Майбородин A.B. Измерение параметров электронных приборов сантиметрового и миллиметрового диапазона волн.- М.: Радио и связь, 1986г. 65с.

188. Чернавский Д.С., Хурггш Ю.И., Шнолъ С.Э. О кооперативных явлениях в биологических макромолекулах / Препринт № 185. Москва: ФИАН. - 1986г. - 53с.

189. Черных C.B. Сверхпроводящие измерители слабых магнитных полей для биологических исследований // Вестник новых медицинских технологий. 2000г. - Т. 7, № 2. - с. 127 - 130.

190. Чернышев A.A., Яшин A.A. Датчики для регистрации и автоматизированного анализа электромагнитного поля биообъекта // Автоматизация и современные технологии. 2001г. - № 9, - с. 8 - 12.

191. Чиграй Е.С., Яременко Ю.Г. Динамика коэффициента отражения миллиметровых волн от кожи при КВЧ-воздействии // Сб. докладов II Российского симпозиума «Миллиметровые волны в медицине и биологии». М.: ИРЭ РАН. - 1997г. - с. 192 - 193.

192. Чиркова Э.Н. Волновая природа регуляции генной активности: живая клетка как фотонная вычислительная машина // Русская мысль. -1992г.-№2.-с. 29-41.

193. Чиркова Э.Н. Иммуноспецифичность волновой информации в живом организме. -М.: Новый центр, 1999г. 304с.

194. Щукин С.И. Локальные электрические поля в неоднородных биотканях при электрофизической стимуляции // Медико-технические проблемы рефлексотерапии и оценки функциональных состояний. -Калинин: КПИ, 1987г. с. 104 -108.

195. Яненко А.Ф. Оценка точности измерения мощности излучения медицинской аппаратуры КВЧ-диапазона // Труды 1-ой научно-практической конференции «СКИТ-97». Мукачево, 1997г. - Т. 1.-е. 167 -169.

196. Яшин A.A. Информационно-полевая самоорганизация биосистем // Вестник новых медицинских технологий. 2000г. - Т. 7, №2. - с. 50 - 55.