В данной статье рассматривается процесс разработки АПК (аппаратно-программного комплекса) двухкамерного МР-совместимого (совместимого с процедурой магнитно-резонансной томографии) ЭКС (электрокардиостимулятора) в программной среде AllFusion Process Modeler.
В данной статье рассматриваются следующие задачи:
– Описание принципа работы АПК двухкамерного МР-совместимого ЭКС
– Разработка и описание этапов работы АПК
– Разработка структурной схемы разрабатываемого АПК
– Создание и описание модели в программной среде AllFusion Process Modeler.
– Описание процессов функциональной диаграммы
– Описание стрелок функциональной диаграммы
– Разработка диаграмм декомпозиции
Описание управления АПК электрокардиостимулятора
Внутреннее устройство кардиостимулятора, регистрирующее ЭКГ-сигнал, записывает его в блок памяти кардиостимулятора. Затем полученный ЭКГ-сигнал переходит в блок обработки данных, формирующий отчет об состоянии ЭКГ. Отчет поступает в блок хранения данных, откуда его можно загрузить на ПК с помощью программатора, и блок подстройки работы ЭКС под физическую нагрузку (блок частотной адаптации ЭКС). Параллельно акселерометр регистрирует физическую активность пациента и также загружает данные в блок подсторойки работы ЭКС под физическую нагрузку. Далее принимается решение о кардиостимуляции электрическим импульсом [1].
Система также имеет блок подстройки ЭКС под МРТ. Существует возможность включения и отключения (возврата к предыдущей конфигурации программных параметров) режима МР-совместимости при помощи программатора. Измененные настройки вводят ЭКС в режим асинхронной стимуляции. Это позволяет обеспечить безопасную работу устройства в магнитно-резонансной среде даже в случае перегрузки микропроцессора. Также снижается риск индуцированной нежелательной сердечной стимуляции. После процедуры МРТ настройки ЭКС также через программатор возвращают в стандартный режим работы.
Разработка функциональной диаграммы (IDEF0)
Вначале построения модели в программной среде AllFusion Process Modeler была создана контекстная диаграмма (Диаграмма 1), представляющая всю систему в виде одного блока «Управление биотехнической системой имплантируемого электрокардиостимулятора» и дуг, изображающих все основные внешние связи моделируемой системы. Диаграмма декомпозиции, полученная в результате разбиения контекстной диаграммы на отдельные активности, выявляет полный набор подфункций, каждая из которых представлена как блок, границы которого определены интерфейсными дугами. Рассмотрим подробнее каждую из полученных диаграмм [2].
– Диаграмма 1 — функциональная диаграмма (рисунок 2);
– Диаграмма 2 — декомпозиция функциональной диаграммы 1 (рисунок 3);
– Диаграмма 3 — декомпозиция блока «Постройка работы ЭКС под МРТ» (рисунок 4);
– Диаграмма 4 — декомпозиция блока «Подстройка работы ЭКС под физическую нагрузку» (рисунок 5).
В таблице 1 показано описание функциональной диаграммы (диаграмма 2).
Таблица 1
Описание функциональной диаграммы (диаграмма 2)
|
Процессы |
Описание |
|
1. Блок обработки ЭКГ-сигнала |
Производится обработка ЭКГ-сигнала, считанного с биообъекта: — Вычисление QRS-комплекса; — Вычисление амплитуды R-зубца; — Вычисление величины временных промежутков между QRS-комплексами. |
|
2. Подстройка работы ЭКС под физическую нагрузку |
Происходит сравнение обработанного ЭКГ-сигнала и данных о физической активности пациента, полученных с акселерометра, с нормальными показателями сердца в условиях покоя либо активности. Формируется ответ о наличии патологии в работе сердца. |
|
3. Генерация и передача электрического импульса БО |
Опираясь на данные, полученные с предыдущего блока, происходит электростимуляция биообъекта в случае наличия патологии в работе. |
|
4. Подстройка работы ЭКС под МРТ |
Перед проведением МТР настройки ЭКС меняются с помощью программатора. ЭКС вводится в асинхронный режим стимуляции. После МРТ настройки ЭКС также с помощью программатора перепрограммируются в стандартный режим работы. |
|
5. Формирование отчета о состоянии ЭКГ на ПК |
Отчет о состоянии ЭКГ поступает в блок хранения данных, откуда может быть считан на ПК для дальнейшей работы кардиолога с ним. |
Рис.2. Диаграмма 1 — функциональная диаграмма
Рис. 3. Диаграмма 2 — декомпозиция функциональной диаграммы 1
Рис. 4. Диаграмма 3 — декомпозиция блока «Постройка работы ЭКС под МРТ»
Рис.5. Диаграмма 4 — декомпозиция блока «Подстройка работы ЭКС под физическую нагрузку»
ВЫВОДЫ
Был описан принцип работы аппаратно-программного комплекса двухкамерного МР-совместимого ЭКС, разработана функциональная блок-схема АПК и сформулированы основные ее функции. На основании функциональной блок-схемы АПК и сформулированных функций разработана модель АПК, выполненная в программной среде AllFusion Process Modeler.
По методу IDER0 была разработана одна контекстная диаграмма и три диаграммы декомпозиции. Приведено описание функциональных процессов и стрелок, изображённых на этих диаграммах. Разработанные диаграммы являются основой для дальнейшей разработки АПК двухкамерного МР-совместимого ЭКС, т. е. служат наглядным пособием для написания программы, которая и представляет собой АПК.
Литература:
- ГОСТ 31212–2003 Электрокардиостимуляторы имплантируемые. Общие технические требования и методы испытаний
- Р 50.1.028–2001 Информационные технологии поддержки жизненного цикла продукции. Методология функционального моделирования
1
