В роботі досліджується спосіб підвищення дозволу біоімпедансного картування при візуалізації зображення поверхні шкіри, отриманого за допомогою матриці біоімпедансний датчиків, заснований на билинейной інтерполяції відліків «розмитого» зображення.

Анотація наукової статті з комп'ютерних та інформаційних наук, автор наукової роботи - Алексенко Віктор Олександрович, Білобров Андрій Петрович, Жилін Валерій Вячеславович


ALGORITHMIC MEANS OF MONITORING OF THE CONDITION OF THE SKIN IN THE COURSE OF THERAPEUTIC AND COSMETOLOGY PROCEDURES

In work the way of increase of the permission bioimpedance mapping is investigated at visualisation of the image of a surface of the skin, received by means of a matrix of the bioimpedance gauges, based on bilinear interpolation of readout of the "dim" image.


Область наук:
  • Комп'ютер та інформатика
  • Рік видавництва: 2009
    Журнал: Известия Південного федерального університету. Технічні науки

    Наукова стаття на тему 'Алгоритмічні засоби моніторингу стану шкіри в процесі терапевтичних і косметологічних процедур'

    Текст наукової роботи на тему «Алгоритмічні засоби моніторингу стану шкіри в процесі терапевтичних і косметологічних процедур»

    ?Ємельянов Віктор Давидович

    Санкт-Петербурзький НДІ фізичної культури.

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її., Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..

    191040, г. Санкт-Петербург, Литовський ін. 5б, літера "Е", тел .: (812) б00411б. Старший науковий співробітник, к.п.н.

    Emelyanov Viktor Davidovich,

    Saint-Petersburg Research Institute of Physical Culture.

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її., Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..

    5б (bld. E) Ligovsky pr., 191040, Saint Petersburg, Russia, Phone: (812) б00411б. Senior Scientist, PhD.

    УДК 615.47

    В.А. Алексенко, А.П. Білобров, В.В. Жилін

    Алгоритмічні ЗАСОБИ МОНІТОРИНГУ СТАНУ ШКІРИ В ПРОЦЕСІ ТЕРАПЕВТИЧНИХ та косметологічні

    ПРОЦЕДУР

    В роботі досліджується спосіб підвищення дозволу біоімпедансного картування при візуалізації зображення поверхні шкіри, отриманого за допомогою матриці біоімпедансний датчиків, заснований на билинейной інтерполяції відліків «розмитого» зображення.

    Біоімпеданс; матриця електродів; сверхразрешеніе; билинейная інтерполяція.

    V.A. Alekssenko, A.P. Belobrov, V.V. Zhilin

    ALGORITHMIC MEANS OF MONITORING OF THE CONDITION OF THE

    SKIN IN THE COURSE OF THERAPEUTIC AND COSMETOLOGY

    PROCEDURES

    In work the way of increase of the permission bioimpedance mapping is investigated at visualisation of the image of a surface of the skin, received by means of a matrix of the bioimpedance gauges, based on bilinear interpolation of readout of the "dim" image.

    Bioimpedance; matrix of electrodes; superpermission; bilinear interpolation.

    Оскільки шкіра є складним і найважливішим органом комплексу ЛЮДИНА і найпотужнішим індикатором-екраном здоров'я людини, його психологічного та емоційного стану, то дуже важливо мати інструментальні засоби, що дозволяють оперативно і об'єктивно оцінити донозологические зміни шкірного покриву. У практиці косметолога-естетист фактично відсутні точні методи контролю стану шкіри і тому вибір технологічних прийомів і косметичних засобів дуже суб'єктивний.

    Методи діагностики, засновані на вимірі електричного імпедансу біологічних тканин, знаходять все більш широке застосування в клінічній практиці. Метою даної роботи є розробка алгоритмічних засобів для проведення біоімпедансного моніторингу стану шкіри (апаратні методи реалізації були розглянуті в [1]).

