Аппаратное, программное и метрологическое обеспечение бесконтактной регистрации и анализа процесса дыхания в магнитотерапии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Нгуен Вьет Линь

• Нгуен Вьет Линь
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Нгуен Вьет Линь

ВВЕДЕНИЕ

1 МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ДИСТАНЦИОННОГО НЕПРЕРЫВНОГО МОНИТОРИНГА ПРОЦЕССА ДЫХАНИЯ ПАЦИЕНТА В КОМПЛЕКСНОЙ МАГНИТОТЕРАПИИ

1.1 Актуальность мониторинга процесса дыхания в магнитотерапии

1.2 Обзор и анализ дистанционных методов и средств мониторинга процесса дыхания в медицине

1.3 Информационные параметры и характеристики процесса дыхания пациента, определяемые во время сеанса магнитотерапии

1.4 Особенности непрерывного мониторинга дыхания пациента во время сеанса магнитотерапии

1.5 Выводы

2 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО МОНИТОРИНГА ПРОЦЕССА ДЫХАНИЯ ПАЦИЕНТА В КОМПЛЕКСНОЙ МАГНИТОТЕРАПИИ

2.1 Разработка концептуальной модели и принципов функционирования системы мониторинга процесса дыхания пациента на основе веб-камеры

2.2 Разработка обобщенной структуры и алгоритмов работы системы

2.3 Способы и алгоритмы регистрации процесса дыхания, оперативной обработки видеоизображений и выделения полезных составляющих

2.4 Способ и алгоритм формирования диагностического сигнала дыхания

2.5 Выводы

3 РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ И АЛГОРИТМОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОГРЕШНОСТИ РЕГИСТРАЦИИ ПРОЦЕССА ДЫХАНИЯ ВЕБ-КАМЕРЫ И ИХ МЕТРОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

3.1 Разработка способа, алгоритма и системы для проведения метрологических испытаний веб-камеры

3.2 Исследование и оценка погрешности системы регистрации процесса дыхания на основе веб-камеры

3.3 Разработка многозначной, динамически изменяющейся меры линейного перемещения и алгоритмов для ее управления

3.4 Разработка способа, алгоритмов и системы метрологических испытаний по исследованию погрешности локационных датчиков при регистрации процесса дыхания

3.5 Оценка чувствительности веб-камеры, используемой в качестве средства измерений

3.6 Выводы

4 РЕАЛИЗАЦИЯ СПОСОБОВ БЕСКОНТАКТНОЙ РЕГИСТРАЦИИ ПРОЦЕССА ДЫХАНИЯ НА ОСНОВЕ ВЕБ-КАМЕРЫ И СПОСОБОВ ПРОВЕДЕНИЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ

4.1 Система регистрации процесса дыхания, реализующая способ задания метки в виде светового пятна

4.2 Система регистрации процесса дыхания, реализующая способ задания метки в виде самоклеящейся этикетки (стикера)

4.3 Аппаратно-программная реализация меры линейного перемещения

4.4 Системы для проведения метрологических испытаний веб-камеры

4.5 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Отмеченные достижения и результаты научной деятельности

по теме диссертации

Приложение 2. Патенты и свидетельства о регистрации программы для ЭВМ

Приложение 3. Материалы и акты внедрения результатов работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Аппаратное, программное и метрологическое обеспечение бесконтактной регистрации и анализа процесса дыхания в магнитотерапии»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Одним из надежных и апробированных способов повышения эффективности лечения является оперативная и объективная оценка функционального состояния пациента, особенно на коротких промежутках времени проведения сеансов физиотерапии, когда врач еще может изменить методику и параметры воздействия.

В настоящее время в клинической практике успешно применяются различные средства магнитотерапии и, в частности, аппаратно-программный комплекс магнитотерапии «Мультимаг» общего воздействия магнитным полем на весь организм человека. Учитывая индивидуальные физиологические особенности каждого пациента, конкретный набор заболеваний, уровень здоровья на текущий момент времени, степень чувствительности к виду воздействия, особенно важным становится иметь непрерывную объективную информацию во время сеанса лечения об ответных реакциях его организма на заданные биотропные параметры и дозы воздействия, и быстро оценивать диагностические показатели.

Другим способом повышения эффективности лечения является временное согласование биоритмов пациента с динамикой воздействия, чем достигается одновременно синхронизация и адаптация воздействия. Поэтому возникает необходимость в регистрации, прежде всего, двух основных жизненно важных процессов человека дыхания и сердцебиения, выделении временных положений характерных моментов этих процессов и формировании из них импульсов синхронизации.

Создание средств непрерывного контроля и определения функционального состояния пациента бесконтактным способом непосредственно для систем магнитотерапии позволит максимально автоматизировать и ускорить процесс получения диагностической информации, своевременно, наглядно и качественно представлять врачу реальные изменения процессов дыхания и сердцебиения, количественно измерять их параметры и

оценивать медицинские показатели.

Степень разработанности темы диссертационного исследования.

Современные методы и средства бесконтактной регистрации физиологических процессов широко используются в клинической медицине для непрерывного контроля и оперативной оценки функционального состояния человека.

Вопросами разработки и проектирования биотехнических систем получения диагностической информации и лечебных воздействий занимаются многие научные коллективы и ученые: Н.А. Кореневский, Е.П. Попечителев, С.А. Филист [71], Л.И. Калакутский, Э.С. Манелис [72], В.М. Ахутин, А.П. Немирко [73], С.Г. Гуржин, В.И. Жулев, Е.М. Прошин [12, 14-16, 20, 22, 24,25] и др.

Несмотря на многочисленные публикации в области медицинского приборостроения по средствам диагностики и лечебных воздействий остается много неисследованных вопросов, связанных с оперативным, надежным и точным получением информации от пациента во время проведения сеансов физиотерапии. Подобным проблемам мало уделено внимания в известных источниках и поэтому они становятся еще более актуальными, поскольку решение их позволит ускорить процесс лечения и повысить его качество.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности комплексной магнитотерапии на основе разработки способа и алгоритмов бесконтактной регистрации и анализа процесса дыхания пациента.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Анализ известных методов и средств бесконтактного непрерывного мониторинга процесса дыхания пациента в комплексной магнитотерапии.

2. Разработка способа, алгоритмов и средств бесконтактной регистрации процесса дыхания пациента в комплексной магнитотерапии.

3. Разработка способов, алгоритмов и средств проведения метрологических испытаний бесконтактных датчиков регистрации процесса дыхания пациента.

Объектом диссертационного исследования является система бесконтактной регистрации и анализа процесса дыхания пациента на основе веб-камеры для комплексной магнитотерапии.

Предметом исследования являются: способ, алгоритмы и средства бесконтактной регистрации и анализа процесса дыхания на основе веб-камеры, отличающиеся высоким уровнем автоматизации, точностью и наглядностью полученных результатов.

Научная новизна результатов работы. Получены следующие новые научные результаты:

1. Разработана концептуальная модель и принцип функционирования системы бесконтактного мониторинга процесса дыхания пациента на основе веб-камеры для комплексной магнитотерапии.

2. Разработан способ непрерывной бесконтактной регистрации процесса дыхания пациента во время магнитотерапии на базе веб-камеры.

3. Разработана методика и алгоритмы проведения совместных метрологических испытаний веб-камеры и локационных датчиков с помощью механической меры линейного перемещения.

4. Разработана методика проведения метрологических испытаний веб-камеры с помощью виртуальной меры линейного перемещения.

