РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ СЕРДЦА НА ПОВЕРХНОСТИ

СЕКЦИЯ 5. СИСТЕМЫ И ПРИБОРЫ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ
лать экспресс-диагностику патологических состояний мягких тканей при холодовых травмах. Информативным параметром является скорость
распространения ультразвуковых колебаний при
прохождение через мягкие ткани. Поскольку при
отморожениях развиваются патологические изменения в кровеносных сосудах, а не в клетках и тканях непосредственно. Под влиянием нервных импульсов происходит спазм, затем длительное
расширение, стаз, тромбоз сосудов, в результате
чего скорость меняется в ту или иную сторону.
К достоинствам данного метода можно отнести
неинвазивность, отсутствие противопоказаний к
использованию, возможность отслеживать динамику развития патологии во времени (существует
возможность многократных замеров).
Список литературы.
1.
Новиков, А. В. Отморожение и замерзание // Медпортал.ру [электронный ресурс]. – Режим доступа:
http://www.doktor.ru
2.
Московские лекарства// Мединская справочная
[электронный ресурс].
–
Режим
доступа:
http://medarticle.moslek.ru/articles/47218.htm
3.
4.
Педиатрия, учебник. / Н.П.Шабалова. - СанктПетербург, 1999.
Коган А.С., Лиходед В.И., Шмаков С.В.. Волощенко
К.А., Куленкова Е.Г., Баланян Т.С. Пролонгированный Протеолиз в лечении отморожений / Бюллетень
СО РАМН. - 2001 .-№2. - С. 46-50. [электронный ресурс]
:
http://www.soramn.ru/Journal/Annot4_01/ann020
1.html
5.
В.Ф. Тулянкин, Т.И. Тулянкина. Домашний Доктор
[электронный ресурс].
–
Режим
доступа:
http://www.lib.ru/NTL/MED/homemed.txt
РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ СЕРДЦА НА ПОВЕРХНОСТИ ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА
Клубович И.А.
Научный руководитель: Авдеева Д..К., д.т.н., профессор
ГОУ ВПО Томский политехнический университет, «НИИ интроскопии»,
634028, Россия, г. Томск, ул.Савиных д.7
E-mail: [email protected]
Существенным преимуществом методов исследования живого организма, основанных на
биоэлектрических измерениях, является возможность неинвазивной оценки состояния органов
(сердца, мозга и др.).
Современные электрографические установки,
обеспечивающие многоканальную регистрацию
биоэлектрических процессов и их автоматический
анализ, представляют собой сложные устройства.
Широкому применению электрографического
метода содействовало использование в технике
электрографии последних достижений электроники и вычислительной техники.
Сердце человека представляет собой источник
ЭДС, которое создает электрическое поле. Наличие на поверхности тела человека точек, отличающихся величиной и знаком потенциала, позволяет зарегистрировать между ними разность потенциалов. В электрокардиографии с этой целью
используются строго определенные точки, что позволяет унифицировать метод и добиться его информативности.
В электрокардиографической практике применяются 3 стандартных, 3 усиленных однополюсных и 6 грудных отведений.
Для создания электрокардиографической аппаратуры нового поколения необходимо совершенствовать носимые на теле человека аппараты,
применяя новые достижения в области электродной техники, вычислительной техники, новые более совершенные способы математической обра-
537
ботки ЭКГ в присутствии шума, а также создавать
более малогабаритную и удобную для длительного ношения технику.
Для определения минимального расстояния
между регистрирующими электродами необходимо рассчитать электрическое поле, создаваемое
сердцем на поверхности тела человека в точках
наложения электродов. А также определить, насколько информативной будет электрокардиограмма, снимаемая с электродов, расположенных
достаточно близко друг от друга.
Место расположения каждого электрода весьма сильно влияет на картину регистрируемой разности потенциалов.
Когда электроды расположены на относительно большом расстоянии от электрически активного
органа и расстояние между электродами мало,
разность потенциалов между ними практически
будет равна нулю, так как изменения потенциалов
будут приходить под электроды с одинаковыми
амплитудами и фазами.
Величина зубцов ЭКГ обратно пропорциональна квадрату расстояния от электрода до источника
ЭДС. Это означает, что чем дальше расположен
электрод от источника ЭДС, тем меньше амплитуда зубцов комплексов электрокардиограммы.
Для того чтобы составить себе представление,
какие разности потенциалов и потенциалы продуцирует электрически активный орган в окружающих его тканях, рассмотрим упрощенную модель.
XIV Международная научно-практическая конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»
Упрощенная модель, т.е. представление о сердце
как об электрическом генераторе с дипольной структурой является основополагающей в клинических методах интерпретации электрокардиограммы[1].
В грубом приближении источник (сердце) в целом может быть описан как векторная сумма дипольных моментов отдельных его частей. Согласно дипольной концепции электрокардиографии,
при определенных допущениях сердце можно условно рассматривать как один точечный источник
ЭДС — единый сердечный диполь или вектор
сердца, создающий в окружающем его объемном
проводнике (теле) электрическое поле, которое и
может быть зарегистрировано с помощью электродов, расположенных на поверхности тела[1].
Вектор единого сердечного диполя представляет
суммарный моментный вектор всех элементарных
источников тока, существующих в данный момент.
Изменения электрического поля сердца во
время деполяризации и реполяризации миокарда,
обусловлены изменениями величины и ориентации сердечного диполя на протяжении всего возбуждения сердца.
Известны разные подходы к формулировке математических соотношений для поля отведения;
все они тесно связаны с интегральными уравнениями электромагнитного поля[2,3].
Определение потенциала электрического поля
в заданной области (или в заданных точках) по
известным характеристикам генератора (истинного или эквивалентного) называется прямой задачей электрокардиографии.
Для оценки основных тенденций влияния ограниченности объемного проводника на электрическое поле биоэлектрического генератора, рассмотрим простейшую модель, позволяющую получить решение в виде аналитических формул [2].
В этой модели генератор в виде точечного источника ЭДС с дипольным моментом D находится в
изотропном однородном проводнике шаровой
формы с радиусом rS и удельной электропроводностью σ (рис.1).
 