    При накладенні матриці електродів на поверхню шкіри відбувається розбиття ділянки шкіри, що знаходиться під матрицею, на сітку, у вузлах якої знахо-

    дяться електроди матриці. Процес сканування полягає в тому, що послідовно вимірюються імпеданс між двома суміжними електродами. При цьому до вимірювального тракту в фіксований момент часу є можливість підключити тільки два електроди, в результаті чого вимірюється міжелектродний імпеданс. У підсумку отримуємо ряд чисел, число елементів якого дорівнює числу осередків в сітці. Кожне з цих чисел кодує яскравість точки на екрані дисплея, в результаті чого синтезується зображення.

    Для того щоб домогтися високого просторового дозволу, необхідно зменшувати відстань між електродами в сітці. При цьому зменшується межелектродное опір, отже, одночасно зі зменшенням міжелектродного відстані необхідно знижувати похибка вимірювання опору і збільшувати чутливість перетворення опір - напруга. Крім зниження чутливості перетворювача при зменшенні межелектродного відстані виникають технологічні труднощі, пов'язані з досягненням заданої топології електродів.

    Щоб збільшити дозвіл за допомогою алгоритмічних прийомів, був використаний наступний спосіб. Процес формування біоімпедансного зображення ділянки шкіри здійснювався за допомогою електронного сканування електродів електродної матриці і механічного зсуву матриці електродів в сім дискретних позицій. В результаті кожен електрод може перебувати в семи позиціях, які дадуть відповідно сім відліків біоімпеданса, що ілюструє рис. 1.

    У кожній із зазначених позицій імпеданс обчислюється таким чином:

    Zi = z (xo, уо);

    Z2 = z (xo + dx / 2, уо);

    Zs = z (xo + dx, уо);

    Z4 = z (xo, yo + dy / 2); (1)

    Z5 = z (xo, yo + dy);

    Z6 = z (xo + dx / 2, yo + dy / 2);

    Z7 = z (xo + dx, yo + dy).

    Використовуючи білінійну інтерполяцію, визначаємо значення біоімпеданса в точках з дискрети dx / 4 і dy / 4, тобто підвищуємо дозвіл в чотири рази, наприклад,

    Z (xo + dx / 4, yo + dy / 4) = F (Z1, Z2, Z4, Z5). (2)

    Отримане зображення ділянки шкіри можна розглядати як числовий масив і використовувати для його аналізу статистичні, спектральні або структурні методи, побудувавши на цій основі систему класифікації або ідентифікації. Робота з програмою по обробці значень біоімпеданса складається з наступних етапів:

    1. Завдання параметрів роботи приладу, що полягає у виборі режиму: вимірювання проводяться при фіксованій частоті зондуючого струму або задається діапазон частот. Далі здійснюється завдання кількості вимірювань, вироблених на заданій частоті з подальшою візуалізацією результатів вимірювань.

    2. Аналіз даних. Аналіз даних включає в себе два етапи:

    На першому етапі біоімпедансний зображення ділянки шкіри розглядається як числовий масив і проводиться обчислення математичного очікування і дисперсії біоімпеданса шкіри, виміряний на різних частотах, по результа-

    там якого проводиться побудова дісперсіонноі кривої залежності імпедансу від частоти. На другому етапі проводиться безпосередньо обробка зображення біоімпеданса шкіри.

    4

    5

    Мал. 1. Сім позицій зміщення електрода

    Спочатку проводиться інтерполяція зображення. Для цього необхідно виконати наступні процедури.

    Отримаємо лінії регулярної сітки, які мають рівняння виду

    Г у = 1 • dy,

    .; (3)

    х = 1 • dx,

    де 1 = 0,1, .. .п; dx, dy - крок сітки.

    Для кожної точки регулярної структури визначаються значення НХ і Ну за напрямками X і У між точками перетину з лініями регулярної сітки за формулами лінійної інтерполяції. Висота в вузловій точці визначається як середнє арифметичне між НХ і Ну.

    На рис. 2 показано визначення значення як середнього арифметичного між інтерпольованого значеннями імпедансу у напрямку X і по напрямку У.

