Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Моделирование биотехнических систем





 

Создание новой медицинской техники требует формирования физиологически обоснованных критериев построения аппаратуры, обеспечивающих ее эффективное функционирование. Определение требований к выбору параметров и характеристик аппаратуры связано с изучением процессов происходящих при взаимодействии технических средств и живого организма.

При разработке терапевтической аппаратуры основной интерес представляет исследование условий передачи воздействия, сформированного техническими средствами, к биологическим тканям, а также выбор формы, интенсивности, длительности и других параметров воздействия, согласованных с характеристиками физиологических систем организма.

Изучение данных вопросов требует совместного рассмотрения технических и биологических элементов в рамках единой биотехнической системы (БТС) целенаправленного действия. Целевая функция системы определяет общее построение БТС: выбор технических средств, формирующих лечебное воздействие и объекта приложения воздействия - физиологической системы организма.

Исследование БТС, с целью определения требований к построению аппаратуры и алгоритмов ее функционирования, производится методом поэтапного моделирования.

Первый этап исследования заключается в описании биологического звена БТС на основе изучения физиологических процессов организма в условиях его взаимодействия с техническими звеньями. На данном этапе определяется модель биологического звена БТС, связывающая входные и выходные переменные рассматриваемой физиологической системы.

На втором этапе исследований БТС производится управленческое и информационное согласование технических и биологических звеньев в рамках общей модели БТС. Для терапевтических БТС наиболее важным является оптимизация условий передачи воздействующего фактора в канале воздействия БТС, включающего выходные каскады аппаратуры, элементы передачи воздействия к биологическим тканям, воспринимающие элементы физиологической системы организма.

При анализе канала воздействия БТС используется принцип адекватности, согласно которому управляющее воздействие должно быть по своей физико-химической природе свойственно живому организму, а значения параметров воздействия должны находиться в диапазоне приемлемости для биологических тканей.

Анализ информационных процессов в БТС направлен на выполнение принципа единства информационной среды, в соответствии с которым определяются наиболее информативные по отношению к оцениваемому лечебному эффекту диагностические показатели. Итогом второго этапа исследования БТС является разработка требований к техническим средствам и программному обеспечению системы.

Третий этап исследования БТС включает разработку экспериментальных образцов аппаратуры и проведение апробации разработанных методов и средств. На этом этапе разрабатываются медико-технические требования к опытным образцам аппаратуры для серийного выпуска.

Моделирование БТС требует адекватного описания процессов функционирования физиологической системы, входящей в состав БТС в качестве биологического звена.

Рассмотрение основных процессов в терапевтических БТС показывает, что в качестве входные переменных физиологических систем организма можно представить управляющие воздействия, формируемые техническими звеньями, реализующими целевую функцию БТС. Выходными переменными биологических звеньев служат диагностические показатели, характеризующие состояние организма в норме и патологии. При установлении взаимосвязи переменных возникает задача идентификации физиологической системы т.е. создании модели биологического звена БТС, адекватной рассматриваемым процессам.

При построении биологических звеньев БТС, отличающихся сложностью и многосвязностью, необходимо выделить только те их особенности функционирования и структурного построения, которые необходимы для реализации конкретных задач управления состоянием организма, решаемых в БТС.

Моделирование биологических объектов осуществляется методами функциональной и структурной идентификации.

Функциональная идентификация позволяет определить поведение системы при наличии на ее входе стимулов. Для решения этой задачи необходимо наличие экспериментальных данных о поведении системы при различных входных воздействиях. Функциональная идентификация предусматривает определение передаточной функции системы, не давая информации относительно ее внутреннего строения.

Структурная идентификация дает возможность установления взаимодействия отдельных компонент системы в процессе формирования реакций. В этом случае полагается известной конфигурация системы или относительно ее делается предположение о классе функционального описания, а параметры связывающие систему считаются неизвестными. Задача идентификации сводится к поиску решений в пространстве искомых параметров системы.

С точки зрения исследования БТС наиболее полное решение задачи идентификации может быть осуществлено совмещением функциональной и структурной идентификации - путем установления количественных соотношений, определяющих взаимосвязь между наблюдаемыми на входе и выходе системы переменными и определения структуры модели, отвечающей физиологическим представлениям об ее организации.







Дата добавления: 2015-03-11; просмотров: 536. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!




Картограммы и картодиаграммы Картограммы и картодиаграммы применяются для изображения географической характеристики изучаемых явлений...


Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...


Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...


Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Тема: Составление цепи питания Цель: расширить знания о биотических факторах среды. Оборудование:гербарные растения...

В эволюции растений и животных. Цель: выявить ароморфозы и идиоадаптации у растений Цель: выявить ароморфозы и идиоадаптации у растений. Оборудование: гербарные растения, чучела хордовых (рыб, земноводных, птиц, пресмыкающихся, млекопитающих), коллекции насекомых, влажные препараты паразитических червей, мох, хвощ, папоротник...

Типовые примеры и методы их решения. Пример 2.5.1. На вклад начисляются сложные проценты: а) ежегодно; б) ежеквартально; в) ежемесячно Пример 2.5.1. На вклад начисляются сложные проценты: а) ежегодно; б) ежеквартально; в) ежемесячно. Какова должна быть годовая номинальная процентная ставка...

Механизм действия гормонов а) Цитозольный механизм действия гормонов. По цитозольному механизму действуют гормоны 1 группы...

Алгоритм выполнения манипуляции Приемы наружного акушерского исследования. Приемы Леопольда – Левицкого. Цель...

ИГРЫ НА ТАКТИЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ Методические рекомендации по проведению игр на тактильное взаимодействие...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.008 сек.) русская версия | украинская версия