1
4π σ r2
S
2 r 3 sin θ
S

(r 2  r 2  2 r r cos θ) 3
S
0
S 0
r (r  r cos θ)
r cos θ
S 0
S

 S
]} 
r cos θ
2
2
r sin θ r  r  2 r r cos θ
0
S
S
0
S 0
{( D
x
cos ψ  D
y
Рис. 1. Однородный шаровой проводник с точечным
источником ЭДС, расположенным внутри него на оси
координат z. Дипольный генератор представлен тангенциальными (Dz, Dy) и радиальным
(Dz)составляющими диполя, расположенными на одной
и той же точке и ориентированными вдоль соответствующих координатных осей.
В работе [2] получено выражение для электрического потенциала.
Для того чтобы оценить основные тенденции
влияния факторов внутренней неоднородности
исследуемого объекта на электрическое и магнитное поля биоэлектрического генератора в литературе [2] рассматривается модель неоднородного
проводника, позволяющая получить решение в
виде аналитических формул.
Это проводник в форме многослойного шара, с
внутренними концентрическими слоями, имеющими разные удельные электропроводности и моделирующие основные анатомические элементы
грудной клетки (рис. 2).
sin ψ )[

2 r 2 (r  r cos θ)

S
0
S
D 

z
 (r 2  r 2  2 r r cos θ) 3
r
S
0
S 0
0

Рис.2. Многослойная сферическая модель
1 



r 2  r 2  2 r r cos θ 
S
0
S 0

r2
S
r 0, ψ , θ- сферические координаты.
r 0 – расстояние между точечным источником
ЭДС и началом координат.
θ - угол между осью z и вектором r 0.
ψ - угол между осью х и спроецированным
вектором r 0 на плоскость ху.
538
Решение прямой электродинамической задачи
для этой модели дает следующее выражение для
потенциала на наружной сферической поверхности проводника с радиусом RB, генерируемого тангенциальным и радиальным диполями соответственно:
СЕКЦИЯ 5. СИСТЕМЫ И ПРИБОРЫ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ
x 
z 
Dx
4  H R 2B
Dz
4  H R 2B

