автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Разработка и исследование методов анализа и синтеза элементов систем управления чрезкожной электростимуляцией

004617493

>

! (х > На правах рукописи

/

I

КРАВЧЕНКО Анатолий Борисович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ У ПРАВЛЕНИЯ ЧРЕЗКОЖНОЙ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИЕЙ

Специальность:

05.13.05 Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 6 ДЕН 2010

Таганрог - 2010

004617493

Работа выполнена в Технологическом институте Южного федеральной университета в г. Таганроге.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор,

Финаев Валерий Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

Самойлов Леонтий Константинович

кандидат технических наук, доцент, Гусев Борис Алексеевич

Ведущая организация: Лечебно-оздоровительный центр (ЛОЦ)

при Южно-Российском государственном университете экономики и сервиса (ЮРГУЭС) (г. Шахты)

Защита состоится «29» декабря 2010 г. в 10-20 часов на заседании специализированного совета Д 212.208.21 по защит диссертаций при Южном федеральном университете по адресу: пер. Некрасовский, 44, ГСП-17А, 347928, г. Таганрог, Ростовская область, аудитория Д-406.

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке Южного федерального университета по адресу: ул. Пушкинская, 148, г.Ростов-на-Дону, 344400.

Автореферат разослан «26» ноября 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.208.21 доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В современном мире количество отрицательно влияющих на здоровье человека факторов становится все больше и больше. Организм человека перестает успевать самовосстанавливаться и пополнять свой энергетический запас. Иммунитет не справляется и не успевает обучаться распознанию новых возникающих ситуаций, в которых необходимо его вмешательство. Вопреки пополнению и расширению медикаментозного запаса аптек, медикаментозные методы лечения оказываются малоэффективными. Угнетение лекарствами естественных механизмов в результате решения проблем со здоровьем приводит к развитию новых, порой более серьезных проблем.

Все это требует поиска новых сочетаний методов лечения, когда совместно с медикаментозными методами применяются медицинские приборы, реализующие различные виды электролечения.

Опыт применения аппаратов серии СКЭНЛР в клинической практике показал, что при лечении одиих и тех же заболеваний воздействие на одни зоны приводит к быстрой активизации механизмов самовосстановления и развитию длительного и стойкого лечебного эффекта, а воздействие на другие зоны вызывает более медленное формирование реакции организма и дает менее длительную ремиссию.

Эффективность применения аппаратов электролечения во многом определяется развитием методов и специализированных средств диагностической поддержки, которые бы давали объективную информацию о состоянии пациента, способствующую успешному решению задачи локализации зон воздействия для электростимуляции, правильной постановке и достижению целей лечения.

С целью повышения качества и скорости лечения, необходима такая , разработка приборов, в которых будет предусмотрена автоматизация, позволяющая обеспечивать максимально эффективный результат лечения.

Диагностика живых тканей - весьма сложная и специфичная задача. Все операции, проводимые на живом организме, не должны вредить его здоровью. Проводимое исследование или лечение должно быть максимально эффективными и не изменять физиологическое состояние организма без вмешательства центральной нервной системы.

Конечная цель создания автоматизированных приборов электролечения состоит в разработке методов моделирования и исследования систем и устройств управления чрезкожной электро-нейро-стимуляцией, отличающихся адаптацией к изменениям в биологических объектах. Электростимуляция в рамках такого подхода вызывает минимальные изменения в обрабатываемом участке кожного покрова и близлежащих тканях, что позволяет повысить эффективность процесса лечения.

Объектами исследования являются методы анализа и синтеза элементе) и устройств систем управления воздействием стимулирующих импульсов н биоткани организма человека.

Методологическую основу работы составляет концепция системности суть которой - представление и исследование процессов электростимуляци организма человека электрическими импульсами в системном аспекте Объекты рассматриваются одновременно, как одно целое (система) функционирующие, как самостоятельные объекты, но в тесно информационном взаимодействии друг с другом и внешней средой. I экспериментальных исследованиях применялось моделирование на ЭВМ.

Диссертация посвящена разработке методов моделирования i исследования систем управления для чрезкожной электростимуляции изменений импеданса кожного покрова организма человека, проектировании систем управления параметрами электростимулирующих импульсов отличающихся адаптацией к изменениям в биологических объектах, чк позволяет повысить эффективность процессов электролечения. Эп определяет и подтверждает актуальность исследований диссертационно! работы.

Степень разработанности темы. Значительный вклад в развитие электролечения виесли такие известные ученые, как С.А. Бруштейн

A.Е. Щербак, Е.А. Нильсен, Э.Д. Тыкочинская, A.B. Рахманов, H.H. Богданов

B.C. Улащик, Г.LT. Григоря, Л.Д. Кисловский и многие другие.

В области системного анализа и системотехники работали и работают такие ученые, как J1. Берталанфи, С.А Валуев., Е.С. Венцель, В.Н. Волкова Е.Г. Гольштейн, Э. Квейд, М. Месарович, B.C. Михалевич, H.H. Моисеев,

C. Оптнер, Ф.И. Перегудов, Л.Г. Раскин, В.Н. Садовский, И. Такахара, А.И. Уемов, A. Taxa Хемди, А. Холл, Д.В. Юдин, С. Янг и многие другие.

Цель диссертационной работы состоит в разработке методов моделирования и исследования систем управления для электростимуляции.

Основные задачи исследования. Для достижения поставленной цели решены следующие основные задачи:

- разработана концепция системного исследования устройств и систем управления в приборах электролечения;

- выполнен анализ наблюдаемости в системах управления электростимуляцией с применением частотных и злектроемкостных методов исследования биотканей;

- разработана модель выходного контура электростимулятора с включенной нагрузкой в виде эквивалентных схем замещения кожного импеданса;

- разработан метод параметрической идентификации моделей замещения биологических объектов во временной области, на основе анализа электрических моделей замещения кожного импеданса;

-разработаны модели источников биологической обратной связи и алгоритмы функционирования устройств параметрической идентификации биологических объектов;

-разработан метод проектирования и на основе этого метода системы управления процессом электростимуляции с учетом сигналов биологической обратной связи.

Методы проведения исследования. В диссертационной работе использованы методы системного анализа, методы функционального анализа, теория электрических цепей, методы биомедицинских применений источников электрического тока.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

- метод проектирования систем управления с обратной связью по биологическим параметрам, отличающийся ее декомпозицией на разработку устройства определения параметров существующих моделей кожного покрова человека, контроля и определения параметров стимулирующих импульсов;

- метод формализации процесса электростимуляции, отличающийся анализом функционирования системы управления электростимуляцией и позволяющий учесть адаптационные свойства организма человека к воздействию на него последовательности импульсов электрического тока;

- метод определения параметров электрических сигналов злектростимуляции кожного покрова человека, позволяющий выбрать рациональный режим воздействия последовательности импульсов на пациента и отличающийся простотой аппаратных решений.

Практическая ценность состоит в применении полученных результатов для создания специальных приборов для электростимуляции, которые могут быть также применены в программно-аппаратных системах медицинских учреждений.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и результатов, сформулированных в диссертации, подтверждается результатами экспериментов на электрических моделях замещения биологических объектов, логическими выводами, публикациями работы на региональных и внутривузовских научно-технических конференциях.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты работы внедрены в ЗАО ОКБ «РИТМ», Филиале №3 МУЗ «Городская поликлиника №1», а также использованы при выполнении госбюджетной НИР «Разработка и исследование методов аналитического синтеза интеллектуальных систем принятия решений и многокритериального управления в условиях неопределенности на основе современных информационных технологий», шифр 12154, выполняемой Технологическим институтом Южного федерального университета в г. Таганроге. Кроме того, результаты работы использованы в учебном процессе кафедры систем автоматического управления Технологического института Южного федерального университета.

