Zastosowanie sztucznych sieci neuronowych do wyznaczania chwilowej objętości wyrzutowej pneumatycznej protezy serca

• Autorzy: Grad L. , Murawski K. , Pustelny T. , Murawska M.

Warianty tytułu

EN

Application of Artificial Neural Network to Determine the Stroke Volume of Pneumatic Prosthesis Heart

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono zastosowanie sztucznej sieci neuronowej do budowy sensora. W pracy rozwiązywane jest zadanie polegające na określeniu chwilowej objętości wyrzutowej krwi z komory krwistej pneumatycznej pozaustrojowej protezy serca. Badanie przeprowadzono na wytworzonym modelu protezy. Model składał się z komory pneumatycznej, membrany i komory powietrznej. W zrealizowanym eksperymencie membranę obserwowano kamerą w paśmie bliskiej podczerwieni. Obraz membrany poddano przetwarzaniu przez sztuczną sieć neuronową. Jej zadanie polegało na wyznaczeniu zależności występującej między widokiem (kształtem) membrany a chwilową objętością wyrzutową obserwowaną w układzie pomiarowym. Artykuł przedstawia strukturę użytej sztucznej sieci neuronowej, proces uczenia i testowania, układ pomiarowy oraz wyniki badań.

EN

The paper presents the use of artificial neural network in sensors application. The task is to determine the stroke volume of the blood chamber of heart prothesis. The tests were performed on the model of chamber of pneumatic prosthesis heart. In the considered task the surface of membrane is observed by a camera that works in the near-infrared band. Artificial neural network was used to determine the relationship between the real views of membrane and stroke volume. In the article the artificial neural network learning process and results of research are presented.

Słowa kluczowe

PL

sztuczne sieci neuronowe; objętość wyrzutowa; sztuczne serce

EN

artificial neural networks; stroke volume; artificial heart prosthesis

• Wydawca: Instytut Teleinformatyki i Automatyki, Wydział Cybernetyki, Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Przegląd Teleinformatyczny
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 4, Nr 1-2 (41)
• Strony: 3--16
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., il., rys., wykr.

Twórcy

autor

Grad L.

• Instytut Teleinformatyki i Automatyki, WCY, WAT, ul. Gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

autor

Murawski K.

• Instytut Teleinformatyki i Automatyki, WCY, WAT, ul. Gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

autor

Pustelny T.

• Katedra Optoelektroniki, Politechnika Śląska, ul. Akademicka 2, 44-100 Gliwice

autor

Murawska M.

• Instytut Organizacji i Zarządzania, WCY, WAT, ul. Gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

Bibliografia

• [1] http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news,398439,polskie-sztuczne-serce-sojusz-medycyny-nauki-i-techniki.html (dostęp 25.04.2015).
• [2] GAWLIKOWSKI M., PUSTELNY T., KUSTOSZ R., The methods of physical parameters measurement regarding the heart supporting automation. European Physical Journal: Special Topics, vol. 154, no. 1, 71, 2008. DOI: 10.1140/epjst/e2008-00519-0.
• [3] SARNA J., KUSTOSZ R., WOŹNIEWSKA E., GONSIOR M., JAROSZ A, SZYMAŃSKA K., D. HANSEL, E. KRZAK, Program „Polskie Sztuczne Serce” Sojusz Medycyny, Nauki i Techniki. Epigraf, Zabrze, 2013.
• [4] PUSTELNY T., KONIECZNY G., OPILSKI Z., GAWLIKOWSKI M., Układy pomiarowe dla pulsacyjnych pomp wspomagania serca ReligaHeart – Układ pomiaru ruchu membrany. W: Polskie protezy serca, opracowanie konstrukcji, badania kwalifikacyjne, przedkliniczne i kliniczne. Epigraf, Zabrze, 2013, s. 22-36.
• [5] SOBOTNICKI A., MOCHA J., CZERW M., GIBIