Mavzu: Yurak qon tomirtizimi biomexanikasi Ishdan maqsad

Mavzu: Yurak qon tomirtizimi biomexanikasi
Ishdan maqsad: Mavjud xar xil turdagi biosignallarni qayta ishlashda foydalaniladigan dasturiy vositalar xaqida umumiy tushunchaga ega bo„lish.
Xozirgi kunda xayotimizda shifokorlarning faoliyatini (inson salomatligini xolatini bilish, maslahat olish yoki davolash) inson xolati xaqida turli ma‟lumotlarni to„plash bilan chambarchas bog„liq bo„lib, uning asosida mutaxassis bemor sog„ligi to„g„risida xulosa chiqaradi va qaysi davolanish kursini o„tkazish kerakligini aniqlaydi.
Inson salomatligi qimmat turishi sababli tez, aniq va real vaqt rejimida insonni jismoniy xolatini kuzatadigan va qulay bo„lgan sensorlardan yozib olinadigan biosignal ma‟lumotlarini tibbiy muassasaga yuboruvchi elektron zamonaviy qurilmalar rivojlanishiga sabab bo„ldi [5,6]. Bunday ma‟lumotlarni sharxlash va ularni qayta ishlash uchun oson va qulay dasturiy ta‟minotlardan foydalaniladi.
Bunday dasturlardan biri EDFbrowser sanaladi. Ushbu dastur grafik dastur xisoblanib, ma‟lum bir vaqt davomida saqlangan biosignal ma‟lumotlarini taxlil qilishga mo„ljallangan [3]. U .EDF (European Data Format), EDF+, BDF (Biosemi Data Format), BDF+ formatlarini, shuningdek
*.eeg, Unisens, MIT, *.mbi/*.mb2, *.scp, *.PLG, WAV formatlarini xam qo„llab quvvatlaydi. Ushbu dasturda ishlash uchun va taxlil qilishda boshqa (Matlab, Python IDE…) dasturlarni o„rnatish ta‟lab qilinmaydi. Dastur dunyodagi EDF fayllar bilan ishlovchi yeng tezkor va bepul dasturlardan biridir.
Grafik interfey signallarni vizuallashtirishga xalaqit etmaydi, mutlaqo amaliy dastur sanaladi (1-rasm). Agar siz faylni asosiy panelga qo„shsangiz, dastur avtomatik ravishda signallarni aniqlaydi va yozuvning mavzusi, sanasi va davomiyligi haqida ma‟lumot beradi. Bundan tashqari, sizga asosiy panelda ko„rsatilgan signallarni ixtiyoriy tanlash erkinligi beriladi.
1-rasm. EDFbrowser dasturining interfeysi
EDFbrowser dasturi biosignalning spektri kuchini aniqlashda, yurak urishi tezligi, chastotasini aniqlashda, ularning statistik ma‟lumotlarini chiqarishda va vizuallashtirish vaqtida yana bir qancha jarayonlarni amalga oshirishda foydalaniladi.
Shunigdek, ushbu dastur EDF yoki BDF fayllaridagi barcha signallarni oddiy ASCII matn fayliga o„zgartirishi, izohlarni EDF + yoki XML-ga eksport qilishi, Z-EEG o„lchovlaridan foydalanishi, ASCII faylini (CSV yoki TXT fayl) EDF yoki BDF formatiga o„zgartirishi va ma‟lumotlarni PS, PDF, PNG, EDF yoki BDF formatlariga saqlash imkoniyatlari mavjud [1].
Biosignallarga ishlov berish dasturlarining yana bir vakili EEGLAB bo„lib, u uzluksiz EEG, MEG va boshqa elektrofiziologik ma‟lumotlarni qayta ishlash uchun Matlab vositalarining interfaol to„plami shaklida taqdim etadi. Ushbu dastur signalning tarkiy qismlarini mustaqil taxlilini, vaqt/chastota xarakteristikalarini, artefakt va shovqinlarni bartaraf qilish jarayonlarini, statistik ma‟lumotlarni va bir yoki bir nechta ma‟lumotlarni bir vaqtning o„zida vizualizatsiya qilish kabi imkoniyatlarni beradi. EEGLAB Linux, Unix, Windows va MacOS X [4] OT larida ishlashga mo„ljallangan.
EEGLAB shuningdek, keng qamrovli keng qamrovli grafik interfeysga ega bo„lib, taqdim etilgan ma‟lumotlar to„plamini osongini taxlillini amalga oshirishi mumkin (2-rasm). EEGLAB miya xodisalarini bilan bog„liq voqealar dinamikasini vizuallashtirish va modellashtirish uchun turli xil usullarni taklif etadi.


