автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Системы измерений электрических параметров биологических объектов при адаптивной многоканальной электростимуляции

УДК 681.518.3: 612.816.1

На нравах рукописи

ГГ5 ОМ

2 Я >ЗГ 1.x:]

КОЗЛОВ ЕВГЕНИЙ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ

СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ПРИ АДАПТИВНОЙ МНОГОКАНАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ

Специальность 05.11.16 -Информационные измерительные системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2000

Работа выполнена на кафедре "Измерительные информационные технологии" Санкт-Петербургского Государственного Технического Университета

Научный руководитель - заслуженный деятель науки, доктор технических наук, профессор B.C. Гутннков

Официальные оппоненты:

Защита диссертации состоится 1 июня 2000 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д.063.38.11 в Санкт-Петербургском Государственном Техническом Университете по адресу: 194021, Санкт-Петербург, Политехническая, 21, ауд. 535.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского Государственного Технического Университета.

Автореферат разослан 28 апреля 2000 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

заслуженный деятель науки, доктор технических наук, профессор Попечителев Евгений Парфирович

Кандидат технических наук Кубланов Михаил Яковлевич

Ведущая организация:

Специальное конструкторское технологическое бюро биологических и физиологических приборов "Биофизприбор" (Санкт-Петербург)

д.т.н., профессор

Г.Ф. Малыхина

РЗб'^/.Х, О

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Стимуляционные технологии применяют в медицинской практике с целью проведения различного вида лечебных и профилактических процедур. Медицинским персоналом устанавливаются некоторые параметры элепрического воздействия и частота их повторения. Биологический объект в системе стимулятор - пациент выступает в качестве нагрузки ее генераторных цепей.

Отличительной чертой биологического объекта является нестационарность его электрических параметров. Приложение внешнего электрического воздействия вызывает ряд дополнительных функциональных и параметрических перестроек. Изменение параметров нагрузки приводит к изменению терапевтического эффекта приложенной процедуры и в ряде случаев делает ее малоэффективной. Установленное в начале процедуры подпороговое воздействие в процессе работы может стать надпороговым, что в большинстве случаев недопустимо. Дополнительно задача управления параметрами воздействия при длительных обследованиях осложнена влиянием на параметры системы психосоматического состояния пациента.

Успех применяемых методов воздействий в значительной степени зависит от опыта медицинского персонала, что само но себе не может гарантировать адекватного управления процедурой и последующей переносимости результатов измерений и установленных параметров при наличии сложной реакции биологического объекта. В процессе приложения электрического раздражения значительная его часть приходится на кожные ткани, где расположено большое число рецепторов. Возможное появление болевых ощущений при стимуляции приводит к дискомфорту пациента и влияет на изменение параметров биологических тканей.

Объективным методом достижения сопоставимости полученных результатов и обеспечения соответствующего изменения параметров воздействия является применение измерительных технологий, поставляющих информацию о текущих значениях параметров стимулируемой ткани и всего объекта вцелом.

В настоящее время активно развиваются электростимуляционные системы со встроенными измерительными узлами. Преимущественно это системы, измеряю-

щие величину какого-либо из параметров с целью установления признака выхода его за установленные пределы.

Вместе с тем, для обеспечения комплексной оценки текущего состояния пациента необходимо реализовать измерительную систему, позволяющую получать информацию в реальном времени не только о локальных электрических параметрах ткани, но и общефизиологическом состоянии пациента. Такая система требует применения некоторого количества датчиков и электродов, установка и эксплуатация которых достаточно неоперативна, что возможно лишь в исследовательских лабораториях.

Для применения в текущих профилактических и лечебных процедурах необходимо применять принципиально иные подходы к построению измерительной биоуправляемой системы.

В силу приведенных причин задачей настоящей диссертационной работы является развитие измерительных систем получения достоверной информации о текущем состоянии пациента для целей адаптации электрического воздействия, обеспечения его наибольшей адекватности, исследование методов измерения электрических параметров биологических тканей, выбор метода компрессии и передачи биологических сигналов.

Для решения названной задачи было выполнено:

1) исследование методов измерения локальных электрических и временных параметров биологической ткани, характеризующих ее состояние в процессе воздействия электрическим током;

2) обоснование выбора электрических и временных параметров воздействия, подлежащих адаптации в процессе выполнения процедуры;

3) исследование методов построения измерительных подсистем электрических и физиологических параметров биологических объектов;

4) исследование возможностей современных микромощных беспроводных коммуникационных технологий с целью применения в распределенной измерительной системе;

5) исследование современных методов защиты информации в беспроводных микромощных каналах с целью замены аналогового представления телеметрической информации цифровым и обеспечения магистрального построения системы;

6) исследование современных методов компрессии измерительной информации в реальном времени;

7) исследование современных методов восстановления информации в цифровом потоке измерительной информации;

8) исследование методов модуляции цифрового потока при радиотрансмиссии;

9) исследование особенностей электрического поведения тканей организма, позволяющих обоснованно предложить алгоритм биоуправления достижением и удержанием заданной целевой функции процедуры с обеспечением безопасности пациента;

10) исследование вопроса применения распределенного интеллекта в измерительной системы адаптации стимула с использованием современных средств телеметрии.

Методы исследования:

В работе использовались: теория построения измерительных информационных систем, теория электрических цепей, основы электрофизиологии и электрографии, численные методы, методы помехоустойчивого кодирования информации, теория и методы биотелеметрии, имитационное моделирование, теория компрессии цифровых потоков. Алгоритмы цифровой обработки измерительной информации исследовались с использованием пакета MATLAB 5.3. Программное обеспечение для персонального компьютера выполнялось в среде DELPHI 5.0. Разработка экспериментальных вычислительных узлов выполнялась с использованием соответствующих кросс-средств.

Предложенные структуры распределенной измерительной системы и ее отдельные узлы исследовались в том числе экспериментально совместно с рядом организаций, занимающихся разработкой измерительной биолого-физиологической аппаратуры.