Практическая значимость. Внедрение разработанного способа, алгоритмов и средств бесконтактной регистрации и анализа процесса дыхания пациента на основе веб-камеры в комплексы магнитотерапии «Мультимаг» и его модификацию «Релаксмаг» позволят повысить эффективность лечения за счет высокого уровня автоматизации, оперативности и точности получения диагностической информации и возможности синхронизировать магнитное воздействие выделяемым ритмом дыхания.

Методы исследования. Результаты исследований, полученные в диссертационной работе, базируются на современной технологии цифровой обработки и анализа изображений - «Компьютерное зрение», математическом

и имитационном моделировании на ЭВМ с использованием пакетов прикладных программ среды LabVIEW.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Способ, алгоритмы и средства бесконтактной регистрации процесса дыхания пациента на основе веб-камеры, позволяющие полностью исключить погрешности, свойственные локационным датчикам, и повысить точность измерения параметров дыхания во время магнитотерапии.

2. Механическая, многозначная, динамически изменяющаяся мера линейного перемещения, управляемая от компьютера, позволяет воспроизводить перемещения отражающего экрана в двух направлениях по любому закону, с шагом позиционирования 0,003 мм.

3. Виртуальная, многозначная, динамически изменяющаяся мера линейного перемещения на основе компьютера, монитора и виртуальных программных средств, позволяющая воспроизводить перемещения световой метки на экране монитора в любых направлениях, по любому закону.

4. Методика, алгоритмы и экспериментальная автоматизированная установка для проведения метрологических испытаний веб-камеры, позволяющие определять реальную функцию преобразования веб-камеры и оценивать ее приведенную погрешность, как средства измерения линейного перемещения, на уровне 0,7 %.

Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждается: использованием моделей биомедицинских и эталонных испытательных сигналов; применением технологии компьютерного зрения для обработки изображений; использованием понятий теории сигналов и погрешностей измерений; проведением физического моделирования и метрологических испытаний.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 9 конференциях и форумах разного уровня, а именно: XXXI - XXXIV Всероссийской научно-технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов

«Биотехнические, медицинские, экологические системы и робототехнические комплексы - Биомедсистемы-2018 - 2021» (г. Рязань, 2018 - 2021); II - V Международном научно-техническом форуме «Современные технологии в науке и образовании - СТНО-2019 - 2021» (г. Рязань, 2019 - 2021); VI Международной научно-технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов «Энергосбережение и эффективность в технических системах» (г. Тамбов, 2019); 10-я Международной средиземноморской конференции по встраиваемым вычислительным системам «Mediterranean Conference on Embedded Computing - MEC0-2021» (г. Будва, Черногория, 2021).

Реализация и внедрение результатов работы.

Результаты работы внедрены в компании ООО «Научно-производственная фирма «РРТИ - ИНТЕРКОМ» г. Рязань, а также использованы в учебном процессе ФГБОУ ВО «Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина» на кафедре ИИБМТ.

Внедрения подтверждены соответствующими актами.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 22 печатных работ, в том числе 4 статьи в журналах из списка рекомендованных ВАК Минобрнауки России, 9 статей в изданиях по материалам Международных и Всероссийских научно-технических конференций, 1 зарубежная публикация, индексируемая в Scopus и Web of Science, 1 патент РФ на изобретение и 7 свидетельств о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Личный вклад автора. Во всех работах, выполненных в соавторстве, соискателю принадлежит основная роль в формулировке задач, обосновании способов и алгоритмов их решений, в физическом и компьютерном моделировании разработанных средств и анализе полученных результатов.

Содержание диссертационной работы соответствует паспорту научной специальности: 2.2.12. - Приборы, системы и изделия медицинского назначения, пункт 2.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения,

четырех глав, заключения, списка литературы из 127 наименования и 3 приложений. Общий объем работы составляет 170 страниц,72 рисунка и 4 таблицы.

1 МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ДИСТАНЦИОННОГО НЕПРЕРЫВНОГО МОНИТОРИНГА ПРОЦЕССА ДЫХАНИЯ ПАЦИЕНТА В КОМПЛЕКСНОЙ МАГНИТОТЕРАПИИ

1.1 Актуальность мониторинга процесса дыхания в магнитотерапии

Воздействие магнитными полями (МП) на организм человека давно и успешно применяется в клинической практике для лечения различных видов заболеваний, о чем свидетельствуют многочисленные публикации и монографии [1-6].

На основании анализа отечественного и международного опыта по применению метода магнитотерапии разработаны клинические рекомендации по использованию магнитных полей в лечебно-реабилитационных целях, имеющие различные физические характеристики и обладающие доказанной эффективностью по международным критериям [7].

Среди множества серийно-выпускаемых средств магнитотерапии следует выделить уникальную систему общего воздействия МП на организм пациента аппаратно-программный комплекс магнитотерапии «Мультимаг» [8,9].

Характерными особенностями этого комплекса и принципиальными отличиями от других существующих средств магнитотерапии являются:

- Дозированное, точное задание и воспроизведение большого набора биотропных параметров МП в широких диапазонах в пространстве и во времени (оцифрованные значения биотропных параметров);

- Структурируемые, определенным образом организуемые в пространстве и во времени, программно методики воздействия МП;

- Измерение и непрерывный контроль во время сеанса магнитотерапии жизненно важных параметров пациента;

- Экспресс диагностика общего функционального состояния пациента;

- Адаптация магнитного воздействия к индивидуальным основным биоритмам пациента с помощью контура биотехнической обратной связи или временного согласования - синхронизации [10].

Первые две задачи, решаемые с помощью комплекса «Мультимаг», связаны с технологией и алгоритмами формирования многопараметрического магнитотерапевтического воздействия.

Последние три задачи реализуют новые возможности по автоматизации непрерывного, объективного и оперативного контроля жизненно важных параметров пациента во время сеанса магнитотерапии и диагностике его функционального состояния.

Именно указанные возможности позволили зарегистрировать Медицинскую технологию «Мультимаг» и внести ее в Реестр новых технологий министерства здравоохранения РФ под № ФС-2007/027 [8, 10].

Таким образом, впервые физиотерапевтический комплекс был оснащен техническими средствами получения диагностической информации о пациенте в процессе магнитотерапии [9].

В перечне контролируемых параметров, используемых в комплексе «Мультимаг», два основных биоритма человека - сердечный ритм (СР) и дыхательный ритм (ДР), а также показатель насыщения крови кислородом -уровень сатурации. Интерфейсы пользователя-врача комплекса «Мультимаг» представлены на рисунках 1.1 и 1.2.

Выбор параметров пациента, подлежащих непрерывному слежению в магнитотерапии, сделан в соответствии с общими принципами клинического мониторинга, принятыми в медицине критических состояний [11].

Это, прежде всего, жизненно важные биологические сигналы, по информационным параметрам и характеру изменения которых в реальном масштабе времени можно определить текущие показатели сердечнососудистой системы, центральной нервной системы (ЦНС), функции внешнего дыхания пациента.

Непрерывный контроль физиологических показателей позволяет врачу оперативно выявлять различные отклонения значений показателей от нормы с целью, в первую очередь, предупреждения возможных осложнений,

возникающих в процессе лечения и своевременной корректировки методики лечения в случаях улучшения показателей.

Рисунок 1.1 - Пульсовая волна, пульс, интервалограмма и сатурация

Рисунок 1.2 - Дыхательная волна, частота дыхания и диаграмма длительностей

фаз вдох и выдох

Для оперативного мониторинга и контроля уровня насыщения артериального гемоглобина кислородом (сатурации) и частоты пульса в

комплексе «Мультимаг» используется стандартное медицинское изделие - USB пульсоксиметр CMS-P фирмы «Contec», имеющее международный сертификат соответствия FDA [12].

