Біотехнічна система нормалізації функціонального стану людини

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ

УДК 615.471+612.014.42+62-503.55 (043.5)

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

БІОТЕХНІЧНА СИСТЕМА НОРМАЛІЗАЦІЇ ФУНКЦІОНАЛЬНОГО СТАНУ ЛЮДИНИ

Спеціальність 05.11.17 - біологічні та медичні прилади і системи

ЯРУТА ВІКТОР ОЛЕКСІЙОВИЧ

Харків - 2006

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківському національному університеті радіоелектроніки Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник:

Бих Анатолій Іванович, доктор фізико-математичних наук, професор, Харківський національний університет радіоелектроніки, завідувач кафедри біомедичних електронних пристроїв та систем.

Офіційні опоненти:

Смердов Андрій Андрійович, лауреат Державної премії України, доктор технічних наук, професор Полтавська державна аграрна академія, завідувач кафедри механізації і електрифікації тваринництва;

Фесечко Володимир Опанасович, кандидат технічних наук, професор, Національний технічний університет України "КПІ" (м. Київ), професор кафедри фізичної та біомедичної електроніки.

Провідна установа: ВАТ "АТ Науково-дослідний інститут радіотехнічних вимірювань", секція "Медичні прилади та вимірювальні системи. Космічна медицина", Національне космічне агентство України, м. Харків.

Захист відбудеться "11" квітня 2006 р. о 15⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 64.052.05 при Харківському національному університеті радіоелектроніки за адресою: 61166, м. Харків, пр. Леніна, 14.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Харківського національного університету радіоелектроніки за адресою: 61166, м. Харків, пр. Леніна, 14.

Автореферат розісланий "09" березня 2006 р.

Учений секретар спеціалізованої вченої ради М.П. Мустецов.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Відомо, що людина вимушена постійно адаптуватися до безперервних змін зовнішнього середовища. Особливістю такої адаптації, яка відрізняє людину від інших біологічних об'єктів, є її властивість не змінюватися під впливом цього середовища, а за допомогою різних технічних засобів створювати умови, що забезпечують збереження гомеокінезу на всіх системно-структурних рівнях її організму. Таким чином, людина створює різноманітні біотехнічні системи (БТС), які складаються з її організму та технічних засобів життєзабезпечення. Серед різних типів БТС важливе місце посідають БТС медичного призначення (БТС М). Це зумовлено особливістю їх цільової функції: підтримка стану здоров'я людини, що входить до складу БТС М.

Еволюційний аналіз БТС М свідчить, що серед трьох основних їх компонентів: пацієнт, лікар та медичні технічні засоби (МТЗ) - найбільше змінюються МТЗ. Але традиційна їх побудова у вигляді спеціалізованих блоків призвела до великого їх різноманіття, ускладнила їх використання лікарем та обслуговування малим за чисельністю технічним персоналом. До того ж діагностика й терапевтичний вплив не завжди точні, адекватні й своєчасні.

Ефективність використання МТЗ можна підвищувати завдяки універсалізації вимірювань біоелектричних параметрів створенням БТС М нормалізації функціонального стану людини (БТС Н), які в принципі дозволяють через дискретизацію вимірюваних величин та керуючих впливів здійснювати автоматизовану діагностику та управління станом пацієнта в спокої або русі в режимі розділення реального часу. Таким чином, задача створення БТС Н є актуальною.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційне дослідження виконано згідно з науковим напрямом "Моделювання процесів діагностики, лікування і життєзабезпечення людини" Харківського національного університету радіоелектроніки (ХНУРЕ), є частиною планових робіт кафедри біомедичних електронних пристроїв та систем ХНУРЕ за комплексною держбюджетною НДР №128-2 (№ ДР 0101U001946).

Метою є розробка методологічних основ побудови біотехнічної системи нормалізації функціонального стану людини. Для досягнення мети вирішуються такі завдання.

Вибрати методи діагностики та корекції функціонального стану людини для використання їх у БТС Н.

Розробити методики діагностики функціонального стану людини за електрофізіологічними показниками для проведення довготривалих досліджень у режимі розділення реального часу.

Удосконалити засоби первинного отримання медико-біологічної інформації.

Розробити структуру й алгоритм роботи БТС Н, а також надати основні рекомендації щодо медико-технічних вимог до розробки її технічної підсистеми. Реалізувати й експериментально дослідити макети окремих функціональних блоків БТС Н.

Об'єкт дослідження. Процес нормалізації стану функціональних систем організму людини в реальному часі в різних умовах.

Предмет дослідження. Біотехнічна система нормалізації функціонального стану людини.

Методи дослідження. Теоретичні дослідження проводилися з використанням біофізичних і математичних моделей, а також положень теорії електричних кіл та теорії рішення неоднорідних диференційних рівнянь при розробці моделі живих тканин, аналізі перехідних процесів у живих тканинах та аналізі еквівалентної схеми вхідного кола підсилювача біопотенціалів. Застосовано методи найменших квадратів та простих ітерацій при розробці способу вимірювання електричних параметрів живих тканин. Експериментальні дослідження проведено методами чисельного експерименту та клінічних випробувань.

Наукова новизна отриманих результатів.

Удосконалено модель живих тканин у вигляді еквівалентної електричної схеми, в якій урахована нелінійність елементів, що дозволило описати асиметрію імпедансу живих тканин при проведенні досліджень на короткочасних імпульсних струмах (напругах), що не перевищують фізіологічної норми [1, 2].

Уперше розроблено метод вимірювання електричних параметрів живих тканин із застосуванням імпульсних короткочасних струмів (напруг) та ітераційного алгоритму, який дозволяє оцінювати опір та ємність шкіри, а також опір внутрішніх тканин [1, 2, 6].

Модифіковано методи електропунктурної діагностики (Накатані, Гойденка) завдяки проведенню вимірювань на імпульсних короткочасних струмах, виходячи з аналізу перехідного процесу, який виникає в біологічно активній точці (БАТ) у процесі вимірювання [1, 2, 6], та вдосконалено метод кольоропунктури через оцінювання функціонального стану БАТ упродовж терапевтичного сеансу в режимі розділення реального часу процесів діагностики та впливу [4, 10], що дозволило застосувати ці методи для довготривалих досліджень, а також об'єктивізувати контроль терапевтичного впливу й індивідуалізувати його величину.