Научная новизна результатов работы заключается в следующем:

1) Предложена структура измерительного комплекса для оценки адекватности электрического воздействия состоянию нациеша с применением принципов объектно-ориентированной программной модели;

2) Предложена унифицированная тедемегрическая магистраль измерительных физиологических датчиков, позволяющая интегрировать ее в измерительный комплекс с целью обеспечения унифицированного управления;

3) Предложена структура и реализация канального вейвлет - компрессора биологических сигналов коммуникационного уровня измерительной магистрали;

4) Предложена методика измерения электрических и временных параметров биологической ткани в процессе электрического воздействия на биологический объект;

Практическую ценность имеют:

1) Концептуально разработанная и экспериментально исследованная многоканальная распределенная измерительная система адекватного дозирования электрического воздействия;

2) Разработанный метод применения технологии микромощной цифровой биотелеметрии для распределенного диагностического измерительного медицинского комплекса;

3) Разработанные структуры интеллектуальных автономных измерительных модулей - агентов физиологических параметров с использованием цифровой обработки измерительной информации и ее доставки мастеру магистрали;

4) Унифицированный модуль канального вейвлет - компрессора / модулятора для решения задач построения микромощных измерительных магистралей реального времени;

5) Предложенные методы оценки состояния пациента на основе измерительной информации о текущем электрическом и физиологическом состоянии;

6) Разработанные и экспериментально исследованные автономные модули измерения параметров сердечной деятельности, измерения параметров артериального давления, микротоковой и терапевтической стимуляции и центрального мо-

дуля управления адаптацией, о чем приложены соответствующие акты внедрения;

Использование результатов работы:

Результаты работы использованы при разработке медицинского диагностического комплекса фирмой "Медико-технические системы", медицинского диагностического комплекса для применений в специальных условиях СКТБ "Биофизприбор" и фирмой "Исследовательский Центр медико-технических проблем", о чем имеются соответствующие акты.

На защиту выносятся:

1) Вектор электрических и физиологических параметров биологического объекта;

2) Метод построения объектно-ориентированной структуры распределенного измерительного комплекса обеспечения адекватности электрического воздействия состоянию пациента;

3) Метод вейвлет - реконструкции измерительного сигнала, его обработки и компрессии в реальном времени; вейвлет - компрессор / модулятор щ1фрового потока измерительной виртуальной магистрали;

4) Оригинальная реализация объектно-ориентированной структуры измерительной системы с применением цифровой биотелеметрии и системной магистрали с распределенным интеллектом, обеспечивающая унифицированное представление параметров векторов состояния пациента.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 4 печатные работы.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованных источников из 98 наименований и 3 приложений, включая три акта внедрения. Основная часть диссертации содержит 169 страниц машинописного текста и включает в себя 49 рисунков и 6 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность проводимых исследований, сформулированы цели и задачи работы.

В первой главе приведен анализ видов измеряемых электрофизиологических величин, позволяющих контролировать текущее состояние пациента в процессе воздействия электрическим током. Рассмотрены и проанализированы электрические параметры биологических тканей в процессе воздействия электрическим током. Отдельно проанализированы пассивные и активные электрические параметры биологических тканей. Пассивные электрические параметры биологической ткани не являются величинами постоянными. Практически все пассивные параметры ткани являются функциями биофизиологических явлений и процессов, протекающих в ее объеме. Зависимость величин пассивных параметров ткани от биофизиологических процессов является основной предпосылкой к утверждению об объективности и информативности электрофизиологических исследований, основанных на измерении пассивных параметров тканей. Исследования пассивных электрических величин возможно лишь параметрическими методами, характеризующимися применением внешнего источника энергии. Приложение внешней энергии приводит к функциональной и параметрической перестройке свойств ткани. Этот эффект приводит к необъективности измерительных процедур, выполняемых классическими методами с рассмотрением результатов измерения по одному из параметров. Рассмотрены основные методы исследования активных и пассивных параметров ткани: импсдансной пневмографии, плетизмографии, кожных гальванических реакций, электрокардиографических и электромиографических методов, методов измерения параметров давления.

Рассмотрены возможные источники помех в электрофизиологии. На электрографический сигнал оказывают влияние следующие факторы: наличие многих источников электрической активности совместно, то есть перекрестные помехи, артефакты стимуляции, микрофонный эффект и движение проводов относительно друг друга и относительно заземленных частей оборудования, электрические фак-

торы, магнитные к электромагнитные факторы. Показано, что комплексное измерите параметров биологического объекта в процессе воздействия электрическим током традиционными методами сопряжено со значительными проблемами и не может быть выполнено с необходимой точностью.

Выполнен анализ датчиков биоэлектрических параметров. Проанализирована схема замещения цепи электроды - пациент. Рассмотрена обобщенная структура канала отведения.

Экспериментально получены и исследованы параметры рассматриваемых биологических сигналов и графически представлены их особенности.

По результатам исследования представлен вектор входного информационного потока измерительной системы адаптации воздействия.

Во второй главе показано, что измерение основных характеристик биологического объекта должно производиться по компонентам двух векторов: вектора локальных электрических параметров и вектора физиологических параметров. Формализованная структура адаптации электрического воздействия по заданной процедуре выглядит следующим образом:

где V! - вектор параметров текущего поведения целевой ткани биообъекта У2 - вектор параметров физиологического состояния пациента Р] - заданная процедура стимуляции

Р2- заданная задача стимуляции, алгоритм удержания заданного эффекта

Анализ исходных данных измерительной системы биоуправления позволил обосновать ее концепцию:

(задаются юане)

Рисунок 1 Концепция измерительной системы адаптации воздействия

Трансмиссия измерительных сигналов вектора \'2 в реальном времени по всем каналам в условиях конечной пропускной способности и производительности встроенных интеллектуальных систем требует рассмотрения информационного потока. Известно, что физиологические сигналы имеют значительную избыточность и могут быть подвержены сжатию с целью снижения требований к системе. Рассмотрены классические методы компрессии измерительной информации в реальном времени. Сделан вывод о том, что для решения задач арбитража виртуальной магистрали необходимо обеспечить предсказуемость объема информационного потока после процедуры компрессии.

Отмечено, что всплесковый характер биологических сигналов позволяет наиболее эффективно обрабатывать их вейвлет - кодером, так как импульсная характеристика фильтров вейвлет-разложения также имеет всплесковый характер.