Основным достоинством пульсоксиметра является реализация в нем неинвазивного фотометрического метода измерения, максимально безвредного для пациента. Более того, пульсоксиметр в полной мере отвечает условиям его эксплуатации, т.е. обладает максимальной помехоустойчивостью к действию сильных электромагнитных полей и способностью к многократному использованию разными пациентами. Внешний вид пульсоксиметра представлен на рисунке 1.3, а.

Рисунок 1.3 - Датчики пульса и дыхания комплекса «Мультимаг»: а - USB пульсоксиметр CMS-P фирмы «Contec», б - дальномер HC-SR04

Использование в комплексе «Мультимаг» для мониторинга процесса дыхания пациента ультразвукового дальномера HC-SR04 является пробным вариантом решения проблемы. Внешний вид дальномера представлен на рисунке 1.3, б.

Проведенные экспериментальные исследования [13] с одной стороны определили действительные характеристики дальномера, а с другой стороны выявили ряд существенных его недостатков в использовании для измерения параметров дыхания пациента в процессе магнитотерапии.

Следует отметить, что до момента внедрения датчика дыхания в комплекс «Мультимаг» учеными коллектива кафедры ИИБМТ РГРТУ Прошиным Е.М. и Путилиным Е.О. были проведены теоретические и экспериментальные исследования принципов дистанционной регистрации процессов дыхания и сердечной деятельности пациента на основе ультразвуковой локации, в реальном времени. Произведена разработка и макетирование способа и устройства, а полученные результаты позволили опубликовать научную статью [14] и получить патенты на изобретения [15,16]. Однако промышленная реализация разработанного устройства не состоялась.

В итоге выбор был сделан в пользу серийно выпускаемого модуля ультразвукового дальномера HC-SR04, который широко используется в различных областях, начиная от робототехники до систем мониторинга сложных конструкций [17].

В основе работы датчика и принципа измерения расстояния до объекта лежит природное явление эхолокации, используемое дельфинами или летучими мышами для оперативной ориентации в пространстве.

В состав датчика входит передатчик, генерирующий ультразвуковые волны на частоте 40 кГц и приемник, воспринимающий отраженные от объекта колебания. Начало посылки ультразвуковых волн и прием отраженных волн регистрируются датчиком, и формируется временной интервал г, за который звуковая волна успевает пройти расстояние до объекта и обратно.

Таким образом, зная значение скорости звука V в воздухе (~ 330 м/с) и измерив, значение временного интервала г можно рассчитать расстояние до искомого объекта по формуле

V • г D = —.

2

Однако модуль HC-SR04 самостоятельно не производит измерений и вычислений. Для этого требуются дополнительные аппаратные и программные средства, в результате чего возникают трудности его интеграции в комплекс «Мультимаг».

Достоинствами датчика являются, нечувствительность к действию электромагнитных полей и света.

К недостаткам ультразвукового датчика следует отнести существенную зависимость длительности, формируемого им временного интервала т, от ряда факторов:

- температуры и влажности воздуха;

- расстояния до объекта;

- неравномерности излучения в зоне диаграммы направленности датчика (рисунок 1.4) [17];

- ориентации диаграммы направленности относительно поверхности объекта;

- охвата объекта границами угла обзора диаграммы направленности;

- качества позиционирования излучателя и приемника в модуле датчика;

- звукопоглощающих свойств поверхности объекта;

- отражения от соседних предметов или от различных элементов объекта и др.

оа

Рисунок 1.4 - Диаграмма направленности датчика HC-SR04

В результате выявленных недостатков в ходе проведенных экспериментов и отмеченных в литературных источниках, а также сопоставления их с реальными условиями регистрации процесса дыхания во время сеанса магнитотерапии, можно сделать заключение о несоответствии датчика HC-SR04 требованиям использования его в комплексе «Мультимаг». Основными причинами являются большой разброс звукопоглощающих свойств одежды и рельефа поверхности грудной клетки пациентов, что приводит к возникновению значительных случайных погрешностей измерения временного интервала г и в целом к снижению диагностической точности измерения параметров дыхания.

Поэтому становится актуальной задача разработки методов и средств оперативной, помехоустойчивой, дистанционной регистрации процесса дыхания пациента во время сеанса магнитотерапии на основе стандартных, унифицированных и сертифицированных устройств с широкими возможностями автоматизации, обработки и повышения точности.

1.2 Обзор и анализ дистанционных методов и средств мониторинга процесса дыхания в медицине

Важнейшими и основными объектами анализа в медицинской диагностике являются физиологические процессы сердцебиения и дыхания человека. В последнее время наблюдается тенденция по разработке методов и созданию средств дистанционного мониторинга как на основе микроконтроллеров в виде автоматических автономных систем, так и на основе компьютеров в виде автоматизированных диагностических комплексов с расширенными возможностями. Рассматриваются перспективы использования бесконтактных методов регистрации физиологических сигналов для общего мониторинга и экспресс оценки физического, психического и эмоционального состояния человека [18].

Среди широко известных дистанционных методов мониторинга физиологических процессов в организме человека можно выделить три направления, которые уже давно применяются в медицине: ультразвуковая локация, биорадиолокация и оптическая локация. Четвертое направление -видеорегистрация только начинает свое развитие, но уверенно и быстро получает признание (рисунок 1.5).

Рисунок 1.5 - Дистанционные методы мониторинга

Методы ультразвуковой локации на сегодняшний день занимают лидирующие позиции в медицинской диагностике среди всех применяемых методов медицинской визуализации результатов [19]. Однако это в основном контактные методы и средства, с помощью которых визуально анализируют внутренние органы человека.

Возможности применения методов дистанционной ультразвуковой регистрации процессов дыхания и сердцебиения пациента в магнитотерапии рассматриваются в работах [20-25].

Среди известных методов можно выделить следующие: - фазовый метод, основанный на регистрации и измерении фазового сдвига между переданной и отраженной ультразвуковыми волнами;

- эхолокационный метод, основанный на регистрации и измерении времени прохождения ультразвуковой волны от излучателя до пациента и обратно к приемнику;

- импульсно-фазовый метод биений, основанный на облучении пациента сигналом суммы двух различающихся ультразвуковых частот f и f2 (сигналом биений), и измерении фазового сдвига между огибающими переданного и отраженного от грудной клетки сигналов, частоты которых равны разности f - f2 = Af .

Принцип действия фазового метода заключается в возбуждении генератором гармонических колебаний (ГГК) ультразвукового излучателя (И), который передает в пространство, в момент времени t1 или в фазе (, направленно по отношению к грудной клетки пациента, механические колебания с фиксированной частотой f0 (рисунок 1.6):

У и (t) = Аи sin (2fi) и (i = 2^fti, где АИ - амплитуда передаваемого сигнала, f0 - опорная частота генератора.

Рисунок 1.6 - Реализация фазового метода регистрации процесса дыхания

Отраженный от груди пациента ультразвуковой сигнал воспринимается приемником (П) в момент времени t2 или в фазе (2 и нормализуется (Н) по динамическому диапазону до величины

Уп (t ) = АП [],

где АП - амплитуда принятого сигнала.

