Введение
В настоящее время все большее распространение получают цифровые методы обработки биомедицинских сигналов. В данной работе рассматривается метод, который представляет собой новый подход к диагностике эпилепсии.
Для диагностики эпилепсии с помощью энтропийного метода необходимо использовать соответствующее программное обеспечение (ПО) для персонального компьютера (ПК) в кабинете врача-электрофизиолога, которое будет выполнять все необходимые для исследования расчеты.
В процессе трудовой деятельности врач-электрофизиолог сталкивается
с рядом опасных и вредных производственных факторов, которые обладают свойствами психофизиологического воздействия на организм. В соответствии с ГОСТ 12.0.003–2015 «Система стандартов безопасности труда. Основные и вредные производственные факторы. Классификация»
такие факторы подразделяются на физические перегрузки, связанные с тяжестью трудового процесса и нервно-психические перегрузки, связанные с напряженностью трудового процесса. Физические перегрузки могут быть вызваны рабочей позой врача, повторением стереотипных рабочих движений. Нервно-психические перегрузки в свою очередь могут быть вызваны умственным перенапряжением и перенапряжением анализаторов, в том числе вызванные информационной нагрузкой, монотонностью труда, вызывающей монотонию, а также эмоциональными перегрузками.
В разделе рассматриваются требования к используемому ПО, требования к используемому медицинскому оборудованию, а также требования к организации рабочего места врача, проводящего исследование.
39
Требования к используемому программному обеспечению
ПО, используемое для предложенного метода, устанавливается на ПК врача-электрофизиолога, проводящего исследование. Взаимодействие между исследователем и ПО осуществляется при помощи пользовательского интерфейса и устройств ввода информации.
Каждой программной системе должен быть присвоен класс безопасности (А, В или С) в соответствии с возможными воздействиями на пациента, пользователя или иных лиц, исходя из опасности, возникновению которой может способствовать система ПО.
Классы безопасности ПО разделяются по степени тяжести следующим образом:
1) класс А: невозможны никакие травмы или ущерб здоровью;
2) класс В: возможны незначительные травмы;
3) класс С: возможны серьезные травмы или смерть.
В данном случае класс безопасности ПО должен соответствовать классу А.
Основным стандартом по безопасности ПО является ГОСТ Р 56849– 2015 «Информатизация здоровья. Руководство по стандартам медицинского программного обеспечения». Данный стандарт содержит описание и руководства по применению требований к проектированию и оценке пользовательского интерфейса интерактивной системы, рекомендации по обеспечению пригодности пользовательского интерфейса и предотвращению появления конструкторских решений, которые с большей вероятностью вызовут проблемы с пригодностью использования.
Выделим основные принципы, которым должно соответствовать используемое для данной методики ПО:
1) представляемая на экране ПК информация должна быть четкой,
распознаваемой, легко обнаруживаемой, разборчивой и понятной;
40
2) взаимодействие между исследователем и интерфейсом ПО должно быть информативно, должно способствовать решению задачи, а также устойчиво к ошибкам, управляемо и пригодно для обучения и индивидуализации;
3) такие величины как яркость изображения, контраст изображения,
внешняя освещенность экрана, угловой размер знака и угол наблюдения экрана должны входить в оптимальные или предельно допустимые диапазоны для комфортного восприятия информации с экрана ПК;
4) не следует использовать сочетание синего цвета спектра и красный фон при положительной полярности изображения;
5) не следует использовать сочетание синего или красного цветов спектра
с темным фоном, а также сочетание красного цвета спектра с синим фоном при отрицательной полярности изображения;
6) следует использовать минимальное число цветов, которые одновременно будут отображаться на экране;
7) для точного распознавания цветов каждый заданный по умолчанию набор цветов должен включать в себя не более 11 цветов;
8) если требуется проведение быстрого поиска, который основан на распознавании цветов, необходимо применять не более 6 цветов;
9) при использовании дисплеев на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ) или на плоских дискретных экранах не должна быть зафиксирована временная нестабильность изображения;
10) при использовании дисплеев на ЭЛТ частота обновления изображения должна быть не менее 75 Гц, а при использовании дисплеев на плоских дискретных экранах – не менее 60 Гц для всех режимов разложения, которые гарантируются нормативными документами на конкретный тип дисплея.
