Валерий Анатольевич Карпухин

 

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ БИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ.

 

© 2015 МГТУ имени Н.Э. Баумана

 

Оглавление

Оглавление. 3

1. Введение. 4

2. Краткие теоретические сведения. 5

2.1    Биоэлектрических сигналы. 5

2.2    Классификация помех, возникающих при регистрации биоэлектрических сигналов. 11

2.3    Аддитивные помехи. 14

2.4    Мультипликативные помехи. 15

2.5    Обобщенная структурная схема биотехнической системы для регистрации биоэлектрических сигналов. 16

2.6    Математическое моделирование элементов БТС биообъект - входной тракт. 17

2.6.1 Электрические модели биологического объекта. 19

2.6.2 Электрическая модель системы электрод-кожа. 20

2.6.3 Электрическая схема замещения кабеля отведений. 21

2.6.4 Эквивалентная схема замещения входной цепи. 23

2.7    Оценка помехоустойчивости к аддитивным помехам при униполярной системе отведения. 25

2.7.1 Помехи, обусловленные биообъектом.. 26

2.7.2 Помехи, обусловленные системой электрод-кожа. 27

2.7.3 Помехи, обусловленные входной цепью.. 28

2.7.4 Выводы.. 30

2.8    Оценка помехоустойчивости к мультипликативным помехам при униполярной системе отведения. 31

2.9    Особенности оценки помехоустойчивости при биполярной системе отведений. 33

3. Минимальные требования к лабораторному оборудованию. 37

4. Порядок выполнения лабораторной работы №1. 37

5. Содержание отчета лабораторной работы №1. 38

6. Темы для проведения контрольного тестирования лабораторной работы №1. 39

7. Порядок выполнения лабораторной работы №2. 39

8. Содержание отчета лабораторной работы №2. 41

9. Темы и вопросы для проведения контрольного тестирования к лабораторной работе №2. 41

10.    Список литературы.. 42

11.    Приложение 1. 43

12.    Приложение 2. 45

 

 

Введение

Большинство процессов жизнедеятельности организма сопровождается генерированием электрических сигналов, которые формируются во всех нервных клетках и распространяются по нервным волокнам, соединяющим все органы с различными отделами нервной системы. Поэтому изучение биоэлектрической активности организма человека имеет важное значение для диагностики большого числа заболеваний.

За последние десятилетия накоплен значительный клинический опыт по изучению состояния организма в норме и патологии с использованием информации, получаемой при анализе биоэлектрических сигналов (БЭС).

В наибольшей степени распространена электрокардиография (ЭКГ), по­зволяющая контролировать состояние сердечно-сосудистой системы, нарушения в которой занимают ведущее место среди прочих заболеваний. Электроэнцефалография (ЭЭГ), связанная с изучением электрической активности головного мозга, используется достаточно часто при диагностике эпилепсии, новообразований в структуре головного мозга и при оценке психоэмоционального состояния человека. Электромиография (ЭМГ) и электронейромиография (ЭНМГ) дают возможность диагностировать заболевания нервно-мышечного аппарата. Нейромиосигналы в последнее время весьма успешно используются в биоуправляемых протезах конечностей. Электроретинография (ЭРГ) позволяет производить объективную оценку функционального состояния сетчатки глаза. Электроокулография (ЭОГ) применяется при диагностике заболеваний вестибулярного аппарата и исследовании вестибулоокулярного рефлекса в космической медицине. Электрогастрография (ЭГГ) используется при оценке функционирования желудочно-кишечного тракта и перистальтики кишечника.

Несмотря на успехи клинического использования указанных методов, требования к аппаратуре для изучения биоэлектриче­ской активности организма постоянно возрастают [1,2]. Основной проблемой при изучении биоэлектрической активности организма является повышение достоверности передачи информационных признаков полезного сигнала на фоне помех, которые наводятся на элементы биотехнических систем (БТС) для регистрации БЭС. Способность БТС выполнять свои функции при наличии помех называется помехоустойчивостью. Оценка помехоустойчивости медицинских электрических изделий и систем является неотъемлемой частью при проведении их технических испытаний [3]. Однако, условия, при которых проводятся испытания медицинских электрических изделий и систем, весьма далеки от реальных условий проведения регистрации БЭС. Поэтому при проектировании новых медицинских изделий необходим учет реальной электромагнитной обстановки, оказывающей влияние не только на медицинское изделие, но и на биологический объект, а также другие элементы БТС.  

Цель практикума - изучение влияния параметров элементов БТС для регистрации БЭС на помехоустойчивость БТС при наличии электромагнитных помех.

После выполнения лабораторного практикума студенты приобретут следующие навыки:

- разрабатывать математические модели для расчета основных характеристик БТС для регистрации БЭС;

- оценивать помехоустойчивость БТС для регистрации БЭС;

- обосновывать технические требования, предъявляемые ко входным цепям измерительных преобразователей БЭС при наличии электромагнитных помех.