Preview

Бюллетень сибирской медицины

Расширенный поиск
Том 13, № 4 (2014)
https://doi.org/10.20538/1682-0363-2014-13-4

ПРЕДИСЛОВИЕ

ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

9-14 329
Аннотация

Цель исследования – выявить возможности современных педагогических приемов в развитии познавательного интереса у студентов медико-технического профиля на занятиях по биологии.

Методы исследования. Теоретические: анализ психолого-педагогической и методической литературы по теме исследования, теоретико-методический анализ исследуемой проблемы, разработка методических основ ее реализации в обучении биологии; подход к проведению лекционных и практических занятий по биологии с элементами бионики. Эмпирические: наблюдение, беседа, анкетирование, изготовление мультимедийных презентаций для проведения интерактивных лекционных и практических занятий и анализ результатов работы с ними.

Материал и методы. Студенты 1-го курса, обучающиеся по направлению подготовки 201000.62 – «Биотехнические системы и технологии» (бакалавриат).

Результаты. К положительным моментам можно отнести следующее: в рамках интерактивной лекции возникает тенденция к смене мотивации к учебной деятельности с внешней на внутреннюю; педагогические приемы, основанные на интерактивности, позволяют легче удерживать внимание аудитории; используя проблемные ситуации, можно избирательно вовлекать учащихся в учебную деятельность; при использовании рассматриваемого подхода процесс общения с аудиторией приобретает более естественный характер, приближая складывающиеся взаимоотношения в системе «педагог – студент» к сотрудничеству.

К отрицательным можно отнести следующие моменты: процесс преподавания становится более напряженным, требующим от преподавателя большей концентрации на учебном материале и постоянной готовности и способности вести дискуссию; интерактивный формат подачи учебного материала иногда обладает меньшими информационными характеристиками; студенты не всегда готовы к такому формату учебной деятельности, что часто проявляется в неспособности вести свободный диалог, неумении выделять полезную информацию; необходимы дополнительные психоэмоциональные затраты со стороны преподавателя на поддержание учебной дисциплины во время занятия.

Заключение. В результате проведенного исследования были выявлены как положительные, так и отрицательные стороны интерактивной лекции. При интерактивном методе преподавания биологии исключалось традиционное прочтение лекции. Студенты работали во время всего занятия, и преподаватель имел возможность оценить работу каждого студента.
15-20 204
Аннотация

Адаптированность человека к новым производственным условиям можно кратко охарактеризовать как совокупность социально-биологических свойств и особенностей, необходимых для устойчивого существования организма человека в конкретной экологической среде.

В новых условиях необходимо добиться гармонии взаимодействия людей с физической средой их жизни, адекватной человеческой природе. В решении этой фундаментальной задачи первостепенная роль принадлежит медико-биологической науке, которая должна не столько прогнозировать возникновение заболевания, сколько способствовать сохранению и укреплению здоровья населения. При этом становится все более очевидным, что в решении данной задачи теория адаптации играет важнейшую роль.

Адаптивные возможности проявляются лишь в реальных условиях жизни, именно в конкретных естественных или искусственных условиях среды обитания организма, когда для выживания и сохранения жизнедеятельности потребуются максимальная мобилизация и напряжение его потенциальных адаптивных возможностей. Следовательно, свойство адаптации живой системы есть, по сути, мера индивидуального здоровья.

Для интегральной оценки состояния биосистем перспективным представляется подход, основанный на энтропийных методах моделирования сложных систем.
21-26 216
Аннотация
В работе представлен один из возможных подходов к обеспечению экспериментальных и клинических медико-биологических исследований необходимыми вычислительными ресурсами для решения сложных задач обработки биомедицинских данных. Предложенное решение основано на тесном взаимодействии четырех ключевых компонентов современных высокопроизводительных вычислительных комплексов: высокопроизводительного суперкомпьютерного кластера, центра обработки данных, специализированного хранилища данных и защищенных телекоммуникационных каналов. Приведены примеры работ, выполненных с использованием разработанной информационной среды.
27-31 160
Аннотация
Целью работы явилась разработка алгоритма решения ситуационных задач и применение компьютерных технологий для реализации подобных алгоритмов. Вначале рассматривается понятие ситуационной задачи и возможность использования таких задач для обучения студентов-медиков. Приводится классификация алгоритмов решения. Среди рассмотренных алгоритмов решения особо выделен один, который может быть применен для решения однотипных задач одного класса. Представлена технология построения такого рода алгоритма и дается описание программного комплекса, который реализует данный алгоритм решения ситуационных задач.
32-37 178
Аннотация

Целью исследования являлась разработка подходов и критериев, позволяющих получить индивидуальную оценку состояния здоровья. Все существующие в настоящее время подходы для диагностики состояния здоровья можно разделить на две группы: статистические методы и функциональные зависимости, формируемые на основе законов, определяющих обменные энергоинформационные процессы, происходящие в организме.