Требования безопасности к электроэнцефалографам
Так как применение рассматриваемого метода напрямую связано с использованием электроэнцефалографа, необходимо рассмотреть вопросы
безопасности, которые возникают при работе с данным устройством. 41
Принцип действия электроэнцефалографов основан на регистрации и вводе в ПК биопотенциалов мозга (БП) для анализа электрической активности и кровообращения головного мозга, с дополнительным учетом влияния других физиологических сигналов.
Конструктивно электроэнцефалографы выполнены в виде следующих взаимосвязанных блоков и устройств: блока пациента, интерфейсного блока,
фоностимулятора, фотостимулятора, электростимулятора и видеостимулятора. Электроэнцефалографы работают под управлением ПК. Электроды для съема биопотенциалов подключаются к соответствующим входам на лицевой панели блока пациента, который устанавливается на стойке.
Электроэнцефалографы работают от сети переменного тока напряжением (220 22) В и частотой (50 0,5) Гц.
Потребляемая мощность блока пациента, при номинальном напряжении питания, должна быть не более 15 Вт.
Общая безопасность электроэнцефалографической системы обеспечивается выполнение требований стандарта ГОСТ Р МЭК 601–1–1–96 «Изделия медицинские электрические. Часть 1. Общие требования безопасности. Требования безопасности к медицинским электрическим системам».
Блок пациента является электромедицинским изделием класса I тип BF в соответствии с ГОСТ Р 50267.26–95 «Изделия медицинские электрические. Часть 2. Частные требования безопасности к электроэнцефалографам».
Электромагнитная совместимость (ЭМС) обеспечивается выполнением требований ГОСТ Р 50267.0.2–2005 «Изделия медицинские электрические. Часть 1–2. Общие требования безопасности. Электромагнитная совместимость. Требования и методы испытаний».
42
4.4 Общие требования к организации рабочего места
Факторы, которые формируют условия труда, подразделяются на следующие группы:
1) санитарно-гигиенические (формирующиеся под влиянием на человека окружающей среды, например, вредные химические вещества,
запыленность воздуха, освещение и др.);
2) психофизиологические (величина физической, динамической и статической нагрузок, рабочая поза, темп работы, напряженность внимания и анализаторных функций, монотонность, нервно-эмоциональное напряжение,
эстетический и физический дискомфорт и др.);
3) эстетические (цветовое оформление интерьеров помещений и рабочих мест, озеленение производственных и бытовых помещений,
прилегающих территорий, обеспечение спецодеждой и др.);
4) социально-психологические (взаимоотношения в трудовом коллективе).
Для сохранения здоровья человека и поддержания устойчивого уровня его работоспособности необходимо поддерживать благоприятные условия на рабочем месте. Необходимо постоянно проводить работы по улучшению условий труда, которые заключаются в совершенствовании техники, технологий и физико-химических свойств сырья, а также совершенствовании производственных процессов с учетом комплекса санитарных норм, стандартов и требований.
Врачу-электрофизиологу, использующему предлагаемую методику исследования, предстоит сидячая работа за ПК. В связи с этим следует выделить основные нормы организации рабочего пространства, которые минимизировали бы риск причинения вреда здоровью и в то же время повысили производительность и способствовали снижению уровня усталости.
