Способ контроля функционального состояния биологического объекта

 

Изобретение относится к методам диагностики функционального состояния биологического объекта и может быть использовано в биологических исследованиях самого широкого профиля. При реализации способа осуществляют регистрацию электромагнитных волн возбуждения заданного органа или части биологического объекта. Далее определяют интервальные и амплитудные параметры этих волн и формируют их фазовую и энергетическую характеристики. С изменением положения вектора фазовой характеристики формируют элементарные геометрические фигуры перемещения данного вектора по фазовой плоскости и определяют плотность вероятности появления элементарной геометрической фигуры каждого вида, по которой судят о состоянии биологического объекта. Для уточнения параметров функционального состояния биообъекта регистрируют периметры всех сформированных элементарных геометрических фигур, по изменению или статистическим параметрам которых, а также по фазовым и/или энергетическим характеристикам корректируют параметры состояния биологического объекта. Это позволяет повысить точность и достоверность контроля. 2 з.п.ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к методам диагностики функционального состояния биологического объекта и может быть использовано в биологических исследованиях самого широкого профиля.

Известен способ оценки функционального состояния биологического объекта, включающий измерение биологических параметров, их формализацию и вычисление статистических показателей этих параметров (патент РФ N 2068231, 27.10.96). Сравнение с эталонными значениями этих показателей позволяет определить состояние биологического объекта.

Однако данный способ характеризуется низкой достоверностью и оперативностью.

Также известен способ контроля функционального состояния биологического объекта, включающий регистрацию заданных биологических параметров и вычисление длительности определенных интервалов данных параметров, по распределению которых судят о состоянии биообъекта (патент РФ N 2083155, опубл. 10.07.97).

Данный способ также недостаточно достоверен и оперативен.

Наиболее близким к предлагаемому является способ контроля функционального состояния биологического объекта, включающий регистрацию электромагнитных волн возбуждения заданного органа или части биологического объекта, определение интервальных и амплитудных параметров этих волн и формирование их фазовой и энергетической характеристик (патент СССР N 1793899).

Известный способ недостаточно точен, так как фазовые и энергетические характеристики являются настолько взаимосвязанными, что для выделения искомой информации необходимо осуществлять значительные математические преобразования выделенных сигналов, т.е. получаемая информация зачастую зависит от методов обработки и фильтрации, которые в большинстве случаев требуют индивидуального применения для каждого объекта.

Задачей изобретения является повышение точности и достоверности контроля функционального состояния биологического объекта.

Указанная задача решается тем, что по мере изменения положения вектора фазовой характеристики формируют элементарные геометрические фигуры перемещения данного вектора по фазовой плоскости и определяют плотность вероятности появления элементарной геометрической фигуры каждого вида, по которой судят о состоянии биологического объекта.

А также тем, что регистрируют периметры всех сформированных элементарных геометрических фигур, по изменению или статистическим параметрам которых корректируют параметры состояния биологического объекта.

И, кроме того тем, что дополнительно определяют статистические показатели фазовой и/или энергетической характеристик, которые используют для дополнительной коррекции параметров состояния биологического объекта.

Поиск, проведенный по техническим источникам информации, показал, что заявленная совокупность неизвестна, т.е. она соответствует условию патентоспособности изобретения "новизна".

Поскольку способ реализован на основании совокупности известных приемов, то заявленное соответствует условию "промышленная применимость".

А так как заявленное изобретение получено в результате лабораторных исследований, т. е. его приемы неочевидны для специалистов и явным образом не следуют из известных источников информации, то заявленное соответствует условию "изобретательский уровень".

На фиг. 1, 3, 5 представлены диаграммы плотностей вероятности биологического объекта соответственно после проведенного на него воздействия, после периода реабилитации и объекта в нормальном состоянии, на фиг. 2, 4, 6 представлены графики изменения периметров элементарных геометрических фигур для трех указанных выше случаев.

