Теория динамического программирования при создании бтс-мт, способы их построения. Классификация бтс-мт, особенности их реализации.

Суть теории динамического программирования заключается в том, что параметры объекта управления определяют не путем пассивного наблюдения, а методом активного вмешательства. Первое дозированное лечебное воздействие проводится стандартным препаратом (функциональная проба), а спус­тя определенное время от организма получают ответную информа­цию, которую автоматически сопоставляют с исходной. В зависимо­сти от "ответа" организма в него вводится соответствующая доза того же или другого препарата, и так далее до достижения положительного лечебного эффекта.

Классификация БТС-МТ довольно обширна. Выделяют следующие классификационные признаки:

- по функциональному показателю классифицируют в зависимости от источника управляющих сигналов, способа их отведения, характера управления (произвольный — по воле человека, непроизвольный - с использованием биопотенциалов), способа обработки сигнала и назначения устройства;

- по структурному показателю различают:

а) разомкнутые и замкнутые,

б) непрерывного и дискретного управления,

в) имплантируемые и экстракорпоральные системы;

по назначению системы классифицируют в зависимости от объекта управления;

по принципам управления разделяют системы, исходя:

а)из природы сигналов, с помощью которых ведется управление (биоэлектрические, механические, химические, термоэлектрические и т.д.);

б)из особенностей функционирования обратных связей (связи, реализующиеся в самих устройствах и реализуемые через изменения состояния физиологических систем организма);

в)иерархичности управляющих сигналов;

г) интегральных показателей функционирования системы;

по степени сложности структуры выделяют простые детерминированные и сложные вероятностные системы.

Регулятор управляется сигналами от предыдущего устрой­ства естественной или искусственной природы (вход А), а ОУ сам воздействует на другой объект в этом же организме либо взаимодействует с внешними предметами или организмами (выход В). В первом случае система является закрытой, во втором - открытой. В структурных схемах используются как биологические регуляторы Р_ж, т.е. естественного происхождения (рис. а - в), так и регуляторы в виде технических устройств Р_т (рис, г - е). Примером системы управления без БОС ( разомкнутая система) (а) может служить функциональный протез. Полуавтоматический режим работы системы (рис. б) предполагает непостоянное действие обратной связи, когда врач корректирует работу системы в зависимости от получаемой информации (например, система поддержания гомеостаза с участием врача). Автоматический режим, т.е. с постоянно действующей обратной связи. (рис. в), представлен в той же системе поддержания гомеостаза, но уже без включения в контур управления врача, или электромеханическим протезом конечности. Использование технических устройств в качестве регуляторов также может вестись в 'нескольких режимах. Например, система без обратной связи (рис. г) действует в дефибрилляторе в не синхронизированном режиме, полуавтоматический режим реализуется в им­плантируемом или экстракорпоральном кардиостимуляторе, переходящем из режима биологической синхронизации в автоколебательный режим (рис. д), а примером автоматической системы может слу­жить имплантируемый электрокардиостимулятор, управляющий работой сердца и синхронизируемый сердцем же по цепи обратной связи (рис. ё).

Выделяют основные особенности реализации БТС-МТ:

1. Регулирующее воздействие должно быть синхронизировано с естественными процессами и ритмами.

2. Необходимо обеспечить быстрый анализ поступающей на вход БТС информации и незамедлительную выработку требуемого тера­певтического воздействия.

Среди терапевтических систем особое место занимает широкий спектр физиотерапевтических систем, использующих низкоинтенсив­ное лазерное излучение, технические преимущества которого обще­известны - это возможность локального равномерного облучения в широком диапазоне интенсивности светового потока, довольно высо­кая точность дозирования, использование волоконной оптики и спе­циализированного световодного инструмента для подведения энергии лазерного излучения к патологическим очагам при их внутриполостной локализации

Понятие “обратная связь”, преимущества введения в систему обратных связей, особенность биологической обратной связи. Биотехническая система для восстановления функции мышц с биологической обратной связью.

Обратная связь – это воздействие результатов функционирования какой-либо системы (объекта) на характер этого функционирования. Если влияние обратной связи усиливает результаты функционирования, то такая обратная связь называется положительной; если ослабляет – отрицательной. Обратная связь обеспечивает передачу информации о протекании процесса, на основе которой вырабатывается то или иное управляющее воздействие. Биологическая обратная связь в широком смысле представляет собой передачу человеку дополнительной, не предусмотренной природой информации о состоянии его органов и систем в доступной и наглядной форме. На основании этой информации человек способен включать механизмы саморегуляции и целенаправленно использовать огромные функциональные возможности организма.

Накожный датчик регистрирует биоэлектрический сигнал, превращая его в амплитуду сокращения мыш­цы. Чем сильнее и продолжительнее ее сокращение, тем выше она отклоняется от нулевой отметки. Далее биоэлектрический сигнал передается на устройство БОС и преобразуется в световой (амплитуда светового столбца на экране) и звуковой (тональный) сигналы, т.е человек начинает видеть и слышать как сокращается его мышца. Цепочка БОС замыкается для реализации необходимы еще два условия: инструкция и мотивация для выполнения заданий инструктора, т.е необходимо дать четкую словесную инструкции; второе условие заключается в создании сильной побудительной причины к прав. выполнению данного упражнения для повышения эффективности тренировки. Функциональная блок-схема аппарата, реализующего представленный метод представлена на рис. Аппарат предназначен для повышения или восстановления функции мышц и может быть использован в мед. реабилитации пациентов с двигательными нарушениями различной этиологии. Он обеспечивает управление амплитудой сокращения одной мышцы по трем алгоритмам: непрерывному, пропорционально-дискретному и пороговому. Электрод накладывается на двигательную точку тренируемой мышцы пациента, а на его контактную поверхность электропроводная паста. При непрерывном режиме изменения амплитуды интегрированной ЭМГ, полученное в формирователе, приводит к плавному изменению тональности звукового сигнала обратной связи и соответствует перемещению светящейся метки по линейно-дискретной шкале блока зрительной обратной связи либо изменению звука. При пропорционально-дикскретном режиме изменение амплитуды мышечного сокращения, т.е амплитуды интегрированной ЭМГ сопровождается ступенчатым изменением тональности звукового сигнала и скачкообразным перемещением светового по линейно-дискретной шкале. При пороговом режиме (в) амплитуда мышечных сокращений поддерживается такой, что светящаяся метка не должна покидать заданного межпорогового промежутка, а звуковой сигнал появляется в моменты превышения установленных границ.

Таким образом, аппарат биологической обратной связи по элек-тромиограмме отражает изменение амплитуды сокращения одной мышечной группы в световом и звуковом сигналах обратной связи.

Применение метода БОС безболезненно для пациента; аппаратура БОС регистрирует сигналы организма (частоту дыхательных циклов, пульса, ритмы головного мозга, биоэлектрические сигналы, исходящие от мышц), не оказывая на человека непосредственного воздействия.

Применительно к БТС введение биологических обратных связейпозволяет проводить коррекцию оказываемого на пациента воздействия с учетом его состояния до и во время процедуры, осуществляя тем самым биологическое управление системой.