Безопасность рабочего пространства обеспечивается выполнением требований в соответствии с ГОСТ 12.2.032–78 ССБТ «Рабочее место при
43
выполнении работ сидя. Общие эргономические требования». Изучив данный документ, можно выделить основные требования к организации рабочего места:
1) рабочее место должно быть сконструировано таким образом, чтобы исследователь мог выполнять все необходимые операции в пределах зоны досягаемости моторного поля;
2) при проектировании рабочего места исследователя необходимо учитывать антропогенные показатели женщин и мужчин;
3) конструкция рабочего места, а также конструкция производственного оборудования должны обеспечивать оптимальное рабочее положение исследователя путем регулирования сиденья,
пространства для ног и высоты рабочей поверхности;
4) средства отображения информации (СОИ), которые требуют точного
и быстрого считывания информации, должны быть расположены в
| вертикальной плоскости под углом | 15 | от нормальной линии взгляда и в |
| горизонтальной плоскости под углом | 15 | от сагиттальной плоскости; |
5) СОИ, которые не требуют максимально точного и быстрого считывания информации, могут быть расположены в вертикальной плоскости под углом 30 от нормальной линии взгляда и в горизонтальной плоскости под углом 30 от сагиттальной плоскости.
Основными нормативными документами по безопасной работе на ПК является СанПиН 2.2.2/2.4.1340–03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работ»
и СанПиН 2.2.4.3359–16 «Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах». Данные документы устанавливают требования к самой технике, к уровню акустических шумов в помещении, вибрациям, освещению, электромагнитным полям (дополнения к СанПиН 2.2.2/2.4.1340–03) и т. д.
44
Рассмотрим основные требования к организации рабочих мест пользователей персональных электронно-вычислительных машин (ПЭВМ):
1) рабочие столы с видеомониторами следует располагать на расстоянии не менее 2,0 м друг от друга (в направлении тыла поверхности одного видеомонитора и экрана другого монитора);
2) боковые поверхности видеомониторов должны находиться на расстоянии не менее 1,2 м. друг от друга;
3) если в помещении находятся источники вредных производственных факторов, рабочие места с ПЭВМ следует размещать в изолированных кабинах с организованным воздухообменом;
4) при выполнении творческой работы или работы, которая требует значительного умственного напряжения и высокой концентрации внимания,
рабочие места в ПЭВМ следует отделить друг от друга перегородками высотой 1,5–2,0 м.;
5) экран видеомонитора следует располагать на расстоянии 600–700 мм от глаз пользователя и не ближе 500 мм, учитывая размеры алфавитно-
цифровых знаков и символов;
6) рабочий стол должен иметь такую конструкцию, которая обеспечивала бы оптимальное размещение всего используемого оборудования, учитывая его количество и конструктивные особенности, а также характер выполняемой работы;
7) необходимо, чтобы конструкция рабочего стола отвечала современным требованиям эргономики;
8) коэффициент отражения рабочей поверхности должен находиться в пределах от 0,5 до 0,7;
9) рабочий стул (кресло) должен иметь такую конструкцию, которая будет обеспечивать поддержание рациональной рабочей позы при работе с ПЭВМ, а также которая будет позволять изменять рабочую позу для уменьшения статического напряжения мышц шейно-плечевой области и
спины во избежание развития утомления;
45
10) выбирая тип рабочего стула (кресла), необходимо учитывать рост пользователя, а также характер и продолжительность работы с ПЭВМ;
11) рабочий стул (кресло) должен быть подъемно-поворотным,
регулироваться по высоте и углам наклона сиденья и спинки, расстоянию спинки от переднего края сиденья, при этом регулировка каждого параметра должна быть независимой, легкой и иметь надежную фиксацию;
12) поверхность сиденья, спинки и других элементов стула (кресла)
должна быть полумягкой, с нескользящим, слабо электризующимся и воздухопроницаемым покрытием, которое обеспечивает легкую очистку от загрязнений;
13) ограничение отраженной блескости на рабочих поверхностях следует осуществлять за счет правильного выбора типов светильников и расположения рабочих мест по отношению к источникам естественного и искусственного освещения;
14) яркость бликов на дисплее должна быть не более 40 кд/м2;
15) яркость потолка должна быть не более 200 кд/м2;
16) при организации освещения помещений с ПЭВМ необходимо
использовать светильники, которые оборудованы зеркальными параболическими решетками, укомплектованными электронными пуско-
регулирующими аппаратами (ЭПРА);
17) для освещения помещений с ПЭВМ можно использовать многоламповые светильники с электромагнитными ЭПРА, которые состоят из равного числа опережающих и отстающих ветвей;
18) не следует использовать светильники без рассеивателей и экранирующих решеток;
19) лампы многоламповых светильников или рядом расположенные светильники общего освещения необходимо включать на разные фазы трехфазной сети, при отсутствии светильников с ЭПРА.