Апробация результатов работы. Научные и практические результаты, полученные в диссертации, изложены в двенадцати печатных работах, использованы при подготовке и чтении лекций, постановке лабораторных работ, а также получено положительное заключение о выдачи патента на изобретение.

Основные результаты докладывались и обсуждались на Международной научной конференции «Цифровые методы и технологии», (Таганрог, 2005), III Всероссийской научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Информационные технологии, системный анализ и управление», (Таганрог, 2005), 14-й Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика», (Москва, 2007), Международной научной конференции «Проблемы развития естественных, технических и социальных систем» (ПРС-2007), XX Всероссийской научно-технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов «Биомедсистемы-2007», (Рязань, 2007), Международной научной конференции «Проектирование новой реальности», (Таганрог, 2007), IX Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов "Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления", (Таганрог, 2008), Всероссийской научной конференции «Современные исследовательские и образовательные технологии» (СИОТ-10), (Таганрог, 2010).

Публикация. По теме диссертационной работы опубликовано пятнадцать печатных работ, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендуемых ВАК для опубликования результатов диссертационной работы и один патент на изобретение. Все результаты, представленные в диссертационной работе, получены автором лично. В совместных научных публикациях имеет место неделимое соавторство.

Структура и объем работы. Диссертация содержит 178 страницы машинописного текста, включая введение, 4 раздела, заключение, четыре приложения на 15 страницах, список источников из 121 наименований, 56 рисунков, 5 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель исследования, научная новизна, практическая ценность работы, основные положения, выносимые на защиту, достоверность и обоснованность научных положений диссертации, апробация работы, кратко рассмотрено содержание разделов диссертации.

В первом разделе диссертации разработана концепция системного исследования устройств и систем управления в приборах электролечении. Рассматривая электролечение, как процесс воздействия системой управления (прибор электролечения) на объект управления (организм человека), получено определение системы «прибор электролечения - организм

человека», которое соответствует концепции системного аналитического исследования процессов функционирования сложных систем.

Системой управления электролечением, как процессом воздействия системы управления на объект управления является прибор электролечения, а в качестве объекта управления рассматривается организм человека.

Сформулировано определение электролечения с позиций системного анализа:

Н. £>/?, В, Си, ЛТ, N. ЬЫ>. (1)

Где: -А=,'а!}, ¡е1={1,2,...,п} - множество элементов «новой» системы, представляющей собой альянс «прибор электролечения - организм человека»;

<2А - множество свойств элементов; Я={г)}, }еЗ={],2.....ш) - множество

функциональных и информационных связей между элементами системы;

- множество свойств связей элементов; В -вектор конструктивных параметров системы; 2- цель или совокупность целей, обеспечивающая достижение желаемого состояния организма человека; (/-условия целеобразования; ЛТ- интервал времени, в течение которого будет существовать система; N - наблюдатели или лица (лечащие врачи), принимающих решения; ЬЫ - язык общения наблюдателей.

Системное определение (1) имеет существенное значение для решения задач моделирования системы «прибор электролечения - организм человека».

Система электролечения может быть охарактеризована многими признаками и иметь место в разных классификациях, каждая из которых может оказаться полезной при выборе методов моделирования.

Рассмотрено понятие цели при электролечении, которое может быть описано в различных терминах.

Определены понятия равновесия, устойчивости, самоорганизации системы «прибор электролечения - организм человека». Сделан вывод, что система электролечения относится к открытым системам.

Система электролечения характеризуется набором параметров и закономерностями, которые выявляются при проведении терапии путем изучения с помощью некоторых правил достаточно представительной выборки компонентов, характеризующих объект и процесс электролечения.

Рассмотрены закономерности систем электролечения: эмерджентность, коммуникативность, иерархичность, историчность, самоорганизация и эквифинальность.

Произведен анализ основных понятий классической теории управления применительно к системам электролечения, результаты которого учитываются в последующих разделах при работе над диссертацией.

Приведено содержательное описание процесса электростимуляции, рассмотрены механизмы действия электрофизических факторов на организм и задачи их лечебно-профилактического использования. Содержательное описание действия электростимуляции и реакции организма на различные электрофизиологические факторы указывает на сложность и неоднозначность результатов работы биологических систем организма.

Во втором разделе произведен анализ наблюдаемости в системах управления чрезкожной электростимуляцией. Сформулированы задачи медико-биологических исследований, в частности электрофизиологических методов исследований биологических объектов.

Рассмотрены особенности и схемы подключения биологических тканей к источникам тока и напряжения при электролечении или проведении исследований. Выполнен анализ общих принципов и методов медико-биологических исследований.

Инструментальные средства медико-биологических исследований представляют собой совокупность приборов, аппаратов, систем и программно-аппаратных комплексов, в которых реализуются физические и физико-химические методы исследования различных биологических объектов.

Одним из наиболее распространенных вариантов проведения

исследования является применение частотных методов исследования

биотканей. Такие методы просты в использовании и основываются на

построении модели кожи посредствам измерения комплексного

сопротивления 2( ¡а> ) на разных частотах <у (к = 1,2,3,...) и по отсчетам " к '

Z{j,o}|¡) = r(oll) + ]х((:>к), по которым конструируют модель в виде последовательного соединения элементов /? и С:

Д=г(ю„), =©,*(©> (2)

Диапазон частот, в котором производится измерение импеданса, выбирается исходя из частотного диапазона применимости модели.

Особенность явления биоэлектрического импеданса состоит в том, что составляющие импеданса в частотной области являются нелинейными. Поэтому для моделирования в виде электрической эквивалентной схемы данная частотная зависимость определяется комбинацией резистивных и емкостных элементов.

Идентификация реализуется на основе тестирования объекта с помощью воздействий, позволяющих определить его передаточную функцию. По реакции на тестовое воздействие находятся частотные характеристики объекта, и составляется передаточная функция.

Для линейной стационарной системы связь реакции ц(г) и входного воздействия /(г) определена следующим соотношением:

ы(г) = Р(т>(/- г)аг - (3)

о

Интеграл свертки (3) представляется в частотной области: где 2{]со) - импульсная переходная функция системы.

Используя вычислительный метод прямой подгонки E.Levy, получаем соотношение между напряжением и током:

Переходя от изображений к оригиналам, получаем модель процессов, описывающих явление биоэлектрического импеданса с помощью уравнений вход - состояние - выход:

Выявлены значимые недостатки частотного метода построения моделей биологических объектов. Использование данного метода подразумевает воздействие на биологический объект сигналом с широким частотным диапазоном. При этом на разных частотах биообъект обладает различными ярко выраженными характеристиками, например с увеличением частоты уменьшается активно-емкостная составляющая, что резко сужает область применения частотного метода исследования.

Другой распространенный метод медико-биологических исследований основывается на регистрации некоторого характерного электрического параметра системы, образованной исследуемым объектом и воспринимающим органом первичного измерительного преобразователя прибора. Данный метод измеряет емкостную составляющую исследуемого объекта.

Известно два варианта выполнения электроемкостных исследований: диэлектрография, при которой объект исследования располагается между двумя пластинами конденсатора, служащего воспринимающим органом прибора; и конденсаторная плетизмография, при реализации которой объект является одной их пластин конденсатора, при этом регистрируется изменение положения поверхности объекта (органа или организма) относительно неподвижного электрода.

Основные преимущества электроемкостной регистрации по сравнению с другими методами исследования физиологических процессов в организме сводятся к возможности исследования этих процессов в естественных для объекта условиях, при этом артерии и ткани не испытывают давления со стороны элементов измерительного преобразователя; использованию ничтожных интенсивностей токов, которые не оказывают воздействия на объект. Методы электроемкостной регистрации отличаются высокой чувствительностью, просты и доступны и при этом они легко сочетаются с другими (в том числе и электрофизиологическими) методами исследований.

Электроемкостные методы исследования позволяют получить лишь приближенные модели замещения биологических объектов, недостаточные для проведения полноценных медико-биологических исследований.

(5)

Q' = AQ+i{t\ u(i) = CQ + d0i(t)

(6)

Разработан метод идентификации моделей биообъектов во временной области, позволяющий получить полноценную, несложную параметрическую модель объекта за минимальное время воздействия на объект исследования (менее 50 микросекунд), при этом, не внося значимых изменений в состояния биообъекта. Временные методы синтеза применяют импульсное зондирование и свободны от ограничений частотных методов.

Разработанный метод параметрической идентификации электрических моделей замещения биологических объектов во временной области состоит из трех этапов.

На первом этапе - выбирается способ включения биологического объекта в измерительную цепь. В зависимости от места присоединения двухполюсной модели к ОУ измерительной цепи, возможно четыре варианта включения, каждый из которых имеет свою специфику работы.

-С

Рис. 1.

На рис. 1 проиллюстрирована суть задачи, где: элементы #7, ЯЗ, С1 ~ электрическая схема замещения биологического объекта; ИЗ - добавочное сопротивление; ¿// - напряжение зондирующего импульса; 112 - выходное напряжение измерительной цепи на операционном усилителе.

На втором этапе - на вход подается опорное напряжение, после чего выполняется снятие выходных характеристик. Воздействие представляет собой прямоугольный скачок напряжения (прямоугольный импульс) X = £/,0) = Е-1(/), где Е - высота скачка, 1(/) - единичная функция Хевисайда.

Напряжение и2(1) на выходе измерительной цепи, нормированное по условию (-Е) для инвертированных операционных усилителей, и по уровню

Е для не инвертирующих операционных усилителей, принимаем за математическую модель реакции операционного усилителя.

На третьем этапе - используем ответную реакцию измерительной цепи на зондирующее воздействие для параметрического синтеза электрических моделей замещения биообъектов.

Метод может быть реализован на любом доступном микроконтроллере и на нескольких операционных усилителях.

В третьем разделе выполнено моделирование выходного контура электростимулятора с включенной нагрузкой в виде эквивалентной электрической схемой замещения биологического объекта.

Для решения задач моделирования и синтеза узлов выходного контура элеткростимуляторов выполнем анализ назначений базовых элементов приборов СКЭНАР и получено их математическое описание, используемое для решения задач моделирования процессов, протекающих в выходном контуре при взаимодействии электростимулятора с биологическим объектом.

Формализован процесс синтеза математической модели контура стимулятора с включенной нагрузкой в виде электрических моделей замещения биологических объектов.

Для предложенной схемы замещения выходного контура электростимулятора с включенной нагрузкой в виде электрической схемы замещения биологического объекта произведен расчет переходных процессов с учетом граничных условий.

Наибольший интерес представляют процессы, проходящие после завершения импульса накачки, что соответствует случаю с ненулевыми начальными условиями.

Искомое значение выходного напряжения будет вычисляться по следующей формуле:

о,£)/га({)-

А/"*!)

'((-д^+ЫЬ+Ш

где

а2=ип(0)+(Ц2'М-

а3 = и<:М^п + 0 + /^Г1(0)+(112/,(0)),

ЯЛ,2

л, =

Ь, -

К2Ь]2 с,

+ як12яя2-

(7)

(8) (9)

(10)

(11)

(12) (13)

По полученному математическому описанию выполнено моделирование выходного стимулирующего сигнала с заданными начальными условиями.

По результатам моделирования приведены диаграммы, демонстрирующие поведение выходного сигнала в зависимости от изменения параметров используемых моделей замещения кожного импеданса. Сделан вывод об адекватности полученной математической модели выходного контура.

В результате проведенных исследований разработан метод оценки адекватности моделей биологических объектов, основанный на анализе

частоты и периода стимулируюшего сигнала, имеющего форму затухающего колебания.

Метод состоит из следующих этапов.

На первом этапе в приборах электростимуляции используется метод параметрической идентификации электрической модели замещения биологического объекта. Рассчит анные значения /?|,/?.,. С сохраняются в

памяти микропроцессора.

На втором этапе электростимулятор генерирует выходной стимулирующий сигнал. В выходном контуре с включенной нагрузкой формируется колебательный процесс, период и частота колебаний которого зависят от емкостной, индуктивной и резистивной составляющей

подключенной нагрузки. Период и частота и Тд действующего

стимулирующего сигнала измеряются и сохраняются в памяти микропроцессора.

На третьем этапе рассчитывается частота и период колебаний в выходном контуре. Индуктивность катушек трансформатора остается неизменной. Сопротивление резистора /?, электрической модели замещения биообъекта формирует ток цепи, а сопротивление резистора Л, является основной составляющей коэффициента затухания. Емкостная составляющая схемы замещения изменяет частоту и период колебаний.

На четвертом этапе для проверки точности полученных значений, по частоте свободных колебаний, находим зависимость собственной частоты образованного контура от параметров модели. Рассчитанные значения частоты и периода сравниваются с частотой и периодом действующего стимулирующего сигнала. При корректном определении параметров модели расчетные значения частоты и периода совпадают с реальными значениями, что подтверждает адекватность полученной параметрической модели.

В четвертой разделе разработан метод проектирования и алгоритмы работы систем управления электростимуляцией.

Метод проектирования отличается декомпозицией задачи проектирования на задачу разработки устройства определения параметров электрических моделей замещения биологических объектов, устройства контроля параметров стимулирующего импульса, устройства вычисления параметров стимулирующего импульса, причем разработка устройств определена моделями функционирования системы управления электростимуляцией, а устройства интегрируются в существующие приборы электролечения

По методу параметрической идентификации электрических моделей замещения биологических объектов во временной области, рассмотренному во второй главе, разработано устройство, основанное на принципе анализа характера изменения напряжения, снимаемого с выхода измерительной цепи устройства электростимуляции. В качестве математического метода выбран метод наименьших квадратов.

Для контроля параметров стимулирующего импульса разработано устройство контроля параметров стимулирующего импульса. Устройство выполняет непрерывный контроль тока и напряжения, в выходной цепи прибора электростимуляции.

Для определения частоты колебаний и длительности пиков выходного стимулирующего сигнала, имеющего свободные колебания, разработано устройство вычисления параметров стимулирующего импульса.

Сделан вывод о необходимости разработки полнофункционального микроконтроллерного устройства управления процессом электростимуляции с использованием разработанных вычислительных устройств.

Разработана структурная (рис. 4) и электрическая принципиальная схемы системы управления двух канальным электростимулятором.

Рис. 4.

Разработаны алгоритмы функционирования как системы управления электростимуляцией в целом, так и устройства определения параметров электрических моделей замещения, устройства контроля параметров стимулирующего импульса, устройства вычисления параметров стимулирующего импульса, позволившие перейти к их схемной реализации.

Управление процессом электростимуляции осуществляется за счет изменения длины управляющего импульса, подаваемого на вход выходного блока электростнмулятора. В качестве источника обратной связи используются параметры элементов электрической модели замещения биологических объектов.

Разработаны способы интеграции предложенных устройств в уже существующие приборы электролечения. По результатам работы изготовлен и протестирован опытный образец системы управления чрезкожной электро-нейро-стимуляцией. Приведены некоторые результаты применения электростимулятора в лечебной практике.

Заключение содержит выводы о работе.

В приложении приведены технические характеристики и современное состояние разработок приборов класса СКЭНАР, запатентованные устройства электростимуляции, реализованные на основе микропроцессорной техники, электрическая принципиальная схема системы управления устройством для чрезкожной электро-нейро-стимуляции и описание опытного образца системы управления, реализованной на микроконтроллере.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В работе получены следующие основные научные результаты:

1) разработан метод параметрической идентификации моделей замещения биологических объектов во временной области;

2) формализован процесс получения математической модели выходного блока электростимулятора с включенной нагрузкой в виде эквивалентных схем замещения кожного импеданса;

3) исходя из особенностей приборов электролечения, созданы модели их функционирования и на основе этих моделей созданы устройства и алгоритмы контроля процесса электростимуляции.

4) на основе разработанных методов и моделей реализуются обратные связи, которые позволяю! оптимизировать процесс электролечения.

5) разработаны алгоритмы функционирования микроконтроллеров измерительных устройств, интегрируемых в уже существующие приборы электростимуляции для идентификации параметров кожного покрова человека и оптимизации процесса электростимуляции;

6) разработано устройство и алгоритмы управления двухканальным электростимулятором учитывающие сигналы биологической обратной связи на основе разработанных методов и моделей.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ

В журналах рекомендуемых ВАК для опубликования результатов диссертационной работы:

1. Кравченко А.Б., Семеицов В.И. Построение электрических моделей биологических объектов. Депонирование в ВИНИТИ №10211-5214/3 а-39. библ. карт. №282-В2008 от 02.04.08.

2. Кравченко А.Б., Финаев В.И. Проектирование адаптивного электросгнмулятора // Известия ТРТУ. Тематический выпуск «Интеллектуальные САПР». - Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2006, №8(63). -294 е., - С.202-206.

3. Финаев В.И., Надточий А.И., Кравченко А.Б. Адаптивный электростимулятор // Пат. 2345798, МПК А 61 N 1/36 Рос. Федерация; заявитель патентообладатель Таганрог. Южный федеральный университет-№2007100507(14); заявл. 09.01.2007.

В других научных изданиях:

4. Черчаго А.Я., Ярошевский А.Н., Кравченко А.Б. Финаев В.И. СЮНАР-терапия в классе методов лечебного применения электрических токов» // Материалы Международной научной конференции «Цифровые методы и технологии». Часть 1. - Таганрог: ТРТУ, 2005.

5. Финаев В.И., Кравченко А.Б., Ярошевский А.Н. Организация канала обратной связи при терапии // Материалы Международной научной конференции «Цифровые методы и технологии». Часть!. - Таганрог: ТРТУ, 2005.

6. Семенцов В.И., Кравченко А.Б. Идентификация электрической модели кожи человека // Материалы международной научной конференции «Проблемы развития естественных, технических и социальных систем» (ПРС-2007). - Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2007.

7. Кравченко А.Б, Семенцов В.И. Нейроэлектростимуляция в восстановительной медицине//Журнал «Известия ТТИ ЮФУ. Технические науки». Т. 78. № 1. - Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2008. - С. 40-44.

8. Кравченко А.Б. Применение вейвлет-преобразований для анализа ответных реакций организма при электростимуляции//Системный анализ, управление и обработка информации: сборник научных статей/ Под общ. ред. проф. P.A. Нейдорфа. - Ростов-на-дону: ДГТУ, Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2007.-460с., ил. - С. 241-245.

9. Кравченко А.Б. Индивидуальный программно-аппаратный диагностический комплекс // Материалы 14-й Всероссийской межвузовской научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика». - Москва, 2007.

10. Семенцов В.И., Кравченко А.Б. Проблемы энергоснабжения имплантируемых средств информационно-коммуникационных

технологий // Материалы Международной научной конференции «Проектирование новой реальности». - Часть 3 - Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ. 2007.-С. 71-75.

И.Кравченко А.Б., Семенцов В.И. Формирователи электрических моделей биологических объектов на основе микроконтроллеров // Материалы Международной научной конференции «Проектирование новой реальности». - Часть 3 Таганрог. Изд-во ТТИ ЮФУ, 2007. С. 31-34.

12. Кравченко А.Б., Гализин А.Е. Применение микроконтроллеров для построения моделей биологических объектов // Материалы XX Всероссийской научно-технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов «Биомедсистемы-2007». - Рязань, 2007.

13. Кравченко А.Б., Гализин А.Е. «Микропроцессорное устройство исследования свойств биологических объектов»//Материалы IX Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов "Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления"- - Таганрог, 2008.

14. Кравченко А.Б., Кравченко Е.И. Мультимодулъная система исследования свойств биообъектов//Материалы Всероссийской научной конференции «Современные исследовательские и образовательные технологии» (СИОТ-Ю). - Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ. 2010.

15. Филаев В.И., Скубилин М.Д., Кравченко А.Б., Жихарева И.Г. Вопросы синтеза и оптимизации электронных средств контроля и управления. Луганск, СУД'ГУ, 2010 г. - 231 с.

Лично автором в работах [4, 5, 8] выполнено информационное описание процесса электролечения и значимости биологической обратной связи, в работах [7,9, 14] определены задачи автоматизации процесса диагностики и электролечения, поставлена задача идентификации модели кожного импеданса, проблематика задачи освещена в работе [6], в работах [1,3, 10,11,12,15] предложено решение поставленной задачи идентификации биообъектов, реализуемое на основе микроконтроллеров, в работах [2, 13] выполнено проектирование адаптивного электростимулятора с возможностью диагностики и исследования кожного импеданса на основе предложенных решений.

Соискатель А.Б. Кравченко

Типография Технологического института Южного федерального университета в г. Таганроге, заказ № 351 , тираж 100 экз. 2010 г.

ВВЕДЕНИЕ.

1. РАЗРАБОТКА КОНЦЕПЦИИ СИСТЕМНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ В ПРИБОРАХ ЭЛЕКТРОЛЕЧЕНИЯ.

1.1. Особенности системного подхода при реализации электролечения.

1.2. Анализ систем электролечения.

1.3. Интерпретация основных понятий классической теории управления для систем электролечения.

1.4. Содержательное описание электростимуляции.

1.5. Эквивалентные схемы кожно-электродного контакта.

1.6. Структурная реализация системы управления электростимуляцией.

1.7. Обоснование предмета исследований.

1.8. Выводы.

2. АНАЛИЗ НАБЛЮДАЕМОСТИ В СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИЕЙ.

2.1. Задачи медико-биологических исследований.

2.2. Частотные методы исследования биотканей.

2.3. Электроемкостные методы исследования биотканей.

2.4. Анализ недостатков частотного и электроемкостного методов исследования

2.5. Разработка метода параметрической идентификации электрических моделей замещения биологических объектов во временной области.

2.6. Выводы.

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫХОДНОГО БЛОКА ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯТОРОВ.

3.1. Анализ формы стимулирующего импульса выходного блока электростимулятора.

3.2. Разработка модели выходного контура стимулятора с включенной нагрузкой.

3.3. Исследование параметров выходного стимулирующего сигнала.

3.4. Метод оценки адекватности параметрических моделей биологических объектов.

3.5 Выводы.

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И АЛГОРИТМОВ РАБОТЫ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИЕЙ.

4.1. Актуальность обратной связи при электростимуляции.

4.2. Проектирование устройств систем управления электростимуляцией.

4.3. Проектирование системы управления электростимуляцией.

4.4 Метрологический анализ.

4.5 Некоторые результаты применения электростимулятора в лечебной практике.

4.6. Выводы.

Широкое внедрение вычислительной и микропроцессорной техники, элементов и устройств систем управления, современного специализированного программного продукта в медицинскую практику способствует разработке и внедрению современных медицинских приборов, решению задач, направленных на разработку новых методов лечения с применением медицинских приборов [1-11].

Так как в современном мире количество отрицательно влияющих на здоровье человека факторов становится все больше и больше, то сложный многоуровневый биологический механизм, обеспечивающий самовосстановление структур и энергетических запасов организма человека, не справляется и не успевает обучаться распознанию новых возникающих ситуаций, в которых необходимо его вмешательство. Хотя пополняется и расширяется медикаментозный запас аптек, предназначенный для восстановления организма, но нередко медикаментозные методы оказываются малоэффективными и вредоносными. Кроме того, угнетение лекарствами естественных механизмов в результате решения проблем со здоровьем приводит к развитию новых, порой более серьезных проблем. Все это требует поиска новых методов сочетанного лечения, когда совместно с медикаментозными методами применяются медицинские приборы, реализующие различные виды электролечения.