2- rasm. EEGLAB dasturining interfeysi

Tajribali Matlab foydalanuvchilari uchun EEGLAB dasturida ishlash oson kechadi, bunda EEG ma‟lumotlarini saqlash, kirish, o„lchash, boshqarish va vizuallashtirish uchun tizimlashtirilgan dasturlash muxitini taklif etadi. Dasturning interfeysi ochiq bo„lib, tadqiqotlarning usullari va maxsus takliflarlarni amalga oshiruvchi kengaytirilgan ochiq platformani qo„llab-quvvatlaydi.

Biosignallarni qayta ishlovchi keyingi dasturiy vosita bu - OpenViBE Designer bo„lib, ushbu dastur signalning dastlabki ko„rinishidan ishlov berish jarayonlaridagi ko„rinishlarini vizuallashtirilgan xolda foydalanuvchiga qulayliklar yaratadi. Ushbu dastur keng foydalanuvchilar auditoriyasiga mansub:
Ilmiy tadqiqotchilar va talabalar uchun;
Neyrofiziologiya bo„yicha mutaxassislar, miya faoliyatini modellashtirish va vizullashtirishda;
Klinik jarayonlarda, neyrofizik tajribalarni o„tkazish jarayonlarida;
Ushbu dastur signallarni qayta ishlash vositalari bilan intuit ishlash uchun foylanuvchilar uchun grafik muxit xisoblanadi (3-rasm).
3-Rasm. Dasturning grafik interfeyslari OpenViBE
Ushbu dasturiy vositalarning xar biri ochiq bo„lib, bunda dasturchi dasturiy platformani ta‟minlangan vositalar doirasida kengaytira oladi. OpenViBE dan foydalanishning asosiy yo„nalashlari tibbiyot (nogironlikni taxlil qilish, real vaqtda biosignallarga ishlov berish, neyrofizika, real vaqtda diagnostika qilish), multimediya (virtual xaqiqat, video o„yinlar), robotexnika va miya faoliyatini o„rganishda, real vaqt tizimlarida neyrofizikaviy jarayonlarni tadbiq qilish [2].
Boshqa bir dasturiy vosita PowerGraph dasturi turli xil yozib olish qurilmalari yordamida yozilgan analog signallarni yozib olish, qayta ishlash, saqlash va vizuallashtirish uchun ishlatiladi, bu shaxsiy kompyuter orqali standart o„lchash va yozuv moslamalari (voltmetr, magnitafon, osiloskop, spektr analizatori va boshqalar) sifatida foydalanishga imkon beradi [7].
Ushbu dasturiy vosita turli qurilmalar bilan ishlash uchun drayver kutubxonaga ega:
 Ichki plata va tashqi ATSP modullar;
 Virtual generator;
 Raqamli qurilmalar va datchiklar;
 Ovozz platasi va kompyuterga kirish qurilmalari;
 Komyuterning tizimli qurilmalari va boshqalar.

Ko„p ma‟lumot yig„ish moslamalarini qo„llab-quvvatlash universal drayver tizimi tomonidan ta‟minlanadi, bu esa har qanday signal manbalarini PowerGraph dasturiga ulash imkonini beradi.

PowerGraph o„zining fayl formatiga ega, bu sizga ma‟lumot, qo„shimcha matn, signallarni qayta ishlash uchun matematik formulalar va hisoblangan
qiymatlar jadvali bilan birga turli xil sozlamalarni saqlash imkonini beradi.
Ushbu dastur quyidagi fayl formatlaridan ma‟lumotlarni import qilishga imkon beradi:
 ADCLab Binary (*.alf) – «ADCLab» (ADC Lab) dastur fayli;
 WinDaq (*.wdq) – «WinDaq» (DATAQ Instruments, Inc.) dastur fayli;
 Axon Binary (*.abf) – Axon Binary (Axon Instruments, Inc.) fayli;
 Biopac 3.x Files (*.acq) – BSL i AcqKnowledge versiy 3.x i nije (BIOPAC Systems, Inc.) fayli;
 European Data Format (*.edf) – poligrafik va biosignal ma‟lumotlarining ctandart fayl formati bo„lib, elektrokardiografii (EKG), elektroensefalografii (EEG), elektromiografii (EMG), polisomnografii (PSG) va boshqa usullar orqali oligan ma‟lumotlar bilan ishlaydi.

PowerGraph dasturi bu nafaqat tibbiy asbob-uskunalardan, balki har qanday sensorlardan olingan signallarni qayta ishlash va tahlil qilish uchun juda kuchli va ko„p funksiyali dastur, shuning uchun ushbu dastur har qanday signalni qayta ishlashi kerak bo„lgan har qanday foydalanuvchilarga mos keladi. Grafik interfeys sizga dasturchilar uchun ham, ham mutaxassis uchun ham intuitiv ravishda foydalanishga imkon beradi. Shuningdek, ko„plab ma‟lumot formatlarini qo„llab-quvvatlash dasturning afzalliklaridan biridir.

Shunday qilib, biosignallarni qayta ishlash va tahlil qilish uchun bir qator dasturlarning imkoniyatlarini o„rganish asosida: EDFbrowser, EEGLAB, OpenViBE, PowerGraph, quyidagi natijalarni umumlashtirish mumkin.
Dasturlarning har birida signalni qayta ishlash uchun zarur bo„lgan barcha asosiy funksiyalar mavjud, ammo ularni qo„llash sohasida va dastur yo„naltirilgan auditoriyada farqlar mavjud. Masalan, EDFbrowser, OpenViBE va PowerGraph - mustaqil dastur, EEGLAB esa MatLAB uchun asboblar to„plami.
EDFbrowser - bu oddiy grafik interfeysda signallarni ko„rish va qayta ishlash uchun oddiy "muharrir". Tibbiy ma‟lumotlarni saqlash uchun ishlatiladigan asosiy EDF formatini qo„llab-quvvatlaydi.
EEGLAB - MatLAB uchun kengaytirilgan paket xisoblanib, u sizga elektroensefalogramma va magnit ensefalografiya bo„yicha ma‟lumotlarni qayta ishlash va tahlil qilish imkonini beradi. Laboratoriya va ilmiy tajribalarda miya faoliyatini o„rganish uchun mukammal dasturlardan biridir. Ushbu ilovaning asosiy auditoriyasi tibbiyot va matematika sohasidagi olimlardir.
OpenViBE - neyrokompyuter interfeyslarini ishlab chiqish, sinash va ulardan foydalanish uchun yaratilgan bepul ochiq manba dasturiy ta‟minot. Ushbu dastur real vaqt rejimida yoki oflayn rejimda miya signallarini ro„yxatdan o„tkazish, filtrlash, qayta ishlash, tasniflash va vizualizatsiya qilish uchun ishlatiladi.
PowerGraph shuningdek vizualizatsiya va signallarni qayta ishlash imkoniyatlariga ega. Bu raqamli signalni qayta ishlash sohasida universal dastur bo„lib, oddiy grafik interfeysga ega, turli xil qurilmalar uchun keng qamrovli drayverli kutubxonalar, moslashuvchan sozlamalarga ega. Ushbu dasturning asosiy auditoriyasi - bu elektron dizayn, radioyelektronika, tibbiyot xisoblanadi.
Shunday qilib, biosignallarni qayta ishlash va taxlilni avtomatlashtiradigan ommabop dasturiy vositalar bilan yaqindan tanishdi. Olingan ma‟lumotlar asosida biz biosignallarni qayta ishlash va tahlil qilish uchun kerak bo„lgan asosiy funksiyalarni ajratib ko„rsatishimiz mumkin:
1. Taxlilni amalga oshirish uchun dastur intuitiv darajada foydalaniladigan va grafik interfeysi mukammal bo„lishi kerak;
2. Dasturiy ta‟minot asosiy ma‟lumotlar formatlari bilan ishlash qobiliyatini ta‟minlashi kerak (Masalan EDF formati);
3. Asosiy algoritmlar signalning "foydali" qismini ta‟kidlash uchun qo„llanilishi kerak, undan keyin tahlil algoritmlaridan foydalanish va olingan signallarni saqlash va keyinchalik qayta ishlash uchun faylga