В результате сравнения сигналов уИ (t) и уП (t) в измерителе фазового сдвига (ИФС) получается разность фаз

Д( = ( - ( = (t2 - tl). Поскольку разность (t2 -11) является временем прохождения

ультразвуковым сигналом удвоенного расстояния D до облучаемого места груди пациента, то справедливо выражение t2 -11 = 2D|V, где V - скорость распространения ультразвука в воздухе, а соответственно определяется и разность фаз

Д( = 2^/0 2°

0

V

Тогда искомое расстояние D можно записать в виде функциональной зависимости

D Д( V Д( X

2ж 2/0 2ж 2 '

где X - длина ультразвуковой волны, X = V//0.

Так как отношение Д(/2^ всегда меньше нуля, то прямое измерение расстояния D фазовым методом возможно только в пределах одного фазового цикла (2^).

В связи с этим возникает физическое ограничение использования фазового метода для дистанционного контроля процесса дыхания пациента в магнитотерапии, вытекающее из условия, при котором длина волны излучения не должна быть меньше удвоенной максимальной амплитуды колебаний грудной клетки X > 2Dmax.

Учитывая реальные перемещения грудной клетки человека в процессе дыхания можно предположить, что Dmax = 15 мм, тогда максимально возможная частота ультразвуковых колебаний должна быть равной

V 330 Г /0 =-=-3 = 11 кГц.

2 П 2 • 15 • 10-3

Указанное значение частоты входит в диапазон слухового восприятия человеком звуковых колебаний, находится в высокочастотной области и создает значительный дискомфорт или очень неприятное ощущение, особенно при продолжительной работе излучателя.

Возникают также трудности в создании узкой диаграммы направленности для локализации местоположения облучаемого участка грудной клетки, у которого колебания наиболее выражены и в поддержании высокой стабильности частоты генератора гармонических колебаний.

Дополнительно к отмеченным недостаткам, из-за широкого угла обзора диаграммы направленности, ближней зоны действия излучателя, работы на низкой частоте ультразвукового диапазона (< 11 кГц) и отражения звуковой волны от неподвижных и сторонних элементов одежды пациента, возникают паразитные колебания, которые суммируются с полезным отраженным сигналом и существенно снижают чувствительность приемника.

Эхолокационный метод основан на определении расстояния до объекта, путем измерения интервала времени т между началом излучения пачки ультразвуковой волны и моментом прихода пачки в приемник, в соответствии с выражением

в = ^Г, 2

где V - скорость звука в воздухе.

На рисунке 1.7 представлен вариант реализации эхолокационного метода.

Рисунок 1.7 - Реализация эхолокационного метода регистрации

процесса дыхания

Генератор пачек импульсов (ГПИ) вырабатывает кратковременные колебания и возбуждает ими ультразвуковой излучатель (И), который направляет колебания на грудную клетку пациента. Момент начала генерации пачки импульсов определяется формированием сигнала «пуск» и фиксируется измерителем временных интервалов (ИВИ), как начало отсчета времени прохождения ультразвуковой волной расстояния от излучателя к грудной клетке и приемнику.

Момент прихода пачки импульсов обнаруживается компаратором напряжения (КН), который в этот момент формирует короткий импульс «стоп» и тем самым определяет конец временного интервала т.

Измерение временного интервала т производится классическим способом путем заполнения его высокостабильными импульсами известной калиброванной частоты и последующим подсчетом числа уложившихся импульсов в интервале т. Выход ИВИ в виде цифрового значения N в дальнейшем используется для вычисления дискретных значений сигнала дыхания и формирования временной функции (осциллограммы) процесса дыхания П (t).

Одним из недостатков метода является тот факт, что отраженный от грудной клетки сигнал значительно ослабляется при прохождении расстояния и подвергается действию разного рода помех. Поэтому точное определение окончания временного интервала т затруднено, т.е. необходимы дополнительные методы и средства уменьшения влияния случайных факторов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Нгуен Вьет Линь, 2022 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Сердюк В.В. Магнитотерапия: Прошлое, настоящее, будущее. Справочное пособие. - К.: «Азимут-Украина», 2004. - 536 с.

2. Золотухина Е.И., Улащик В.С. Основы импульсной магнитотерапии: Справочное пособие. - Витебск: 2008. - 143 с.

3. Илларионов В.Е. Магнитотерапия. - М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2009. - 136 с.

4. Магнитотерапия: теоретические основы и практическое применение / В.С. Улащик [и др.]; под общ. ред. В.С. Улащика. - Минск: Беларуская навука, 2015. - 379 с.

5. Плетнев А.С., Улащик В.С. Магнитные поля в экспериментальной и клинической онкологии. - Минск: Беларуская навука, 2016. - 229 с.

6. Пономаренко Г.Н., Улащик В.С. Низкочастотная магнитотерапия. Изд-е 2-е, испр. - СПб.: Изд. «Мадин», 2019. - 171 с.

7. Магнитотерапия в лечебно-реабилитационных и профилактических программах: клинические рекомендации / - М., 2015. - 47 с.

8. Ступаков Г.П., Симоненко В.Б., Пономаренко Г.Н., Щербинина Н.В. Лечебно-профилактическое применение хрономагнитотерапевтического комплекса «Мультимаг»: Медицинская технология. ФС №2011/406. - М., 2012. - 18 с.

9. Пономаренко Г.Н. Сложномодулированная низкочастотная магнитотерапия с применением аппаратно-программного комплекса «Мультимаг»: Методические рекомендации. - СПб.: 2014. - 28 с.

10. Новая технология физиотерапии XXI века. Магнитотерапевтический комплекс нового поколения «Мультимаг». Печатный буклет / Касимовский приборный завод. - 24 с. (www.multimag-com.ru).

11. Калакутский Л.И., Манелис Э.С. Аппаратура и методы клинического мониторинга. - М.: Высшая школа, 2004. - 156 с.

12. Гуржин С.Г., Шуляков А.В. Лечебно-диагностический комплекс хрономагнитотерапии // Биотехнические, медицинские и экологические системы, измерительные устройства и робототехнические комплексы -Биомедсистемы-2021: сб. тр. XXXIV Всерос. науч.-техн. конф. студ., мол. ученых и спец. / под общ. ред. В.И. Жулева. - Рязань: ИП Коняхин А.В. (Book Jet), 2021. - 412 с. С. 36-39.

13. Гуржин С.Г., Нгуен В.Л., Шуляков А.В. Исследование действительной функции преобразования бесконтактных датчиков перемещения // Современные технологии в науке и образовании - СТНО-2021: сб. тр. IV междунар. науч.-техн. форума: в 10 т. Т.6. / под общ. ред. О.В. Миловзорова. - Рязань: Рязан. гос. радиотехн. ун-т, 2021. - 226 с. С. 209-213.

14. Прошин Е.М., Путилин Е.О. Бесконтактный мониторинг дыхания и сердцебиения пациента в комплексной хрономагнитотерапии на основе ультразвуковых биений // Биомедицинская радиоэлектроника. 2012. №7. С. 1927.

15. Патент №2470581 РФ A61B 5/08. Способ регистрации ритмов дыхания и сердцебиения пациента и устройство для его осуществления / Прошин Е.М., Путилин Е.О. Опубл. 27.12.2012г. Бюл. № 36. - 11 с.

16. Патент 2496410 РФ A61B 5/08. Устройство для дистанционной регистрации процессов сердцебиения и дыхания пациента / Прошин Е.М., Путилин Е.О. Опубл. 27.10.2013г. Бюл. № 30. - 12 с.

17. Жмудь В.А., Кондратьев Н.О., Кузнецов К.А., Трубин В.Г., Димитров Л.В. Ультразвуковой датчик измерения расстояния HC-SR04 // Автоматика и программная инженерия. 2017, №4(22). С. 18-26.