Наиболее развитые и широко применяемые в настоящее время статистические методы являются безусловно полезными и в большинстве случаев дают возможность понять общую тенденцию изучаемых процессов. Однако статистические методы с точки зрения практической медицины обладают одним существенным недостатком, не позволяющим принимать доказательные выводы при индивидуальном прогнозе и выявлении воздействий лечебных процедур в динамике. В связи с этим существует необходимость в разработке новых подходов, позволяющих на фоне общих тенденций делать доказательные выводы о состоянии здоровья каждого обследуемого. Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач: выявить общие закономерности и осуществить адекватный выбор наблюдаемых переменных; выделить аномальные наблюдения и сформировать однородные группы; выбрать методы, позволяющие получать усредненные оценки и адекватно отражающие функционирование выделенных однородных групп объектов.

С позиции системного подхода рассмотрена технология представления результатов наблюдений, а организм ребенка представлен как сложная динамическая система, содержащая все необходимые элементы для устойчивого функционирования в условиях внешней среды. С целью формирования обобщенных критериев оценки функционирования динамической биосистемы приводится энергоинформационный подход.

Приведены разработанные критерии и полученные коэффициенты, характеризующие степень напряженности организма в условиях нормального функционирования. Рассмотрены усредненные значения коэффициентов по группам. Представленный в статье энергоинформационный подход дает возможность выявить состояние организма на грани нормы и патологии, что особенно актуально для детей.

Применение энергоинформационных технологий для оценки функционирования динамических систем позволяет выявлять закономерности группового поведения объектов исследования и получать индивидуальные оценки состояния. Такого рода задачи ставятся в практической и доказательной медицине, когда на фоне общих закономерностей функционирования сущуствует возможность делать индивидуальные оценки состояния.
38-42 277
Аннотация
Проведено исследование эффективности применения метода функциональной саморегуляции на основе биологической обратной связи (БОС) при лечении болезни Паркинсона (БП). Определены дифференцированные показания к применению БОС-терапии для пациентов с БП с учетом выраженности отдельных симптомов болезни. Реализована методика, основанная на БОС, с использованием управляемых физиологических электрокардиографических и миографических сигналов. Для проведения лечебных и профилактических немедикаментозных процедур использовался реабилитационный психофизиологический комплекс «Реакор». Выполнен статистический анализ эффективности применения метода функциональной саморегуляции. Показано, что сочетание медикаментозного лечения БП с сеансами биорегуляции способствует значимой нормализации показателей эмоционально-личностной сферы.
43-46 256
Аннотация

Исследование посвящено моделированию электрической системы человеческого сердца. В работе ставится целью создание модели, геометрическая структура которой близка к реальной геометрии человеческого сердца, а процессы, происходящие в сердечной мышце, моделируются на основе решения системы нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных.

На первом этапе на основе обзора литературы формулируется концептуальная постановка задачи. В данной работе, исходя из контекста рассматриваемых явлений, концептуальная постановка задачи может быть сформулирована следующим образом: создать модель передачи электрических сигналов, геометрическая структура которой близка к геометрии реальной сердечной мышцы. Для решения этой задачи необходимыми условиями являются изучение возникновения электрических импульсов, процессов их передачи, рассмотрение характера среды, в которой эти импульсы наблюдаются.

Следующий этап технологического цикла – математическая постановка задачи. В данной работе ее можно сформулировать как решение системы нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных при заданных начальных и граничных условиях. На этапе построения математической модели возникает необходимость прибегнуть к некоторым допущениям. В частности, следует учитывать тот факт, что геометрия созданной сердечной мышцы будет достаточно упрощенной с усредненными размерами реального сердца (54 × 54 × 70 мм).

На этапе построения вычислительных алгоритмов к математической модели применяются математические методы с целью ее алгоритмизации. Так как рассматриваемая в данной работе система нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных не имеет аналитического решения, для получения результатов принято решение использования численного метода – метода конечных элементов. Для реализации метода конечных элементов выбран математический пакет мультифизического моделирования COMSOL.

На следующем этапе с помощью программы COMSOL Multiphysics проводится построение модели, задание физических параметров, ввод начальных и граничных условий, генерация конечно-элементной сетки. В итоге получено визуальное решение системы уравнений ФитцХью–Нагумо – графики, демонстрирующие процесс распространения электрического сигнала в сердце.

На пятом этапе проводится представление, обработка, анализ и интерпретация полученных результатов. Производятся тестовые расчеты для нахождения оптимального решателя для конкретной задачи.

Таким образом, решаемая задача может быть разбита по этапам вычислительного эксперимента. Прогнозирование на основе построенной модели на данном этапе не представляется возможным, вследствие принятых в модели упрощений, но при более детальном изучении задачи и совершенствовании модели оно может быть выполнено.
47-52 177
Аннотация

Целью данной работы является анализ возможностей и описание опыта использования информационно-коммуникационных технологий для развития профессиональных компетенций студентов врачебных специальностей.