(2n  1) 2  r0

In  RB
n 1  C


H
 n
 n(n  1) K
n1

(2n  1) 2  r0

In  RB
 (n  1) K
n 1






n 1

 (1 
 C RC 2 n1  1
)( )   Pn (cos  ) cos ,
 H r0

2
n 1

n 1 
n 1
 R

 C 
(1  C ) C
n
H
n
 H  r0




2 n 1

  Pn (cos  ),

Список литературы:
1.
2.
где
 n 1 C
K In  

H
 n
стрирующими электродами и определить наиболее эффективные позиции электродов для снятия
ЭКГ без потери полезной информации.
2 n 1
 n
   R 

 
 L  1  L  H 
  n  1  H   H  RB 
     R
 1  C 1  L  C
  H   H  RH






2 n 1
 n 1  L
 

H
 n
3.
 RC 
 
 RB 
2 n 1

.

Данным направлением занимается много известных ученых, например: Титомир Л.И., РутткайНедецкий И., Бахарова Л., Кнеппо П. и д.р. [1,2,3,4]
Чем ближе расположены электроды друг к другу, тем меньше будет разница потенциалов между
ними. При помощи описанных моделей возможно
рассчитать оптимальное расстояние между реги-
4.
Титомир Л.И., Рутткай-Недецкий И., Бахарова Л.
Комплексный анализ электрокардиограммы в ортогональных отведениях: электрокардиологическая
интроскопия сердца.- М.: Наука. 2001.
Л. И. Титомир, П. Кнеппо. Математическое моделирование биоэлектрического генератора сердца. - М. :
Физматлит, 1999. - 448 с.
Кнеппо П., Титомир Л.И. Биомагнитные измерения.М.: Энергоатомиздат, 1989.-288.: ил.- ISBN 5-28300557-7.
Лебедев С.В. Методы диагностических исследований биологических объектов. (Математическое моделирование сердца, ЧАСТЬ 1), -М.: 2005г.,-с.76.
WEB-ОРИЕНТИРОВАННАЯ СИСТЕМА ИНТЕГРАЦИИ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ДАННЫХ.
Кох В.Н., Дубровин А.В.
Научный руководитель: Фокин А.В., к.ф-м.н., доцент кафедры МБК
Сибирский государственный медицинский университет, Россия, г. Томск, Московский тр.
Современное состояние научных исследований в медицине характеризуется постоянным увеличением и накоплением количественного и качественного разнообразия данных, что закладывает
мощную информационную основу для их научного
анализа и обобщения [3]. Весь информационный
потенциал данных зачастую оказывается неиспользованным, так как хранение накопленных
массивов медико-биологических данных, организованно самыми различными способами: от бумажных носителей до баз данных автоматизированных лабораторных комплексов.
Развитие сети Интернет и массовое использование web-ресурсов приводит к необходимости
ориентации разрабатываемых информационных
систем на web-технологию. Разработка механизмов, обеспечивающих как функционирование общей информационно-аналитической среды, так и
доступ к научным ресурсам, и их сохранность,
имеет первостепенное значение в задачах информационной поддержки научных исследований
[4]. Создание и развитие основанных на современных web-технологиях средств работы исследователей, сводит к возможному минимуму требуемый объем технической работы, способствует
повышению эффективности и оптимизации научной деятельности. Такие технологии находят самое широкое применение во многих областях нау-
539
ки, в том числе при организации медикобиологических исследований.
При разработке компьютерных систем работы
с медико-биологическими данными необходимо
учитывать положения основных нормативных документов:
 Национальный стандарт Российской Федерации Электронная история болезни (ГОСТ Р
52636-2006);
 Федеральный Закон “Об информации, информатизации и защите информации”;
 Отраслевой Стандарт “Система Стандартизации в Здравоохранении. Основные Положения”;

рекомендации и требования, изложенные в
рамках национального проекта «Здоровье» и федеральной целевой программы «Электронная
Россия».
Данная работа рассматривает ключевые моменты, которые необходимо учесть при создании
информационной системы интеграции медикобиологических данных, позволяющей создавать
основу для многогранного анализа данных. В разработанной web-ориентированной системе реализованы следующие функции:
 формирование бланков исследования;
 импорт, экспорт данных наиболее распространенных форматов;
 формирование массива данных, по заданным условиям отбора;