18. Савченко В.В., Суздальцев Д.А., Королев В.А., Комраков Д.Ю. Сравнительный анализ контактных и бесконтактных технических решений мониторинга физиологических сигналов человека // Биотехносфера, 2014. № 1-2(31-32). С. 18-23.

19. Ультразвук в медицине. Физические основы применения / Под. ред. К. Хилла, Дж. Бэмбера, Г. тер Хаар. Пер. с англ. под ред. Л.Р. Гаврилова, В.А. Хохловой, О.А. Сапожникова. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. - 544 с.

20. Прошин Е.М., Путилин Е.О. Бесконтактный мониторинг дыхания и сердцебиения пациента комплексной хрономагнитотерапии на основе ультразвуковых биений / Биомедицинская радиоэлектроника, 2012. №7. С. 1928.

21. Путилин Е.О. Ультразвуковые методы бесконтактной регистрации процессов сердцебиения и дыхания пациента комплексной хрономагнитотерапии / Биомедицинская радиоэлектроника, 2013. №7. С. 12-20.

22. Гуржин С.Г., Григорьев Е.М., Жулев В.И., Кряков В.Г., Прошин Е.М., Путилин Е.О., Шуляков А.В. Физико-технические основы диагностики функционального состояния пациента комплексной 4D-хрономагнитотерапии / Биомедицинская радиоэлектроника, 2014. №7. С. 4-13.

23. Прошин Е.М., Путилин Е.О. Повышение надежности ультразвуковой локации процессов сердцебиения и дыхания пациента в комплексной хрономагнитотерапии / Биомедицинская радиоэлектроника, 2014. №7. С. 15-23.

24. Григорьев Е.М., Гуржин С.Г., Жулев В.И., Каплан М.Б., Кряков В.Г., Прошин Е.М., Путилин Е.О., Шуляков А.В. Регистрация, преобразование и обработка биоэлектрических сигналов канала биотехнической обратной связи комплекса «Мультимаг» / Биомедицинская радиоэлектроника, 2015. №5. С. 413.

25. Комплексная хрономагнитотерапия. Методы и средства биоадаптации воздействия. Монография / под ред. С.Г. Гуржина и Е.М. Прошина. - М.: Радиотехника, 2015. - 212 с.

26. Резников И.И., Фёдорова В.Н., Фаустов Е.В., Зубарев А.Р., Демидова А.К. Физические основы использования ультразвука в медицине. Учебное пособие. - М.: РНИМУ им. Н.И. Пирогова, 2015. - 97 с.

27. Бугаев А.С., Васильев И.А., Ивашов С.И., Чапурский В.В. Радиолокационные методы выделения сигналов дыхания и сердцебиения // Радиотехника и электроника, 2006. Т. 51. № 10. С. 1224-1239.

28. Биорадиолокация / Под ред. А.С. Бугаева, С.И. Ивашова. - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018. - 396 с.

29. Хаблов Д.В. Методы выделения и идентификации информативных параметров в радиоволновом сигнале, отраженном от человека // XII Всероссийское совещание по проблемам управления - ВСПУ-2014, 2014. С. 7081-7091.

30. Гуржин С.Г., Прошин Е.М., Путилин Е.О., Шуляков А.В. Радио и оптико-локационный контроль функционального состояния пациента хрономагнитотерапии // Биомедицинская радиоэлектроника, 2011. №7. С. 1824.

31. Гаврилов Л.П. Лазерная техника в энергетике: учебное пособие для вузов. - М.: Издательство Юрайт, 2021. - 206 с.

32. Волков В.Г. Лазерные полупроводниковые излучатели для целеуказателей и дальномеров // Полупроводниковая светотехника, 2012. №4. С. 72-79.

33. Вильнер В.Г., Ларюшин А.И., Рудь Е.Л. Оценка возможностей светолокационного измерителя дальности с накоплением // Фотоника, 2007. №6, С. 22-26.

34. Вильнер В.Г., Ларюшин А.И., Рудь Е.Л. Методы повышения точности импульсных лазерных дальномеров // Электроника: Наука, Технология, Бизнес, 2008. №3. С. 118-123.

35. Лебедько Е.Г. Системы оптической локации: учебное пособие для вузов. Ч. 3. - СПб.: НИУ ИТМО, 2013. - 110 с.

36. Вильнер В., Волобуев В., Ларюшин А., Рябокуль А. Достоверность измерений импульсного лазерного дальномера // Фотоника, 2013. №3 (39). С. 42-60.

37. Лазерные приборы и методы измерения дальности: учеб. пособие / В.Б. Бокшанский, Д.А. Бондаренко, М.В. Вязовых, И.В. Животовский, А.А. Сахаров, В.П. Семенков; под ред. В.Е. Карасика. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. - 92 с.

38. Самарин А.А. Позиционно-чувствительные фотодатчики // Электронные компоненты, 2003. №7. С. 103-107.

39. Пинчукова В.В., Нгуен В.Л., Гуржин С.Г. Система оперативного дистанционного мониторинга дыхания и сердцебиения пациента при прохождении сеанса магнитотерапии // II Международный научно-технический форум СТН0-2019. Сборник трудов. Том 6. 2019. С. 30-33.

40. Свид. 2019617934 Российская Федерация. Свидетельство государственной регистрации программы для ЭВМ. Программа регистрации сигнала с оптического триангуляционного датчика расстояния до движущегося объекта виртуальным прибором в среде LabVIEW / С.Г. Гуржин, В.Л. Нгуен, В.В. Пинчукова. Опубл. 25.06.2019, Бюл. № 7.

41. Гуржин С.Г., Жулев В.И., Каплан М.Б., Нгуен В.Л., Прошин Е.М., Шуляков А.В. Дистанционный мониторинг процесса дыхания пациента в комплексной хрономагнитотерапии // 10-я Международная Средиземноморская конференция по встраиваемым вычислительным системам (MECO) 2021, Труды - Исследовательская монография, Будва, Черногория. С. 316-319.

42. Гуржин С.Г., Нгуен В.Л., Шуляков А.В. Исследование действительной функции преобразования бесконтактных датчиков перемещения // Современные технологии в науке и образовании - СТН0-2021: сб. тр. IV междунар. науч.-техн. форума: в 10 т. Т.6. / под общ. ред. О.В. Миловзорова. - Рязань: Рязан. гос. радиотехн. ун-т, 2021. С. 209-213.

43. Минкин В.А. Виброизображение. - СПб.: Реноме, 2007. - 108 с.

44. Таранов А.А., Спиридонов И.Н. Бесконтактное измерение частоты артериального пульса // Биотехносфера, 2014. № 3(33). С. 43-45.

45. Таранов А.А., Спиридонов И.Н. Регистрация фотоплетизмограммы и измерение частоты артериального пульса при помощи веб-камеры // Биомедицинская радиоэлектроника. 2014. № 10. С. 71-80.

46. Таранов А.А., Аксенов Д.В., Спиридонов И.Н., Дегтярев Д.Н. Бесконтактное измерение частоты сердечных сокращений у новорожденных // Неонатология: новости, мнения, обучение, 2015. №3. С. 69-73.

47. Барабанщиков В.А., Жегалло А.В. Айтрекинг: Методы регистрации движений глаз в психологических исследованиях и практике. - М.: Когито-Центр, 2014. - 128 с.

48. Потлов А.Ю. Регистрация и анализ тремора с помощью веб-камеры и компьютерной программы детектора движений // Известия Южного федерального университета. Технические науки, 2012. С. 101-106.

49. Фролов С.В., Горбунов А.В., Потлов А.Ю. Регистрация и анализ тремора с помощью веб-камеры // Фундаментальные исследования, 2012. №6. С. 185-188.

50. Фролов С.В., Горбунов А.В., Потлов А.Ю. Регистрация и анализ тремора с помощью детектора движения на основе веб-камеры // Биомедицина. 2012. 1(2). С. 80-83.

51. Гуржин С.Г., Нгуен В.Л. Сравнительный анализ методов и средств регистрации процесса дыхания / Биотехнические, медицинские, экологические системы и робототехнические комплексы - Биомедсистемы-2018: сб. тр. XXXI Всерос. науч.-техн. конф. студ., мол. ученых и специалистов / под общ. ред. В.И. Жулева. - Рязань: ИП Коняхин А.В. (Book Jet), 2018. - 528 с. С. 269-271.

52. Романов Ю.А. Временная организация и информация в биологических системах // Авиакосмическая и экологическая медицина, 1995. Т. 29. №4. С. 4-9.

53. Улащик В.С. Биологические ритмы и хронотерапия // Медицинские новости, 1996. №2. С. 2-8.

54. Комаров Ф.И., Рапопорт СИ. Хронобиология и хрономедицина. - М.: «Триада-Х», 2000. - 488 с.

55. Судаков К.В. Системные механизмы саморегуляции здоровья // Электронное периодическое издание «Вестник Международной академии наук. Русская секция», 2012. №2. С. 13-19.

56. Комплексная хрономагнитотерапия. Методы и средства диагностики и контроля. Монография / под ред. А.Г. Борисова и С.Г. Гуржина. - М.: Радиотехника, 2011. - 200 с.

57. Комплексная хрономагнитотерапия. Методы и средства повышения эффективности. Монография / под ред. А.Г. Борисова и С.Г. Гуржина. - М.: Радиотехника, 2012. - 176 с.

58. Комплексная хрономагнитотерапия. Методы и средства биоадаптации воздействия. Монография / под ред. С.Г. Гуржина и Е.М. Прошина. - М.: Радиотехника, 2015. - 212 с.

59. Лапкин М.М., Щулькин А.В., Кулагин П.А., Есенина А.С., Гуржин С.Г., Жулев В.И., Каплан М.Б., Шуляков А.В. Влияния магнитного поля, формируемого ячейками экспериментальной установки хрономагнитотерапии «Релаксмаг», на течение асептического воспаления нижних конечностей у лабораторных крыс // Вестник новых медицинских технологий. 2021. Т. 28, № 2. С. 68-74.

60. КРЭТ РелаксМаг - Анонс кресла для лечения болезней сердца «РелаксМаг» - обновленной версии «Мультимага». - 1 с. URL: https ://zdrav.expert/index.php/Продукт:КРЭТ_РелаксМаг? cache=no&ptype=news# 2021: (дата обращения: 28.03.2022).

61. Вагин Ю.Е. Информационное значение частоты и неравномерности ритма дыхания при физическом и эмоциональном напряжении человека // Высшая нервная деятельность, 1987. №37(5). С. 975-978.

62. Вагин Ю.Е. Взаимосвязь длительности смежных дыхательных циклов // Физиология человека, 1995. №21(2): 168-170.

63. Вагин Ю.Е. Неравномерность ритма дыхания как показатель эмоционального напряжения // Сеченовский вестник, 2015. № 2(20). С. 13-23.

64. Козырев О.А., Богачев Р.С. Использование математического анализа ритма дыхания для определения вегетативного тонуса // Вестник аритмологии, 1999. №11. С. 23-25.

65. Баевский Р.М., Кириллов О.И., Клецкин С.З. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе. - М.: Наука, 1984. - 221 с.

66. Системы комплексной электромагнитотерапии: Учебное пособие для вузов / Под ред. А.М. Беркутова, В.И. Жулева, Г.А. Кураева, Е.М. Прошина. -М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2000. - 376 с.

67. Куликов А.Ю., Долгова Ю.Н., Есаулова К.А. Анализ методов синхронизации биоритмов человека с магнитотерапевтической аппаратурой // Молодой ученый, 2017. № 8 (142). С. 57-59.

68. Куликов А.Ю., Долгова Ю.Н., Есаулова К.А. Синхронизированный с биоритмами магнитотерапевтический аппарат // Техника. Технологии. Инженерия, 2017. № 2 (4). С. 112-114.

69. Нгуен В.Л., Гуржин С.Г. Компьютерная система дистанционного мониторинга процесса дыхания пациента в составе комплекса хрономагнитотерапии // Биотехнические, медицинские и экологические системы, измерительные устройства и робототехнические комплексы -Биомедсистемы-2020: сб. тр. XXXIII Всерос. науч.-техн. конф. студ., мол. ученых и спец. / под общ. ред. В.И. Жулева. - Рязань: ИП Коняхин А.В. (Book Jet), 2020. - 624 с. С. 48-51.

70. Пономаренко Г.Н. Физические методы лечения: Справочник. Изд. 3-е перераб. и доп. - СПб.: «ИИЦ ВМА», 2006. - 336 с.

71. Кореневский Н.А., Попечителев Е.П., Филист С.А. Проектирование электронной медицинской аппаратуры для диагностики и лечебных воздействий. Монография. - Курск-СПб.: 1999. - 537 с.

72. Калакутский Л.И., Манелис Э.С. Аппаратура и методы клинического мониторинга: Учеб. пособие. - М.: Высш. шк., 2004. - 156 с.

73. Ахутин В.М., Немирко А.П., Першин Н.Н., Пожаров А.В., Попечителев Е.П., Романов С.В. Биотехнические системы: теория и

проектирование. Учебное пособие. - Оренбург: ОЭБ «Оренбуржья» ФГБОУ ВО ОГУ, 2008, - 204 с.

74. Нгуен В.Л., Гуржин С.Г. Способ и система непрерывной дистанционной регистрации процесса дыхания пациента во время магнитотерапии / Энергосбережение и эффективность в технических системах: Материалы VI Междунар. науч.-техн. конф. студентов, молодых ученых и специалистов. - Тамбов: Изд-во Першина Р.В. 2019. С. 402-403.

75. Визильтер Ю.В., Желтов С.Ю., Князь В.А., Ходарев А.Н., Моржин А.В. Обработка и анализ цифровых изображений с примерами на LabVIEW IMAQ Vision. - М.: ДМК Пресс, 2007. - 464 с.

76. Грошев И.В., Корольков В.И. Системы технического зрения и обработки изображений. - М.: 2008. - 212 с.

77. Гуржин С.Г., Нгуен В.Л. Реализация бесконтактного метода мониторинга процесса дыхания и сердцебиения пациента во время сеанса магнитотерапии // Биомедицинская радиоэлектроника. 2021. Т. 24. № 4. С. 2332.

78. Марр Д. Зрение. Информационный подход к изучению представления и обработки зрительных образов. - М.: Радио и связь, 1987. - 400 с.

79. Форсайт Д., Понс Ж. Компьютерное зрение. Современный подход. -М.: Вильямс, 2004. - 928 с.

80. Рейнхард Клетте. Компьютерное зрение. Теория и алгоритмы. - М.: ДМК-Пресс, 2019. - 506 с.

81. Селянкин В.В. Компьютерное зрение. Анализ и обработка изображений. Учебное пособие. - СПб.: Лань, 2019. - 152 с.