    Значення довільної точки, для якої необхідно знайти значення Н, визначається за допомогою білінійних інтерполяційних формул за значеннями відповідних точок регулярної структури. Білінійну спосіб інтерполяції, ілюструється на рис. 2, зводиться до послідовної билинейной інтерполяції між парами точок [2]. На рис. 3 показано зображення після інтерполяції.

    Далі проводиться автоматична сегментація. Так як біоімпедансний зображення ділянки шкіри будується за принципом: чим більше значення біоімпеданса, тим світліше піксель, то завдання сегментації зводиться до знаходження областей стабільного мінімуму відокремлених один від одного областями стабільного максимуму.

    Н2

    <І2 "

    Мал. 2. Розрахунок значення точки М за допомогою білінійної інтерполяції

    Мал. 3. біоімпедансний зображення ділянки шкіри після билинейной інтерполяції

    За результатом сегментації проводиться оцінка областей згідно з критерієм «норма - патологія» і запис отриманих даних в файл.

    Основними достоїнствами даної програми є:

    -комплексний підхід до аналізу біоімпеданса ділянки шкіри; автоматичне виділення областей біоімпедансного зображення шкіри відповідні просторовим дефектів або іншим змінам шкіри.

    Даний метод імпедансного картування шкіри може бути застосований як при діагностиці стану шкірного покриву, так і в терапії як методу контролю при терапевтичному впливі.

    БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК

    1. Алексенко В.А. Біоімпедансний засоби моніторингу стану шкіри при терапевти-

    чеських і косметологічних процедурах / В.А. Алексенко, А.А. Кузьмін, С.А. Филист // Медична техніка. - 2008. - №2. - С.42-43.

    2. Комп'ютерна графіка та мультимедіа. - 2006. - №4 (14).

    Алексенко Віктор Олександрович

    ГОУ ВПО «Курський державний технічний університет».

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..

    305004, м Курськ, вул. Челюскінців 19, тел .: (4712) 58-70-98.

    Кафедра біомедичної інженерії, аспірант.

    Alexeenko Viktor Alexandrovich

    SEI HVT «Kursk state technical university».

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..

    Chelyuskintsev street 19, Kursk, 305004, Phone: (4712) 58-70-98.

    Department of Biomedical Engineering, post-graduate student.

    Білобров Андрій Петрович

    ГОУ ВПО «Курський державний технічний університет».

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..

    305004, м Курськ, вул. Челюскінців 19, тел .: (4712) 58-70-98.

    Кафедра біомедичної інженерії, аспірант.

    Belobrov Andrey Petrovich

    SEI HVT «Kursk state technical university».

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..

    Chelyuskintsev street 19, Kursk, 305004, Russia, Phone: (4712) 58-70-98.

    Department of Biomedical Engineering, post-graduate student.

    Жилін Валерій Вячеславович

    Курська державна сільськогосподарська академія ім. професора Іванова І.І.

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..

    305000, г. Курск, вул. К.Маркса 70, тел .: (4712) 531330.

    Доцент, к.т.н..

    Zhilin Valery Vyacheslavovich

    Kursk state agricultural academy named by professor Ivanov I.I.

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..

    street K.Marksa 70, Kursk, 305000, Russia, Phone: (4712) 531330.

    Senior lecturer, Cand. Tech. Sci.

    УДК 007: 57 + 007 573

    П.І. Бігун, Д.А. Рубашова біомеханічних СИСТЕМА ДЛЯ АНАЛІЗУ СТРУКТУР ОЧІ

    Наведено результати досліджень, що відображають можливості біомеханічної системи. Проаналізовано результати обчислень, що виявляють причини похибок вимірювання тонометріческого тиску. Дано біомеханічне обгрунтування механізму розвитку відкритокутової глаукоми.

    Біомеханічна система; комп'ютерне моделювання; діагностика; тонометрия; глаукома.


    Ключові слова: БІОІМПЕДАНС / МАТРИЦЯ ЕЛЕКТРОДІВ / СВЕРХРАЗРЕШЕНІЕ / білінійна інтерполяція / BIOIMPEDANCE / MATRIX OF ELECTRODES / SUPERPERMISSION / BILINEAR INTERPOLATION

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити