Организация мультичастотного режима регистрации в электроимпедансной томографии

Известия ТРТУ

Тематический выпуск

О.А. Писаренко

ОРГАНИЗАЦИЯ МУЛЬТИЧАСТОТНОГО РЕЖИМА РЕГИСТРАЦИИ В ЭЛЕКТРОИМПЕДАНСНОЙ ТОМОГРАФИИ

В течение последних десяти лет интенсивное развитие получил новый способ интроскопии - электроимпедансная томография (ЭИТ). Традиционно исследования в этом виде интроскопии проводились лишь на одной частоте, однако в ряде работ, проведенных в последнее время, было показано, что человеческие ткани имеют различную проводимость для токов разной частоты. Таким образом, для получения более полной картины, необходимо иметь ЭИТ изображения на различных частотах. Иными словами, необходимо организовать мультичастотный режим регистрации проводимости. В настоящее время различные производители предлагают широкий выбор микросхем существенно облегчающих практическую реализацию подобного режима работы. В данной работе рассматривается реализация мультичастотного режим регистрации проводимости на основе прецизионного измерителя импеданса фирмы Analog Devices AD5934 и особенности реализации этого режима. Для исследований в ЭИТ обычно используется диапазон частот от 4 до 150 кГц. Если микросхему AD5934 тактировать с частотой 16 МГц, то встроенный генератор частоты позволяет получить выходной сигнал с частотой до 100 кГц, включительно. Очень важно, чтобы частота выходного сигнала точно соответствовала значению, которое используется при вычислении проводимости. Микросхема AD5934 имеет разрешения по частоте 27 бит, что позволяет генерировать сигнал с разрешением меньше 0,1 Гц.

Другим важным аспектом измерения является диапазон регистрируемых значений проводимости тканей для различных частот. В большинстве случаев, в ЭИТ он лежит в пределах от 10-4 до 10-1 1/Ом. Используемая микросхема имеет диапазон измерения проводимости от 10-7 до 10-2 1/ Ом. Видно, что верхняя граница измерения проводимости на порядок ниже требуемой. Но для большинства случаев, на интервале частот до 100 кГц, имеющийся диапазон является достаточным, кроме того, если все же возникает необходимость измерения проводимости вне указанного диапазона, то производитель предлагает специальные методики для выполнения таких измерений.

Следующая задача, возникающая в ходе измерения проводимости, - это преобразование измеряемого напряжения в цифровой код. AD5934 имеет встроенный 12-разрядный АЦП с частотой преобразования 250 кГц. Высокая частота дискретизации позволяет проводить преобразование напряжения в цифровой код на всем доступном диапазоне частот. На заключительном этапе, для получения комплексной проводимости, необходимо произвести БПФ над имеющимися отсчетами. Микросхема AD5934 имеет встроенный модуль БПФ, который позволяет получить действительную и мнимую части проводимости для всех частот доступного диапазона.

Очень часто, во время проведения эксперимента, возникает необходимость провести его на определенном диапазоне частот с заданным шагом. Используемая микросхема позволяет проводить измерения в заданном частотном интервале с необходимым шагом. К сожалению, число точек в интервале измерения ограничено и составляет 512, а значит ограничена и величина частотного интервала. Но микросхема позволяет указывать в качестве начала диапазона произвольное число. Таким образом, регистрацию на большом частотном интервале можно осуществить за два или более проходов.

Микросхема позволяет организовать удобный в использовании и относительно простой в реализации мультичастотный режим регистрации проводимости.

Раздел IV

Приборы и методы структурного анализа электрофизиологического сигнала

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. А.В. Корженевский, В.Н. Корниенко и др. Электроимпедансная компьютерная томография в медицинских применениях // Приборы и техника эксперимента 1997. - №3.

2. www.analog.com/en/prod/

О.Н. Подопрыголова

ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ МОДЕЛИ НАПРЯЖЕННОСТИ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА В ПРОЦЕССЕ

ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Исследование особенностей деятельности человека-оператора является актуальным направлением в инженерной психологии, что диктуется, прежде всего, запросами практики (жесткими требованиями к надёжной работе людей, занятых в операторской деятельности; потребности в выделении чётких критериев, позволяющих определять степень напряженности человека-оператора и. т.д.).

В свете этой проблемы, на основании проведённого теоретического анализа исследований посвящённых изучению напряженности деятельности человека-оператора и на базе инновационной лаборатории психофизиологических исследований (в рамках программы «Эксперимент-2000»), была проведена серия экспериментов, целью которых было выявление особенностей функционального состояния испытуемых в условиях деятельности, приближенной к операторской. Объектами исследования являлись студенты гуманитарных специальностей ТРТУ. Для оценки параметров физиологического состояния испытуемых использовался АПК «Арм-пси», позволяющий оценить параметры функционального состояния по ритму сердца (методика вариационной кардиоинтервалометрии). Психологическое состояние испытуемых оценивалось при помощи адаптационной плоскости (С. А. Синютин, А. Д Тытарь).

В ходе проведения анализа и обработки полученных экспериментальных данных, было отмечено, что использование параметров адаптационной плоскости не позволяет в полной мере описать психологические компоненты напряженности испытуемых. В связи с этим, в качестве дополнительных методик, позволяющих более подробно изучить психологический компонент напряженности испытуемых, были предложены следующие методики:

«Оценка тревожности по Спилбергеру» (наличие или отсутствие реактивной и личностной тревожности);

САН-тест «Самочувствие-Активность-Настроение»;

Опросник «Уровень субъективного контроля (УСК)»;

Опросник нервно-психического напряжения (НПН);

Опросник МР1 (Методика Айзека).

Физиологические характеристики испытуемых регистрировались и определялись с помощью АПК «Арм-пси».

Во втором этапе эксперимента (с использованием дополнительных методик для оценки психологических параметров напряженности испытуемых) приняли участие 30 человек (студенты технических специальностей ТРТУ) в возрасте от 20 до 22 лет.

Исследования показали, что адаптационная плоскость, использованная для оценки психологического состояния испытуемых на первом этапе эксперимента, в недостаточной степени отражает изменение состояния напряженности испытуемых.