Біомедична електроніка

Склад групи:

• Щапов П.Ф., д.т.н., проф.
• Колесник К.В., к.т.н., доц.

Короткий опис проекту:

Дослідження орієнтоване на розробку математичних моделей та обчислювальних методів, що дозволяють оптимізувати лікувальні заходи при осколкових пораненнях у військово-польовій хірургії. За допомогою симуляцій та алгоритмів моделювання розглядаються різні сценарії пошкоджень тканин, кровотечі та реакції організму на втручання. Це дозволяє прогнозувати розвиток ускладнень, швидше приймати критично важливі рішення на місці події та адаптувати лікувальні протоколи до індивідуальних особливостей пацієнта. Розроблені методи сприяють підвищенню точності діагностики, ефективності хірургічних процедур та оптимізації ресурсів у надзвичайних умовах бойового поранення.

Галузь застосування:

Розроблені математичні моделі та обчислювальні методи знаходять широке застосування в таких галузях:

• Військова медицина та бойова допомога: Підвищення якості надання медичної допомоги у польових умовах, оптимізація процесів евакуації поранених та планування складних хірургічних втручань у зонах бойових дій.
• Тренувальні симуляції та навчання: Створення реалістичних тренажерів для підготовки військових та медичного персоналу, що дозволяють відпрацьовувати алгоритми реагування на осколкові поранення та практикувати рятувальні дії віртуально.
• Теле-медицина та віддалена консультація: Використання моделей для надання консультацій та підтримки полеових лікарів віддаленими експертами в режимі реального часу, забезпечення кращих результатів лікування за обмежених ресурсів.
• Клінічне планування та оптимізація ресурсів: Адаптація лікувальних протоколів з урахуванням індивідуальних особливостей пацієнтів та поточних умов, що дозволяє максимально ефективно використовувати обмежені медичні ресурси.
• Наукові дослідження та розвиток: Використання моделей для аналізу даних, проведення експериментів та оцінки нових підходів у лікуванні травм, що сприяє розвитку інновацій у медицини та хірургії.

Ці напрямки сприяють поліпшенню якості допомоги при пораненнях, скороченню часу на прийняття рішень та підвищенню ефективності медичних втручань у екстремальних умовах.

Стан проекту:

На даний момент проект знаходиться на активній стадії розробки та валідації. Основні досягнення включають:

• Розробку базових математичних моделей: Створено початкові алгоритми та симуляції, що моделюють динаміку осколкових поранень та реакцію організму на різні лікувальні втручання.
• Попереднє тестування та валідацію: Проведено серію комп’ютерних експериментів з використанням історичних медичних даних для перевірки точності моделей. Отримані результати підтверджують потенціал методів для застосування в польових умовах.
• Співпрацю з медичними та військовими експертами: Тісна координація з практикуючими фахівцями дозволяє адаптувати моделі до реалій військово-польової хірургії та уточнити вимоги до обчислювальних систем.
• Інтеграція в симуляційні середовища: Розробки включають створення прототипів тренажерів та симуляторів для навчання медичного персоналу реагуванню на осколкові поранення.

Наступні етапи проекту планують включати вдосконалення моделей на основі отриманих відгуків, розширення обчислювальних алгоритмів для точнішого прогнозування ускладнень, а також інтеграцію рішень у системи теле-медицини для підтримки польових лікарів в реальному часі.

Контактна особа:

Доцент Кафедри ПБМЕ Колесник К.В. e-mail: Kostiantyn.Kolisnyk@khpi.edu.ua

Склад групи:

• Шишкін М.А., к.т.н., доц.
• Куліченко В.В., к.т.н., доц.

Короткий опис проекту:

Розробка нових методів прогнозування спонтанних прихованих патологій серцевої діяльності на основі аналізу електрокардіографічних даних та даних при холтерівському моніторингу. Зокрема, прогнозування настання передсердної фібриляції.

Метою методики є формування статистично значимих ознак наближення критичного стану серця як у короткостроковому, і тривалому інтервалі спостереження.

Галузь застосування:

Діагностика порушень серцевої активності при виконанні електрокардіографічних процедур та холтерівському моніторингу ЕКС.

Стан проекту:

Розроблено математичну модель, що дозволяє ідентифікувати настання передсердної фібриляції. З використанням методів кумулятивної статистики проаналізовано можливість короткострокового прогнозу настання фібриляції.

Праці на тему:

1. Matlab модель генератора ЕКГ сигналу на основі частотного перетворення / М. А. Шишкін [та ін.] // Вісник Національного технічного університету “ХПІ”. Сер. : Нові рішення у сучасних технологіях: зб. наук. пр. – Харків: НТУ “ХПІ”, 2018. – № 26 (1302), т. 1. – С. 140-147. DOI:20998/2413-4295.2018.26.20
2. Шишкін М. А. Порівняльна оцінка методів стиснення ЕКГ-сигналів для задач телемедицини / М. А. Шишкін, К. В. Колесник // Вісник Нац. техн. ун-ту “ХПІ”: зб. наук. тр. Темат. вип. : Нові рішення у сучасних технологіях – Харків: НТУ “ХПІ”. – 2014. – № 36 (1079). – С. 149-155.

Контактна особа:

Доцент Кафедри ПБМЕ Шишкін М.А. e-mail: mykhailo.shyshkin@khpi.edu.ua

Короткий опис проекту (розробки):

Створення математичного опису багатофакторних гідравлічних процесів, що відбуваються в організмі пацієнта при видаленні рідини в ході процедури програмного гемодіалізу. Розробка методу своєчасного закінчення процедури при досягненні пацієнтом стану «сухої ваги».

Галузь застосування:

Визначення стану гідратації пацієнтів при процедурі програмного гемодіалізу за умов амбулаторних відділень, і навіть реанімацій.

Стан проекту:

Розроблено та досліджено математичну модель переміщення рідини в організмі при ультрафільтрації. Розроблено метод визначення «сухої ваги» пацієнтів, який на відміну від існуючих за рахунок безперервного контролю складових об’єму ультрафільтрату методом біоімпедансометрії дозволяє неінвазивно, автоматизовано та об’єктивно визначати момент досягнення стану нормогідратації при програмному гемодіалізі. Розроблено структурну схему приладу та алгоритм безпечного досягнення «сухої ваги».

Термін реалізації: – 1 рік.

1. Перші 6 місяців: Розробка схемотехнічних рішень для визначення «сухої ваги» пацієнта;
2. Останні 6 місяців: Розробка програмного забезпечення приладу. Випробування.
3. Очікувані результати: Виготовлення дослідного зразка приладу для визначення “сухої ваги” пацієнта при програмному гемодіалізі

Контактна особа:

Склад групи:

1. Томашевський Р.С., к.т.н., доц.
2. Король Є.І., к.т.н., доц.
3. Зольтман Ольга, аспірант

Студентська група:

1. Корнєєва К.Р., 6 курс
2. Доценко З.О., 6 курс

Використання інтелектуальної інформаційної технології для обробки біомедичних випадкових вимірювальних сигналів (ЕКГ, ЕЕГ, ЕМГ). Для побудови метричних шкал станів, що діагностуються (кількісний стан 50-100), що дозволяють здійсненню багатоальтернативної діагностики на рівні 0,999.

Поточні проекти:

Дослідження моделей спектрально нестаціонарних випадкових біопотенційних сигналів, що виникають у біохімічних об’єктах під впливом з регульованою динамікою факторних рівнів.

Контактна особа:

Томашевський Роман Сергійович. e-mail: Roman.Tomashevskyi@khpi.edu.ua

Склад групи:

1. Томашевський Р.С., к.т.н., доц.
2. Вікарій Є.Г., аспірант
3. Студентська група:
4. Корнєєва К.Р., 6 курс
5. Доценко З.О., 6 курс

Створення біомеханічної вимірювальної установки для отримання метрологічних обґрунтувань багатовимірної вимірювальної інформації щодо випадкових змін, індукованих механічним впливом біопотенціалів з контролем спектральної нестаціонарності.

Поточні проекти:

Створення біомеханічної вимірювальної установки та метрологічного забезпечення для динамічного регулювання факторів механічних навантажень на біологічні зразки.

Контактна особа:

Томашевський Роман Сергійович. e-mail: Roman.Tomashevskyi@khpi.edu.ua

Склад групи:

1. Шишкін М.А., к.т.н., доц.
2. Колесник К.В., к.т.н.

Студентська група:

1. Папірний Д.
2. Огаркова І.

Група займається розробкою та дослідженням методів та пристроїв дистанційного моніторингу фізіологічних параметрів людини. Зокрема, створенням портативного телемедичного приладу для обміну біомедичними даними бездротовими каналами зв’язку.

Поточні проекти:

1. Мобільна система телемедичної діагностики та контролю медико-біологічних параметрів біологічних об’єктів
2. Розробка методів комплексної діагностики функціонального стану біологічних об’єктів на основі багатопараметричної оцінки мобільних IoT сенсорів з адаптивною структурною організацією
3. Розробка методів комплексної діагностики функціонального стану біологічних об’єктів на основі багатопараметричної оцінки мобільних IoT сенсорів з адаптивною структурною організацієюРазработка  методов комплексной диагностики функционального состояния биологических объектов на основе многопараметрической оценки мобильных IoT сенсоров с адаптивной структурной организацией.

Склад групи:

1. Томашевський Р.С., к.т.н., доцент.
2. Король Є.І. к.т.н., доцент.
3. Махонін Н.В., аспірант.

Студентська група:

1. Семенченко М.Ю.

Група займається проектуванням та дослідженням технічних засобів визначення параметрів функції зовнішнього дихання людини. Моделювання та розробка датчиків об’ємної швидкості повітря, підвищення точності та чутливості витратомірів, розробка та дослідження спірометрів.

Поточні проекти:

1. Цифровий портативний спірометр із турбінним датчиком.
2. Визначення та дослідження функції перетворення турбінних витратомірів газу.

Контактна особа:

Томашевський Роман Сергійович. e-mail: Roman.Tomashevskyi@khpi.edu.ua

Склад групи:

1. Бархоткіна Т.М., к.м.н., доц.
2. Бернадська Т.В., аспірант
3. Долінін Д.А.

Визначення функціональних показників еритроцитів шляхом математичної обробки їх голографічного зображення з наступним статистичним аналізом. Даний метод дозволить діагностувати захворювання на мембранному рівні та підібрати необхідну терапію, що відповідає міжнародним стандартам ВООЗ діагностики та лікування.

Поточні проекти:

Голографічна система визначення стану плазматичних мембран еритроцитів

Контактна особа:

Томашевський Роман Сергійович. e-mail: Roman.Tomashevskyi@khpi.edu.ua