Search academic texts

Registration Number

0421U104068, Candidate dissertation

Title

Research and certification of biomedical information and measurement systems

Author

Budnyk Vitalii Mykolaiovych,

popup.head Minov Yurii Dmytrovych
popup.opponent Strizhak Olexandr Evgeniuovich
popup.opponent Vyshnevsjkyy Vitaliy Vyacheslavovych
popup.review Gamayun Volodymyr Petrovych
popup.review Petrenko Mykola Grygorovych
popup.review Samoylov Viktor Dmitrovich

Status

Кандидат технічних наук, 05.13.06, Інформаційні технології

Date

22-12-2021

Description

Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-прикладної задачі дослідження інформаційно-вимірювальних систем (ІВС) біомедичного призначення та методик класифікації біомедичних даних, їх вдосконалення та доопрацювання для сертифікації та впровадження у медичну практику. У дисертаційній роботі отримано ряд результатів з розроблення та вдосконалення біомедичних ІВС на основі надпровідникових СКВІД-магнітометрів. Вперше розроблено методику калібрування СКВІД-магнітометричної ІВС та проведено її калібрування за допомогою повіреної міри магнітної індукції (ММІ), що дозволило достовірно оцінити метрологічні параметри вимірювальних каналів різних типів (релаксаційних та постійного струму). Також вперше проведено експериментальні дослідження магнітних наночастинок (МНЧ) за допомогою СКВІД-сасептометричної ІВС, зокрема вивчено вплив розміру частинок, їх концентрації та покриття на амплітуду сигналу, що дозволило провести дослідження комплексів наночастинок зі стовбуровими клітинами, лабораторних тварин та їх органів. Вперше розроблено аналітичну модель системи намагнічування апарату для низькочастотної магнітної терапії, що дозволило створити 3-компонентне ортогональне магнітне поле із заданою величиною та однорідністю, розмістити пацієнта в лікувальній камері з мінімальною масою та розмірами котушок намагнічування. Також удосконалено методику випробувань 9-канального кардіомагнітного сканера, що дозволило провести оцінку його відповідності вимогам технічного регламенту на медичні вироби. Удосконалено методику класифікації біомедичних даних, шляхом відбракування неінформативних магнітокардіографічних (МКГ), біохімічних та інших параметрів на основі серій багатовимірних ЛДА тестів. Це дозволило досягти точність класифікації для 2-х груп пацієнтів в діапазоні 84–90 % та середню точність для 4-х груп 81,3 % (специфічність 100 %, чутливість для ІМ – 81 %, міокардиту – 68,8 %, ІХС – 66,7 %). Отже, при класифікації двох груп точності достатньо для впровадження у медичну практику, а при класифікації 4-х груп – недостатньо для виявлення ІХС та міокардиту. Крім того розвинуто методику розрахунку робочої області магнітних аплікаторів на основі експериментальних вимірювань магнітного поля в аксіальній площині, обчислення діаграм спрямованості поля та градієнту. Підтверджено, що аплікатор створює градієнт поля 1,4 мТл/мм на відстані 50 мм від робочої поверхні, та 3,6 мТл/мм на відстані 30 мм, що достатньо для утримання МНЧ в тілі тварин середнього розміру. Вперше отримано результати експериментальних досліджень МНЧ за допомогою СКВІД-сасептометричної ІВС, зокрема оцінено вплив розміру частинок, їх концентрації та типу покриття на амплітуду сигналу. Також проведені дослідження культур стовбурових клітин з МНЧ Fe2O3, лабораторних тварин (кролів, щурів) та їх окремих органів, які показали, що ця ІВС придатна для вивчення розподілу МНЧ та їх композитів з ліками в тілі лабораторних тварин, зокрема для пухлинних моделей із застосуванням магнітного аплікатора. Розроблено та удосконалено конструкторську, експлуатаційну, технологічну та іншу технічну документацію для ряду зразків МКГ систем та апарату «ТУРБОМАГ». Проведена сертифікація апарату «ТУРБОМАГ» (2010), повірка ММІ (2014) та випробування МКГ системи в ДП «Укрметртестстандарт» (2016). Апарат магнітної терапії «ТУРБОМАГ» функціонує в медичному центрі «Інститут клінічної медицини» (2010), 4-канальна МКГ система – в Головному військовому клінічному госпіталі (2010), 9-канальний кардіомагнітний сканер – у КНР та у Великій Британії (2016–2020). Частина робіт виконувалась в рамках держзамовлення МОНУ та проєктів УНТЦ № 3074, № 4719, № Р624. Отримано 4 довідки про використання результатів роботи. Ключові слова: біомедична апаратура, інформаційно-вимірювальна система, магнітна терапія, магнітний аплікатор, СКВІД-магнітометр, вирішувальне правило, класифікація, калібрування, сертифікація.