46
Выводы по главе 4
1. Изучены основные государственные стандарты, на которые следует опираться при внедрении ПО.
2. Изучены основные требования безопасности к используемым электроэнцефалографам.
3. Изучены основные стандарты по организации рабочего места врача-
электрофизиолога.
4. На основе изученных стандартов и требований были выделены основные требования к используемому ПО.
5. Предложены рекомендации по организации рабочего места врача-
электрофизиолога.
47
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В настоящее время исследование такого заболевания как эпилепсия является одной из важных областей анализа ЭЭГ сигналов.
В данной работе представлен новый подход к диагностике эпилепсии,
который основан на применении выборочной энтропии с предварительным локально-ранговым кодированием.
В процессе выполнения работы были изучены диагностически значимые показатели ЭЭГ сигнала для выявления эпилепсии, проведен обзор современных методов диагностики эпилепсии, изучены энтропийные методы анализа ЭЭГ сигналов, произведено математическое моделирование ЭЭГ сигнала при эпилепсии и экспериментальная апробация предложенного метода.
Целью работы являлось определение диагностически значимых признаков эпилепсии по энтропии ЭЭГ сигнала. В процессе проведения исследований, как на разработанной математической модели, так и на реальных ЭЭГ сигналах, было замечено резкое увеличение значения энтропии во время эпилептического приступа, что в свою очередь можно считать диагностически значимым признаком для выявления эпилепсии по энтропии ЭЭГ сигнала, выявлены основные преимущества и направления усовершенствования предложенной методики.
На данный момент трудно дать однозначную оценку степени воспроизводимости результатов при использовании предложенного метода, однако основываясь на полученных в ходе исследования данных можно сказать, что предложенная методика имеет высокое значение в диагностики эпилепсии, хотя и требует доработки и проверки на большем количестве экспериментальных данных.
Все вышесказанное позволяет говорить о том, что поставленная в работе цель достигнута и все задачи выполнены. Полученные результаты
показывают, что предложенная методика может быть рекомендована для 48
применения на практике для исследования эпилепсии. Представленная методика может получить широкое распространение в различных медицинских учреждениях, а также научно-исследовательских институтах, которые занимаются исследованиями внутренних процессов мозга и изучением эпилепсии.
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Энтропия (бит/с) ЭЭГ сигнала в 8-ми отведениях, испытуемый 2
Рисунок Б.1 – График изменения энтропии (бит/с) ЭЭГ сигнала в 8-ми отведениях, испытуемый 2
58
ПРИЛОЖЕНИЕ В
Энтропия (бит/с) ЭЭГ сигнала в 8-ми отведениях, испытуемый 3
Рисунок В.1 – График изменения энтропии (бит/с) ЭЭГ сигнала в 8-ми отведениях, испытуемый 3
59
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
Энтропия (бит/с) ЭЭГ сигнала в 8-ми отведениях, испытуемый 4
Рисунок Г.1 – График изменения энтропии (бит/с) ЭЭГ сигнала в 8-ми отведениях, испытуемый 4
60
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
Энтропия (бит/с) ЭЭГ сигнала в 8-ми отведениях, испытуемый 5
Рисунок Д.1 – График изменения энтропии (бит/с) ЭЭГ сигнала в 8-ми отведениях, испытуемый 5
61
62
Дата: 2019-03-05, просмотров: 221.
