CC BY
69
По результатам работы можно сделать следующие выводы: методика исследования тригеминальных ВП позволяет провести интегрирующую оценку общего состояния проводящих систем тройничного нерва и оценить состояние слуховых стволовых ядер и состояние слухового нерва после МВД корешка тройничного нерва.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Cruccu G. Diagnostic accuracy of trigeminal reflex testing in trigeminal neuralgia / G.Cruccu, A. Biasiotta, F. Galeotti, G.D. Iannetti, A.Truini, G. Gronseth - Chicago, 2006.
2. Афанасьева E.B. Невралгия тройничного нерва: Монография. - Ростов-на-Дону: ГОУВПО РостГМУ Росздрава, 2008. - 192 с.
3. Команцев В.Н. Методические основы клинической электронейромиографии. - СПб., 2006. - 350 с.
Шведова Елена Андреевна
ГОУ ВПО «Ростовский государственный медицинский университет Росздрава». E-mail: radiacia13@ya.ru. г. Ростов-на-Дону, пер. Нахичеванский, 29.
Тел.: +79034355045.
Короткиева Наталья Георгиевна
E-mail: kng-as@yandex.ru.
.: +79282793745.
Балязина Елена Викторовна
E-mail: eafanasieva@yandex.ru.
Shvedova Elena Andreyevna
Rostov State Medical University.
E-mail: radiacia13@ya.ru.
29, Nakhichevansky side street, Rostov-on-Don, Russia.
Phone: +79034355045.
Korotkiyeva Natalya Georgiyevna
E-mail: kng-as@yandex.ru.
Phone: +79282793745.
Balyazina Elena Viktorovna
E-mail: eafanasieva@yandex.ru.
УДК 681.518.3: 681.518.5
В.Я. Югай, Б.И. Хлабустин, А.Ф. Кононов СИНХРОНИЗАЦИЯ ДАННЫХ В МНОГОКАНАЛЬНОЙ
-
ЧЕЛОВЕКА
Рассмотрены проблемы синхронизации в приложении к многоканальной распределенной информационно-измерительной системе, объединяющей комплекс приборов для регистрации разнородных физиологических параметров человека. Предложен вариант реализации многоканальной синхронной информационно-измерительной системы.
Измерительные информационные системы; синхронизация.
V.Ya. Yugai, B.I. Hlabustin, A.F. Kononov
MULTI-CHANNEL DATA SYNCHRONIZATION INFORMATION-MEASURING SYSTEM FOR THE STUDY OF HUMAN
This article contains information about the synchronization problem in the annex to the multi-channel distributed information-measuring system, unifying set of instruments for registration of disparate human physiological parameters. Variant of multi-channel synchronous information-measuring system is proposed.
Information and measurement systems; synchronization.
Современное общество, с одной стороны, ставит перед человеком сложные задачи, предъявляя к нему все более высокие требования (операторская деятельность, спорт высших достижений), с другой стороны - ухудшение состояния экосистемы человека приводит к необходимости коррекции сложных патологий. Для решения указанных проблем необходим комплексный подход к изучению чело, ( ), -ции и тренинга. Как следствие, возникает необходимость в создании многоканальных распределенных систем сбора биомедицинских данных для комплексной регистрации и анализа сигналов различной природы. Полученные данные взаимодопол-няют друг друга: силомоментные платформы позволяют оценивать динамические характеристики движений человека; видеонализ, акселерометры и гониометры - его кинематику; электроэнцефалография и электромиография - внутреннюю основу движений; дыхание и ритмограмма сердца - механические возмущения; регистрация внешних стимулов - скорость протекания процессов нервного возбуждения и торможения. В многоканальных системах частоты дискретизации регистрируемых сигналов могут отличаться в десять и более раз, а информационные потоки - еще больше. Наиболее полная информация о причинно-следственных связях может быть получена при комплексном анализе только синхронных данных, поэтому функции синхронизации потока данных в многоканальных системах приобретают большое .
Современные технические средства оперируют цифровыми данными, а преобразование сигналов в цифровой формат связано с дискретной временной шка-, . -
f , -
ним генератором прибора. Частота дискретизации определяет промежутки времени T=l/f, проходящие между моментами формирования отдельных отсчетов вы.
Как уже указывалось, важным дополнительным требованием в многоканальной системе является синхронизация поступающих данных. Если не принимать , , -
, . , -водной от мгновенной разности фаз квантователей, измерить затруднительно; ее можно только оценить, например, по разности количества отсчетов за единицу времени. Строго говоря, скорость нарастания разности фаз не является постоянной величиной и зависит от различных возмущений (температура, влажность, старение элементов и т.д.). Поэтому невозможно точно предсказать момент времени, когда фазовая ошибка превысит допустимую величину и совместный анализ данных от разных устройств становится некорректным. Таким образом, длительные многока-, , имеют смысл только в том случае, когда отдельные устройства находятся в режиме синхронизации, а сами измерения - синхронные.