Многие ученые длительное время работают над задачами активизации работы внутренних систем самовосстановления организма человека, в частности, с применением электронных устройств электростимуляции, предназначенных для терапевтического неинвазивного воздействия на кожный покров человека электрическими импульсами с целью оказания общерегулирующего влияния на физиологические системы организма в широком спектре патологий и достижения анальгетического эффекта [12-21]. В результате многих исследований и практических результатов электростимуляции воздействие электрическими импульсами на кожный покров человека следует рассматривать также и с позиций теории управления, как подачу управляющих воздействий, воспринимаемых объектом управления - организмом человека и формирующим реакции на эти управляющие воздействия.

Для теории управления характерно применение математических моделей не только на стадии проектирования, но и в процессе функционирования систем. Организмом человека следует рассматривать, как сложный нелинейный объект, управление которым с применением методов классической теории управления, относится к сложным и трудно формализуемым задачам, поэтому задача разработки математической модели взаимодействия «прибор электростимуляции - организм человека» является актуальной задачей.

В развитие теории управление внесли существенный вклад многие ученые, в том числе Крассовский A.A., Фельдбаум A.A., Срагович В.Г, Нетушил A.B., Клюев A.C., Андронов А.А, Гайдук А.Р. и др.

Определенные успехи в решении задач разработки приборов для электростимуляции удалось достичь благодаря исследованиям, проведенным в ЗАО «ОКБ «Ритм» г. Таганрога. В ОКБ «Ритм» были созданы и производятся аппараты серии СКЭНАР, которые взаимодействуя с кожным покровом организма, формируют сигнал электростимуляции, в ответ на который происходит активизация механизмов самовосстановления организма человека. Этот вид лечения имеет уже более чем 25-летнюю историю практического применения, его клиническая эффективность, безопасность и возможность сочетания с другими методами лечения подтверждены многими наблюдениями и исследованиями [22-26].

Хорошая совместимость с другими лечебными средствами делает электрофизическую терапию широко распространенным видом лечения. Кроме того, физиотерапевтические методы широко и с высокой эффективностью комбинируют (сочетают) друг с другом. Возможность применения электрофизических факторов в виде общих или местных процедур, в непрерывном или импульсном режиме, в виде наружных и внутренних воздействий позволяет уменьшить адаптацию организма к проводимому лечению, способствует его индивидуализации.

Существующие представления о действии рефлекторных методов лечения [27] не позволяют в полной мере объяснить высокую эффективность именно СКЭНАР-терапии по сравнению с другими внешне схожими физиотерапевтическими методами электролечения [28]. Поэтому создание эффективных диагностических средств исследования, элементов и устройств для проведения СКЭНАР-терапии представляет значительный научно-практический интерес.

Актуальными являются исследования, связанные с поиском новых моделей, которые достаточно адекватно бы описывали адаптационный механизм электростимуляции, а также исследования в области проектирования более совершенных приборов для электростимуляции с применением современных достижений вычислительной, микропроцессорной техники и систем управления.

Известно, что математическое и имитационное моделирование рассматривается, как средство системного анализа при решении сложных трудноформализуемых задач. Достоинство методов системного анализа [29-38] состоит в их эволюционном характере, возможности разработки новых методов для формализованного описания механизмов электростимуляции, разработки адекватных моделей, описывающих процессы, вызванные стимулирующими воздействиями, и получения практических решений сложных задач синтеза приборов для электростимуляции.

В области системного анализа и системотехники работали и работают многие ученые: Л. Берталанфи, С.А. Валуев, Е.С. Венцель, В.Н. Волкова,

Е.Г. Голыитейн, Э. Квейд, М. Месарович, B.C. Михалевич, H.H. Моисеев, С. Оптнер, Ф.И. Перегудов, Л.Г. Раскин, В.Н. Садовский, И. Такахара, А.И. Уемов, A. Taxa Хемди, А. Холл, Д.В. Юдин, С. Янг и многие другие.

Актуальность направленности диссертационных исследований обосновывается также тем, что в настоящее время отечественная медицина переживает сложный период своего развития, большинство граждан России вынуждены проходить лечение вне поликлиник и больниц. Существует необходимость эффективного развития областей, связанных с восстановленем здоровья без стационара, в частности с применением приборов электролечения.

С целью повышения скорости и качества лечения, необходима такая разработка приборов, в которых будет предусмотрена автоматизация, позволяющая обеспечивать эффективный результат лечения. Данная задача относится к классу сложных и трудноформализуемых задач, решение которых связано с применением как формальных, так и эвристических подходов к разработке моделей, адекватно описывающих биологические процессы живых организмов.

Поэтому эффективность применения аппаратов электростимуляции во многом определяется развитием методов и специализированных средств диагностической поддержки, которые бы давали объективную информацию о состоянии пациента, способствующую успешному решению задачи локализации зон воздействия, правильной постановке и достижению целей лечения [39, 40].

Значительный вклад в развитие электролечения внесли такие известные ученые как С.А. Бруштейн, А.Е. Щербак, Е.А. Нильсен, Э.Д. Тыкочинская, A.B. Рахманов, H.H. Богданов, B.C. Улащик, Г.Е. Григоря, Л.Д. Кисловский, и Др.

Анализ имеющегося теоретического и практического материала в области разработки моделей управления электростимулярующими воздействиями, методов проектирования приборов для электростимуляции, элементов систем управления и специализированного программного продукта для обеспечения этих приборов позволил выявить аспекты теоретических изысканий для задач формализации процессов электростимуляции, разработки новых элементов систем управления для приборов.

Диссертация посвящена разработке методов моделирования и исследования систем управления для чрезкожной электростимуляции, измерений импеданса кожного покрова организма человека, методов проектирования микроконтроллерных систем управления параметрами электростимулирующих импульсов, отличающихся адаптацией к изменениям в биологических объектах, что позволяет повысить эффективность процессов электролечения. Это определяет и подтверждает актуальность исследований диссертационной работы.

Целью диссертационной работы является разработка методов моделирования и исследования систем управления для электростимуляторов.

В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе решаются следующие задачи:

- разработка концепции системного исследования устройств и систем управления в приборах электролечения;

- анализ наблюдаемости в системах управления электростимуляцией с применением частотных и электроемкостных методов исследования биотканей;

- разработка модели выходного контура электростимулятора с включенной нагрузкой в виде эквивалентных схем замещения кожного импеданса;

- разработка метода параметрической идентификации моделей замещения биологических объектов во временной области, на основе анализа электрических моделей замещения кожного импеданса;

- разработка модели источников биологической обратной связи и алгоритмов функционирования устройств идентификации параметров биологических объектов;

- разработка метода проектирования и на основе этого метода системы управления процессом электростимуляции с учетом сигналов биологической обратной связи.

Объектами исследования являются методы анализа и синтеза элементов и устройств систем управления воздействием стимулирующих импульсов на биоткани организма человека.

Математическими методами исследования являются методы системного анализа, методы функционального анализа, теория электрических цепей, методы биомедицинских применений источников электрического тока.

Методологическую основу работы составляет концепция системности, суть которой - представление и исследование процессов электростимуляции организма человека электрическими импульсами в системном аспекте. Объекты рассматриваются одновременно, как одно целое (система) и функционирующие, как самостоятельные объекты, но в тесном информационном взаимодействии друг с другом и внешней средой. В экспериментальных исследованиях применялось моделирование на ЭВМ.

Поставленная цель диссертационной работы и сформулированные в соответствии с целью задачи позволили получить новые научные результаты в области разработки моделей и методов разработки устройств систем управления параметрами электростимулирующих импульсов.

Новыми научными результатами диссертационной работы, выносимыми на защиту, являются:

- метод проектирования систем управления с обратной связью по биологическим параметрам, отличающийся ее декомпозицией на разработку устройства определения параметров существующих моделей кожного покрова человека, контроля и определения параметров стимулирующих импульсов;

- метод формализации процесса электростимуляции, отличающийся анализом функционирования системы управления электростимуляцией и позволяющий учесть адаптационные свойства организма человека к воздействию на него последовательности импульсов электрического тока;

- метод определения параметров электрических сигналов злектростимуляции кожного покрова человека, позволяющий выбрать рациональный режим воздействия последовательности импульсов на пациента и отличающийся простотой аппаратных решений.

Практическая ценность результатов исследований состоит в применении полученных результатов для создания специальных приборов для электростимуляции, которые могут быть также применены в программно-аппаратных системах медицинских учреждений.

Диссертационная работа состоит из четырех разделов,' заключения и приложений.

Результаты работы внедрены:

- в ЗАО ОКБ «РИТМ» г. Таганрога;

-в госбюджетной НИР 12154 «Разработка и исследование методов аналитического синтеза интеллектуальных систем принятия решений и многокритериального управления в условиях неопределенности на основе современных информационных технологий»;

- в учебном процессе на кафедре систем автоматического управления Таганрогского технологического института Южного федерального университета.

Основные результаты докладывались и обсуждались на Международной научной конференции «Цифровые методы и технологии», (Таганрог, 2005), III Всероссийской научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Информационные технологии, системный анализ и управление», (Таганрог, 2005), 14-й Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика», (Москва, 2007), Международной научной конференции «Проблемы развития естественных, технических и социальных систем» (ПРС-2007), XX Всероссийской научно-технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов «Биомедсистемы-2007», (Рязань, 2007), Международной научной конференции «Проектирование новой реальности», (Таганрог, 2007), IX Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов "Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления", (Таганрог, 2008) , Всероссийской научной конференции «Современные исследовательские и образовательные технологии» (СИОТ-Ю), (Таганрог, 2010).

По теме диссертации опубликованы: семь статей и пять тезисов докладов на научных конференциях разного уровня.

Все результаты, представленные в диссертационной работе, получены автором лично.

Диссертация содержит 178 страницы машинописного текста, включая введение, четыре раздела, заключение, четыре приложения на 15 страницах, список литературы из 121 наименований, 56 рисунков, 5 таблиц.

Результаты работы внедрены при выполнении в Таганрогском технологическом институте Южного федерального университета НИР «Разработка и исследование методов аналитического синтеза интеллектуальных систем принятия решений и многокритериального управления в условиях неопределенности на основе современных информационных технологий», в ЗАО ОКБ «РИТМ» г. Таганрога, в Филиале №3 МУЗ «Городская поликлиника №1», а также в учебном процессе на кафедре систем автоматического управления Таганрогского Технологического Института Южного Федерального Университета.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В современном мире развитие различных технических средств сопровождается качественным улучшением медицинского оборудования, появляется возможность разработки новых методов лечения и диагностики, для которых необходима разработка соответствующего инструментария. Электролечение является наиболее доступным и распространенным среди физиологических методов лечения. В связи с этим особую актуальность имеют задачи, решенные в диссертации и связанные с разработкой методов моделирования и исследования систем управления для электростимуляторов.

Разработка математической модели взаимодействия «прибор электростимуляции - организм человека» связана с решением задач моделирования, проектирования электронных устройств, разработкой методов обработки и интерпретации данных. Задачи относятся к классу трудноформализуемых задач, решение которых связанно с применением моделей, адекватно описывающих внутренние процессы биологических объектов, адаптационные процессы живых тканей и процессы нейрорегуляции, а также с проектированием специальных программно-аппаратных средств.

Тема диссертации актуальна, так как посвящена разработке методов моделирования и исследования систем управления для чрезкожной электро-нейро-стимуляциии, изменений импеданса кожного покрова организма человека, методов проектированию микроконтроллерных систем управления параметрами электростимулирующих импульсов, отличающихся адаптацией к изменениям в биологических объектах, что позволяет повысить эффективность процессов электролечения.

Проведенный в работе анализ существующих методов построения моделей частотным и электроемкостным методами выявил ряд недостатков, основным среди которых является получение лишь приближенных моделей, не учитывающих изменения, вызванные в процессе измерения параметров объекта. Вследствие чего эти методы построения моделей не могут в полной мере дать представление о протекающих внутренних процессах и реакции биообъекта. Предложенный и исследованный в диссертации метод идентификации модели во временной области отличается от существующих возможностью получить полноценную, несложную параметрическую модель объекта за минимальное время проведения измерений, не вызывая значимых изменений в состоянии биообъекта.

При работе над диссертацией выполнено моделирование процесса взаимодействия «прибор электростимуляции - организм человека», демонстрирующие характер поведения стимулирующего сигнала при изменении параметров модели. Полученные оценки были подтверждены результатами измерений стимулирующего сигнала при взаимодействии прибора с электрической моделью замещения, имеющей параметры аналогичные параметрам, выбранными для моделирования.

Получены новые научные результаты:

- метод формализации процесса электростимуляции, отличающийся рассмотрением его, как процесса функционирования сложной системы управления биологическим объектом с обратной связью, что позволяет учесть адаптационные свойства живых тканей к воздействию на них электрического тока, а так же отследить изменения внутренних биологических систем объекта;

- метод параметрической идентификации электрических моделей замещения биологических объектов во временной области, отличающийся от других методов низкой степенью воздействия на исследуемый биообъект, простотой аппаратных решений и несложным математическим аппаратом, что предусматривает возможность его реализации на простых интерфейсных микроконтроллерах;

- метод проектирования систем управления с биологической обратной связью, отличающийся декомпозицией задачи проектирования на задачи разработки устройства определения параметров электрических моделей замещения биологических объектов, устройства контроля параметров стимулирующего импульса, устройства вычисления параметров стимулирующего импульса, причем разработка устройств определена моделями функционирования системы управления электростимуляцией, а устройства интегрируются в существующие приборы электролечения.

Для получения новых научных результатов в диссертационной работе решены следующие задачи:

-разработана концепция системного исследования устройств и систем управления в приборах электролечения;

- выполнен анализ наблюдаемости в системах управления электростимуляцией с применением частотных и злектроемкостных методов исследования биотканей;

- разработана модель выходного контура электростимулятора с включенной нагрузкой в виде эквивалентных схем замещения кожного импеданса;

- разработан метод параметрической идентификации моделей замещения биологических объектов во временной области, на основе анализа электрических моделей замещения кожного импеданса;

- разработаны модели источников биологической обратной связи и алгоритмы функционирования устройств параметрической идентификации биологических объектов;

- разработан метод проектирования и на основе этого метода системы управления процессом электростимуляции с учетом сигналов биологической обратной связи.

1. Агаханян Т.М. Электронные устройства в медицинских приборах: учебное пособие для вузов. Бином 2005.

2. Улащик B.C. Новые методы и методики физической терапии. Мн.: Беларусь, 1986. - 175с.

3. Бреже М. Электрическая активность нервной системы. М., Мир, 1979,264 с.

4. Самосюк И.З., Лысенюк В.И. Акупунктура. М.: Аст-пресс, 1994.541 с.

5. Василенко A.M. Акупунктура и рефлексотерапия: эволюция методологии и теории. Таганрог, 1998, 110 с.

6. Блинков И.Л, Готовский Ю.В. Структурно-резонансная терапия (Экзогенная биорезонансная терапия). М.: ЦИМС «МЕДИС», 1998. - 208 с.

7. Брагин Е.О. Нейрогуморальное обеспечение рефлекторной аналгезии. // Итоги науки и техники. ВИНИТИ. Физиология человека и животных. 1985. -N 29. - с. 104-166.

8. П.Самохин A.B., Готовский Ю.В. Электропунктурная диагностика и терапия по методу Р. Фоля. М.: ЦИИС «ИМЕДИС», 1995. 448 с.

9. Аверкина H.A., Филатов Е.Г. "Психологические факторы при хронической болезни" // Журнал неврологии и психиатрии. 2000 — №12. — С. 21 -27.

10. Болевой синдром/Под ред. В.А. Михайловича, Ю.Д. Игнатова. Л.: Медицина. - 1990. - 336с.

11. Данилов А.Б., Данилов Ал. Б., Вейн А.М. Методы исследования боли / в кн. «Боль и обезболивание» М.: Медицина 1997. - С. 27 - 45.

12. Мейзеров Е.Е., Болинов A.B. Анализ анальгетического действия электроакупунктуры.//Анестезиология и реаниматология. — 1990. №1. — с. 1315.

13. Богданов Г.В. Теория трансформации физико-химических раздражителей и ее приложение в электро- и акупунктуре.//В сб. Кибернетика и вычислительная техника. Киев. 1980. - Вып.48 - С. 27-35.

14. Х. Биллер. Практическая неврология, т. 1. Диагностика, пер. с англ. 2008.512 с.

15. Соколов E.H. «Нервная модель стимула в рефлекторной дуге» // Журнал "Высшая нервная деятельность", 1978, т.28, 227 с.

16. Катин А. Я., Катина М. А. Акупунктурная сегментно-зональная вегетотерапия. Практическое руководство. -М.: Медицина, 2001, 156 с.

17. Банная В.И. Мейзеров Е.Е. Центральные механизмы аналитического действия чрезкожной электронейростимуляци // Теория и практика физической культуры. 1990. - №5. - С. 50-54.

18. Арефьев В.В., Чистяков A.B., Банная В.И. Информативные параметры соматосенсорных вызванных потенциалов при развитии рефлекторной анальгезии // Анестезиол. и реаниматол. 1986. №3. — С.21-23.

19. Бауэр Э.С. Теоретическая биология. М.; JL, 1935. 239 с.

20. Чебкасов С. А. Стратегия здоровья. Система опережающего самовосстановления биоструктур. Проблема активации парасимпатической вегетативной системы. Валеология. М.: Медицина, 2000. № 1.-С. 80-90.

21. Отчет о научно-исследовательской работе «Исследование (на животных и человеке) механизмов действия скэнар-терапии, поиск оптимальных режимов и местоположения электродов», хоз. договор № 7110, этап 2001-2002 г.-35 с.

22. Гринберг Я.З. СКЭНАР-терапия. Эффективность с позиции методов электролечения. СКЭНАР-терапия и СКЭНАР-экспертиза. Сборник статей. Вып.2. Таганрог, 1996 - С.18-33.

23. Гринберг Я.З. Эффективность СКЭНАР-терапии. Физиологические аспекты. СКЭНАР-терапия и СКЭНАР-экспертиза. Сборник статей. Вып.4. -Таганрог, 1998 С. 17-22.

24. Оптнер С. Системный анализ для решения деловых и промышленных проблем. М.: Сов. радио, 1969. - 216 с.

25. Блауберг И.В., Юдин Э.Т. Становление и сущность системного подхода. М.: Наука, 1973. - 240 с.

26. Уемов А.И. Системный подход и общая теория систем. М.: Мысль, 1978.-204 с.

27. Месарович М., Такахара И. Общая теория систем: математические основы. М.: Мир, 1978. - 311 с.

28. Моисеев H.H. Математические задачи системного анализа. М.: Наука, 1981.-488 с.

29. Флейшман Б.С. Основы системологии. — М.: Радио и связь, 1982.272 с.

30. Шрейдер Ю.А., Шаров A.A. Системы и модели. М.: Радио и связь, 1982.-152 с.

31. Перегудов Ф.И., Тарасенко В.П. Введение в системный анализ. М.: Высшая школа, 1989. - 367 с.

32. Волкова В.Н., Денисов A.A. Основы теории систем и системного анализа. СПб.: Издательство СПбГТУ, 1997. - 510 с.

33. Волкова В.Н. Постепенная формализация моделей принятия решений. Санкт-Петербург: Изд-во политехи, ун-та, 2006. - 120 с.

34. Боголюбов В.М., Пономаренко Г.Н. Общая физиотерапия: Учебник. -Изд. 3-е, перераб. и доп. М.: Медицина, 1999. - 432с.

35. Портнов Ф.Г. Электропунктурная рефлексотерапия. Рига: Зинатне,1982.

36. Красовский A.A. и др. Современная прикладная теория управления: Оптимизационный подход в теории управления / Под ред. А.А.Колесникова. -Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2000. 4.1. 400 с.

37. Берталанфи JI. фон. История и статус общей теории систем // Системные исследования: Ежегодник, 1972. М.: Наука, 1973. - С. 20-37.

38. Черчаго А.Я., Ярошевский А.Н., Кравченко А.Б. Финаев В.И. СКЭНАР-терапия в классе методов лечебного применения электрических токов // Материалы Международной научной конференции «Цифровые методы и технологии». Часть 1. Таганрог: ТРТУ, 2005.

39. Методологические проблемы кибернетики: В 2-х т. М.: МГУ, 1970. -Т.1.-350 с. Т.2.-389 с.

40. Абрамова Т.Н. Целостность и управление. М.: Наука, 1974. - 248 с.

41. Бусленко Н.П. Моделирование систем. М.: Наука, 1978.

42. Советов Б.Я. Моделирование систем. М.: Высшая школа, 1985.

43. Краткое введение в электротирапию. PHYSIOMED Elektromedizin, Schnaittach-Laipersdorf, Germany First printed 1995.

44. Аникин M. M., Варшавер Г. С., Основы физиотерапии, 2 изд., М.,1950.

45. Ливенцев Н. М., Электромедицинская аппаратура, 3 изд., -М., 1964.52. http://www.rista.ru.53. http://www.denas.ru.

46. Тюрин Г.П., Электростимулятор // патент России N2011386, М.кл.5 А 61N 1/36, опубликованный в официальном бюллетене "Изобретения" N8 от 30.04.94 г.

47. Горфинкель Ю.В., Гринберг Я.З., Надточий А.И., Ревенко А.Н., Унакафов М.А., Электростимулятор//патент России N2113249, М.кл.5 A 61N 1/36, 1/00, 1/32, 1/34 опубликованный в официальном бюллетене "Изобретения" N17 от 20.06.98 г.

48. Гринберг Я.З., Зенкин М.В., Ревенко А.Н., Электростимулятор нейроадаптивный//патент России N2135226, М.кл.5 A 61N 1/36, опубликованный в официальном бюллетене "Изобретения" N24 от 27.08.99 г.

49. Финаев В.И., Надточий А.И., Гринберг Я.З., Уваров С.Н., Зенкин М.В, Адаптивный электростимулятор//Патент РФ №2211712, М.кл. 5. А 61 N 1/36, 2003

50. Воронин Н.М. Основы медицинской и биологической климатологии. — М., 1981.59. http://www.galactic.org.ua/clovo/fel .htm.

51. Курортология и физиотерапия, под ред. В.М.Боголюбова, т. 1, М.,1985;

52. Стругацкий В.М. Физические факторы в акушерстве и гинекологии, с. 28, М., 1981;

53. Клячкин JIM. и Виноградова М.Н. Физиотерапия, М., 1988.

54. Пасынков Е. И., Общая физиотерапия, 2 изд., М., 1969; Справочник по физиотерапии, под ред. А. Н. Обросова, М., 1976.

55. Техника и методики физиотерапевтических процедур (справочник)/Под ред.В.М. БОГОЛЮБОВА.-М.: Медицина, 1983, 352 с, ил.

56. Улащик B.C., Лукомский И.В. Общая физиотерапия: Учебник / B.C. Улащик, И.В. Лукомский. 2-е изд., стереотип. - Мн.: Книжный Дом, 2005. — 512 с, ил.

57. Коваршик И., Диатермия, пер. с нем., М. — Л., 1931; Ливенцев Н. М., Электромедицинская аппаратура, 3 изд., М., 1964.

58. Справочник по физиотерапии, под ред. А. Н. Обросова, М., 1976.

59. Воробьев М.Г., Парфенов А.П. Физиотерапия и курортология. Л.,1982.

60. Воробьев М.Г., Воробьев В.М. Физиотерапия на дому. — СПб., 1992.

61. Пасынков Е.И. Общая физиотерапия. М., 1969.

62. Пономаренко Г.Н. Физические методы лечения: Справочник. — СПб.,2002.

63. Гойденко B.C., Сителъ А.Б. Микроволновая физиотерапия. М., 1984.

64. Комарова Л.А., Влаговидова JT.A. Руководство по физическим методам лечения. Л., 1983.

65. Демецкий A.M., Чернов В.Н., Попова Л.И. Введение в медицинскую магнитологию. — Ростов-на-Дону, 1991.

66. Ясиогородский В.Г. Электротерапия, М., 1987.

67. Улащик B.C. Теория и практика лекарственного электрофореза, Минск, 1976.

68. Улашик ВС. Комплексное использование лекарственного электрофореза в физиотерапии. Минск, 1985.

69. Пасынков Е.И Физиотерапия. 4-е. М.: «Медицина», 1980, 280 с. ил.

70. Клиническая физиотерапия / Под ред. В.В. Оржешковского. Киев,1984.

71. Клиническая физиотерапия / Под ред. И.Н. Сосина. Киев, 1996.

72. Свидетельство РФ на полезную модель № 28031, М.кл.7 А 61 N 1/36, опубликованное в офиц. бюлл. № 7 от 10.03.2003 г.)

73. Шеметило Н.Т. и Воробьев М.Г. Современные методы электро- и светолечения. Л., 1980;

74. Ясногородский В.Г. Электротерапия. — М., 1987.

75. Финаев В.И., Кравченко А.Б., Ярошевский А.Н. Организация канала обратной связи при терапии // Материалы Международной научной конференции «Цифровые методы и технологии». Часть 1. Таганрог: ТРТУ, 2005.

76. Нетрадиционные методы диагностики и терапии (методы Фолля, Накатани, Акабане. Гомеопатия и рефлексотерапия.). Самосюк И. 3.,Лысенюк В.П., Лиманский Ю.П. и др., Киев, Здоровье, 1994 237 с.

77. Красовский A.A. Условие наблюдаемости нелинейных процессов // ДАН СССР. 1078. - Т. 242, № 6. - С. 1265 - 1268.

78. Воронов A.A. Устойчивость, управляемость, наблюдаемость.— М.: Паука, 1979.

79. Дцыкин И.Б. Синтез алгоритмов настройки параметров регулятора в комбинированных адаптивных системах управления//Изв. вузов. «Приборостроение». № 9. — 1984. — С. 55 64.

80. Дцыкин И.В. Адаптируемость регулятора и двухуровневые алгоритмы настройки параметров адаптивных систем управления // Автоматика и телемеханика. № 5 1983. - С. 99 - 106.

81. Ercberger Н. Analysis and design of model following systems by state space techniques/Proc. JACC 1968. - P. 578 - 580.

82. Мажди Hacp Аллах. Адаптация в автоматных системах управления//Известия ТРТУ. Тематический выпуск «Актуальные проблемы производства и потребления электроэнергии». Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2005. №11(55).-С. 65-71.

83. Финаев В.И. Моделирование при проектировании информационно-управляющих систем. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2002. - 117 с.

84. Азов С.Х. Методологические основы физиотерапии: Учеб. пособие. -Ставрополь, 1991.

85. Илларионов В.Е. Концептуальные основы физиотерапии в реабилитологии: Новая парадигма физиотерапии. М., 1998.

86. Попечителев Е.П. Инженерные аспекты медико биологических исследований. - Издво ЛЭТИ, 1982.

87. Попечителев Е.П., Кореневский H.A. Электрофизиологическая и фотометрическая медицинская техника. -М.: Высшая школа, 2002.

88. Портнов Ф.Г. Электропунктурная рефлексотерапия. Рига: Зинатне,1982.

89. Семенцов В.И., Кравченко А.Б. Идентификация электрической модели кожи человека//Материалы международной научной конференции «Проблемы развития естественных, технических и социальных систем» (ПРС-2007). Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2007.

90. Акулов С.А., Гуржин С.Г., Калакутский Л.И. Моделирование биоэлектрического импеданса методом синтеза электрических эквивалентных схем замещения // Биомедицинская радиотехника. — М., 2007 — №7 с.38.

91. Мармарелис П., Мармарелис В. Анализ физиологических систем. — М.: Мир, 1981.

92. Гроп Д. Методы идентификации систем. -М.: Мир, 1979.

93. С.А.Акулов, С.Г. Гуржин, Л.И. Калакутский Моделирование биоэлектрического импеданса методом синтеза электрических эквивалентных схем замещения.

94. Sanathanan С, Koerner J. Automatic Transfer function synthesis as a ratio of two complex polynomials IEEE Transactions on Control, 1963, Jan, v. 8, Issue 1, p. 56-58.

95. Черчаго А.Я. Методика интерпретации карты риодораку для оценки функционального состояния регуляторных систем организма в СКЭНАР-терапии. Сборник статей. Таганрог, 2005.

96. Андре Анго. Математика для электро и радиоинженеров. - М.: Наука, 1964.106. http://www.minzdravsoc.ru/docs.

97. Кравченко А.Б, Семенцов В.И. «Нейроэлектростимуляция в восстановительной медицине»//Журнал «Известия ТТИ ЮФУ. Технические науки». Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2007.

98. Кравченко А.Б. Индивидуальный программно-аппаратный диагностический комплекс // Материалы 14-й Всероссийской межвузовской научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика». — Москва, 2007.

99. Кравченко А.Б., Семенцов В.И. «Формирователи электрических моделей биологических объектов на основе микроконтроллеров»//Материалы международной научной конференции «Проектирование новой реальности» -часть 3 Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ. 2007г. С. 31-34.

100. Кравченко А.Б., Семенцов В.И. «Построение электрических моделей биологических объектов». Депонирование в ВИНИТИ №10211-5214/3 а-39. библ. карт. №282-В2008 от 02.04.08.

101. Кравченко А.Б., Финаев В.И. Проектирование адаптивного электростимулятора // Известия ТРТУ. Тематический выпуск «Интеллектуальные САПР». Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2006, №8(63). - 294 е., -С.202-206.

102. Кравченко А.Б., Гализин А.Е. Применение микроконтроллеров для построения моделей биологических объектов // Материалы XX Всероссийской научно-технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов «Биомедсистемы-2007». Рязань, 2007.

103. Свидетельство РФ на полезную модель № 28031, М.кл.7 А 61 N 1/36, опубликованное в офиц. бюлл. № 7 от 10.03.2003 г.

104. Финаев В.И., Надточий А.И., Кравченко А.Б. Адаптивный электростимулятор // Пат. 2345798, МПК А 61 N 1/36 Рос. Федерация; заявитель патентообладатель Таганрог. Южный федеральный университет — №2007100507(14); заявл. 09.01.2007.

105. Кравченко А.Б., Кравченко Е.И. Мультимодульная система исследования свойств биообъектов // Материалы Всероссийской научной конференции «Современные исследовательские и образовательные технологии» (СИОТ-Ю). Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ. 2010.

106. Финаев В.И., Скубилин М.Д., Кравченко А.Б., Жихарева И.Г. Вопросы синтеза и оптимизации электронных средств контроля и управления. Луганск, СУДТУ, 2010 г. 231 с.

107. Судаков, К.В. Общая теория функциональных систем / К.В. Судаков. -М.: Медкнига, 1984. 224 с.

108. Цветков, Э. И. Основы теории статистических измерений / Э.И. Цветков.- Л.: Энергия, 1979. 288 с.