Способ контроля функционального состояния биологического объекта реализуется следующим образом. Для всех видов биологических объектов, например растений, млекопитающих и т.д., осуществляют регистрацию электромагнитных волн возбуждения заданного органа или части биологического объекта, например, для млекопитающих это может быть регистрация кардиограммы, для растений - потенциалов действия в определенном органе и т.п. После этого определяют интервальные и амплитудные параметры этих волн и формируют их фазовые и энергетические характеристики, что может быть в частном случае реализовано, как это описано в прототипе, или это может быть сделано по стандартной методике (например, см. кн. Дженкинс Г., Ваттс Д. Спектральный анализ и его приложения. -М.: Мир, 1972 или Бендат А., Пирсол Дж. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. -М.: Мир, 1975). Изменение положения вектора фазовой характеристики позволяет сформировать элементарные геометрические фигуры перемещения данного вектора по фазовой плоскости, т.е. перемещение этого вектора можно соотнести, при его переходе горизонтальной оси координат, с многоугольной фигурой, число углов которой соответствует гипотетическому многоугольнику, в том числе, абстрагируясь, можно предположить, что углов не менее двух. Далее определяют плотность вероятности появления элементарной геометрической фигуры каждого конкретного вида гипотетических многоугольников, по которой судят о состоянии биологического объекта. Так, из приведенных на фиг. 1, 3, 5 диаграмм следует, что при равномерной плотности данного распределения с максимумов в области от четырех до шести, контроль показывает норму в состоянии данного органа (фиг. 3), при неравномерном распределении плотности вероятности в ее смещении в сторону увеличения углов элементарных фигур (фиг. 1) регистрируют наличие сильного внешнего воздействия на объект, а при наличии резко выраженных максимумов в области числа три судят о наличии реабилитационного периода проверяемого объекта. Для увеличения точности контроля дополнительно регистрируют периметры всех сформированных элементарных геометрических фигур, по изменению или статическим параметрам которых корректируют параметры состояния биологического объекта (см. фиг. 2, 4, 6), которые достаточно информативно соотносятся соответственно с фиг. 1, 3, 5. Это позволяет не только уточнить функциональное состояние биологического объекта, но и конкретизировать некоторые его параметры, так, используя данные стандартных исследований с заранее известными состояниями биологических объектов, создают банк данных или ряд стандартных "масок", сопоставление которых с данными, полученными в реальном масштабе времени, позволяет конкретизировать не только дозу полученного внешнего воздействия, но и степень несоответствия текущего функционального состояния биологического объекта или его органа какому-либо заранее заданному состоянию. Дополнительное определение статистических показателей фазовой и/или энергетической характеристик также можно достаточно эффективно использовать для дополнительной коррекции параметров состояния биологического объекта, эти данные и их частичное применение приведены в описании прототипа. Следует отметить, что большой объем статистических исследований, проведенных на самом широком круге биологических объектов, показал наличие некоторой нестабильности параметров объекта, находящегося в нормальном функциональном состоянии (присутствие полигармонических процессов) и увеличение стабильности частот этих параметров по мере возникновения и увеличения патологических изменений в объекте в целом или его какой-либо части. Статическая обработка зарегистрированных параметров позволяет обнаружить такие изменения. Причем, как показали многочисленные исследования, полученные выше выводы являются практически универсальными для разного рода биообъектов, отличие заключается только в конкретизации вида патологии, присущей конкретному виду объекта.

Эксперименты, проведенные на животных, людях, растениях и т.д., дают возможность утверждать, что найден эффективный способ контроля функционального состояния биологического объекта практически любого типа, что дает возможность, используя компьютеры и современные виды статистических программ, с высочайшей степенью достоверности и точности осуществлять предложенный контроль состояния.

Формула изобретения

1. Способ контроля функционального состояния биологического объекта, включающий регистрацию электромагнитных волн возбуждения заданного органа или части биологического объекта, определение интервальных и амплитудных параметров этих волн и формирование их фазовой и энергетической характеристик, отличающийся тем, что по мере изменения положения вектора фазовой характеристики формируют элементарные геометрические фигуры перемещения данного вектора по фазовой плоскости и определяют плотность вероятности появления элементарной геометрической фигуры каждого вида, по которой судят о состоянии биологического объекта.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что регистрируют периметры всех сформированных элементарных геометрических фигур, по изменению или статистическим параметрам которых корректируют параметры состояния биологического объекта.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно определяют статистические показатели фазовой и/или энергетической характеристик, которые используют для дополнительной коррекции параметров состояния биологического объекта.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6