Набув подальшого розвитку метод обґрунтування вибору технічних параметрів підсилювачів біопотенціалів (ПБП), який пов'язує імпеданси вхідного кола ПБП з комплексними електричними параметрами електродів та джерел біосигналу й синфазної завади [3, 12].

Практичне значення отриманих результатів.

Запропонований метод вимірювання електричних параметрів живих тканин разом з розробленим макетом блоку вимірювання імпедансу БТС Н дозволяє отримувати додаткову інформацію про функціональний стан системи меридіанів та окремої БАТ за величиною ємності шкіри, а також надає можливість здійснювати довготривалий моніторинг стану меридіанів або окремої БАТ, наприклад, за модифікованими методами Накатані або Гойденка (деклараційний патент на винахід "Спосіб вимірювання електричних параметрів живих тканин", акт упровадження в Інституті патології хребта та суглобів АМН України ім. проф. М.І. Ситенка).

Запропонований спосіб дозування кольоропунктури, а також розроблений макет блоку впливу світлом БТС Н надають можливість об'єктивізувати результати діагностики лікувального впливу та зменшити сумарну енергетичну дозу впливу світлом на БАТ з незмінним терапевтичним ефектом (акт упровадження в Інституті патології хребта та суглобів АМН України ім. проф. М.І. Ситенка).

Запропонований універсальний пристрій для вимірювання біоелектричних параметрів живих тканин дозволяє оцінювати функціональний стан БАТ, а також здійснювати керований дозований вплив на БАТ електричним струмом та потоком світла з різною довжиною хвилі при використанні універсального пристрою у складі БТС Н (деклараційний патент на винахід "Універсальний пристрій для вимірювання біоелектричних параметрів").

Розроблений макет блоку впливу світлом БТС Н надає можливість дозувати енергетичний вплив світлом на БАТ під час проведення кольоропунктури зміненням тривалості впливу та/або вибором фіксованої потужності випромінювання (метрологічне свідоцтво, видане Харківським ордена "Знак пошани" державним науково-дослідним інститутом метрології, акт упровадження в Інституті патології хребта та суглобів АМН України ім. проф. М.І. Ситенка).

Теоретичні та практичні результати дисертаційного дослідження використовуються в навчальному процесі ХНУРЕ при викладанні курсів: "Біотехнічні та медичні системи", "Моделювання в біології та медицині", "Методи медико-біологічних досліджень та вимірювальні перетворювачі", "Проектування вузлів електронної біомедичної апаратури"; та Харківської державної академії культури (ХДАК) при викладанні курсів: "Безпека життєдіяльності", "Математичне програмування" (акт упровадження в ХНУРЕ, акт упровадження в ХДАК).

Особистий внесок здобувача. Всі основні результати дисертаційної роботи отримано автором самостійно [1, 2, 6-8]. В працях, які написано у співавторстві [3-5, 9-12], здобувачеві належать такі наукові результати. В [3] - синтез структурної схеми універсального датчика; розрахунок необхідних значень модулів вхідних імпедансів ПБП. В [4] - аналітичний огляд сучасної апаратури для світлотерапії; спосіб дозування кольоропунктурного впливу; кількісна оцінка дози електричної енергії, яку поглинула БАТ, при одиничному вимірі асиметрії її опору; співвідношення для кількісної оцінки режиму розділення реального часу процесів діагностики та впливу. В [5] - синтез схеми універсального пристрою; синтез структурної схеми БТС Н; спосіб застосування універсального пристрою в складі БТС Н; опис функціонування БТС Н. В [9]- аналіз ефективності використання апаратури в лікувально-профілактичних закладах; модифікація апаратури та системи відведень з метою їх ширшого використання при проведенні досліджень та впливу в режимі розділення реального часу в різних умовах. В [10] - методика об'єктивізації контролю лазерної рефлексотерапії, аналіз отриманих результатів. В [11] - спосіб вибору кількісних параметрів рекомендованого сеансу світлопунктури. В [12] - методика розрахунку та аналіз отриманих співвідношень.

Апробація результатів дисертації. Основні результати теоретичних та експериментальних досліджень доповідалися й обговорювалися на 5-му Міжнародному молодіжному форумі "Радіоелектроніка і молодь у XXI сторіччі" (Харків, 2001 р.); на XV та XVII міжнародних науково-практичних конференціях "Використання лазерів у медицині та біології" (Харків, 2001, 2002 рр.); на науково-практичній конференції "Нові технології оздоровлення природними та преформованими факторами" (фізіотерапія, озонотерапія, курортологія) (Харків, 2002 р.); на другій міжнародній науково-технічній конференції "Проблеми інформатики та моделювання" (Харків, 2002 р.); а також на 2-му Міжнародному радіоелектронному форумі "Прикладна радіоелектроніка. Стан та перспективи розвитку" МРФ - 2005 (Харків, 2005 р.).

Публікації. Основні результати дисертації опубліковано у 12 наукових роботах, серед них: 4 статті в збірниках наукових праць, включених до переліку ВАК України, 2 деклараційних патенти України, 6 матеріалів та тез доповідей конференцій.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, списку використаних джерел та додатків. Основний матеріал викладено на 135 сторінках, список використаних джерел подається на 17 сторінках і містить 172 найменування. Робота має 37 ілюстрацій, 2 таблиці та 9 додатків. Загальний обсяг дисертації з додатками складає 197 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, показано зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами, визначено мету і завдання дослідження, наукову новизну та практичне значення одержаних результатів, наведено відомості про особистий внесок автора, апробації та публікації.

У першому розділі проаналізовано сучасні БТС М різних типів. Наведено їх структурно-функціональний опис. Визначено, що при створенні діагностичних БТС М перш за все необхідно вирішувати проблему вибору методів дослідження, при створенні терапевтичних БТС М - забезпечення дозування впливу адекватно поточному функціональному стану пацієнта, при створенні телеметричних БТС М - забезпечення мобільного конструктивного виконання блоку отримання, перетворення та передачі (БОПП) медико-біологічної інформації (МБІ), який постійно носить пацієнт.