Работа кодера заключается в следующем:

На автономном измерительном модуле производится декомпозиция исходного информационного потока Б с уровня Ао- Вейвлет декомпозиция информационной последовательности выполняется от уровня к уровню до максимального заданного значения ]шах. Обобщенно коэффициенты аппроксимации на некотором уровне декомпозиции j могут быть представлены как

к ' '

где А'ь® - коэффициеэты информационного веэтора уровня декомпозиции ф^ - шкалирующая функция уровня декомпозиции].

Коэффициенты аппроксимации очередного уровня разложения ]+1 могут быть получены следующим образом:

п

где А,/-1' — коэффициенты аппроксимации урсвья декомпозиции]; Ь - импульсная характеристика вейвлета.

Аналогично получаются коэффициенты детализации но при этом необходимо использовать импульсную характеристику вейвлет-фильтра верхних частот.

Зависимости, определяющие коэффициенты аппроксимации» сходны с выражениями свертки. В силу этого требуемое количество и сложность вычислительных операций при вейвлет-анализе сопоставимо с реализацией методов обычной цифровой филы-рации.

Максимальная глубина разложения сигнала определяется требуемым коэффициентом компрессии, сохранением энтропии сигнала и отсутствием информативных искажений сигнала после его реконструкции. Г1о результатам исследования было установлено, что для всех измеряемых биологических сигналов глубина разложения может быть принята равной = 3.

На приемной стороне осуществляется реконструкция сигнала по полученным коэффициентам аппроксимации:

А0 = Л,

или в общем случае в процессе реконструкции А^ = Л]+, +

где - вектор коэффициентов аппроксимации;

Dj.fi - вектор коэффициентов детализации (если коэффициента не нулевые).

Полученные операции выполняются относительно просто микроконтроллерными узлами общего назначения и содержат предсказуемое число отсчетов на каждом этапе обработки.

Из приведенных рассуждений можно видеть, что в процессе декомпозиции общий объем коэффициентов разложения не меньше объема исходного сигнала 8. Это утверждение верно, если требуется по возможности точно восстановить исходный сигнал по коэффициентам. Если предположить, что биологические сигналы содержат определенную избыточность (прежде всего шумовую неинформативную последовательность), то часть коэффициентов разложения можно либо исключить, либо выполнить над ними жесткую пороговую обработку.

Алгоритм компрессии сигнала таким образом выглядит:

1) Декомпозиция сигнала до необходимой глубины

2) Выполнение пороговой обработки коэффициентов детализации (как имеющими наименьшую энтропию);

3) Реконструкция сигнала.

Приведена МАТЬАВ модель канала вейвлет - компрессора. На реальных экспериментальных сигналах показано, что без потери физиологической информации цифровой поток может быть сжат как минимум в 7-8 раз.

Результаты исследования некоторых сигналов представлены в таблице 1. В таблице приведен алгоритм вейвлет-анализа (вид дерева разложения на основании энтропийного критерия Н=Е{^к1о§2((1]к)), экспериментальное значение амплитудно-

го порога, достижимый коэффициент компрессии при условии сохранения величины энтропии Ид сигнала и его визуальной информативности.

Таблица 1.

и ид сигнала Оптимальное разложение Вектор изменения экгроиии Ц по уровням разложения Процент сохраненной энергии сигнала Процент нулей Амплитудный порог

НЧ ВЧ

тахоосцил-лограмма". Вейвлет -7.346 10" -7.346 10" -7.346 10" -7.343 10" -2 17-25 10' -9.458 10' -2.476 10' 99.9% 86 5% 100

коэффициент компрессии 8:1

ЭКГ Вейвлет-пакет -1.389 10" -1.389 10' -1.387 10' -1.381810' -5.5637 10' -6.9849 10' -4.0443 10' - 2.9406 10! -1.6285 105 99.35% 87.43% 325

коэффициент компрессии 8.1

Сигнал декомпрессии манжеты Вейвлет -2.2393 10" -2,2391 10" -2.2389 10" -2.2388 10" -1.8194 10' -2.732 10' -4 888 106 99.97% 92.44% 1201

коэффициент компрессии 13:1

топы Корот-кова Вейвлет -5.8484 10" -5.8479 10" -5.8472 10" -5.8461 10" -5.3798 10' -6.9432 10' -1.0416 10' 99 9% 86.4% 80

коэффициент компрессии 7:1

В соответствии с общей концепцией измерительной системы и примененному методу вейвлет - декомпозиции сигналов в реальном времени предложена измерительная магистраль биоуправляемой системы. Физической средой распространения выбран радиоканал с использованием микромощных трансиверных устройств. Рассмотрены методы модуляции цифрового потока для трансмиссии его по радиоканалу. Обоснован метод широтно - импульсной модуляции информации в канале.

Исследованы современные методы защиты информационных пакетов цифрового потока. По результатам исследования предложено использовать циклическое кодирование с обнаруживающей способностью более 98,5% ошибок при двухкратной избыточности пакета. Показано, что использование методов восстановления информации на практике несостоятельно или требует значительной избыточности и производительности вычислительных узлов, так как в случае появления помехи в канале искажению подвергается в подавляющем большинстве случаев весь информационный пакет. Применение метода переспроса на практике оказалось более надежным.

Для размера информационного слова к - 8 бит выбран порождающий многочлен вычисления циклического кода:

0(Х)-Х5 + Х3+ 1.

Общий объем пакета при количестве информационных бит к = 8 равен п = 15. Эквивалентное кодовое расстояние Хэмминга й -4.

Но результатам теоретического и экспериментального исследования в качестве информационного протокола был использован модифицированный протокол магистрали МВия. Полностью заменена среда физического распространения, то есть физический уровень 180 модели магистрали. Магистраль МВ их исходно использует проводную связь. В настоящей биотелеметрической системе предложен радиоканал.

Но результатам исследований предложена структура вейвлет - компрессора / модулятора цифрового потока для поддержки коммуникаций виртуальной магистрали. С использованием Предложенного и реализованного вейвлет - компрессора / модулятора магистрали разработаны унифицированные измерительные модули -агенты измерительного биоуправляемого комплекса.

