Тема: МОДЕЛИРОВАНИЕ НОСИМОГО МЕДИЦИНСКОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ МАГНИТОЭНЦЕФАЛОГРАФИИ (МЭГ)

Развитие инструментальной модели здравоохранения, ориентированной на пациента, в России, как и во всем мире, приобретает все большее значение. Развитие мобильных технологий идет большими темпами, что связано, в первую очередь, с технологическими изменениями. Вследствие бурного инновационного и научно-технического прогресса, возникает непрерывный цикл появления на рынке принципиально новых образцов медицинской техники, позволяющих значительно повысить качество клинической диагностики и лечения. Возрастающий темп развития области мобильного здравоохранения, так называемого «mHealth», затронул и Россию. Стартапы в данной области, получают в том числе и государственное финансирование, что обуславливает быстрый рост данной области.
США и Китай являются крупнейшими рынками в сфере мобильного здравоохранения и на момент 2019 года делят между собой более одной трети мирового рынка, по данным организации GSM «Association» [2]. Россия занимает примерно 3% мирового рынка mHealth и таким образом входит в число 10 стран, имеющих большие перспективы в области мобильных медицинских технологий. На 2019 год объем рынка в России оценивается примерно в 1 млрд. долларов США и продолжает активно расти.
Развитие данной области, в значительной мере зависит от доступности, удобства и качества носимого медицинского оборудования и оказываемых телеметрических услуг для пациентов. Однако, разработка медицинских устройств нового класса, соответствующих обязательным медицинским стандартам [7, 8, 9, 10], является трудной научно-технической задачей. Создание прототипов требует много времени и сил, что значительно снижает заинтересованность компаний в рынке mHealth.
Актуальность темы. Одним из ключевых методов, позволяющих снизить время создания прототипов и улучшить качество разрабатываемых устройств, является метод имитационного моделирования. Таким образом, 6
обеспечивается актуальность задачи моделирования носимого медицинского устройства для магнитоэнцефалографии (МЭГ).
Цель работы - разработать математическую модель носимого медицинского устройства для магнитоэнцефалографии, предоставляющего пациентам возможность мониторинга состояния своего здоровья и предотвращающего развитие инсульта и эпилепсии.
Для достижения постановленной цели необходимо решить следующие задачи:
1) сделать обзор теоретических аспектов моделирования биопотенциалов головного мозга;
2) обосновать методику моделирования;
3) проанализировать предметную область;
4) выявить требования к проектируемой системе;
5) разработать архитектуру программной системы;
6) разработать программную реализацию программной системы;
7) разработать программную документацию (описание решения, текст программы, руководство пользователя).
Объект исследования - медицинское оборудование для снятия МЭГ.
Предмет исследования - моделирование особенностей снятия потенциалов головного мозга.
Информационная база исследования - сведения об утвержденных типах средств измерений (№45899-10, №27045-08, №18450-99), информационно-коммуникационная сеть Интернет; труды отечественных и зарубежных исследователей.
Научная новизна определяется, в первую очередь, определяется предложенной методикой прогнозирования обнаружения признаков болезни в организме пациента при использование носимого медицинского устройства путем минимизации ошибок дипольной локализации стандартных отведений датчиков методом раскраски графа и последующим обходом ориентированного графа.
Практическая ценность работы состоит в том, что в процессе решения поставленных задач, была подготовлена методика моделирования носимого медицинского устройства и сделан анализ предметной области, что позволило указать на конкретных ряд технических характеристик и особенностей модели будущего мобильного медицинского устройства. Критический анализ существующих медицинского оборудования и технологий, позволил четко обозначать требования к проектируемой системы, перспективы носимых устройств и их технические ограничения. Было создано программное обеспечение для работы с носимыми устройствами нового типа.
Структура и объем работы
Работа состоит из 3 глав, введения, заключения, 19 источников в библиографическом списке и 3 приложений.
Во введении формулируется цель ВКР, задачи для ее достижения, а также обозначается предмет и объект исследования.
В первой главе тщательно освещены основные аспекты моделирования биопотенциалов головного мозга. Рассмотрены особенности работы головного мозга на физическом и химическом уровнях, модель Ходжкина- Хаксли. По результатам главы, сделано обоснование предложенной методики моделирования.
Во второй главе подробно изучается предметная область и особенности анализа данных в данной области, рассмотрено основное медицинское оборудования для ЭЭГ и его особенности, излагается идея носимого медицинского устройства использующего датчика Холла.
В третьей главе приведена методика прогнозирования состояние пациента с использованием теории графов.
В заключении формулируются общие выводы и рекомендации по полученным результатам, обобщаются все полученные результаты.
Купить

Развитие мобильного здравоохранения и телемедицины создает необходимость в новых подходах к клинической диагностики и соответствующих классах медицинских устройств. Усложнение современного носимого оборудования требует применения методов имитационного моделирования. В качестве основной модели для моделирования может быть взята модель Ходжкина-Хаксли, аппроксимированная с помощью алгоритма Левенберга-Марквардта.
В ходе проделанной работы, разработана математическая модель нового носимого медицинского устройства класса магнитоэнцефалограф (МЭГ). Активность магнитного поля головного мозга можно оценивать с помощью датчиков Холла, размещенных над поверхностью кожи головы пациентов. Размещение датчиков по стандартной системе «10-20%» изначально предназначенной для электродов, позволяет доступно отобразить датчики на плоскости с помощью графов.
Новый подход к прогнозированию состояния пациента, основанный на оценки вероятности фазовой синхронизации между нейронами полей головного мозга, с последующим заданием веса ребер графа устройства обладает большими перспективами.
Практическая ценность работы состоит в моделирование ряда важных особенностей носимого медицинского устройства, что позволяет лучше продумать последующую техническую реализацию. Главной сферой применения моделируемого носимого устройства класса МЭГ является мониторинг состояния здоровья пациентов с целью предотвращения приступов инсульта и эпилепсии.

Купить