Узагальнений якісний та кількісний аналіз комплексної ефективності функціонування сучасних БТС М різних типів довів, що вони є недостатньо ефективними при рішенні задач комплексної діагностики та терапії в різних умовах. Так, традиційно методики дослідження орієнтовані на вимірювання фізіологічних параметрів у спеціальних умовах. При цьому апаратура, зазвичай, реалізує окремі методи послідовно в часі зі значними проміжками між ними. Отже, отримані результати характеризують різні функціональні стани пацієнта, не природні для нього. Терапевтичні процедури, зазвичай, призначають курсами. Оцінку їх терапевтичного ефекту та корекцію роблять з часовим проміжком близько тижня, інколи місяця. Але відомо, що організм людини реагує на зовнішній вплив з латентним періодом від секунд до декількох хвилин. Отже дозування, контроль та корекція терапевтичного впливу не є адекватними процесам, що відбуваються в організмі людини. Кількісну оцінку ефективності використання МТЗ запропоновано робити за допомогою такого показника ефективності (R_тз, %):

,

де N_рс - кількість біомедичної апаратури в робочому стані, N - загальна кількість апаратури, t_ср - середній час використання апаратури, t_рд - тривалість робочого дня, Opt - оптимальне значення (t_рд встановлюється законодавчими та нормативними актами). Обчислення R_тз показало, що ефективність використання МТЗ у лікувальних закладах м. Харкова у зв'язку з тим, що N_рс < N та t_ср < t_рд, становить близько 10 %.

Збільшувати R_тз можна завдяки створенню та використанню багатофункціональних БТС Н, які дозволяють вирішувати суперечні вимоги забезпечення максимально повної діагностики, моніторингу, скринінгу та корекції функціонального стану пацієнта за декількома методами в режимі розділення реального часу в умовах його природної життєдіяльності. При побудові такої БТС Н перш за все необхідно розробити методики та засоби діагностики, методики та засоби об'єктивізації процесу корекції функціонального стану людини, структуру й алгоритм роботи БТС Н, а також надати основні рекомендації щодо медико-технічних вимог до розробки її технічної підсистеми (ТП).

У другому розділі зроблено вибір методів дослідження й корекції функціонального стану організму людини, які використовуються в запропонованій БТС Н, та наведено їх опис.

Системний аналіз організму людини, як об'єкта дослідження, дозволив з'ясувати, що фактично всі його структурно-функціональні утворення тією чи іншою мірою є чутливими до різноманітних впливів зовнішнього середовища. При цьому найфатальнішими виявилися порушення системи кровообігу. Крім того, згідно з теорією стресу, реакція організму на вплив описується ступінчастим зниженням його адаптованості через послідовне проходження станів: задовільної адаптації, спеціалізованої адаптації, функціонального напруження, незадовільної адаптації, виснаження адаптації та зриву адаптації - з можливістю зворотного розвитку процесу до стану норми при знятті стресорного впливу. Таким чином, доцільно проводити діагностику та корекцію якомога більшої кількості структурних та функціональних станів людини, зокрема стресорних, при детальнішому дослідженні серцево-судинної системи. Відомо, що найбільші діагностичні можливості мають методи рефлексодіагностики, а найбільші терапевтичні - методи рефлексотерапії. Водночас унікальними за своєю діагностичною цінністю є методи, що базуються на аналізові електрокардіосигналу (ЕКС). Так, методи математичного аналізу ритму серця дозволяють оцінювати стресорні реакції, а методи електрокардіології - провідну систему серця та деякі параметри метаболізму клітин цілісного організму людини. Таким чином, у БТС Н доцільно використовувати методи електрокардіології разом з методами математичного аналізу ритму серця та методи рефлексодіагностики й рефлексотерапії.

Запропоновано використовувати метод дистанційної крупномасштабної ортогональної електрокардіографії (Д КМ О ЕКГ), тобто проведення діагностики функціонального стану серця за виміряним ЕКС з підвищеним коефіцієнтом підсилення за трьома ортогональними відведеннями від людини в русі або спокої.

Рекомендується використовувати методи рефлексодіагностики Накатані та Гойденка в їх модифікації, пристосованій для багаторазового вимірювання електричних параметрів БАТ за добу.

У процесі вимірювання за електропунктурними методами на БАТ здійснюється вплив, величина якого лімітується методичними вказівками. Запропоновано забезпечувати багаторазові вимірювання стану БАТ завдяки зменшенню енергії одиничних вимірів. У такому разі їх загальна кількість (n_в) за деякий проміжок часу становить:

(фігурна дужка означає округлення в меншу сторону, W_доп - максимальна енергія, яку допускається підводити до живих тканин за час виміру їх електричних параметрів, W^ср_погл - середня енергія, яку поглинають живі тканини за один вимір). Оцінка можливостей моніторингу функціонального стану БАТ за методом Накатані показує, що при використанні імпульсів стабілізованого струму величиною 40 мкА середньою тривалістю 75 мс (при максимальному падінні напруги на БАТ 12 В) можна проводити 50-1500 вимірювань за добу.

Аналіз відомих еквівалентних схем живих тканин дозволив запропонувати для проведення короткочасних вимірювань на імпульсних струмах та напругах однієї полярності, що не перевищують фізіологічної норми, схему (рис. 1, а) [1]. Тут , , , , , , , - опір та ємність шкіри при використанні вимірювального струму позитивної (індекс +) або негативної (індекс -) полярності зі сторони одного (індекс 1) та іншого (індекс 2) електродів; R_тк - опір внутрішніх тканин. Ця схема відрізняється від відомих тим, що асиметрія імпедансу шкіри для струмів (напруг) різної полярності врахована за допомогою чотирьох діодів, опір яких при прямому включенні нескінченно малий, а при зворотному - нескінченно великий. Якщо використовувати електроди з площами, які значно відрізняються одна від одної, ця схема спрощується (рис. 1, б) [2], тут , , , - опір та ємність шкіри при використанні вимірювального струму позитивної та негативної полярності зі сторони електрода з меншою площею (активного).

При пропусканні крізь живі тканини стрибкоподібного струму однієї полярності виду

, (1)

де I - константа, t - час; у колі живих тканин виникає перехідний процес за напругою

, (2)

де - стала часу перехідного процесу, що протікає в шкірі (R_ш, С_ш - опір та ємність шкіри, значення яких інтерпретуються в залежності від знаку вимірювального струму).

