Reja: Biosignal turlari. Sun'iy intellektga EGA bio-signallar

Jadval 2. Bio-signal ilovalaridagi so'nggi tendentsiyalar.

3. Bio-signallardagi qiyinchiliklar
Tibbiy ilovalar kutilgan stsenariylarni aniqlash, inson salomatligi tizimini kuzatish va hayot uchun xavflarni bashorat qilish uchun texnologiya bilan ishlab chiqilgan; miya o'qishlari va boshqalar tibbiyot sanoatidagi umumiy muammolardan biridir. Asab tizimi va inson tanasi qismlari o'rtasidagi qayta aloqa jarayonida g'ildirak datchiklari, inklinometrlar, kuchlanish o'lchagichlar, giroskoplar va moment sensorlaridan foydalanish ham mavjud. Ushbu sensorlar inson miyasida sodir bo'ladigan har qanday biologik o'zgarishlarni topishga yordam beradi va ularning qanday qabul qilinishini va xatti-harakatlaridagi o'zgarishlar nuqtai nazaridan aks etadi. Sensorlarni inson miyasining aloqasi bilan bog'lash uchun tibbiy ilovalar ishlab chiqilishi kerak. COVID-19 inson hayoti va turmush tarzini o'zgartirdi va global xabardorlik odamlarning fikrlash tarzini, xatti-harakatlarini va qurilmalar yoki resurslardan foydalanishni o'zgartirdi. Jigar texnologiyasidan foydalanish,ijtimoiy masofani saqlash va agar ijtimoiy masofa maktablar, kollejlar, bog'lar, kinoteatrlar va hokazolar kabi odamlar gavjum joylarda saqlanmasa, geoteglash assotsiatsiyasi bilan passiv infraqizil (PIR) sensori yordamida politsiyaga ma'lumot berish uchun signalizatsiya tizimini yaratish. . Shifokorlar COVID-19 bemorlarini davolashda tibbiy qiyinchiliklarga duch kelishmoqda; bemorlar xonada izolyatsiya qilingan va shifokorlar va tibbiyot xodimlari faqat aylanma tekshiruvlar va favqulodda ehtiyojlar uchun bemorlarga tashrif buyurishadi. COVID-19 bilan og'rigan bemorlar hissiy va ruhiy stressda va biofeedback monitoringi zarur.
Biosignal turlari. Elektroansefalografiya (EEG) bio signali.
Biosignallar - bu inson tanasining jismoniy funktsiyalari haqida ma'lumot beruvchi ma'lumotlar turlari va har xil xususiyatlarga ega bo'lgan turli xil biosignallar mavjud. Biosignallar fiziologik yoki patologik omillar ta'sirida organizmda sodir bo'ladigan o'zgarishlar haqida ma'lumot berishi mumkin va turli tibbiy sharoitlarni kuzatish va tashxislash uchun ishlatilishi mumkin.
Biosignallar fiziologik funktsiyalarning turli jihatlari, masalan, ularning chastotasi, davomiyligi, amplitudasi va o'zgaruvchanligi haqida ma'lumot berishi mumkin. Ular organlardan, mushaklardan, terdan, organizm tomonidan ishlatiladigan mahsulotlardan va hatto ko'z yoshlaridan olinishi mumkin.
Biosignallar turli funktsiyalar bilan bog'liq ma'lumotlardan iborat bo'lib, ularning turlari yoki tarkibiy qismlari elektrokardiogramma (EKG), elektroansefalogramma (EEG), elektromiyogramma (EMG), puls, qon bosimi va boshqalarni o'z ichiga oladi. Har bir biosignal turi mos keladigan funksiya haqida aniq ma'lumotlarni yuklaydi. Masalan, EKG yurak faoliyati haqida ma'lumot beradi, EEG miya faoliyatini tushunishga yordam beradi va EMG mushaklar faoliyati haqida ma'lumot beradi.
Elektroansefalografiya (EEG) invaziv bo'lmagan neyroimaging usuli bo'lib, bosh terisiga o'rnatilgan elektrodlar yordamida miyaning elektr faolligini qayd etadi. Olingan to'lqin shakli naqshlari, EEG signallari sifatida tanilgan, miyadagi asosiy neyronal faollikni aks ettiradi.
EEG miya funktsiyasini o'rganish va epilepsiya, uyqu buzilishi va miya travmatik shikastlanishlari kabi nevrologik kasalliklarni tashxislash uchun klinik va tadqiqot sharoitlarida keng qo'llanilgan. EEG jarrohlik paytida miya faoliyatini kuzatish va diqqat, xotira va idrok kabi kognitiv jarayonlarni o'rganish uchun ham ishlatilishi mumkin. EEGni yozish paytida elektrodlar maxsus yopishtiruvchi pasta yoki qopqoq yordamida bosh terisiga joylashtiriladi. Elektrodlar miyaning elektr faolligini aniqlaydi va signallarni kuchaytirgichga uzatadi, bu esa signallarni kuchaytiradi va ularni tahlil qilish uchun kompyuterga yuboradi. Olingan EEG signallari miya faoliyatining turli holatlariga mos keladigan turli chastotalar bilan bir qator to'lqin shakllari sifatida ko'rsatiladi. EEG magnit-rezonans tomografiya (MRI) va pozitron emissiya tomografiyasi (PET) kabi boshqa neyroimaging usullari bilan birgalikda miya funktsiyasini yanada to'liqroq tushunish uchun ishlatilishi mumkin. EEG shuningdek, miya-kompyuter interfeyslarini (BCI) ishlab chiqishda ham qo'llaniladi, bu odamlarga miya signallari yordamida tashqi qurilmalarni boshqarish imkonini beradi. Umuman olganda, EEG miya faoliyatini o'rganish va nevrologik kasalliklarni tashxislash uchun kuchli vositadir. Uning invaziv bo'lmagan tabiati va nisbatan arzonligi uni klinik va tadqiqot maqsadlarida keng foydalanish mumkin bo'lgan texnikaga aylantiradi.
Tibbiyotda ishlatiladigan sensorlarning tuzilishi va ishlash prinsplarini o'rganish
Biosignallar tibbiy diagnostikada muhim rol o'ynashi mumkin, chunki ular turli kasalliklar va holatlarning mavjudligi va og'irligi haqida qimmatli ma'lumotlarni taqdim etishi mumkin. Misol uchun, EKG yurak aritmiyalarini tashxislash uchun ishlatilishi mumkin, EEG esa epilepsiya yoki uyqu buzilishini aniqlashga yordam beradi. Biosignallar kasalliklarning rivojlanishini yoki vaqt o'tishi bilan davolash samaradorligini kuzatish uchun ham ishlatilishi mumkin.
Diagnostik ahamiyatga qo'shimcha ravishda, biosignallar sog'liqni saqlashning profilaktik monitoringi uchun ham ishlatilishi mumkin. Vaqt o'tishi bilan biosignallardagi o'zgarishlarni o'lchash orqali shifokorlar kasallik yoki disfunktsiyaning dastlabki belgilarini aniqlashlari va keyingi rivojlanishining oldini olish uchun choralar ko'rishlari mumkin.
Umuman olganda, biosignallar tibbiy diagnostikada muhim vosita bo'lib, ulardan foydalanish shifokorlarga kasalliklarni yanada samarali aniqlash va davolashda yordam beradi.
Simsiz sensorli tarmoqlar (WSN) simsiz aloqa imkoniyatlari bilan jihozlangan ko'p sonli kichik, kam quvvatli sensorlardan tashkil topgan tarmoq turidir. Ushbu sensorlar odatda harorat, namlik, bosim, harakat yoki tovush kabi turli xil jismoniy parametrlar bo'yicha ma'lumotlarni to'plash uchun hudud yoki muhitda joylashtiriladi. Keyin to'plangan ma'lumotlar markaziy tugun yoki shlyuzga uzatiladi, bu esa ma'lumotlarni qayta ishlash va tahlil qilish imkonini beradi.
WSN an'anaviy simli sensor tarmoqlarga nisbatan bir qator afzalliklarga ega, masalan, harakatchanlik, moslashuvchanlik va miqyosni kengaytirish. Ular, shuningdek, kamroq infratuzilmani talab qiladi va ularni uzoq yoki borish qiyin bo'lgan hududlarda osongina joylashtirish mumkin. WSNlar atrof-muhit monitoringi, sanoatni avtomatlashtirish, sog'liqni saqlash, qishloq xo'jaligi va aqlli shaharlar kabi turli xil ilovalarda qo'llanilishi mumkin.
WSNlar bir qancha muammolarga duch keladi, jumladan cheklangan energiya va xotira resurslari, ishonchsiz simsiz aloqa va xavfsizlik muammolari. Shu sababli, samarali va mustahkam marshrutlash protokollarini, energiya tejovchi algoritmlarni va xavfsiz aloqa mexanizmlarini ishlab chiqish WSN-larni muvaffaqiyatli joylashtirish va ishlatish uchun juda muhimdir.
Umuman olganda, WSNlar real vaqt rejimida ma'lumotlarni to'plash va uzatish orqali turli xil ilovalar haqida qimmatli tushunchalarni taqdim etishi mumkin bo'lgan istiqbolli texnologiya bo'lib, ularni narsalar Interneti (IoT) ilovalari uchun jozibador yechimga aylantiradi.