Предложена и экспериментально исследована структура измерительной системы адаптации параметров воздействия с реализацией цифровых информационных потоков с измерительными модулями:

\ у

ч

Потенциал Действия

Деполяризация клргок ткани

кРУ

Измерительные модули - агенты

Гиперполяризация клеток ггкани

Зона накопления ^

возбуждения

Такт

Три

Зона накопления силы

М

Разрешенные значения

Периода повторения раздражения .......................►

Измерение значений временных параметров ^^ ' _ _ ' ™

Рисунок 2 Структура измерительной системы адаптации параметров воздействия

Обоснована форма электрического воздействия, параметры которой био-управляемая система адаптирует с целью достижения заданного эффекта. Проанализирована динамика изменения зависимости амплитуда воздействия - длительность и было предложено измерять реобазу и .чронаксию ткани с целью определения полезного времени. - ограничений на эффективную адаптацию параметров воздействия.

В третьей главе предложена программная модель объекгно-ориентированной распределенной измерительной системы адаптации электрического воздействия. Расчет производительности вычислительных узлов системы позволил констатировать необходимость обработки измерительной информации непосредственно в модулях, то есть на центральное вычислительное ядро передавать исключительно результаты обработки. Подобный подход позволил говорить об объектном характере системы, так как каждый из ее измерительных подсистем обладает методами и свойствами.

Узлом магистрали является коммуникационное ядро. Ядро выполнено не только программно обособленно, но также и апггаратно. За все коммуникационные процессы отвечает вейвлег - процессор, или более конкретно, - канальный процессор. В настоящей системе удалось разработать унифицированный универсальный программно-аппаратный модуль виртуальных коммуникаций.

Модуль выполнен в виде микросхемы канального коммуникатора - компрессора / декомпрессора и работает вместе с трансиверным устройством. В качестве управляющего ядра канального процессора выбран кристалл А'Пту22 фирмы "АТМЕЬ". На рисунке 3 представлена структура аппаратной части коммуникационного трансиверного ядра.

Рисунок 3 Коммуникационное ядро виртуальной магистрали

Охранный слой магистрали на аппаратном уровне представляется функционально - единым, что позволяет обеспечить универсальность и неизменный уровень надежности системы:

коммуникаций

Рисунок 4 Реализация коммуникационных процессов в объектно-ориентированной измерительной системе

В главе выполнен расчет производительности функциональных узлов и по результатам анализа методов построения распределенных систем предложена измерительная магистраль на основе протокола MBus с заменой физического уровня на беспроводный. Все коммуникации в системе осуществляются посредством транси-верных устройств. Разработан и проверен экспериментально алгоритм работы распределенной измерительной системы.

В четвертой главе приведено описание практической реализации распределенной измерительной биоуправляемой системы и всех ее компонент.

Представлена принципиальная схема модуля измерения параметров артериального давления. Модуль построен на базе микроконтроллера 89С52 с АЦП AD7892. Представлена принципиальная схема модуля оценки ритма сердечной деятельности. Модуль выполнен на базе RISC микроконтроллера серии AVR AT90S4433, имеющего в своем составе 10 - разрядный АЦП. Измерительный модуль канала электростимулятора построен на базе быстродействующего RISC процессора серии AVR AT90S2313. Вычислительное ядро управляющей системы выполнено на базе RISC процессора серии AVR AT90S8515.

. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1) Для целей обеспечения адекватной адаптации параметров воздействия необходимо производить измерения параметров биообъекта в реальном времени в процессе приложения процедуры. Состояние пациента по результатам распределенных измерительных операций должно быть представлено параметрами двух векторов, - вектором параметров локального электрического поведения целевой ткани и вектором физиологических параметров;

2) Для комплексного решения задачи адаптации и дозирования воздействия в реальном времени предложено использовать технологию распределенного интеллекта. Распределенная измерительная система должна быть построена по объ-сктно-ориентированному принципу, то есть каждый измерительный автономный модуль должен иметь как определенные свойства, так и методы, и поставлять измеряемый параметр в виде конечного результата с его локальной оценкой;

3) Для обеспечения надежных коммуникаций виртуальной магистрали предложено использовать разработанный модуль вейвлет - компрессора / модулятора канала с возможностью циклического кодирования потока измерительной информации "на лету". Показано, что реально достижимая степень компрессии измерительных биологических сигналов при условии автономной работы компрессора и его малых габаритов составляет от 7 до 13 раз;

4) Для достижения минимальной рассеиваемой мощности на коже пациента предложено управлять частотой модуляции электрического воздействия вычислением параметра оптимальности по достижении наибольшего отношения полезной мощности к мощности, рассеиваемой на коже пациента, а также предложен метод измерения основных временных параметров, характеризующих состояние подвижности целевой ткани, что позволяет компенсировать поляризацию биологических тканей во время их абсолютной нечувствительности;

5) Для решения вопроса оценки качества наложения электродов и проведения процедур в нестационарном положении без риска поражения импульсом потенциала большой амплитуды предложено устанавливать заданный ток воздейст-

иия локальным интеллектуальным управляющим ядром канала стимуляции на базе RISC микроконтроллера. Микроконтроллер измеряет значение междуэлектродного импеданса в процессе приложения воздействия и оценивает динамику его изменения;

6) Обоснована практическая ценность многофакторного измерения параметров состояния пациента с применением технологии биотелеметрии с цифровым способом передачи данных и распределенным ишеллектом;

7) Разработаны и экспериментально исследованы струкгурныс и принципиальные схемы измерительных модулей - агентов, поставщиков параметров векторов состояния пациента и выходных генераторных цепей стимулятора;

8) Проведены экспериментальные работы по исследованию помехоустойчивости канала телеметрии. Для защиты информации предложено использовать магистральный протокол M-Bus и циклическое кодирование измерительной информации с защитой ее методом переспроса;

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Козлов Е.В. Элеюростимуляторы органов и тканей человека // Микропроцессорные средства измерений. / Сборник трудов. - СПбГТУ, - 1998, с. 78-93.

2. Клементьев A.B., Дьяченко Ю.Н., Романовская Е.С., Козлов Е.В. Многоканальный электростимулятор // Научно-технические ведомости СПбГТУ, N2-3, 1998, с. 103-105.

3. А.Ф. Романов, Е.В. Козлов Адаптация электрического воздействия на основе результатов обработки вектора физиологических параметров состояния пациента. / Сборник трудов. - СЗПИ, - 2000, с.23-27.

4. А.Ф. Романов, Е.В. Козлов Измерительная радиотелеметрическая магистраль // Chip news.-N4,2000,-с. 12-14. .

Введение

1. Анализ современных измерительных информационных технологий в электрофизиологии

1.1. Виды измеряемых электрофизиологических величин, позволяющих контролировать состояние пациента в процессе воздействия электрическим током

1.2. Анализ датчиков биоэлектрических параметров и особенности биоэлектрических сигналов

1.3. Анализ нестационарных электрических параметров биологического объекта

1.4. Функциональные особенности стимуляционного оборудования

Законы раздражения и виды электростимуляции Параметры электрического воздействия

Функциональные особенности стимуляционного оборудования

2. Анализ и развитие измерительной системы электрофизиологических параметров биообъекта с распределенным интеллектом при адаптивной многоканальной электростимуляции

2.1. Измерения электрофизиологических сигналов в процессе электростимуляции

2.2. Исследование алгоритмов компрессии биоэлектрических сигналов в реальном времени

2.3. Обработка измерительных биологических сигналов вейвлет - кодером

2.4. Развитие технологий биотелеметрии для построения распределенной интеллектуальной измерительной системы функционально -диагностической адаптации воздействия

1.4.1.

1.4.2.

1.4.3.

2.4.1. Обоснование применения технологий биотелеметрии

2.4.2. Структура распределенной измерительной системы

2.4.3. Протокол информационного обмена

2.4.4. Обеспечение помехоустойчивости передаваемой информации

2.4.4.1. Процедура кодирования циклическим кодом

2.4.4.2. Процедура декодирования циклическим кодом

2.5. Модель трансмиссии биоэлектрических сигналов по каналам виртуальной измерительной магистрали с применением компрессии

2.6. Развитие автономных измерительных подсистем распределенной измерительной системы адаптации воздействия

2.6.1.Развитие основных технических и эксплуатационных характеристик измерительных подсистем

2.6.2. Под система измерения активных физиологических величин

2.6.3.Подсистема измерения пассивных параметров

2.6.4. Под система измерения параметров артериального давления

2.7. Автономная адаптация стимула на основе измерений физиологических параметров целевой ткани

2.7.1. Обобщение необходимости автоматической адаптации стимула

2.7.2. Согласование выходного импеданса канала стимуляции с импедансом объекта

2.7.3. Уровень выходного потенциала стимула относительно потенциала пробоя живой ткани

2.7.4. Обоснование формы стимула для задач адаптации

2.7.5. Адаптация стимула исследованием зависимости сила - длительность

2.7.6. Адаптация стимула измерением латентного периода ткани

2.7.7. Адаптация стимула с учетом "утомления" ткани

2.7.8. Измерение температуры ткани и адаптация параметров воздействия

2.7.9. Адаптация градиента стимула

2.7.10.Достижение и удержание достигнутого результата по заданному алгоритму

2.7.11 .Диагностика пригодности пациента к процедуре (обобщение)

2.8. Параметры вектора воздействий, особенности формируемого паттерна при многоканальной адаптивной стимуляции

3. Исследование и развитие программных средств поддержки распределенной измерительной системы обеспечения адаптивной многоканальной электростимуляции

3.1. Развитие функциональных возможностей измерительных систем с привлечением измерительной информации реального времени с датчиков распределенной системы

3.1.1. Программная модель измерительной системы и соответствующая архитектура обработчика

3.1.2. Расчет производительности управляющего узла и выбор соответствующей элементной базы

3.1.3. Развитие функциональных возможностей

3.2. Развитие программного обеспечения поддержки виртуальной измерительной магистрали распределенного интеллекта

4. Разработка и экспериментальное исследование модулей интеллектуальной биоуправляемой измерительной системы

4.1. Структура и описание узлов измерительной системы

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1) Для целей обеспечения адекватной адаптации параметров воздействия необходимо производить измерения параметров биообъекта в реальном времени в процессе приложения процедуры. Состояние пациента по результатам распределенных измерительных операций должно быть представлено параметрами

147 двух векторов, - вектором параметров локального электрического поведения целевой ткани и вектором физиологических параметров;

2) Для комплексного решения задачи адаптации и дозирования воздействия в реальном времени предложено использовать технологию распределенного интеллекта. Распределенная измерительная система должна быть построена по объектно-ориентированному принципу, то есть каждый измерительный автономный модуль должен иметь как определенные свойства, так и методы, и поставлять измеряемый параметр в виде конечного результата с его локальной оценкой;

3) Для обеспечения надежных коммуникаций виртуальной магистрали предложено использовать разработанный модуль вейвлет - компрессора / модулятора канала с возможностью циклического кодирования потока измерительной информации "на лету". Показано, что реально достижимая степень компрессии измерительных биологических сигналов при условии автономной работы компрессора и его малых габаритов составляет от 7 до 13 раз;

4) Для достижения минимальной рассеиваемой мощности на коже пациента предложено управлять частотой модуляции электрического воздействия вычислением параметра оптимальности по достижении наибольшего отношения полезной мощности к мощности, рассеиваемой на коже пациента, а также предложен метод измерения основных временных параметров, характеризующих состояние подвижности целевой ткани, что позволяет компенсировать поляризацию биологических тканей во время их абсолютной нечувствительности;

5) Для решения вопроса оценки качества наложения электродов и проведения процедур в нестационарном положении без риска поражения импульсом потенциала большой амплитуды предложено устанавливать заданный ток воздействия локальным интеллектуальным управляющим ядром канала стимуляции на базе RISC микроконтроллера. Микроконтроллер измеряет значение междуэлектродного импеданса в процессе приложения воздействия и оценивает динамику его изменения;

6) Обоснована практическая ценность многофакторного измерения параметров состояния пациента с применением технологии биотелеметрии с цифровым способом передачи данных и распределенным интеллектом;

148

7) Разработаны и экспериментально исследованы структурные и принципиальные схемы измерительных модулей - агентов, поставщиков параметров векторов состояния пациента и выходных генераторных цепей стимулятора;

8) Проведены экспериментальные работы по исследованию помехоустойчивости канала телеметрии. Для защиты информации предложено использовать магистральный протокол М-Вш и циклическое кодирование измерительной информации с защитой ее методом переспроса;

149

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Задачей настоящей диссертационной работы являлось развитие измерительных систем получения достоверной информации о текущем состоянии пациента для целей адаптации электрического воздействия, обеспечения его наибольшей адекватности, исследование методов измерения электрических параметров биологических тканей, выбор метода компрессии и передачи биологических сигналов.