При проведенні реальних вимірювань на стабілізованому імпульсному струмі з реєстрацією перехідного процесу по напрузі в дискретні моменти часу

t_n = nT

(, N - номер останнього відліку, Т - період дискретизації) отримують ряд значень напруги U [nT]. Знаходити коефіцієнти співвідношення (2) запропоновано за допомогою методу двокритерійної апроксимації експериментальних даних [1, 2, 6, 8], який, у даному випадку, полягає в такому. Ряд U [nT] розбивають на дві різні частини та встановлюють перше наближене значення сталої часу перехідного процесу ((ф_ш)₁). Потім послідовно уточнюють значення ф_ш з наперед заданою похибкою (в) за формулою:

, (3)

де m - номер ітерації, а значення коефіцієнтів p та f обчислюються за співвідношеннями [6]:

,

,

де значення коефіцієнтів k_s, b_s, h_s, g_s, l_s, q_s визначаються за формулами:

де N_s - кількість вимірів у s-й () частині ряду U [nT]; A_s, B_s - номери початкового та кінцевого відліків s-ї частини ряду U [nT], причому A_s < B_s.

Ітераційний процес завершують, коли виконується умова:

. (4)

Далі обчислюють опір внутрішніх тканин, а також опір та ємність шкіри:

, , . (5)

Аналіз існуючих методів рефлексотерапії показав, що в БТС Н доцільно використовувати методи електропунктури та кольоропунктури, тому що енергія, яка подається до БАТ, просто дозується. Це дозволяє реалізувати принцип індивідуалізації лікування. До того ж можливе їх сумісне використання [5].

Запропоновано під час проведення кольоропунктури контролювати результати впливу світлом за методом Гойденка в режимі розділення реального часу процесів впливу та діагностики за співвідношенням [4]:

, (6)

де t_в - тривалість однократного впливу на БАТ, при якій виконується умова переважання поглиненої енергії світла над поглиненою електричною енергією в е раз (t_в не може перевищувати максимальний час терапевтичного впливу за сеанс); W - сумарна електрична енергія, поглинена БАТ за одне вимірювання асиметрії її імпедансу;

- середня потужність потоку світла, поглинена БАТ за один період впливу (D_пог(t_в) - доза енергії світла, яку поглинула БАТ).

Запропоновано для опромінення БАТ використовувати напівпровідникові світлодіоди, тому що:

потужність потоку світла, який вони випромінюють, знаходиться в межах потужностей, що використовуються у світлотерапії;

вони дозволяють отримувати випромінення з різною довжиною хвилі;

світловий потік, який вони випромінюють, можна модулювати різними способами;

управління їх випроміненням здійснюється електричним струмом;

вони мають доступну ціну.

При опроміненні БАТ серією стабілізованих за амплітудою імпульсів тривалістю ф_o та періодом T_o загальна кількість імпульсів (n_o), поданих упродовж одноразового опромінення становить: n_o = [t_в/T_o](квадратна дужка означає округлення в більшу сторону). У такому разі енергетична доза світла, поглинена тканинами, випромінена світлодіодом, працюючим в імпульсному режимі на лінійній ділянці характеристики яскравості, становить

,

де б - коефіцієнт поглинення енергії світла БАТ; S_o - поверхня, що опромінюється впродовж часу t_в; k₁, I₀ - коефіцієнти, які визначаються при знаходженні характеристики яскравості конкретного світлодіода; I_i - амплітуда i-го імпульсу струму, який протікає крізь світлодіод. Таким чином, при зміні амплітуди імпульсів струму, їх тривалості або кількості, змінюється кількість енергії світла, яку поглинає БАТ. При цьому, послідовно багаторазово змінюючи процеси впливу світлом на БАТ та діагностики її стану (6), дозують вплив у залежності від стану БАТ, а, отже, визначають оптимальну терапевтичну дозу в кожному конкретному випадку.

Запропоновано [11]для пацієнтів з початковим функціональним станом p використовувати як рекомендовані параметри курсу кольоропунктури: середні значення дози опромінення БАТ за сеанс (D_p), тривалості сеансу (t_p), а також загальної кількості сеансів (N_p), проведених протягом терапевтичного курсу в пацієнтів з позитивним ефектом при однакових умовах опромінення (спектральній щільності потоку світла, способі його модуляції, геометричних розмірах плями світла): функціональний стан електрофізіологічний біологічна

, , ,

де M - кількість пацієнтів; N_i - кількість сеансів, проведених для нормалізації функціонального стану i-го пацієнта; t_ij - тривалість j-го терапевтичного сеансу, проведеного i-му пацієнтові.

У третьому розділі наведено опис структурно-функціональної схеми БТС Н, основних рекомендацій щодо медико-технічних вимог до розробки її ТП, а також універсальної системи відведень та засобів первинного отримання медико-біологічної інформації, які розроблено для використання в БТС Н.

БТС Н (рис. 2) складається з таких основних елементів: пацієнт, лікар та технічна підсистема (ТП) БТС Н. Для дослідження та корекції функціонального стану пацієнта лікар застосовує як ТП БТС Н, так і засоби діагностики (ЗД) та впливу (ЗВ). ТП БТС Н складається з блоку отримання, перетворення та передачі (БОПП) медико-біологічної інформації (МБІ), каналу зв'язку та блоку кінцевої обробки (БКО) МБІ. БОПП МБІ містить набір універсальних пристроїв для вимірювання біоелектричних параметрів (УП), формувач відведень, блок вимірювання імпедансу, блок впливу світлом, блок вимірювання ЕКС, пристрій керування каналами вимірювання та впливу (ПК КВВ), засіб прийому передавання (ЗПП) МБІ та ЕОМ, яка містить схеми спряження (СС), а також пристрої вводу (ПВ) та індикації (ПІ). БКО МБІ складається з ЗПП МБІ та ПЕОМ.

Така будова БТС Н дозволяє виконувати метод Д КМ О ЕКГ, методи математичного аналізу ритму серця, модифіковані методи Накатані та Гойденка, а також методи електропунктури та кольоропунктури як по одинці, так і в довільному їх поєднанні в автоматизованому режимі розділення реального часу в умовах природної життєдіяльності людини.

Зазначимо, що можливості методів, які реалізуються за допомогою ТП БТС Н, обмежені, тому ТП БТС Н не завжди створює замкнений контур управління функціональним станом пацієнта. Тобто можливі ситуації, коли ТП БТС Н застосовується лікарем лише з діагностичною або з терапевтичною метою з використанням окремих методів. У таких випадках контур управління функціональним станом пацієнта замикається лікарем через використання інших ЗД або ЗВ, що дозволяє повністю використати можливості методів, отже, досягти максимальної ефективності функціонування БТС Н. При цьому зменшується N_У завдяки тому, що в БТС Н використовуються, по-перше, електрофізіологічні методи дослідження та терапевтичні методи, керуючі впливи яких змінюються за допомогою електричного струму та, по-друге, режим розділення реального часу процесів діагностики та впливу, яким керує ЕОМ, що дозволяє універсалізувати системи відведень й апаратуру каналів вимірювання МБІ та терапевтичного впливу. Крім того, завдяки можливості сумісного використання методів у їх модифікації, пристосованій до умов руху пацієнта, збільшується t_ср порівнянно з традиційним використанням тих же методів. До того ж загальна кількість апаратури (N_У) дорівнює кількості біомедичної апаратури в робочому стані (N_рс), оскільки в разі несправності одного з каналів слід вважати БТС Н у цілому не придатною до застосування. Таким чином, R_тз БТС Н вищий, ніж у інших БТС М.

