Коломієць Р А Житомирський державний технологічний університет вул Черняховського, 103, м Житомир, 10005, Україна тел: (0412) 22-14-10, e-mail: ron2005@ukrnet

Анотація – Запропоновано апаратно-програмний комплекс для експрес-діагностики стану крові людини з використанням методу газорозрядної візуалізації Виходячи з фізики процесу візуалізації, запропонований один з можливих варіантів функціональної схеми генератора високочастотного електричного поля високої напруженості та обгрунтовано вибір сукупності інформаційних параметрів для опису ГРВ-грам

I                                       Введення

в організмі людини кров – найважливіша біологічна рідина, її стан (хімічний і клітинний склад) прямо або побічно залежить від стану практично кожного органу і від стану організму в цілому Аналіз крові є необхідним елементом практично у всіх випадках комплексної діагностики різних патологій Нижче запропонована методика експрес-діагностики, яка однозначно дає відповідь на питання – здорова людина чи ні – за час, що дорівнює приблизно 1 хвилині При цьому у разі позитивної відповіді (людина здорова) робити які-небудь аналізи безглуздо, а от у випадку негативного відповіді методика, яка вона є на даному етапі, не може дати однозначної інформації про рід патології – що є основним її недоліком Широке застосування її може істотно скоротити час обстеження, вона практично позбавлена ​​впливу субєктивних факторів, не вимагає ніяких хімічних реактивів

В основі розробленої методики лежить фізичний ефект Кірліан, або метод газорозрядної ві-зулізаціі (скорочено ГРВ) [1, 2]

II                              Основна частина

Відомо, що при внесенні біологічного обєкта (далі ВО) в високочастотне електричне поле з сильною напруженістю навколо нього загоряється характерне світіння, схоже на коронний розряд Колір світіння визначається хімічним складом газу, в середовищі якого знаходиться ВО, а інші характеристики (просторова форма світіння і розрядний струм) повязані зі станом поверхневого шару обєкта та його емісійних властивостей Явище широко відомо під назвою «ефект Кірліан» – на честь одного з перших його дослідників Кірл-на С Д [1] – або методу газорозрядної візуалізації (скорочено ГРВ) [2] – внаслідок того, що розряд відбувається у вузькому газовому проміжку між поверхнею ВО і електродом ВО при цьому є частиною електричного кола – через нього протікає розрядний струм, хоча і дуже малий – щоб не викликавши власної реакції ВО Світіння часто називають «аурою» біологічного обєкта (більш точне, хоча і громіздке назва: ГРВ-зображення загальної польової структури біологічного обєкта)

Отримане зображення (часто його називають ГРВ-граммой – за аналогією з електрокардіограмою, електроенцефалограмою і т д) несе в собі узагальнену (інтегральну) інформацію про ВО в цілому, що і використовується в медичній діагностиці

Фізика ефекту детально розглянута в [2, 3] – найбільш важливий висновок, згідно з яким при постійних параметрах пристрою для візуалізації (генератора досить сильного електричного поля) вид ГРВ-грам визначається характером розподілу електричного поля над поверхнею досліджуваного обєкта У разі ізотропного обєкта поле буде однорідним по всій товщині зазору, що призведе до рівномірної засветке носія зображення Наявність на поверхні або в обємі неоднорідності-дефекту призводить до спотворення електричного поля поблизу поверхні обєкту і сильно впливає на вид зображення

Характер розряду – лавинний, щільність розрядного струму пропорційна швидкості розмноження електронів:

де а – коефіцієнт іонізації χ – коефіцієнт поглинання F – функція, що залежить від виду газу d – ширина газового зазору – Швидкість електронів [3]

Автором був створений генератор для газорозрядної візуалізації з наступними характеристиками:

– амплітуда біполярних імпульсів від О до 25 кВ з безперервною регулюванням

– тривалість імпульсів 10 мкс,

– частота следжованія імпульсів від 10 до 300 кГц, з безперервною регулюванням

– габарити порядку 250 x350 x120 мм, маса близько 3 кг

Для успішної візуалізації, а також для зменшення часу впливу електричного поля на досліджуваний ВО тривалість паузи між імпульсами повинна перевищувати тривалості самих імпульсів щонайменше ніж в 3-4 рази

Схема дослідження ВО в даній методиці трохи відрізняється від аналогічних Тут обидва електроди ізольовані і обидва прикладаються до обєкта Один з електродів – прозорий, він же є носієм зображення

Другий важливий момент методики – цифрова обробка отриманого ГРВ-зображення Початкове зображення – кольорове, кодується в формат, bmp (24 біта), т к при такому кодуванні практично немає втрат інформації Закодоване зображення являє собою прямокутну матрицю, кожний елемент якої (піксель) – це три числа, які задають колір точки таким чином: перше число задає ступінь насиченості червоного кольору, друга – зеленого, а третій – синього (так звана палітра RGB) Допустимий діапазон всіх чисел – 0 .. 255, нулю відповідає відсутність кольору, 255 – максимально насичений колір Елемент (0,0,0) кодує чорний колір, елемент (255,255,255) – білий, всі інші кольори лежать між ними Таким чином, загальна кількість кольорів дорівнює 256 ^ +256 ^ +256 = 16843008

Першим етапом обробки є відділення корисного сигналу від фону Враховуючи те, що ГРВ-изобра-ються отримують в темряві (досліджуваний обєкт спеціально затемнюється), в оптимальному випадку фон є чорним Тому для відділення зображення від фону достатньо, просканувавши зображення, видалити з нього всі пікселі, яскравість червоною, зеленою і синій складових яких менше деякого порогового значення – Чутливості Паралельно можна підрахувати довжину кордону ГРВ-грами як число пікселів, в яких відбувається різкий перепад яскравості Безпосередньо ця величина не несе ніякої корисної інформації, але бере участь в обчисленні ентропії (заходи неоднорідності) і фрактальної розмірності ГРВ-грами

Фрактальна розмірність ГРВ-грами обчислюється за Хаусдорфу [4]:

де L – периметр ГРВ-зображення а – характерний розмір пікселя (визначається роздільною здатністю реєструючого пристрою і є константою)

Ентропія вводиться за аналогією з термодинамічної ентропією [2]:

G {r) – функція розподілу щільності значень

τ {φ) В інтервалі [^ щт ^ ^ тах] · Λψ), в свою чергу, є функцією радіуса ГРВ-зображення, який залежить від кута φ внаслідок власної

неоднорідності:

III                                  Висновок

Запропоновано новий метод експрес-діагностики стану крові людини з використанням методу газорозрядної візуалізації Для діагностики достатньо 1 мл капілярної крові та часу порядку 1 хвилини

Експериментальна перевірка методики показала, що фрактальна розмірність ГРВ-зображення крапель крові здорових людей лежить в межах

1,55 . 1,60 ентропія – в межах 1,45 .. 1,55 у людей з різними патологіями ці параметри збільшені на 25 .. 30% при паралельному зменшенні площі засвічення на 15 .. 25%

[1] Коротков к Г Ефект Кірліан – СП: Ольга, 1995 – 240 с

[2] Коротков к Г Основи ГРВ-біоелектрографіі – СПб: СПбГІТМО (ТУ), 2001 – 360 с

[3] Грановський В Л Електричний струм у газах – М: Наука, 1971 -560 С

[4] Божохін С В, Паршин Д А Фрактали і мультіфрактали – Іжевськ: НДЦ «Регулярна і хаотична динаміка», 2001

QUICK DIAGNOSTICS OF HUMAN BLOOD CONDITION BY MEANS OF GAS-DISCHARGE VISUALIZATION METHOD

R A Kolomiyetz,

Zhytomyr State Technological University 103, Cherniakovsky Str, Zhytomyr, 10005, Ukraine Ph: 38(0412) 22-14-10, e-mail: ron2005@ukrnet

Abstract – Method of quick diagnostics of human blood condition by means of gas-discharge visualization is proposed Method is based on Kirlian’s effect

I                                        Introduction

The article contains common principles of search after biological objects with use the method of gas-discharge vizualisa- tion (GDV) Physics of Kirlian’s effect had been seen in summary, and possible variant of the generator building for GDV and basis of making of GDV-images with use computer systems were appeared

II                                       Main Part

The electric discharge happens at narrow empty space with gas between surface of biological object and an electrode The form of lighting depends on an emission properties of object The discharge current is proportional to speed of electrons:

The author makes the generator for GDV with the following parameters:

output voltage 0..25 kV, lindering of impuls 10 mks, frequency of impulses 10..300 kHz

The information parameters of GDV-images are enthropy and fractal dimensions

Fractal dimensions:

where L is perimeter of «aura» and a is typical dimensions of pixel

Enthropy is presented as thermodynamic enthropy:  where g (r) is normalized function of «aura» radius

III                                      Conclusion

The article contains common principles of search after biological objects with use the method of gas-discharge vizualisa- tion (GDV)

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р