ДЛЯ РЕШЕНИЯ НАЗВАННОЙ ЗАДАЧИ БЫЛО ВЫПОЛНЕНО:

1) исследование методов измерения локальных электрических и временных параметров биологической ткани, характеризующих ее состояние в процессе воздействия электрическим током;

2) обоснование выбора электрических и временных параметров воздействия, подлежащих адаптации в процессе выполнения процедуры;

3) исследование методов построения измерительных подсистем электрических и физиологических параметров биологических объектов;

4) исследование возможностей современных микромощных беспроводных коммуникационных технологий с целью применения в распределенной измерительной системе;

5) исследование современных методов защиты информации в беспроводных микромощных каналах с целью замены аналогового представления телеметрической информации цифровым и обеспечения магистрального построения системы;

6) исследование современных методов компрессии измерительной информации в реальном времени;

7) исследование современных методов восстановления информации в цифровом потоке измерительной информации;

8) исследование методов модуляции цифрового потока при радиотрансмиссии;

9) исследование особенностей электрического поведения тканей организма, позволяющих обоснованно предложить алгоритм биоуправления достижением и удержанием заданной целевой функции процедуры с обеспечением безопасности пациента;

145

10) исследование вопроса применения распределенного интеллекта в измерительной системы адаптации стимула с использованием современных средств телеметрии.

ПРИМЕНЕННЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ:

В работе использовались: теория построения измерительных информационных систем, теория электрических цепей, основы электрофизиологии и электрографии, численные методы, методы помехоустойчивого кодирования информации, теория и методы биотелеметрии, имитационное моделирование, теория компрессии цифровых потоков. Алгоритмы цифровой обработки измерительной информации исследовались с использованием пакета MATLAB 5.3. Программное обеспечение для персонального компьютера выполнялось в среде DELPHI 5.0. Разработка экспериментальных вычислительных узлов выполнялась с использованием соответствующих кросс-средств.

Предложенные структуры распределенной измерительной системы и ее отдельные узлы исследовались в том числе экспериментально совместно с рядом организаций, занимающихся разработкой измерительной биолого-физиологической аппаратуры. л

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ ЗАКЛЮЧАЕТСЯ

В СЛЕДУЮЩЕМ:

1) Предложена структура измерительного комплекса для оценки адекватности электрического воздействия состоянию пациента с применением принципов объектно-ориентированной программной модели;

2) Предложена унифицированная телеметрическая магистраль измерительных физиологических датчиков, позволяющая интегрировать ее в измерительный комплекс с целью обеспечения унифицированного управления;

3) Предложена структура и реализация канального вейвлет - компрессора биологических сигналов коммуникационного уровня измерительной магистрали;

146

4) Предложена методика измерения электрических и временных параметров биологической ткани в процессе электрического воздействия на биологический объект;

1. Абрамов JI.A. Основы кодирования и декодирования телеметрической информации: Учеб.пособие.- Харьков, 1977.- 82 с.

2. Бакалов В.П. Методы биотелеметрии.- Л.: Наука, 1983.- 176 с.-(Методы физиологических исследований).

3. Бакалов В.П., Миррахимов М.М. Теоретические проблемы биотелеметрии / АН Киргизской ССР. Фрунзе,1978.- 308с.

4. Берг А. Некоторые проблемы биологической кибернетики, 1987.

5. Бехтерева Н. О мозге человека. XX век и его последняя декада в науке о мозге человека / РАН. Институт мозга человека.- СПб.: Изд-во "Нотабене", 1997.- 66 с.

6. Бехтерева Н.П. Современные проблемы клинической физиологии ЦНС, 1982.

7. Биофизические характеристики тканей человека. Справочник / Березовский В.А., Колотилов H.H.; Отв. ред. и авт. предисл. Костюк П.Г. Киев : Наук, думка, 1990.-224 с.

8. Васильев P.P., Шастова Г.А. Передача телемеханической информации.- Л., М.: Госэнергоиздат, I960.- 141 е.- (Б-капо автоматике; Вып. 19).

9. Вельховер Е.С., Кушнир Г.В. Экстерорецепторы кожи: (Некоторые вопр. лок. диагностики и терапии) / Отв. ред. засл. деят. наук проф. A.A. Зорькин.- Кишинев: Штиинца, 1984.- 127с., ил.

10. Ю.Витерби А.Д., Омура Дж.К. Принципы цифровой связи и кодирования :Пер. с англ./Под ред. К.Ш. Зигангирова.-М.: Радио и связь, 1982.-536 е., ил.-(Стат. теория связи; Вып.18).

11. Водолазский Л.А. Основы техники клинической электрографии. М.: Медицина, 1966.-272с.

12. Гехт Б.М. Теоретическая и клиническая электромиография / АН СССР, отд-ние физиологии, Ин-т высш. нервн. деятельности и нейрофизиологии, НИИ общ. патологии и патол. физиологии АМН СССР.- Л.: Наука, 1990.- 228с., ил.- (Фун-дам. науки медицине).

13. Гутников B.C. Фильтрация измерительных сигналов. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1990. - 192 е.: ил.150

14. Дмитриев В.И., Хромов B.B. Помехоустойчивое кодирование в системах передачи данных: Учеб.пособие.- JL: Изд. ЛПИ, 1988.- 80 с.

15. Ибрагимов Р.Ш. Исследование пассивных электрических свойств биологических тканей на низких частотах: Автореф. дис. на соиск. учен. степ. к. технич. н., 1997.- 16с.

16. Иванов Ю.К. История, теория и практика исследований кожно-гальванических реакций у человека., Киев: Медицина, 1974,- 270 с.

17. Ильин В.А. Телеуправление и телеизмеренйе:Учеб.пособие для вузов,- 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Энергия, 1982.-560 е., ил.

18. Казимиров Э.К., Канаровский А.Г., Даниленко Л.Я. Аппаратура для программированной многоканальной электростимуляции двигательных нервно-мышечных структур человека//Медицинская техника,-1975.-N6.