Виртуальная обучающая среда Moodle является программным продуктом с открытым исходным кодом, специально разработанным для создания онлайн-курсов преподавателями и установленным в десятке тысяч образовательных организаций по всему миру, в том числе в Российской Федерации. Обучающая среда Moodle обеспечивает студентам оперативное получение профессионально значимой образовательной информации через Интернет в любое время и через любые устройства. Преподавателю Moodle дает возможности представления цифровой информации разного типа, организации самих занятий и системы контроля при условии четкого структурирования им своих знаний. Рейтинговый подход к оцениванию знаний студентов легко реализуется в данной системе. Реализованные и находящиеся в разработке ресурсы Moodle размещены на сервере симуляционного центра СибГМУ http://simcenter.ssmu.ru.

Учебная электронная медицинская карта (УЭМК) разработана творческим коллективом в г. Томске и является результатом интеграции электронной истории болезни и программ клинических дисциплин. К обычным функциям истории болезни добавляется обучение студентов навыкам работы с программным обеспечением, электронными справочниками и ознакомление со стандартной медицинской документацией. Параллельное формирование информационных и клинических компетенций студентов является несомненным достоинством УЭМК. Учебная электронная медицинская карта по педиатрии и неврологии проходит окончательное тестирование перед опытной эксплуатацией в образовательном процессе. Деперсонифицированная информация о пациентах («база виртуальных пациентов») хранится на сервере http://students.umssoft.com.

Проведенный анализ и опыт работы показали возможность эффективного использования информационно-коммуникационных технологий для развития информационных и профессиональных компетенций студентов врачебных специальностей в рамках различных дисциплин образовательных программ.
53-57 167
Аннотация
Исследована возможность применения стандарта хранения и передачи медицинских данных для сбора медицинской статистики. На базе стандарта ISO 13606 и сервис-ориентированной архитектуры была реализована система сбора и анализа медицинских данных для обеспечения оперативного сбора и анализа медицинской статистики органами управления здравоохранением региона. Показана эффективность данного решения для оптимизации работы системы здравоохранения в масштабе региона России.
58-65 227
Аннотация

Цель исследования – изучить влияние дыхательной и аквагимнастики на адаптационные возможности беременных женщин в различных триместрах гестационного периода.

Оценка адаптационных возможностей организма беременных женщин осуществлялась на основе функциональных дыхательных проб: длительность задержки дыхания – проба Штанге (на вдохе) и Генча (на выдохе) в начальный период, 11–19, 21–29, 31–39 нед беременности.

Для выявления адаптационных стратегий у беременных женщин использовали метод, предложенный Я.С. Пеккером, А.В. Ротовым – рассмотрение информационной меры как меры предпочтительности поведения биообъекта. Для оценки адаптационного потенциала системы дыхания рассмотрены соотношения уровня функционирования системы дыхания, ее функционального резерва и степени напряжения механизмов регуляции.

Интенсивность протекания процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) в сыворотке крови беременных женщин оценивали с помощью определения малонового диальдегида (МДА) в реакции с 2-тиобарбитуровой кислотой. Содержание витамина Е в сыворотке крови определяли флюориметрическим методом на спектрофотометре «Hitachi-85» (Япония) при длине волны возбуждения 295 нм и флюоресценции 320 нм. Определение уровня стресс-гормонов (кортизол, инсулин) в сыворотке крови беременных женщин осуществляли методом радиолигандного анализа.

Методика дыхательной гимнастики и аквагимнастики была следующей: после подтверждения наличия соматической заболеваемости и факторов пренатального риска (ультразвуковое исследование, кардиотокография, допплерометрия) женщинам проводились нагрузочные дыхательные тесты, после чего назначался комплекс адаптационной дыхательной гимнастики в сочетании с аквагимнастикой.

Проведение комплексов дыхательной и аквагимнастики у женщин основной группы способствовало повышению функциональных резервов и формированию хорошей адаптации к различным факторам внешней и внутренней среды, на что указывает полученный в 64% случаев адаптивный тип. У беременных женщин, имевших соматическую заболеваемость и факторы риска пренатального периода и не получавших комплекс дыхательной и аквагимнастики, отмечалось постепенное снижение функциональных резервов, что привело к срыву адаптации в 35% случаев.

Использование дыхательной гимнастики и аквагимнастики оказывало положительное влияние на показатели гормонального и метаболического статуса беременных женщин. На фоне активного дыхательного тренинга у женщин основной группы отмечалась нормализация концентрации данного гормона в сыворотке крови до уровня показателей здоровых матерей. Показатели содержания инсулина в сыворотке крови на фоне беременности также имели тенденцию к повышению, но оставались в рамках референтных значений.

Дыхательная гимнастика в сочетании с аквагимнастикой способствовала усилению чувствительности к гормонам и оказывала стимулирующее влияние на секрецию глюкокортикоидного эффекта.

У женщин основной группы на фоне дыхательного тренинга в третьем триместре беременности выявлялись более низкие показатели ПОЛ по сравнению с наблюдавшимися во время беременности по обычной схеме (группа сравнения), что соответствовало показателям здоровых женщин. Одновременно с этим в третьем триместре беременности установлено достоверное повышение концентрации витамина Е в сыворотке крови женщин основной группы по отношению к группе сравнения (р < 0,001).