У дисертаційній роботі наведено опис запропонованої універсальної системи відведень, яка дозволяє реалізувати обрані методи у складі БТС Н.

Виходячи з аналізу фізико-хімічних процесів, які виникають на межі контакту "шкіра - електрод", та перехідних процесів, які протікають у колі "електрод - тіло людини", при довготривалому вимірюванні електричних параметрів живих тканин, особливо в умовах руху людини, з метою підвищення завадостійкості каналів вимірювання доведено доцільність застосування ємнісних електродів.

Розрахунок еквівалентної схеми вхідного кола ПБП разом з еквівалентною схемою джерела ЕКС та електродів дозволив отримати співвідношення для знаходження мінімально допустимих величин вхідного імпедансу ПБП протифазному (Z_p) та синфазному (Z_ф) сигналам для умов: () та (або) при зміні імпедансів живих тканин людини та контакту "шкіра - електрод" від Z₁ та ДZ₁ до Z₂ та ДZ₂ [3, 12]. Вони мають вигляд:

, ,

де Z_бо, С, Д Z_бо, ДC - еквівалентні імпеданси живих тканин та ємність контакту електрода з тілом людини, а також їх можливі асиметричні зміни відповідно; jщ - комплексна колова частота; H - коефіцієнт режекції вхідного кола ПБП; - відносна зміна коефіцієнта передачі протифазного сигналу (А) вхідного кола ПБП. Оцінку необхідних величин Z_ф та Z_р зробимо на прикладі ЕКГ відведення Z, тому що воно має найбільшу асиметрію імпедансу "живі тканини - електрод". Ємність контакту "шкіра - електрод" титанового електрода з діелектричною плівкою товщиною 0,210^-6 м та площею контактної частини 1 см ² становить приблизно 0,1 мкФ. Відомо, що модуль імпедансу шкіри під таким електродом становить 10 ч 1000 кОм. Для спрощення подальших обчислень вважатимемо імпеданс шкіри активним та рівним 1 МОм. Припустимо, опір живих тканин під електродом у процесі вимірювання змінився від 10 до 1000 кОм та, в результаті зміщення електроду, ємність контакту "шкіра - електрод" зменшилася на 30 %: від 0,1 до 0,07 мкФ. У такому разі при умові забезпечення співвідношення сигнал-завада на вході ПБП, рівного 50, що відповідає відносній зміні коефіцієнта передачі протифазного сигналу дA=0,02, а також при Н=500, що можливо в разі використання кола активної нейтралізації синфазної завади з коефіцієнтом підсилення 1000, значення величин вхідних імпедансів ПБП повинні бути не менше ніж:

Ом, Ом.

Такі значення вхідних імпедансів ПБП можна забезпечити при використанні буферних каскадів, розташованих у корпусі електрода. В такому разі, наприклад, при використанні операційного підсилювача ОРА 655 або інструментального підсилювача INA 110 (Burr-Brown, США) вдається виконати наведені вище вимоги в частотному діапазоні 0,001 ч 300 Гц (рис. 3).

УП (рис. 4) складається з екранованого корпусу 1, ємнісного електрода 2, виготовленого з титану, покритого окисною плівкою 3, електронної схеми 5 та кабелю 6, всередину якого введено світловод 4.

Екранований корпус є каркасом, який захищає електронну схему від зовнішніх електромагнітних полів та на якому кріпляться всі інші складові УП. Крім того, він є нейтралізуючим електродом при реєстрації ЕКС. Для цього його виготовляють таким чином, що при накладанні УП на поверхню тіла людини екранований корпус електрично контактує зі шкірою. При цьому він, з одного боку, ізольований від ємнісного електрода, а, з іншого, має електричний контакт з екраном кабелю, який підключається до виходу нейтралізуючого підсилювача кола активної нейтралізації синфазної завади. Ємнісний електрод є чутливим елементом при вимірюванні ЕКС, при реалізації модифікованих методів Накатані та Гойденка, крім того, він використовується при електропунктурному впливі на БАТ. Світловод слугує для здійснення впливу світлом на БАТ за методом кольоропунктури завдяки підключенню до його кінця, розташованого за межами УП, світлодіодів різних кольорів. Електронна схема організує канали вимірювання ЕКС та імпедансу живих тканин, а також здійснює вплив на БАТ під ємнісним електродом. Вона через кабель з'єднується з БТС Н, керуючим елементом якої є ЕОМ. У залежності від команд, отриманих з ЕОМ, електронна схема передає до ТП БТС Н знятий з ємнісного електрода ЕКС або подає на ємнісний електрод струм заданої тривалості, величини та полярності для вимірювання складових імпедансу живих тканин або для впливу на БАТ, а також передає в ТП БТС Н сигнали, пропорційні часовим залежностям струму, що протікає крізь ємнісний електрод, та напруги, яка падає на ньому.

Конструкція УП обмежує можливості застосування БТС Н у русі. Наприклад, коли людина ходить або біжить, неможливо надійно закріпити УП на ногах. Тому умови застосування БТС Н у русі слід розуміти, як умови, при яких імовірність механічного зміщення УП з їх місць закріплення мала.

Зважаючи на вищевикладене, у дисертаційній роботі сформульовано основні рекомендації щодо медико-технічних вимог до розробки ТП БТС Н.

У четвертому розділі наведено результати експериментальних досліджень можливостей макетів блоків вимірювання імпедансу та впливу світлом БТС Н.

Обчислення пасивних електричних параметрів еквівалентної схеми (рис. 5) запропоновано здійснювати за отриманим у роботі алгоритмом, який складається з таких кроків.

За допомогою ключа (К) та генератора стабільного струму (КГСС), який керується напругою U_вх, пропускаємо крізь живі тканини стрибкоподібний струм тривалістю t_c; водночас за допомогою дискретизації за часом показників вольтметру (V) отримуємо експериментальні дані U [nT]та задаємося способом їх розбиття на інтервали апроксимації, а також першою оцінкою сталої часу ((ф_ш)_m) та похибкою її обчислення (в).