19. Катц Б. Нерв, мышца и синапс: Пер. с англ. / Под ред. д-ра мед. наук B.C. Гур-финкеля.- М.: МИР, 1968.- 220с.151

20. Лазарев А.О. Постоянные электрические потенциалы кожи как интегральный показатель функционального состояния // Изв. Рос. АН, 1993.-N4.- С.485-490.

21. Латманизова Л.В. Очерк физиологии возбуждения. Учеб. пособие для студентов биологических специальностей педагогических институтов. М., "Высшая школа", 1972., 272 е., ил.

22. Лебедь А.Н. и др. Прибор для регистрации электрического сопротивления кожи // Физиологический журнал.- 1979.- Т.25.- N1.- С.95-97.

23. Ливенсон А.Р. Электробезопасность медицинской техники.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Медицина, 1981.- 279с., ил.

24. Лившиц A.B. Хирургия спинного мозга.- М.: Медицина, 1990.- 350с., ил.

25. Лобан О.В. Разработка и исследование методов повышения эффективности систем регистрации электрокардиосигналов: Автореф. дис. на соиск. учен. степ. к. технич. н. / Рязанская госуд. радиотехническая академия.- Рязань, 1998.- 16с.

26. Мажаев В.Н. Моделирование электрической проводимости кожи при регистрации КГР // Кибернетика и ВТ / АН УССР, Ин-т кибернетики.- 1983.- Вып.59,-С.79-84.

27. Маленков А.Г., Поройков В.В. Интегральные характеристики тепло- и электропроводимости кожи человека // Биофизика.- 1988.- Т.ЗЗ.- Вып. 4.- С.692-697.

28. Махнев В.П. Функциональная модель электрического потенциала кожи // Биофизика. Т.39 вып. 2.-1994,-С.372-375.

29. Медицинская радиоэлектроника: Сб. науч. тр. / АН СССР., Радиотехн. ин-т им. А.Л. Минца., Гл. ред. В.К. Слока,- М.: РИАН, 1988.- 164с., ил.

30. Механизмы управления мышечной активностью (норма и патология) / Айзер-ман М.А., Андреева Е.А., Кандель Э.И., Тененбаум Л.А.- М.: Наука, 1974.- 166с.

31. Мирин Н.В. Системы для оценки электрических свойств биологических объектов: Автореф. дис, на соиск. учен. степ. к. технич. н. / Уфимский госуд. авиационный технич. ун-т.- Уфа, 1998.- 16с.

32. Муттер В.М. Основы помехоустойчивой телепередачи информации.-Л.:Энергоатомиздат. Ленингр.отд-ние, 1990.- 288 е., ил.

33. Неборский А.Т., Белкония Г.С. Электрокожная проводимость у человека и обезьян // Косм, биология и авиа косм, медицина.- 1986.- Т.20.- N3,- С.61-68.152

34. Неборский А.Т., Белкония Г.С. Характеристики электрокожной проводимости у здоровых мужчин и женщин // Физиология человека, 1985.- Т.П.- N4,- С.657-664.

35. Николаев Е.В. и др. Статические вольтамперные характеристики биологически активных точек кожи человека // Биофизика.- 1980.- Т.25.- Вып.2,- С.326-329.

36. Новик Д.А. Эффективное кодирование.-М.: Энергия, 1965.-234 с.

37. Орбели J1.A. Лекции по физиологии нервной системы.- 2-е изд. исправ. и доп.-Л.: ОГИЗ, Биомедгиз, 1935.- 410с., ил.

38. Орлов Ю.Н. Электрические измерения параметров биообъектов и биопроб: Учебное пособие по курсу "Биомедицинские измерения".- М.: Изд-во МГТУ, 1989.- 38с., ил.

39. Павлов И.П. Двадцатилетний опыт объективного исследования физиологии, 1928.

40. Петерсон У.Э., Уэлдон Э. Коды, исправляющие ошибки: Пер. с англ.-М.: Мир, 1976,- 594 с.

41. Применение электростимуляции для тренировки мышечной силы / Под ред. Андрианова Г.Г. // Новости медицинского приборостроения: Труды науч. ис-след. ин-та мед. приборостроения, 1971.

42. Рубин А.Б. Биофизика: В 2-х кн.: Учеб. для биол. спец. вузов. Кн. 2. Биофизика клеточных процессов.- М.: Высш. шк., 1987.- 303с.: ил.

43. Самохин A.B. Практическая электропунктура по методу Р.Фолля.- М.: ИМЕ-ДИС, 1994.-301с.

44. Сидорова М.А. Средства измерения параметров электрокардиосигнала: Авто-реф. дис. на соиск. учен. степ. к. технич. н. / Пензенский госуд. университет.-Пенза, 1999.- 16с.

45. Справочник по телеметрии: Пер. с англ./ Под ред. Э.Л.Грюнберга. М.: Машиностроение, 1971.-481 с.

46. Степанов A.M. Ритмы электрической проводимости кожи человека // Физиология человека.- 1989.- Т.15.- N5.- С.152-156.

47. Суходоев В.В. Анализ шкал, применяемых для измерений кожно-гальванических реакций человека // Физиология человека.- 1992.- Т.18.- N1.-С.56-63.153

48. Теория и проектирование диагностической электронно-медицинской аппаратуры: учебное пособие / под общ. ред. проф. В.М. Ахутина,- JL: Изд-во Ленинград. Университета, 1980,- 146 с.

49. Тепляков И.М. Радиотелеметрия. М.: Советское радио, 1966. - 311 с.

50. Тихомиров В.В. Биотелеметрические системы/ АН СССР; Институт биологической физики М.: Наука, 1974.- 229 с.

51. Тутевич В.Н. Телемеханика, Учеб. пособие для вузов. М., Энергия, 1973. 384 с.

52. Ультразвуковая диагностика и электроакупунктура: Рабочая кн. для врачей / Д.м.н., проф. Г.А. Зубовский, A.B. Пескин, -О.Б. Тарарухина, A.B. Черногорцев.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Б. п., 1992.- 137с., [48] л. ил.

53. Уоррен, Френк Медицинская акупунктура / Пер. с англ. Э.Н. Шарафутдинова; Под ред. к.м.н. С.Н. Басманова.- Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1981.-223с., ил.

54. Утямышев Р.И. Радиоэлектронная аппаратура для исследования физиологических процессов.- М.: Энергия, 1969.- 248с., ил.

55. Хилл А. Механика мышечного сокращения. Старые и новые опыты: Пер. с англ. / Под ред. акад. Г.М. Франка.- М.: МИР, 1972.- 183с., ил.

56. Хэмминг Р.В. Теория кодирования и теория информации: Пер. с англ.-М: Радио и связь, 1983.-176 е.,ил.

57. Шминке Г.А. Электрические измерения в физиологии и медицине.- М.: Медгиз, 1956.-206с., ил.

58. Шпунт В.Х., Рудь Ю.В., Цендин К.Д. Оптические и электрические свойства кожи человека // Письма в Журнал технической физики. 1993.- Т. 19.- Вып. 13.- С. 41-46.

59. Шульц Ю. Электроизмерительная техника: 1000 понятий для практиков: справочник: Пер. с нем.- М.: Энергоатомиздат, 1989.- 288с., ил.

60. Электронная аппаратура для стимуляции органов и тканей / Под ред. Утямыше-ва Р.И. и Враны М.- М.: Энергоатомиздат, 1983.- 384с., ил.

61. Электронная аппаратура для электрофизиологических исследований / Академия наук СССР. Инт-т высшей нервной деятельности и нейрофизиологии., Отв. ред. P.M. Мещерский.- М.: Наука, 1969.- 88с,- (Проблемы биологической кибернетики).154

62. Юсевич Ю.С. Очерки по клинической электромиографии. М.: Медицина, 1972.-95с., ил.

63. American Journal of acupuncture. Spanning Traditional and modern Energetic Medicine.

64. Bajd Т., Kralj A. Turk R. Standing-up of a healthy subject and a paraplegic patients. J. Biomech., 15: pp. 1-10.

65. Benton L., Baker L., Bowman В., Waters R. Functional Electrical Stimulation A Practical Clinical Guide (2nd Edition) / Rancho Los Amigos Medical Centre, 1981.

66. Biomedizinische Technik 1. Diagnostik und bildgebende Verfahren / Helmut Hutten., 1998 // "Bioelektrische Signale" (Jiri Silny, Günter Rau).

67. Coburn В., Sin W. A theoretical study of epidural electrical stimulation of the spinal cord part I: Finite element analysis of stimulus fields. IEEE Trans. Biomed Eng. 32: 978-986, 1985.

68. Electrical stimulation and electropathology / Reilly Patrick J.; with chapters contributed by Hermann Antoni, Michael A. Chilbert, Walter Skuggevig, James D. Sweeney. Cambridg University Press., 1992.- 504 p.

69. Frank Warren Medical acupuncture / перев. с англ. Шарафутдинова, под ред. Басманова .- Киев,- 1981.- 223 с.

70. Handbook of bioengineering / the editors: Betty Sun, Jim Halston and Nancy Warren. Copyright 1987 by Mc. Craw Hill, inc. Printed in the USA. - 610 p.

71. Handbook of Electrical Hazards and accidents / printed by Leslie A. Geddes. CRC press, inc. - 1995. - 204 p.

72. Hanwoo Lee, Kevin M. Buckley. ECG data compression using cut and align beats approach and 2-D transforms. IEEE Trans. Biomed Eng. 46: N5., 556-564, 1999.

73. Helmut Hutten Biomedizinishe Technik 1. Diagnostik und bildgebende Verfahren / Institut fur Elektro- und Biomedizinishe Technik. Springer-Verlag Berlin Heidelberg,-1992,-377 p.

74. Jochen Quintern, Robert J. Jaeger Neural Prostheses / Academic press, Inc., 1996.

75. Journal of spinal cord medicine, U.S.A., 1996 1998.

76. Julian L. Cardenas, Juan Valentin Lorenzo-Ginori. Mean-Shape Vector Quantizer for ECG signal compression. IEEE Trans. Biomed Eng. 46: N1., 62-70, 1999.

77. Lenman, John Andrew Reginald Clinical electromyography, 1983155

78. Li Ding Acupuncture meridian theory and acupuncture points / written by Prof. Li Ding; Engl, trans, by You Beulina. Wang Zhadong.- Beijing: Foreign lang, press, 1991.-4., XIII, 413 p.

79. Mullett K.R., Rise M.T., Shatin D. Design and function of spinal cord stimulators -theoretical and developmental considerations / Pain Digest 1: 281-287., 1992.

80. NeuroControl Freehand System. Information by NeuroControl Corp., 1998.

81. Neuromuscular stimulation: basic concepts and clinical implications Clifford Rose, Rosemary Jones, Gerta Vibova, 1989.

82. North RB, Ewend MG, Lawton MT, et al: Spinal cord stimulation for chronic, intractable pain: superiority of 'multi-channel' devices // Pain 44:119-130, 1991.

83. Patient Guide to Spinal Cord Stimulation // SOTA Medical Products, 1998.

84. Ruth Wyler Therapeutic electrical stimulation (TES), 1995.

85. Shubha Kadambe, Robin Murray, G. Faye Boudreaux-Bartels. Wavelet transform-based QRS complex detector. IEEE Trans. Biomed Eng. 46: N7., 838-848, 1999.

86. Spinal cord stimulation with percutaneous and plate electrodes: side effects and quantitative comparisons. Richard B. North, Amy Lanning, Ryan Hessels, Protagoras N. -Department of Neurosurgery, 1998.

87. Stefan Karlsson, Jun Yu, Metin Akay. Enhancement of spectral analysis of myoelectric signals during static contractions using wavelet methods. IEEE Trans. Biomed Eng. 46: N6., 670-687, 1999.

88. S vante Horsch, Luc Claeys Spinal Cord Stimulation. An innovative method in the treatment of PVD. Medtronic Germany, 1994.

89. VOCARE Bladder System. Information by NeuroControl Corp., 1998.

90. Wakim K. G., Krusen F.H. The influence of electrical stimulation on the work output and endurance of denervated muscle / Archives of Physical Medicine, 1955.

91. Walter Welkowitz, Sid Deutsch, Metin Akay Biomedical Instruments. Theory and design. / Second Edition / Academic Press, inc.- 1992.- 377 p.157