Биотехносфера №5/2013

Бионанотехнологии и нанобиоматериаловедение

Гареев К. Г., Лучинин В. В., Мошников В. А. Магнитные наноматериалы, получаемые химическими методами

Рассмотрены основные химические методы получения наноструктурированных магнитных материалов, представленные в российских и зарубежных литературных источниках. Приведены примеры использования данных методов для получения различных классов материалов, представлена диагностика экспериментальных образцов. Уделено внимание вопросам изучения свойств наноматериалов, необходимых для их применения в электронике и биомедицине.

Ключевые слова: биомедицина, диагностика магнитных наноматериалов, магнитные наноструктурированные материалы, химические методы, электроника.

Биотехнические системы

Суворов Н. Б., Марусина М. Я., Щепетов С. С., Полонский Ю. З. Отражение умственной деятельности человека в реакциях кардиореспираторной системы

Приведены результаты исследований: реальная (решение шахматных задач с закрытыми глазами) интеллектуальная деятельность и одна из распространенных в литературе моделей умственной деятельности — решение арифметических задач также с закрытыми глазами проанализированы и сравнены по комплексу параметров кардиореспираторной системы.

Ключевые слова: арифметический тест, биотехническая система, дыхание, шахматная задача, электрокардиосигнал.

Кузнецов А. О., Красковский А. А., Тараканов С. А., Кузнецов В. И. Оценка параметров движения нижних конечностей человека с помощью акселерометров

Нарушения опорно-двигательного аппарата лучше всего проявляются в процессе перемещения человека, в то время как большинство медицинских диагностических систем в этой области ориентируются на данные, полученные при обследовании человека в статическом положении. В рамках настоящей статьи приводятся результаты исследования возможности использования акселерометров для измерения параметров движения нижних конечностей человека и анализа различных вариантов крепления измерительных устройств с акселерометрами на теле человека с целью получения корректных данных о перемещении конечностей, на основе которых может быть произведена полноценная диагностика состояния опорно-двигательного аппарата человека.

Ключевые слова: акселерометр, модель движения, опорно-двигательный аппарат, параметры движения конечностей, система захвата движения.

Основы биомединженерии

Гатаулин Я. А., Юхнев А. Д., Попов М. А., Курапеев Д. И. Численное моделирование кровотока в общей сонной артерии с S-образной извитостью

По данным компьютерной томографии разработана математическая модель кровотока в общей сонной артерии с S-образной извитостью для выявления зон. Для описания течения в общей сонной артерии с S-образной извитостью использована модель вязкой несжимаемой жидкости на основе уравнений Навье—Стокса. Стенка считается жесткой. На входе в общую сонную артерию задается физиологическая кривая расхода, полученная методом фазово-контрастной магнитно-резонансной ангиографии. Рассматривается влияние плоского и параболического профилей скорости на входе в артерию на скорость течения и сдвиговые напряжения на стенке. Определены зоны с низкими значениями сдвиговых напряжений на стенке и высоким индексом колебаний сдвиговых напряжений, предрасположенные к развитию атеросклероза.

Ключевые слова: вычислительная гидродинамика, общая сонная артерия, S-образная извитость, сдвиговые напряжения, индекс колебаний сдвиговых напряжений, GIMIAS, ANSYS CFX.

Кореневский Н. А., Филист С. А., Шаталова О. В., Кассим К. Д. А., Руденко В. В. Диагностические системы на основе анализа вольтамперных характеристик биоактивных точек

Для построения систем скрининговой диагностики социально значимых заболеваний предлагается использовать информативные признаки, полученные путем анализа вольтамперных характеристик биологически активных точек. Доказано, что модель вольтамперной характеристики биоматериала может быть поучена на основе гипотезы об обратимом пробое диэлектрика посредством каскадного соединения диодно-резистивных ячеек. Предлагается в качестве информативных признаков в диагностических системах использовать коэффициенты полиномов, аппроксимирующих вольтамперные характеристики биологически активных точек. Исследованы аппроксимирующие полиномы для вольтамперных характеристик, снятых с наиболее доступных биологически активных точек. Показано, что для адекватной аппроксимации вольтамперной характеристики биологически активной точки достаточна модель в виде полинома седьмого порядка. Разработана трехслойная модель структуры нейронной сети, используемая в этих целях.

Ключевые слова: вероятностная нейронная сеть, вольтамперная характеристика биологически активных точек, диагностическая система, функциональная система.

Оптоэлектроника в медицине

Лавреев М. В., Ухов А. А., Потрахов Н. Н., Герасимов В. А., Кострин Д. К. Исследование возможности применения лазерной сканирующей системы для создания интраорального стоматологического сканера

Показана перспективность получения трехмерных моделей отдельных зубов и зубных рядов с помощью лазерной сканирующей системы. Рассмотрена математическая модель сканера с перемещающейся сканирующей головкой. Приведены результаты расчетов реальной системы по математической модели. Показана эффективность метода получения изображений с помощью действующего прототипа сканирующей системы.

Ключевые слова: обработка изображений, сканирующая система, стоматологический сканер, трехмерная модель.

Дунаев А. В., Соколовский С. Г., Рафаилов Э. У., Новикова И. Н., Жеребцова А. И., Крупаткин А. И. Анализ физиологического разброса параметров микроциркуляторно-тканевых систем

В работе представлена статистическая обработка результатов измерения и расчета параметров системы микроциркуляции крови, полученных in vivo методами лазерной доплеровской флоуметрии, оптической тканевой оксиметрии и пульсоксиметрии. Проведен анализ полученных данных, а также влияния области исследования и индивидуальных особенностей организма на физиологический разброс измеренных и комплексных параметров микроциркуляции крови.

Ключевые слова: индивидуальная вариабельность, лазерная доплеровская флоуметрия, оптическая тканевая оксиметрия, система микроциркуляции крови, физиологический разброс.

Метрология в биомедицинской инженерии

Козюра А. В., Подмастерьев К. В. Контроль качества электрокардиографических записей с использованием эмпирической модовой декомпозиции

Предложен метод оценки качества электрокардиографических записей, основанный на эмпирической модовой декомпозиции и машинном обучении. Предложенные авторами метрики качества и используемый классификатор на основе композиции решающих деревьев позволяют классифицировать электрокардиографические записи по четырехбалльной шкале качества с точностью 85,7 %.

Ключевые слова: контроль качества, электрокардиографическая запись, эмпирическая модовая декомпозиция.