Використовуючи (3), знаходимо нове наближене значення сталої часу ((ф_ш)_m+1).

Перевіряємо умову (4) та, якщо вона не виконується, переходимо до кроку 2.

За допомогою співвідношень (5) обчислюємо еквівалентні опір внутрішніх тканин, опір та ємність шкіри; еквівалентну ємність електрода (C_е) визначаємо за співвідношенням:

.

Зазначимо: оскільки величина ємності електрода відома заздалегідь, то по її обчисленому значенню можна, по-перше, дійти висновків щодо правильності отриманих величин R_ш, C_ш, R_тк, а, по-друге, контролювати цілісність діелектричної плівки електрода.

Можливості програмної реалізації цього алгоритму досліджено (при умові: C_е = 0,1 мкФ, R_ш = 100 кОм, C_ш = 0,15 мкФ, R_тк = 500 Ом, I = 40 мкА) на предмет пошуку умов вибору t_c, а також способу розбиття U [nT]на інтервали апроксимації, оптимальні з точки зору мінімізації помилки обчислення шуканих величин. Вихідні дані зашумовувалися синусоїдальною та випадковою завадою різних амплітуд або ж їх комбінацією. Для порівняння точності обчислення R_ш, C_ш та C_е використовувався критерій у:

,

де i - номер реалізації зашумленої послідовності U [nT] (, Q - загальна кількість реалізацій); R_{ш i}, C_{ш i}, C_{е i} - знайдені програмою значення опору та ємності шкіри, а також ємності електрода, виходячи з i-ї реалізації U [nT]. Значення крайніх точок інтервалів апроксимації були такими: t₂ = 1/5 t_c; t₃ = 4/5 t_c; t₂ = 2/5 t_c, t₃ = 3/5 t_c; t₂ = t₂ = 1/2 t_c, причому завжди t₁ = 0, а t₄ = t_c (тут t₁, t₂, t₃, t₄ - час початку та кінця першого та другого інтервалів апроксимації, відповідно).

Графіки залежностей у(t_c) (Q = 300) при використанні різних способів розбиття t_c та випадкового шуму різної амплітуди зображені на рис. 6. При дослідженні впливу синусоїдальної завади на точність обчислення інтервали апроксимації корегувалися так, щоб вони були кратними половині або чверті періоду завади (рис. 7). Тут для кожного значення t_c фаза змінювалася від 0^o до 360^o з кроком 0,5^o (Q = 720). На цьому рисунку умовно позначені кути нахилу прямих, які апроксимують зашумлені дані, а також кратність точок t₂ та t₃ часу спостереження. На рис. 8 зображено графіки точності обчислення шуканих величин у залежності від часу спостереження та виду шуму. При дослідженні впливу на точність обчислення синусоїдальної завади разом з випадковою (рис. 9) фаза змінювалася від 0^o до 360^o з кроком 5^o, при цьому для кожного нового зсуву за фазою обчислювалося 300 реалізацій, тобто Q = 21600.

Таким чином, найбільшої точності обчислення можна досягти при виборі t_c [5ф_ш; 8ф_ш], а інтервалів апроксимації - кратними напівперіоду синусоїдальної завади та t₁ = 0, t₂ 2/5 t_c, t₃ 3/5 t_c, t₄ = t_c. При цьому алгоритм досить швидко збігається: кількість ітерацій не перевищувала 17. Зауважимо, що з підвищенням амплітуди шуму зменшується інтервал значень t_c, при яких помилка обчислення не перевищує заданого значення. Наприклад, для у 15 % у разі дії випадкового шуму амплітудою 0,05 В t_c повинно знаходитися в діапазоні 2ф_ш ч 15ф_ш, а в разі дії випадкового шуму амплітудою 0,1 В t_c повинно набувати значення 2,5ф_ш ч 12ф_ш. У всіх розглянутих випадках (випадковий шум та/або синусоїдальний шум 50 Гц) максимальна відносна помилка обчислення перевищувала 100 %. Але в разі дії синусоїдального шуму різної частоти спостерігаються її мінімуми (до 36 %).

У розробленому макеті блоку вимірювання імпедансу застосовано латунні електроди, які традиційно використовуються в електропунктурній діагностиці та терапії. Оцінка імпедансу контакту активного електрода з індиферентним через фізіологічний розчин при струмі 40 мкА показала, що його можна моделювати у вигляді ланцюга паралельно з'єднаних ємності, величиною 0,7 мкФ, та активного опору, величиною 3,5 кОм. Дослідження електричних параметрів живих тканин за допомогою розробленого макету на прикладі особи чоловічої статі віком 26 років дозволило встановити, що електричні параметри репрезентативних БАТ руки (за Накатані) здорової людини мають порядок (рис. 10): R_ш 175 кОм, ф_ш 15 мс, C_ш 0,09 мкФ. При цьому очевидно, що при вимірюванні величиною імпедансу контакту "шкіра - електрод" можна знехтувати, оскільки вона значно менша величини імпедансу живих тканин.

Макет блоку впливу світлом [7] складається з чотирьох світловипромінюючих головок та блоку живлення з двома гніздами для їх підключення. За допомогою кожного гнізда в колі світловипромінюючої головки встановлюється струм певної величини. Тому вони можуть видавати потік світла певної потужності, значення яких прокалібровані. Таким чином, цей макет дозволяє керувати дозою енергії світла через змінення тривалості впливу світлом та вибір потужності випромінювання головки. Оцінка розділення реального часу процесів впливу світлом на БАТ та діагностики її стану за методом Гойденка для випадку перевищення енергії світлового впливу над електричною енергією вимірювання в 10 разів показала, що після вимірювання імпедансу БАТ її необхідно опромінювати синьою світловипромінюючою головкою впродовж 0,01 с; зеленою, підключеною до одного гнізда - 0,57 с, до іншого - 1,68 с; жовтою, підключеною до одного гнізда - 1,23 с, до іншого - 3,35 с; червоною - 0,021 с. Зазначимо, що обчислення зроблені для умов проведення вимірювань на струмі 15 мкА різної полярності при R_ш = 175 кОм, C_ш = 0,09 мкФ, R_тк = 500 Ом.

Ефективність застосування макетів блоків вимірювання імпедансу та впливу світлом доведена під час проведення клінічних випробувань, що підтверджується актом упровадження.