Комплекс дыхательной и аквагимнастики оказывает стимулирующее действие на обменные процессы, тем самым нормализуя уровень ферментных антиоксидантов. В процессе проведения дыхательного тренинга выявлена прямая корреляционная связь между уровнем МДА и кортизолом (r = 0,67) и между содержанием витамина Е и инсулином (r = 0,61). Полученные данные позволяют предполагать перспективность определения концентрации МДА и витамина Е в периферической крови женщин во время беременности для определения адаптационных возможностей организма и благоприятного течения беременности и родов.

Таким образом, опыт работы с группами беременных женщин позволил оценить эффективность применения дыхательной гимнастики в сочетании с аквагимнастикой и разработать более совершенный подход к восстановлению функциональных резервов организма за счет активации естественных механизмов выздоровления.

Результаты данной методики характеризовались уменьшением частоты госпитализации беременных женщин в стационар, снижением степени внутриутробной гипоксии плода, благополучными исходами беременностей. Применение дыхательной гимнастики в сочетании с аквагимнастикой, модулирующих антиокислительную активность в организме, может явиться решающим фактором в повышении функциональных резервов при осложненном течении беременности у женщин. Наряду с этим уменьшилась материнская заболеваемость в 1,9 раза.
66-72 163
Аннотация
Глубина реакции активации (подавления α-активности при открывании глаз) считается важной количественной характеристикой α-ритма. Реакция активации оценивалась в отведениях O1 и O2 у 31 химически зависимого мужчины, у 7 из них – до и после тренинга биоуправления по α- или β-ритму. Обнаружены связи между степенью подавления α-ритма при открывании глаз и отношением к болезни и лечению, личностной зрелостью, выраженностью патологических черт характера. Реакция активации значимо усиливалась после курса α-тренинга и статистически незначимо ослабевала после курса β-1-тренинга.
73-80 157
Аннотация
Ставится задача: транслировать медицинское знание в мировоззрение специалиста так, чтобы он научился мысленно видеть не только тончайшие биологические структуры, но и чувствовать их проявления в масштабах целостного организма. Чтобы достичь такого эффекта, требуются особые трансляторы. Для их построения биомедицинское знание рассматривается с позиций наук о системах – кибернетики, синергетики, нелинейной динамики, теории управления. Примеры: модель поддержания гомеостаза в терминах теории управления, приспособление как серия рекомбинаций функциональных систем в пространстве компенсаторно-приспособительных реакций, понятие информационного ресурса адаптивного поведения, понимание структурной дезорганизации мембраны эритроцитов как универсальной типовой реакции целостного организма. Для обоснования возможности решения задачи вводятся представления о системном мировоззрении и системном мышлении, привлекаются модели самоорганизации в системе знаний специалиста и психологии творческого мышления.
81-88 209
Аннотация

Традиционные методы преподавания информатики и статистики в медицинском вузе не удовлетворяют потребностям современной практической медицины и медицинской науки. Целью исследования является выявление причин данного несоответствия и указание способов его устранения. Аналогичное несоответствие было обнаружено ранее зарубежными исследователями, изучающими эффективность школьных программ по статистике. Вскрытые ими закономерности оказалось возможным распространить также на методику преподавания статистики в медицинском вузе. Для этого автор разработал тест учебных достижений, который был проведен среди студентов медико-биологического факультета СибГМУ. Фундаментальная проблема статистического образования состоит в том, что символы этой науки актуализируются лишь при обобщении опыта работы с данными. Эффективное решение этой проблемы обеспечивает онтосемиотический подход к разработке содержания курса.

В статье рассматриваются подходы к разрешению данного противоречия, опирающиеся на опыт преподавания статистики в зарубежных школах и на собственные разработки автора. В частности, делается вывод о необходимости пересмотра традиции использования профессиональных статистических пакетов в пользу программных средств учебного назначения. Для разработки содержания учебного курса предлагается шире применять исторический подход, конкретизацию которого представляет собой принцип «управляемого открытия».
89-93 333
Аннотация

Применение графики в исследовательских работах не только увеличивает скорость передачи информации и повышает уровень ее понимания, но и способствует развитию таких важных для специалиста любой отрасли качеств, как интуиция и образное мышление. Методы когнитивной графики значительно расширяют возможности специалистов любой области знаний для выявления наиболее информативных показателей при обработке обширных баз данных и решении конкретных задач; позволяют обнаруживать порой принципиально новые факты, радикально меняющие известные взгляды. Отдельное направление когнитивная графика образует в медицине. Визуализация текущего состояния объекта и характерных особенностей позволяет обеспечить непрерывный контроль над состоянием групп лиц либо отдельного человека.

Настоящая работа посвящена вопросам выявления изменения физиологических характеристик больных с различными психологическими особенностями течения бронхиальной астмы (БА) с помощью методов визуализации многомерных данных.

Таким образом, объектом исследования являются физиологические данные больных БА. Предметом исследования – методы когнитивной графики, а именно методы представления информации в виде графических образов.

Цель работы – изучить возможности применения методов когнитивной графики при исследовании физиологических особенностей пациентов с различными вариантами течения бронхиальной астмы. В результате работы с помощью методов визуализации данных был выявлен ряд закономерностей для различных особенностей течения БА.
94-98 320
Аннотация

Главными инвалидизирующими факторами при рассеянном склерозе (РС) являются двигательные и координаторные расстройства. Реабилитация таких нарушений – одна из важнейших медико- социальных задач. В настоящее время большая роль уделяется разработке методов коррекции двигательных нарушений, основанных на обращении к естественным ресурсам человеческого организма. Одним из таких методов является адаптивное управление с биологической обратной связью (БОС). Цель исследования – коррекция двигательных нарушений у больных РС при помощи БОС-тренинга. В ходе исследования были разработаны сценарии для обучающей реабилитационной программы компьютерного биоуправления по электромиограмме (ЭМГ), направленные на коррекцию двигательных нарушений у больных РС. Методика апробирована в неврологической клинике СибГМУ. В исследовании приняли участие 9 пациентов с достоверным диагнозом РС и наличием в клинической картине сочетанной пирамидной и мозжечковой симптоматики. Прове- дена оценка эффективности реабилитационных процедур БОС-тренинга при помощи специализи- рованных шкал (шкала оценки функциональных систем по Куртцке; опросник по исследованию качества жизни – SF-36; оценка профиля влияния болезни – SIP и оценка по шкале утомляемости – FSS). В исследуемой группе больных уменьшился балл по шкале утомляемости (FSS), повысились двигательный контроль (SIP2), физический и психический компоненты здоровья (SF-36). Выявле- на тенденция к уменьшению суммы неврологического дефицита за счет уменьшения балла по шкале пирамидных нарушений Куртцке. Анализ курсовой динамики БОС-тренингов по ЭМГ для тренируемых мышц свидетельствует об увеличении регистрируемого сигнала ОЭМГ от сеанса к сеансу. Доказана тенденция к увеличению силы и координации тренируемых мышц среди исследованных больных.

Положительные результаты применения БОС-терапии у пациентов с РС позволяют рекомендовать применение данного метода в комплексе реабили

99-107 162
Аннотация

Цель исследования – реализация программного комплекса для организации исследований по поиску областей интереса в трехмерных медицинских изображениях и реконструкции морфологического субстрата и его апробация на примере анализа большого объема модельных МРТ-снимков.

Материал и методы. Программный комплекс апробирован на модельных МРТ-снимках головного мозга, содержащих морфологический субстрат (проявление патологии – рассеянного склероза в тяжелой стадии), предоставляемых ресурсом BrainWeb. Технологический стек, выбранный для реализации предложенной схемы, базируется на кроссплатформенных решениях: для организации долговременного хранилища данных и поддержания информации в согласованном состоянии использована система управления базами данных MariaDB (open-source ветвь MySQL) и процедурное расширение SQL. Для автоматизации рутинных инфраструктурных задач использован Python версии 2.7. Расчетный модуль написан на языке программирования Java 7 с использованием библиотеки классов SpringFramework 3 и MongoDB как средства обмена данными между узлами в кластере. Версионирование кодовой базы основано на git, в качестве сборщика использован Maven 3.

Результаты. Полученные при тестировании программы в инфраструктуре кафедры медицинской и биологической кибернетики СибГМУ результаты исследований доказывают принципиальную возможность применения технологии автоматизированного поиска областей интереса и реконструкции морфологического субстрата в трехмерных изображения МРТ на основе обобщенного анализа различий между референтной и оцениваемой группой снимков.

Заключение. Автоматизация процесса диагностики состояния организма на основе анализа медицинских изображений позволяет, с одной стороны, нивелировать в процессе принятия решения негативные моменты, связанные с субъективным компонентом, а с другой – повысить доступность высокотехнологичной медицинской помощи современными телекоммуникационными средствами. Представленное программное обеспечение комплексно решает задачу организации исследований по поиску областей интереса и реконструкции морфологического субстрата в модельных трехмерных медицинских изображениях в автоматизированном режиме с возможностью единовременной обработки нескольких исследуемых групп объектов.
108-112 184
Аннотация
Рассматриваются особенности осаждения высокодисперсных наноразмерных частиц дымов на биологические поверхности дыхательных путей на примере табачного дыма. Построена модель осаждения частиц никотиновых смол по пути следования дымов через дыхательные пути. Получено решение уравнения для изменения осаждаемого диффузионного потока нано- и субмикронных частиц через гидродинамический пограничный слой. Экспериментально исследовано осаждение частиц никотиновых смол на дыхательные пути методом сканирования распределения осевших наночастиц с помощью атомно-силового микроскопа SobverPRO. Получены картины дисперсного распределения наночастиц дыма 4 видов табака на различных участках дыхательных путей, что позволило говорить об отсутствии эффекта коагуляции частиц в дыхательных путях. Установлено, что у ребенка как пассивного курильщика осаждение диффузионного потока частиц никотина пропорционально выше, чем у взрослого человека, так как ширина канала дыхательных путей меньше, чем у взрослых людей.
113-117 184
Аннотация

В настоящее время важной задачей является охрана здоровья матери и ребенка. Перинатальные патологии, в частности родовые травмы, антенатальную мертворождаемость и перинатальную смерть доношенных новорожденных, можно было бы предупредить при своевременном выявлении патологий в течение беременности с помощью современной диагностической аппаратуры.

На данный момент в мировой практике не существует комплексов, позволяющих следить за состоянием плода без риска для его здоровья. Таким образом, основная цель данной работы – разработать программно-аппаратный комплекс для оценки функционального состояния матери и плода по результатам анализа сигналов, регистрируемых с абдоминальных электродов.

Задачи исследования:

1) cформулировать требования к системе неинвазивного мониторинга и оценки функционального состояния матери и плода;

2) разработать алгоритмы и создать программные средства для системы мониторинга и оценки функционального состояния матери и плода;

3) определить функциональное состояние плода на 32–33-й нед у женщин с неосложненной беременностью и у женщин с фетоплацентарной недостаточностью в стадии компенсации и субкомпенсации.

Концепция системы основывается на распознавании и анализе сердечного ритма плода, выделенного из смеси сигналов, полученных с абдоминальных электродов при исследовании электрокардиограммы матери. Методика пассивна для организма, поэтому время исследования неограниченно.

Устройство для одновременной регистрации фетальной и материнской электрокардиограмм представляет собой высокочувствительный биоусилитель с малым уровнем собственных шумов, высоким входным сопротивлением и подавлением синфазных помех более 80 Дб. Цифровая обработка сигнала распределена между микроконтроллером модуля регистрации и персональным компьютером. Первичная обработка осуществляется в микроконтроллере и заключается в получении сигнала от аналого-цифрового преобразователя на повышенной частоте дискретизации, цифровой фильтрации, децимации и упаковке сигнала.

При помощи разработанного комплекса было проведено двухэтапное исследование. На первом этапе оценивались ритмические характеристики кардиоинтервалограммы плода, т.е. временные промежутки сокращения сердца плода и характер распределения этих интервалов во времени. Второй этап исследований проводился с целью поиска дополнительных критериев оценки функционального состояния плода при фетоплацентарной недостаточности у беременных с гиперандрогенией в третьем триместре.

В результате работы было определено, что параметры структуры сердечного ритма (Мо, dX, AMo, ИН, ЧСС) на сроке беременности 32–35 нед позволяют оценить степень риска возникновения функциональных нарушений и развития гипоксии плода с чувствительностью Se = 80% и специфичностью Sp = 73%.
118-122 257
Аннотация

Важной проблемой подготовки врачей является низкий уровень владения практическими навыками у студентов. Нередко, даже при отличном знании теории, выпускники высших медицинских заведений вынуждены обучаться, работая непосредственно с пациентами. Естественно, такой метод обучения сопряжен с риском для пациентов, а также занимает довольно много времени. Радикальное изменение ситуации возможно с внедрением симуляционных технологий в медицинское образование. Обучение при помощи виртуальных тренажеров позволяет значительно сократить время освоения практических навыков, а также повысить качество подготовки специалистов. Таким образом, целью данной работы являетсяразработка информационной модели и создание клинических сценариев неотложных состояний на базе многопрофильного обучающего симуляционного центра.

Задачи:

– проанализировать процесс проведения клинического сценария;

– совместно с экспертами – реаниматологами и неонатологами – сформировать структуру сценариев по неотложным состояниям (анафилактический шок, гиповолемический шок, обструктивный шок и т.д.).

Разрабатываемые сценарии включают разделы: основная проблема, изучаемые навыки, необходимые манекены, подготовка манекена для проведения симуляции, подготовка кабинета для проведения симуляции, расходные материалы, описание сценария, информация для обучаемого, последовательность действий для оператора.

При анализе процесса проведения сценария были определены основные участники (оператор, инструктор, лаборант, курсанты). При спецификации были выделены основные этапы проведения сценария, на их основе спроектирована диаграмма вариантов проведения сценария.

В качестве примера в статье приводится часть сценария «Обструктивный шок – тромбоэмболия легочной артерии». Изучаемые навыки в процессе обучения: когнитивные, технические, социальные.

Представлен анализ процесса проведения клинического сценария, разработана информационная модель на основе метода объектно-ориентированной декомпозиции, представляющая собой диаграмму вариантов использования, сформирована структура сценариев по неотложным состояниям: анафилактический шок, гиповолемический шок, обструктивный шок (тромбоэмболия легочной артерии, напряженный пневмоторакс), отек легких, гипертонический криз, респираторный дистресс-синдром новорожденного, синдром аспирации меконием.
123-128 336
Аннотация

Moodle (модульная объектно-ориентированная динамическая среда обучения) является системой, развиваемой англоязычным сообществом всего мира более 10 лет, которая поддерживает как офлайн, так и онлайн обучение. В большинстве случаев Moodle используется для поддержки и соединения обучения лицом-к-лицу с интернет-обучением, а также с другими видами обучения. Система Moodle позволяет задавать всевозможные вопросы и оценивать ответы разнообразными способами. Центральное понятие системы Moodle – учебный курс, в рамках которого один или несколько преподавателей предлагают студентам ресурсы (типа файлов, папок, страниц интернета) и участие в интерактивных действиях (типа форумов, вики, блогов, уроков, семинаров, заданий, экзаменов). Студенты и преподаватели могут меняться ролями, взаимно оценивать друг друга, совместно накапливать знания по темам обучения в глоссариях и базах данных системы.

Если для англоязычного мира существуют общедоступные сайты с подробнейшей документацией по Moodle, которая постоянно выверяется и модифицируется в соответствии с появляющимися новыми версиями системы, то русскоязычные версии не имеют общедоступных сайтов с подробным переводом англоязычной документации. О том, какие и кому нужно осуществлять действия в ежедневной практике применения ее современных версий, лишь скупо рассказывается на платных семинарах и презентациях тех, кто начал внедрение Moodle у себя в организации. И это при том, что система Moodle имеет великое множество (более 500) настроек-возможностей разного уровня, которые должна выполнять, поддерживать и развивать специально организованная группа специалистов. Речь идет не столько о создании того или иного учебного курса в среде Moodle, сколько о поддержании работоспособности этой системы в рамках всего учреждения, например университета. Под «поддержанием работоспособности» понимается: наличие и сохранение в актуальном состоянии документации в целом по системе и методических пособий по возможностям Moodle отдельно для администраторов, менеджеров, преподавателей и студентов на их уровне, подготовка консультантов для каждого уровня пользователей Moodle и помощь по выполнению их работы в постоянно развиваемых версиях этой системы. Другой важной функцией такой группы является выполнение административной работы: аутентификация пользователей и зачисление/отчисление их с курсов, назначение и модификация ролей, полномочий и возможностей пользователей Moodle, выполнение резервного копирования и осуществление необходимых мер по обеспечению конфиденциальности и безопасности, выполнение необходимых мероприятий для перевода студентов с курса на курс по окончанию семестра или учебного года, ведение необходимых учетных и отчетных документов и т.д.

В статье сделана попытка осмысления огромных возможностей Moodle в переложении на должностные обязанности сотрудников специальной группы поддержки этой системы в рамках университета в целом. Только грамотное и своевременное реагирование на нужды преподавателей, возникающие при ведении учебных курсов в среде Moodle, может позволить достичь высокого мирового уровня предоставления образовательных услуг.
129-135 163
Аннотация

Цель исследования: совершенствование скрининговых систем диагностики социально значимых заболеваний путем моделирования вольтамперных характеристик биоактивных точек (БАТ) и классификации получаемых моделей посредством компьютерных технологий.

Задачи исследования:

– разработать структурно-функциональную модель электрической проводимости биоматериала в аномальных зонах (в области точек акупунктуры);

– разработать метод формирования пространства информативных признаков, предназначенного для классификаторов функционального состояния биоматериала.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы теории линейных электрических цепей, методы математического моделирования. При моделировании проводимости биоматериала в качестве инструментария использовался Matlab 8.0.

Материал и методы. Для моделирования вольтамперной характеристики БАТ предложено использовать структурно-функциональные модели с диодно-резистивными ячейками симметричной структуры. Разработан метод формирования пространства информативных признаков, предназначенного для классификаторов функционального состояния биоматериала, заключающийся в регистрации вольтамперных характеристик биоматериала в каждой биоактивной точке путем воздействия на них постоянным стабилизированным по уровню напряжением в диапазоне от –15 до 15 В, изменяемым с шагом в 1 В. Путем сопоставления характерных точек вольтамперной характеристики и параметров структурно-функциональной модели формируется вектор информативных признаков, предназначенный для нейросетевого классификатора.

Результаты. Построена структурно-функциональная модель электропроводности биоматериала на основе диодно-резистивных ячеек. Проведен факторный анализ вольтамперных характеристик биоматериалов, на основании которого показано, что для построения структурно-функциональной модели электропроводности биоматериала достаточно семи диодно-резистивных ячеек.

Выводы. Полученные результаты позволяют построить классифицирующие модули для доклинической диагностики социально значимых заболеваний или заболеваний, маскируемых функциональным состоянием организма или профессиональной деятельностью, например пиелонефрита у беременных. Для диагностики достаточно ввести в компьютер координаты вольтамперной характеристики БАТ (30 значений), после чего программа получит семь значений омических сопротивлений, соответствующих модели биоимпеданса, которые используются в качестве входного вектора информативных признаков в нейросетевом классификаторе.
136-148 652
Аннотация

Исследованы физиологические механизмы развития синдрома постуральной ортостатической тахикардии (СПОТ, POTS) на основе анализа сложной спектральной структуры вариабельности ритма сердца (ВРС), ее нелинейного поведения во взаимосвязи с энергетикой колебаний, барорефлекторной и парасимпатической активностью. Исследования проведены в несколько этапов.