Dunyodagi inson salomatligini nazorat va diagnost qiluvchi innovatsion tizimlarning arxitekturasi va xossalarini aniqlash
Inson salomatligini nazorat qiluvchi va diagnostika qiluvchi innovatsion tizimlarning rivojlanishi tez rivojlanayotgan soha bo‘lib, u turli fanlarni, jumladan, muhandislik, informatika, biologiya va tibbiyotni qamrab oladi. Ushbu tizimlar odatda inson salomatligining turli jihatlarini, masalan, hayotiy belgilar, faollik darajasi va kasallik belgilarini kuzatish va tahlil qilish uchun sensorlar, algoritmlar va ma'lumotlarni tahlil qilish usullaridan foydalanishni o'z ichiga oladi. Bunday tizimlarning arxitekturasi va xususiyatlarini aniqlash bir necha asosiy bosqichlarni o'z ichiga oladi. Bularga quyidagilar kiradi:
Maqsadli sog'liq holati yoki muammosini aniqlash: Birinchi qadam tizim hal qiladigan sog'liq holati yoki muammoni aniqlashdir. Bu tizimning ehtiyojlari va talablarini yaxshiroq tushunish uchun tibbiyot mutaxassislari va bemorlar bilan maslahatlashishni o'z ichiga olishi mumkin.
Tegishli sensorlar va ma'lumotlarni yig'ish usullarini tanlash: Kuzatilayotgan salomatlik holatiga qarab, har xil turdagi sensorlar va ma'lumotlarni yig'ish usullari kerak bo'lishi mumkin. Masalan, yurak urish tezligini, qon bosimini va kislorod bilan to'yinganligini o'lchaydigan sensorlar yurak-qon tomir tizimining holatini kuzatish uchun ishlatilishi mumkin.
Algoritmlar va ma'lumotlarni tahlil qilish usullarini ishlab chiqish: Sensorlardan ma'lumotlar yig'ilgach, ma'lumotlarni qayta ishlash va tahlil qilish uchun algoritmlar va ma'lumotlarni tahlil qilish usullari ishlab chiqilishi kerak. Bu mashinani o'rganish va boshqa ilg'or hisoblash texnikasidan foydalanishni o'z ichiga olishi mumkin.
Tizim arxitekturasini loyihalash: Tizim arxitekturasi sensorlar, algoritmlar va ma'lumotlarni tahlil qilish usullarini ishonchli, kengaytiriladigan va tejamkor tarzda birlashtirish uchun ishlab chiqilishi kerak.
Sinov va tekshirish: Tizim ishlab chiqilgandan so'ng, uning aniqlik, ishonchlilik va qulaylik talablariga javob berishini ta'minlash uchun sinovdan o'tkazilishi va tasdiqlanishi kerak. Bu inson sub'ektlari bilan test o'tkazish va natijalarni mavjud standartlar yoki benchmarklar bilan solishtirishni o'z ichiga olishi mumkin.
Umuman olganda, inson salomatligini nazorat qilish va diagnostika qilish uchun innovatsion tizimlarni ishlab chiqish turli sohalardagi tajribaga asoslangan multidisipliner yondashuvni talab qiladi. Ehtiyotkorlik bilan rejalashtirish, loyihalash va sinovdan o'tkazish orqali ushbu tizimlar sog'lig'imizni nazorat qilish va boshqarish usulini inqilob qilish imkoniyatiga ega.
Biosignallar, biologik tizimlarda yuzaga keladigan elektrik, optik, akustik va boshqa signal turlaridir. Bu signal turlari, biologik tizimlarning normal va abnormal holatlariga oid ma'lumotlarni olish uchun muhimdir.
Biosignal turlari quyidagicha bo'lishi mumkin:
Elektrokardiogramma (EKG): Yurak kasalliklarini aniqlash uchun yurakdagi elektrik impulslarini olish uchun ishlatiladi.
Elektroensefalografiya (EEG): Beyn kasalliklarini aniqlash uchun beyndagi elektrik faollarni olish uchun ishlatiladi.
Elektromiyografiya (EMG): Muskul kasalliklarini aniqlash uchun muskul faolligini olish uchun ishlatiladi.
Pulse oximeter: Oksigen sathligini aniqlash uchun ishlatiladi. Qandli oksigen sathligi, oksimeter tomonidan to'plangan optik signal asosida aniqlovchi bo'ladi.
Tensometriya: Kuchli organlar yoki tizimlar (masalan, qalb yoki tana) kasalliklarini va davolashni boshqarishni aniqlash uchun ishlatiladi. Bu, qurilishga o'tkazilgan o'qimlarni olish yoki o'zgarishlarini olish yordamida amalga oshiriladi.
Biosignallar, shifoxonalarda, shifokorlikda, tibbiyotda va boshqa sohalarida diagnostika uchun ishlatiladi. Ularning yordamida, biologik tizimlarning faolligini va holatini tushunish, kasalliklar va bo'shliqlarning aniqlash, davolash monitoringi va shifoxona klinikasiga o'z hissasini qo'shish mumkin.
Simsiz sensor tarmoqlari (angl. wireless sensor networks) - bu, ko'pgina simli sensorlardan iborat tarmoq, ularga kabellik yoki bezvodiyligini taqdim etadi. Bu tarmoqlar, biosignalni avtomatik ravishda to'plash va uzatishni osonlashtiradi. Ularning yordamida, ma'lumotlar noaniq qurilmalar orqali nazorat qilinishi mumkin. Bu, kasalliklarning eng yaxshi holatda tushirilishiga yordam beradi.
Biosignallar, biologik tizimlardan kelib chiqadigan elektrik, akustik, optik va boshqa shakllardagi siyosatlar hisoblanadi. Bu siyosatlar, boshqa barcha tizimlar bilan aloqador bo'lib, biologik tizimlarning xususiyatlarini ko'rsatadilar. Quyidagi biosignallar turkumlari mavjud:
Elektrokardiogramma (EKG): Bu biosignal yurakni o'qib, uning elektrik faoliyatini yoritadi. EKG, yurak kasalliklarini aniqlash va davolashda yordam beradi.
Elektromiyogramma (EMG): Bu biosignal, kaslarning elektrik faoliyatini yoritadi. EMG, muskullar yoki nevrolojik kasalliklarni aniqlash va davolashda foydalaniladi.
Elektroensefalografiya (EEG): Bu biosignal, yoshlar, xotin-qizlar va erkaklar o'rtasida bir xil bo'lishi mumkin, yoshlar va erkaklar o'rtasida bir xil bo'lishi mumkin bo'lgan, yurak kasalliklarini aniqlash va davolashda foydalaniladi. boshni buzishning, uyquga dalmaganlikning va qonli kasalliklarning davolashining aniqlanishida ishlatiladi.
Fotopletismografiya (PPG): Bu biosignal, dam qavslarida oqim qilish va oqim o'tishi o'rtasidagi farqni namoyish etadi. Bu biosignal, dam oqimining va kaltsiyum miqdorining o'lchashida yordam beradi.
Biologik ses signal (BSS): Bu biosignal, yolg'iz moddagi ijro etilgan narsalarning, masalan, kichik hayvonlar va baliqlarning hosil qilgan ovozlarini yoritadi. Bu signal hayvonlar davlati, zamonaviy ekologiya, to'qimalar kuzatilishi, qo'shma narsalar haqida axborot to'plash va tabqiyotni o'rganish uchun foydalaniladi.

Biosignallarning diagnostikadagi ahamiyati ko'pdir. Bu signal qurilmalarining foydali xususiyatlari yordamida, bir nechta tibbiy yo'nalishlar, jumladan, kardiologiya, nevrologiya va oftalmologiya, boshqa tibbiy fanlar va fiziologiyada, kasalliklarini aniqlash va davolashda foydalanishadi.
Simsiz sensor tarmoqlari, arzon narxlari, zararlim xususiyatlari kam va uzluksiz monitoring yechimlarini taqdim etish uchun ishlatiladi. Bu tarmoqlar, yuqori sifatli biosignal ma'lumot
Xulosa:
Biosignal, biologik tizimlardan kelgan signaldir. Bu signal, tizimning faoliyati, holati, vaqtida yuzaga kelgan xolati va boshqa biologik jarayonlarga oid ma'lumotlarni o'z ichiga oladi. Biosignal turli va tabiatiga qarab o'zgartirish ko'rsatishi mumkin. Eng yangi tibbiy ilovalar nutqni tiklash uchun bio-signallardan foydalanmoqda. Bio-signallar ovozli gapirish rejimi ostidagi havo tebranishlarini ushlab turishi mumkin. Nutqni artikulyator, nafas olish va halqum faoliyati, miya faoliyati, akustik faollik va mushaklar faolligi yordamida yozib olish mumkin va biosignallar bilan kuzatiladi. Nutqni sun'iy ovoz yoki matnga aylantirish mumkin
Biosignal turlari:
Elektrik biosignallar - bu tur biosignallar, elektroentsefalografiya (EEG), elektrokardiografiya (EKG), elektromiografiya (EMG) va boshqa tibbiy tahlil usullarida foydalaniladi.
Akustik biosignallar - bu tur biosignallar, ovoz, uyqu va qo'zg'alish davolash tizimlarida va audiometriya tahlil usullarida foydalaniladi.
Optik biosignallar - bu tur biosignallar, optik tomografiya, quloq biometriya, retinalar va boshqa tibbiy tahlil usullarida foydalaniladi.