Определим суть терминов, используемых в данной статье [1,2].
Синхронизация (от греч. стотхроуос; - одновременный) - процесс приведения к одному значению одного или нескольких параметров разных объектов.
Синхронизация колебаний (фазовая синхронизация) - процесс установления и поддержания режима колебаний двух и более связанных генераторов, при котором частоты этих генераторов совпадают или кратны друг другу:
mF=nf, (1)
где ш, п - целые числа;
^ f - частоты генераторов устройств.
Фаза колебаний - величина, которая пропорциональна доле периода колебаний и возрастает на 2тг в течение одного цикла. Фаза однозначно определяет состояние периодического генератора; как и время, она параметризует сигнал внутри одного цикла. То есть фаза - это время, нормированное к периоду, деленному на 2тг.
Понятие синхронизации применимо только к автоколебательным системам, которые самостоятельно генерируют колебания. Если имеются часы с множеством , . словами, синхронизация - это сложный динамический процесс, а не состояние. Известно, что фазовое возмущение генератора не возрастает и не убывает [2]. Поэтому фаза может быть подстроена внешним воздействием, и в результате генератор может быть синхронизирован. Подстройка фазы и частоты дискретизации внутри измерительных приборов за счет их взаимодействия и является сущностью .
Существует два основных типа синхронизации колебаний: взаимный, при котором частота колебаний отличается от собственных частот колебаний каждого из , ( ), одного из генераторов (синхронизующего) остаётся неизменной, а частота других подстраивается под неё. Для первого типа синхронизации характерно тесное взаимовлияние систем друг на друга, для второго же - одностороннее влияние синхронизирующего генератора на остальные генераторы и отсутствие обратной связи [1]. При создании распределенных систем съема данных наиболее просто использование второго типа синхронизации.
Разность фаз в установившемся режиме синхронизма ограничена, но не обя-, ,
. , (1) -ется «в среднем». Максимально допустимая величина ошибки определяется наиболее высокочастотным сигналом. Необходимо отметить, что даже в отдельном
, , -зовые задержки между отсчетами каналов, так как обработка выполняется последовательно во времени. Таким образом, далее под синхронным съемом мы будем понимать такой процесс дискретизации, при котором разность фаз временных квантователей не превышает заданной величины ошибки.
С практической точки зрения задача синхронного съема разнородных данных может решаться двумя основными способами: построением универсального многоканального устройства, в котором реализованы все необходимые каналы, т.е. объединение каналов выполняется на уровне аналоговых сигналов, либо созданием открытой системы, обеспечивающей внешнюю синхронизацию и возможность объединения потоков данных от набора разнородных устройств. Также имеет смысл формирование общего для всех устройств сигнала тактового генератора. В этом случае можно говорить не о синхронизации, а о синхронном съеме.
Объединение только информационных потоков от различных устройств, например, с помощью шины иББ, обеспечивает лишь одновременный прием дан-
, , фаз тактовых генераторов отдельных устройств. Для пользователя очевидны недостатки первого способа: универсальность ведет в одних случаях к недостаточности («нарастить» такую систему очень сложно, как и встроить её в другую систе-), - , функциональные группы каналов по отдельности.
С точки зрения разработчика системы синхронной регистрации, первый подход в силу его детерминированности, с одной стороны, значительно проще, а с другой требует создания одним коллективом множества разноплановых функциональ-, .
, -пределённость и определенная недетерминированность состава системы. Этот способ требует введения дополнительных линий синхронизации, которые бы позволяли передавать как низкочастотный сигнал дискретизации самого медленного устройства для фазовой привязки всех отсчетов, так и высокочастотный сигнал для подстройки тактовых генераторов, который сам может служить тактовым сигналом.
, , -но-программные средства, которые позволяют их объединить. Необходимость логического объединения устройств требует разработки специализированного протокола обмена данными и командами, наподобие протокола, существующего в промыш-. , маршрутизаторов или концентраторов, тогда в систему могут быть объединены устройства различных производителей. Для систем медицинского назначения отсутствуют официальные стандарты и рекомендации по объединению разнородных устройств в единую систему, и каждый коллектив разработчиков вынужден каждый раз самостоятельно решать задачу сопряжения различных устройств.