ВИСНОВКИ

На підставі теоретичних та експериментальних досліджень розроблено методологічні основи побудови біотехнічної системи нормалізації функціонального стану людини (БТС Н). При цьому:

Доведено актуальність розробки методологічних основ побудови БТС Н, яка дозволяє вирішувати суперечні вимоги максимально повної діагностики, моніторингу, скринінгу та корекції функціонального стану людини в русі або спокої за декількома методами в режимі розділення реального часу. Сформульовано основні задачі, які потрібно вирішувати при її побудові. В результаті аналізу організму людини, як об'єкта дослідження, доведено доцільність використання в БТС Н методів електрокардіології разом з методами математичного аналізу ритму серця, методів електропунктурної діагностики, а також методів рефлексотерапії.

Запропоновано використовувати в БТС Н метод дистанційної крупномасштабної ортогональної електрокардіографії. Застосування такої модифікації відомих методів дозволяє здійснювати діагностику функціонального стану серця за електрокардіосигналами, отриманими з підвищеним коефіцієнтом підсилення за трьома ортогональними відведеннями в умовах руху або спокою людини, з можливістю використання діагностичних критеріїв, розроблених для методів електрокардіографії, а також дистанційної, крупномасштабної та ортогональної електрокардіографії.

Удосконалено модель живих тканин у вигляді еквівалентної електричної схеми. Вона дозволила врахувати нелінійні та поляризаційні властивості імпедансу живих тканин на імпульсних струмах (напругах), що не перевищують фізіологічної норми.

Модифіковано методи електропунктурної діагностики (Накатані, Гойденка) на основі розробленого способу вимірювання електричних параметрів живих тканин. Застосування цієї модифікації дозволяє оцінювати величини активного опору та ємності шкіри, а також активного опору внутрішніх тканин на імпульсних струмах (напругах), що не перевищують фізіологічної норми в умовах довготривалого контролю функціонального стану людини та його біологічно активних точок (БАТ).

Запропоновано спостерігати за функціональним станом БАТ за модифікованим методом Гойденка під час проведення сеансу кольоропунктури в режимі розділення реального часу процесів діагностики та впливу. Це дозволяє об'єктивізувати контроль терапевтичного впливу та кількісно визначати оптимальну терапевтичну дозу при впливі світлом визначеного кольору. При цьому запропоновано використовувати усереднені параметри терапевтичних курсів, проведених з позитивним ефектом, як такі, що рекомендуються при проведенні сеансу кольоропунктури.

Синтезовано БТС Н у вигляді структурно-функціональної схеми, наведено опис алгоритму її функціонування й основні рекомендації щодо медико-технічних вимог до розробки її технічної підсистеми. Доведено, що ефективність функціонування та використання БТС Н вища, ніж у біотехнічних систем медичного призначення інших типів завдяки збільшенню сфери застосування методів та зменшенню апаратних витрат на їх реалізацію.

Розроблено універсальну систему відведень та універсальний пристрій, застосування яких дозволяє реалізовувати обрані методи за допомогою БТС Н у режимі розділення реального часу в різних умовах, не змінюючи розташування прикінцевих універсальних пристроїв.

Набув подальшого розвитку метод обґрунтування вибору технічних параметрів підсилювачів біопотенціалів (ПБП) завдяки отриманню співвідношень, які пов'язують імпеданси вхідного кола ПБП з комплексними електричними параметрами електродів та джерел біосигналу й синфазної завади. Доведено доцільність застосування ємнісного електрода, як чутливого елемента універсального пристрою.

Розроблено програму, яка реалізує метод вимірювання електричних параметрів живих тканин. Через проведення чисельного експерименту показано збіжність та завадостійкість реалізованого за її допомогою алгоритму. Спроектовано, виготовлено та апробовано в клініці макети блоку вимірювання імпедансу та блоку впливу світлом.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Ярута В.А. Измерение полного сопротивления живых тканей на импульсном токе // Проблемы бионики. - Харьков: ХНУРЭ, 2001. - Вып. 54. - С. 42-46.

2. Ярута В.А. Измерение электрических параметров живых тканей на основе их моделирования в виде эквивалентной схемы // Вестник Национального технического университета "ХПИ". - Харьков: НТУ "ХПИ", 2002. - № 18. - С. 133-142.

3. Фоменко О.Н., Липанов В.Д., Ярута В.А. Универсализация измерений в режиме разделения времени биоэлектрических параметров в автоматизированных биотехнических системах // Системи обробки інформації. - Х.: ХФВ "Транспорт України", 2001. - Вип. 1 (11). - С. 73-81.

4. Фоменко О.Н., Липанов В.Д., Ярута В.А. Дозирование и контроль эффективности цветотерапии // Автоматизированные системы управления и приборы автоматики. - Харьков: ХНУРЭ, 2001. - Вып. 117. - С. 58-64.

5. Декларац. патент № 50183 А Україна, МПК A 61 B5/04, A 61 N1/18, A 61 N5/06. Універсальний пристрій для вимірювання біоелектричних параметрів / В.Д. Ліпанов, О.М. Фоменко, В.О. Ярута (Україна); Харк. нац. ун-т радіоелектрон. (Україна). - № 2001117714; Заявл. 12.11.01; Опублік. 15.10.02, Бюл. № 10.

6. Декларац. патент № 65068 А Україна, МПК А 61 В 5/00, А 61 В 5/053. Спосіб вимірювання електричних параметрів живих тканин / В.О. Ярута (Україна). - № 2003054717; Заявл. 26.05.03; Опублік. 15.03.04, Бюл. № 3.

7. Ярута В.А. Дозирование цветопунктуры с применением метода Накатани // Материалы XVII Междунар. науч. -практ. конф. "Применение лазеров в медицине и биологии", Харьков, 21-23 мая 2002 г. - Харьков: Контраст, 2002. - С. 67-69.

8. Ярута В.А. Измерение электрических параметров живых тканей на основе их моделирования в виде эквивалентной схемы // Проблемы информатики и моделирования. Материалы второй междунар. науч. -техн. конф. (г. Харьков, 28-30 нояб. 2002 г.). - Харьков: НТУ "ХПИ", 2002. - С. 19.

9. Липанов В.Д., Ярута В.А. Комплексный подход к измерению электрофизиологических параметров в биологически активных точках при построении автоматизированной биотехнической системы // 5-й Междунар. молодёж. форум "Радиоэлектроника и молодёжь в XXI веке", Харьков, 24-26 апр. 2001 г.: Сб. науч. тр.: В 2 ч. - Харьков: ХТУРЭ, 2001. - Ч. 2. - С. 280-281.

10. Фоменко О.Н., Липанов В.Д., Ярута В.А. Контроль в режиме разделения времени и объективизация лазеротерапии на основе рефлексодиагностики // Фотобиология и фотомедицина. - 2001. - № 1, 2. - С. 105-106.

11. Ярута В.А., Липанов В.Д. Определение количественных параметров сеанса светопунктурного лечения // Матеріали наук.-практ. конф. "Нові технології оздоровлення природними та преформованими факторами" (фізіотерапія, озонотерапія, курортологія), Харків, 26-27 листоп. 2002 р. - Х.: ХМАПО: Укр. асоц. озонотерапевтів і виробників медобладн., 2002. - С. 26-27.

12. Бых А.И., Ярута В.А. Медико-технические требования к импедансам входных цепей усилителей биопотенциалов // 2-й Междунар. радиоэлектрон. Форум "Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития" МРФ - 2005, Харьков, 19-23 сент. 2005 г.: Сб. науч. тр.: В 7 т. - Харьков: ХНУРЭ, 2005. - Т. 1: Пленарные заседания Форума, семинары и круглые столы. - С. 60-62.

АНОТАЦІЯ

Ярута В.О. Біотехнічна система нормалізації функціонального стану людини. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.17 - біологічні та медичні прилади і системи. - Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2005.

У дисертації досліджено питання розробки методологічних основ побудови біотехнічної системи нормалізації функціонального стану людини (БТС Н). Показано, що сучасні біотехнічні системи медичного призначення вузько спеціалізовані та недостатньо ефективні при проведенні комплексної діагностики й терапії людини за декількома методами в режимі реального часу в різних умовах. Запропоновано для розв'язання таких задач використовувати БТС Н. Наведено її узагальнену модель, алгоритм функціонування та основні рекомендації щодо медико-технічних вимог до розробки її технічної підсистеми. Доведено доцільність використання в БТС Н методу дистанційної крупномасштабної ортогональної електрокардіографії разом з методами математичного аналізу ритму серця, а також методів електропунктурної діагностики (Накатані, Гойденка) й кольоропунктури в розробленій модифікації та методу електропунктури. Удосконалено модель живих тканин. Розроблено універсальну систему відведень та універсальний пристрій для вимірювання біоелектричних параметрів. Обґрунтовано й обрано тип вимірювального електрода та джерела світла. Розроблено діючі макети окремих функціональних блоків БТС Н.

Ключові слова: біотехнічна система, метод, система відведень, універсальний пристрій, рефлексотерапія.

ABSTRACT

Yaruta V.O. A biotechnical system of normalization of the man's functional condition. - Manuscript.

Thesis for a candidate of technical sciences' degree on the specialty 05.11.17 - biological and medical devices and systems. - Kharkiv National University of Radio Electronics, Kharkiv, 2005.

The thesis is explored to problems of development of methodological bases of constructing a biotechnical system of normalization of the man's functional condition (BTS N). It is shown that modern medical biotechnical systems are narrowly specialized and insufficiently effective when realizing complex diagnostics and therapy of the man on several methods in real-time mode in the different conditions. Using BTS N is offered to solve such problems. Its generalized model, description of the operation algorithm and the main recommendations to medico-technical specifications to development of its technical subsystem are provided. The expedience of using the remote large-scale orthogonal electrocardiography method in BTS N together the methods of heart rhythm mathematical analysis as well as methods of electropuncture diagnostics (Nakatany, Goydenko) and colour reflexotherapy in the developed modification and electropuncture method is proven. A model of alive tissues is improven. A universal limb lead system and a universal device for measuring bioelectric parameters are developed. A type of a measuring electrode and a light source is founded and selected. Working models of separate functional blocks of BTS N are developed.

Key words: biotechnical system, method, limb lead system, universal device, reflexotherapy.

АННОТАЦИЯ

Ярута В.А. Биотехническая система нормализации функционального состояния человека. - Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.11.17 - биологические и медицинские приборы и системы. - Харьковский национальный университет радиоэлектроники, Харьков, 2005.

Диссертация посвящена вопросам разработки методологических основ построения биотехнической системы нормализации функционального состояния человека (БТС Н). Показано, что современные биотехнические системы медицинского назначения узкоспециализированы и недостаточно эффективны при решении задач комплексной диагностики и терапии человека по нескольким методам в режиме реального времени в разных условиях. Предложено для решения таких задач использовать БТС Н. Приведена её обобщённая модель, даны описание алгоритма функционирования и основные медико-технические требования к разработке её технической подсистемы. С позиций системного анализа организма человека, как объекта исследования, доказана целесообразность использования в БТС Н методов электрокардиологии вместе с методами математического анализа ритма сердца, методов электропунктурной диагностики, а также методов рефлексотерапии. В качестве электрокардиологического метода в БТС Н предложено использовать метод дистанционной крупномасштабной ортогональной электрокардиографии. Усовершенствована модель живых тканей путём учёта асимметрии их импеданса. Предложена модификация методов электропунктурной диагностики (Накатани, Гойденко), основанная на разработанном методе измерения электрических параметров живых тканей. Этот метод заключается в измерении параметров живых тканей путём исследования переходного процесса по напряжению, который возникает в них при пропускании скачка стабилизированного тока известной величины. Предложено наблюдать за функциональным состоянием биологически активной точки (БАТ) по модифицированному методу Гойденко во время проведения сеанса цветопунктуры с помощью БТС Н в режиме разделения реального времени процессов диагностики и воздействия. При этом предложено делать количественную оценку подведенной световой и электрической энергии за сеанс и вести базу данных, заполненную параметрами проведенных курсов. Предложено использовать усреднённые параметры терапевтических курсов, проведенных с положительным эффектом, в качестве рекомендуемых при проведении сеанса цветотерапии. Разработаны универсальная система отведений и универсальное устройство, которые позволяют реализовать с помощью БТС Н выбранные методы электрокардиологии, электропунктурной диагностики и рефлексотерапии в режиме разделения реального времени. Разработаны макеты отдельных функциональных блоков предложенной БТС Н. Проведенные численные и клинические эксперименты подтверждают их работоспособность. Степень обоснованности результатов диссертационного исследования подтверждается актами о внедрении.