Первый этап. Разработана методика спектрального анализа отдельных компонентов Very Low Frequency (VLF). На основе сравнительных данных быстрого преобразования Фурье с фильтрами Уэлча, авторегрессии, непрерывного вейвлет-анализа и преобразования Гильберта–Хуанга впервые показано, что VLF имеют отдельные 200-, 100- и 50-секундные колебания (VLF200, VLF100, VLF50).

Второй этап. Для оценки физиологических свойств выделенных колебаний проведен анализ структуры VLF в трех группах пациентов (100 человек): 1) с преобладанием парасимпатической активности (HF) в спектре ВРС, 2) с доминированием 10-секундных ритмов (LF), 3) с выраженной депрессией энергетики всех компонентов спектра. Установлено, что отдельные компоненты VLF (VLF100 и VLF50) обладают определенной устойчивостью и независимостью от изменений периферических вегетативных показателей (LF/HF) при нагрузках малой интенсивности.

Третий этап. Проведены исследования при активной ортостатической пробе у 20 лиц с ортостатической тахикардией в сравнении с контрольной группой – 20 человек без тахикардии.

Проанализированы особенности структуры VLF (VLF100 и VLF50) отдельно и в сочетании с LF и HF, а также частотой пульса и артериальным давлением у лиц с ортостатической тахикардией с преобладанием парасимпатической активности в условиях функциональных проб малой интенсивности (seven-test, углубленное дыхание) и при активной ортостатической пробе. На основе проведенных исследований сделаны выводы о том, что отдельные компоненты в структуре VLF (VLF100, VLF50) могут демонстрировать реципрокные взаимоотношения при нагрузке между собой и по отношению LF/HF и играют адаптивную роль в механизмах вегетативного обеспечения. Выявлено важное значение VLF и ее компонентов – 100- и 50-секундных колебаний – при ортостазе в прогнозе развития ортостатической тахикардии. У пациентов с вегетативными нарушениями при высоком уровне мощности VLF100 или высоких показателях VLF50 тахикардия не развивалась, т.е. в этом случае VLF и ее составные части выполняют важную адаптивную функцию, а низкие показатели VLF50, наоборот, способствуют ортостатической тахикардии. В предложенной модели нисходящего нейросоматического контроля вегетативной регуляции ВРС важную роль играют как собственно нейрогенные пути регуляции, так и нейро-гормонально-метаболические пути, проявляющиеся в сложной структуре VLF. Рассматривается выбор путей и оптимальных нейросоматических моделей регуляции при СПОТ.
149-155 192
Аннотация

В центре внимания исследований, представленных в данной статье, феномен мышления, его трактовки на разных культурно-исторических этапах. Цель исследования – обозначить новое понимание мышления, выявленное в результате трансдисциплинарного подхода когнитивных наук и конвергентных технологий.

Трансдисциплинарное исследование мышления в когнитивной науке обеспечивается единством метода, которым является системно-эволюционный подход.

Использованы материалы исследования мышления в философии, когнитивной психологии, когнитивной лингвистике, науках об искусственном интеллекте, но главным образом трансдисциплинарных исследований мышления в когнитивной науке.

В статье представлен подход когнитивной науки, осуществляющей трансдисциплинарное исследование мышления и интеллекта, и NBIC-технологий (нано-, био-, информационные, когнитивные технологии).

Показано, что трансдисциплинарный подход базируется на новой онтологии, называемой холистической, и на неклассической эпистемологии. Отвечая на поставленный вопрос, что дает трансдисциплинарное исследование мышления в сравнении с конкретно-научным и философским, обосновано, что когнитивная наука изучает мышление на более высоком уровне сложности, принимая во внимание одновременно несколько параметров порядка (термин синергетики), характеризующих это сложное нелинейное явление.
156-164 371
Аннотация
Исследование направлено на изучение особенностей численного моделирования задачи электроимпедансной томографии (ЭИТ). Реконструкция статических изображений ЭИТ чувствительна к ошибкам измерений прибора и аппроксимации дифференциальной задачи разностной. Отдельное внимание уделено вопросу уменьшения ошибки аппроксимации, которая появляется в ходе дискретизации задачи. Реализовано и сделано сравнение двух численных схем для прямой задачи ЭИТ относительно электрического потенциала. Основная численная схема получена с помощью метода конечных объемов на неструктурированной треугольной сетке. Ей сопоставлен широко распространенный способ, базирующийся на применении метода конечных элементов. Также в работе представлены два подхода к реконструкции ЭИТ. В основе алгоритмов лежит минимизация квадратичного функционала ошибки, который составлен по измерениям и численной оценке электрического напряжения на электродах. Рассмотрены модификации классического ньютоновского подхода и стохастического метода дифференциальной эволюции. Для исследуемой задачи разработан и протестирован комплекс программ на языке C/C++. Численные эксперименты проведены на искусственных данных. Полученные результаты могут представлять интерес для исследователей, занимающихся разработкой оборудования и алгоритмов для медицинских приложений ЭИТ.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1682-0363 (Print)
ISSN 1819-3684 (Online)