82. Свид. 2019617928 Российская Федерация. Свидетельство государственной регистрации программы для ЭВМ. Программа регистрации процесса дыхания пациента с использованием веб-камеры и формирования диагностического сигнала виртуальным прибором в среде LabVIEW / С.Г. Гуржин, В.Л. Нгуен. Опубл. 25.06.2019, Бюл. № 7.

83. Пинчукова В.В., Нгуен В.Л., Гуржин С.Г. Система оперативного дистанционного мониторинга дыхания и сердцебиения пациента при прохождении сеанса магнитотерапии / II Международный научно-технический форум «Современные технологии в науке и образовании - СТНО-2019»: сб. тр. II междунар. науч.-техн. форума: в 10 т. Т.6. / под общ. ред. О.В. Миловзорова.

- Рязань: Рязан. гос. радиотехн. ун-т, 2019. - 218 с. С. 30-33.

84. Нгуен В.Л., Гуржин С.Г. Непрерывная регистрация физиологических процессов веб-камерой и формирование диагностических сигналов / II Международный научно-технический форум «Современные технологии в науке и образовании - СТНО-2019»: сб. тр. II междунар. науч.-техн. форума: в 10 т. Т.6. / под общ. ред. О.В. Миловзорова. - Рязань: Рязан. гос. радиотехн. ун-т, 2019. - 218 с. С. 21-25.

85. C.G. Relf. Image Acquisition and Processing with LabVIEW. 2004. - 268

P.

86. Патент № 2766046 РФ A61B 5/00. Способ дистанционной регистрации процесса дыхания пациента и устройство для его осуществления / Гуржин С.Г., Нгуен В.Л. Опубл. 07.02.2022. Бюл. № 4. - 12 с.

87. Фисенко В.Т., Фисенко Т.Ф. Компьютерная обработка и распознавание изображений: учеб. пособие. - СПб.: СПбГУ ИТМО, 2008. - 192 с.

88. Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений / Издание 3-е.

- М.: Техносфера, 2012. - 1104 с.

89. Исрафилов Х.С. Исследование методов бинаризации изображений // Вестник науки и образования, 2017. Том 2. № 6(30). С. 43-50.

90. N. Otsu. A threshold selection method from gray-level histograms // IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics. 1979. Vol. 9, No. 1. P. 62-66.

91. Ежова К.В. Моделирование и обработка изображений. Учебное пособие. - СПб: НИУ ИТМО, 2011. - 93 с.

92. D. Anithadevi, K. Perumal. A Hybrid approach based segmentation technique for brain tumor in MRI images // Signal & Image Processing: An International Journal (SIPIJ), 2016. Vol. 7. No. 1. P. 21-30.

93. Лукьянов AM., Лукьянов МА., Монахов И.И. Геометрические характеристики плоских сечений: Учебное пособие. - М.: МГУПС (МИИТ), 2016. - 40 с.

94. Li Tan, Jean Jiang. Digital Signal Processing: Fundamentals and Applications. Second Edition. Academic Press. 2013. - 896 p.

95. Федосов В.П., Нестеренко A.K. Цифровая обработка сигналов в LabVIEW: учеб. пособие / под ред. В.П. Федосова. - М.: ДMK Пресс, 2007. -456 с.

96. Грановский ВА. Динамические измерения: основы метрологического обеспечения. - Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1984. - 224 с.

97. МИ 2090-90 ГСИ. Определение динамических характеристик линейных аналоговых средств измерений с сосредоточенными параметрами. -М.: Издательство стандартов, 1991. - 64 с.

98. ГОСТ Р 8.818-2013 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Средства измерений и системы измерительные виртуальные. Общие положения. - М.: Стандартинформ, 2014. - 8 с.

99. Поздняков A^., Поздняков ВА. Виртуальные радиоизмерительные приборы и комплексы: учеб. пособие. - Владимир: Изд-во ВлГУ, 2015. - 232 с.

100. Гуржин С.Г., Нгуен В.Л. Реализация метрологических испытаний системы дистанционного контроля и измерения диагностических параметров процесса дыхания на базе видеокамеры // Биотехнические, медицинские и экологические системы, измерительные устройства и работотехнические комплексы - Биомедсистемы - 2019: Сб. тр. XXXII Всерос. науч.-техн. конф. студ., мол. ученых и спец. / под общ. ред. В.И. Жулева. Рязань: ИП ^няхин AB. (Book Jet), 2019. - 700 с., С. 500-505.

101. Свид. 2019617933 Российская Федерация. Свидетельство государственной регистрации программы для ЭВМ. Программа виртуального

прибора в среде LabVIEW для формирования эталонного испытательного сигнала в виде перемещения светового пятна на экране компьютера / С.Г. Гуржин, В.Л. Нгуен. Опубл. 25.06.2019, Бюл. № 7.

102. Гуржин С.Г., Нгуен В.Л., Шуляков А.В. Автоматизированная система метрологических исследований фотометрических измерительных преобразователей // Биомедицинская радиоэлектроника, Т. 22, №4, 2019. С. 1622.

103. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. - Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1991. - 304 с.

104. Нгуен В.Л., Гуржин С.Г. Исследование погрешности дистанционного метода регистрации процесса дыхания с помощью веб-камеры // Современные технологии в науке и образовании - СТНО-2020: сб. тр. III Междунар. науч.-техн. форума: в 10 т. Т.6 / под общ. ред. О.В. Миловзорова. -Рязань: Рязан. гос. радиотехн. ун-т, 2020; Рязань. - 238 с. С. 5- 9.

105. Гуржин С.Г., Нгуен В.Л. Анализ погрешности при дистанционной непрерывной регистрации сигнала дыхания пациента веб-камерой // Биомедицинская радиоэлектроника, 2020. Т. 23. № 3. С. 103-110.

106. Каталог товаров: Монитор ViewSonic VG2233-LED. Характеристики. URL: https://www.viewsonic.com/ru /products/lcd/VG2233-LED.php (дата обращения: 03.02.2020).

107. Каталог товаров: Web-камера LOGITECH HD Webcam C270. Характеристики. URL: https://www.logitech.com/ru-ru/product/hd-pro-webcam-c920s#specification-tabular (дата обращения: 03.02.2020).

108. ГОСТ Р 55710-2013. Освещение рабочих мест внутри зданий. Нормы и методы измерений. - М.: Стандартинформ, 2014. 16 с.

109. Малышева Т.А. Численные методы и компьютерное моделирование. Лабораторный практикум по аппроксимации функций: Учеб. метод. пособие. - СПб.:Университет ИТМО, 2016. - 33с.

110. Коломиец Л.В., Поникарова Н.Ю. Метод наименьших квадратов: метод. Указания. - Самара: Изд-во Самарского университета, 2017. - 32 с.

111. Емельянов А.В., Шилин А.Н. Шаговые двигатели: учеб. пособие. -Волгоград: ВолгГТУ, 2005. - 48 с.

112. Свид. 2021618778 Российская Федерация. Свидетельство государственной регистрации программы для ЭВМ. Программа для формирования и воспроизведения регулируемой меры линейного перемещения. / С.Г. Гуржин, В.Л. Нгуен, А.В. Шуляков. Опубл. 01.06.2021, Бюл. № 6.

113. Свид. 2021619317 Российская Федерация. Свидетельство государственной регистрации программы для ЭВМ. Программа формирования закона для меры линейного перемещения и регистрации закона перемещения объекта с помощью веб-камеры. / С.Г. Гуржин, В.Л. Нгуен. Опубл. 08.06.2021, Бюл. № 6.

114. Гуржин С.Г., Нгуен В.Л., Шуляков А.В. Компьютерная система метрологических испытаний локационных датчиков, используемых для мониторинга состояния пациента в магнитотерапии // Биомедицинская радиоэлектроника. 2021. Т. 24. № 4. С. 6-16.

115. Техническая спецификация на ультразвуковой дальномер HC-SR04. - 3 с. URL: https://supereyes.ru/img/ mstructions/HC_SR04_datasheetpdf (дата обращения: 21.04.2021).

116. Техническая спецификация на лазерный дальномер GP2Y0A21YK0F компании SHARP. - 9 с. URL: https ://www. sparkfun. com/datasheets/Sensors/Infrared/gp2y0a02yk_e. pdf (дата обращения: 21.04.2021).

117. Принципы позиционирования для контроллеров шаговых двигателей. Руководство МА 1267-А005 EN. Компания «Phytron GmbH». 2012. - 36 с. URL: http://www.microprivod.ru/assets/files/pdf/catalogue/phytron/ phyMotion/Positioning-ru.pdf (дата обращения: 09.02.2021).

118. Свид. 2021617649 Российская Федерация. Свидетельство государственной регистрации программы для ЭВМ. Программа метрологических исследований оптического датчика перемещения и оценки

погрешности его преобразования / С.Г. Гуржин, А.В. Шуляков, В.Л. Нгуен. Опубл. 18.05.2021, Бюл. № 5.

119. Свид. 2021617650 Российская Федерация. Свидетельство государственной регистрации программы для ЭВМ. Программа метрологических исследований ультразвукового датчика перемещения и оценки погрешности его преобразования / С.Г. Гуржин, А.В. Шуляков, В.Л. Нгуен. Опубл. 18.05.2021, Бюл. № 5.

120. Грановский В.А., Сирая Т.Н. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях. - Л.: Энергоатомиздат, 1990. - 288 с.

121. Трэвис Дж., Кринг Дж. LabVIEW для всех. 4-е издание, переработанное и дополненное - М.: ДМК Пресс, 2011. - 904 с.

122. Официальный сайт компании National Instruments (English): [сайт]. URL: http://www.ni.com/ru-ru.html

123. Учебный практикум по LabVIEW [Электронный ресурс]: Интернет-учебник. URL: http://www.picad.com.ua/0107/pdf/urok1_07.pdf

124. Официальный сайт компании Moatech Co Ltd (English): [сайт]. URL: http://www. moatech. com/eng/prod_sps_15RF. aspx

125. DRV8825 Stepper Motor Controller IC datasheet // Texas Instruments Incorporated. URL: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/drv8825.pdf (дата обращения: 11.02.2021).

126. PCIe-6321 Specifications // National Instruments. URL: https://www.ni.com/pdf/manuals/374461c.pdf (дата обращения: 18.03.2021).

127. BNC-2120 Installation Guide // National Instruments. URL: https://www.ni.com/pdf/manuals/372123d.pdf (дата обращения: 18.03.2021).

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Отмеченные достижения и результаты научной деятельности по теме диссертации

Attendance Certificate

THIS ACKNOWLEDGES THAT

Viet Linh Nguyen

RUSSIA

has successfully attended

The let11 Mediterranean Conference on Embedded Computing (MECOsoai) and 9th International Conference on CPS and IoT (CPS&IoTsosi)

Chairs:

Lech Jozwiak Radovan Stojcinovie

ill Budva. .Montenegro. June 07-10 2021

Приложение 2. Патенты и свидетельства о регистрации программы для ЭВМ

Приложение 3. Материалы и акты внедрения результатов работы

7211

МИНИСТЕКГГВО НАУКИ 1! ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОСС и ЙСКОЙ ФИДЕРАЦ И J1

РЯЗАНСКИЙ I ОС> ДА 14 I ВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ > НИВЕРСИГЕТ

ищи В.Ф. УТКИНА

МОДЕЛИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ В БИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ.

ВИРТУАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ НА БАЗЕ ПК В СРЕДЕ LAB VIEW

Методические указанна к лабораторной работе №1

Рязань 2022

УДК 616-71: 621.3.083.92

Моделирование сигналов в биотехнических системах. Виртуальный генератор испытательных сигналов на базе [[К в среде Lab VIEW: методические указания к лабораторной работе №1 / Рязан. гос. радиотехн. ун-т; сост.: A.M. Абрамов, С .Г. Гуржин, В Л. Нгуен -Рязань, 2022. - 16 с.

Содержат описание лабораторной работы, в которой исследуются функциональные возможности виртуального генератора испытательных сигналов на базе [[К в программной среде Lab VIEW. Рассмотрены методы компьютерного моделирования, формирования, хранения и воспроизведения сигналов специальных форм, с характерными информативными параметрами. Одновременно изучаются физические принципы построения компьютерных биотехнических систем и технологии автоматизации моделирования, регистрации и измерения биомедицинских сигналов.

Предназначены для бакалавров по направлению 12.03.04 -«Биотехнические системы и технологии» и для магистров по направлению 12.04.04 - «Биотехнические системы и технологии», изучающих дисциплины: «Компьютерные технологии в биотехнических системах», «Биотехнические системы медицинского назначения», «Диагностические аппараты и системы», «Проектирование цифровых меди-кобиологнческих систем».

Табл. 0. Ил, 13. Ьиблногр.: 7 назв.

Виртуальные приборы, компьютерное моделирование сигналов, испытательные и биомедицинские сигналы, формирование и задание информативных параметров, генерация сигналов и помех.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Рязанского государственного радиотехнического университета имени В.Ф, Уткина.

Рецензент: кафедра информационно-измерительной и биомедицинской техники Рязанского государственного радиотехнического университета имени В.Ф. Уткина (зав. кафедрой В.И. Жулев)

НАУЧНО ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА

3 РРТИ-ИНТЕРКОМ

P(Xi3!i. Г Гя-iiH!.. ул. МвЫйМйОП), Я. I Л<п чА». офис -G4

«Утверждаю» Директор, к.т.н. ОрО « Hayч но-протво^твеанай фирм^РТИ - ИНТЕРКОМ* ¡-/i^-.'^y^ В,Г. Крякоь :»■_W 2022 г.

АКТ

о внедрении результатов кандидатской диссертационной работы аспиранта Нтуена В .Д. кафедры «Информационна измерительная и биомедицинская техника» Федерал ьного государственного: бюджетного образователыюго учреждения высшее образования «Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткгина»

Компанией ООО «Научно-производствен нал фирма «РРТИ - ИНТПРКОМ» и Рязанским государственным радиотехническим университетом имени В.Ф, Уткина на протяжении ряда .пет проводятся научные исследования и разработки а области средств магннтотсрапш и объективной диагностики функционального состояния пацнещов во время сеанса лечения. Предложенные в диссертационной работе Н rye на В. Л. способ, алгоритмы и средства бесконтактной регистрации м анализа процесса дыхання пациента в реально»! масштабе времен и на базе веб-камеры, персонального компьютера и программ виртуальных приборов в среде LabVItW ал ротированы и составе экспериментальном образца модифицированного комплекса хрономапнитотерапии и реабилитации «РелаксмаТ», показали евою работоспособность и высокие характеристики.

] Применение результатов исследований Нгуена Б.Л., проведенных в рамках диссертации, поболит расширить функциональные возможности систем общей матитотерапин, оснастив их средствами автоматического объективною диагностического контроля процесса дыхания |адиснта, что будет способствовать повышению эффективности лечения.

Там. директора

М-А. Алаев