На практике существует множество синхронных систем первого типа, например, выпускаемый в ЗАО «ОКБ “Ритм”», стабилоанализатор «Стабилан-01», обеспечивающий синхронный съем стабилограмм, балистограммы, трех каналов тензометрии и четырех каналов электромиограмм, или системы, созданные на ос-
( ). -
мы на основе плат сбора данных из-за своей универсальности требуют дополнительных входных преобразователей, выполняющих предварительную обработку , , -
ния, реализация которых в цифровом виде нецелесообразна. В то же время прак-
тически отсутствуют синхронные системы второго типа.
Рассмотрим пример построения многоканальной синхронной системы сбора данных с учётом вышеизложенных соображений. Эта система предназначена для многоканальной синхронной регистрации данных, поступающих в реальном мас, -
бражения его результатов.
Основным автономным элементом системы является узел ввода-вывода, который содержит комплекс измерительных датчиков, средств первичного преобразования данных и интерфейсных средств их передачи. Узел ввода-вывода - авто, -
ских параметров человека. Алгоритмы управления аналоге-цифровым преобразователем прибора должны обеспечивать синхронизацию с временной шкалой, формируемой внешним синхросигналом.
- , отображения целесообразно выполнять специализированным пакетом программного ( ) ,
операционной системы семейства Window’s обеспечивают выполнение всех необхо-, . как каждый узел ввода-вывода обеспечивает формирование параллельного и независящего от других узлов потока данных для регистрации в системе, они являются
.
сети Ethernet (10Base-T или 100Base-T) обеспечивает существенный запас по производительности системы ввода-вывода и простоту интеграции с его ПО [3]. Однако поддержка алгоритмов передачи данных компьютерной сети в узле ввода-вывода существенно повышает требования к его аппаратно-программным ресурсам. Для решения этой проблемы была предложена комбинированная структура с дополнительным коммуникационным модулем - концентратором (рис. 1). Этот модуль для ПК реализует порт Ethernet, а для узлов ввода-вывода - необходимое количество портов RS-485/422 с отдельными и независимыми кабельными сегментами.
Синхронизация всех каналов аналогово-цифрового преобразования производится синхросигналом концентратора, обеспечивающим формирование общей временной шкалы автономных узлов. Коммуникационная подсистема, включающая все сегменты интерфейса RS-485/422 с отдельными портами и сеть Ethernet, производит асинхронную передачу пакетов данных, содержащих результаты син.
суммарного потока данных без задержек, приводящих к потере данных.
Прием,
Регистрация,
Анализ,
Отображение
Рис. 1. Структура многоканальной информационно-измерительной системы
Таким образом, в многоканальной информационно-измерительной системе для синхронизации данных можно рекомендовать:
♦ применение внеш ней синхронизации, которая обеспечивает простоту реализации;
♦ коммуникационную подсистему на основе концентратора с преобразованием технологии передачи данных на двух уровнях и формированием синхросигнала для измерительных преобразователей.
Существенным дополнительным требованием к измерительным преобразователям является поддержка процедуры синхронизации.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Википедия [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/. Дата обращения: 28.04.2010.
2. Синхронизация. Фундаментальное нелинейное явление / А. Пиковский, М. Розенблюм, Ю. Курте. - М.: Техносфера, 2003. - 496 с.
3. Передача данных в системах контроля и управления: практическое руководство / Дж. Парк, С. Маккей, Э. Райт; Пер. с англ. В.В. Савельева. - М.: ООО «Группа ИДТ», 2007.
- 480 с.
Югай Владислав Яковлевич
Технологический институт федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет» в г. Таганроге.
E-mail: yugaivlad@pochta.ru.
347928, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44.
.: 88634371689.
Хлабуетин Борис Иванович
Закрытое акционерное общество «ОКБ “Ритм”».
E-mail: boris@ritm.infotecstt.ru.
347900, . , . , 99.
Тел.: 88634614016.
Кононов Антон Фёдорович
E-mail: anton@ritm.infotecstt.ru.
Yugai Vladislav Yakovlevich
Taganrog Institute of Technology - Federal State-Owned Educational Establishment of Higher Vocational Education “Southern Federal University”.
E-mail: yugaivlad@pochta.ru.
44, Nekrasovsky, Taganrog, 347928, Russia.
Phone: +78634371689.
Hlabustin Boris Ivanovich
Joint Stock Company «OKB “Ritm”».
E-mail: boris@ritm.infotecstt.ru.
99, Petrovskaya street, Taganrog, 347900, Russia.
Phone: +78634614016.
Kononov Anton Fedorovich
E-mail: anton@ritm.infotecstt.ru.
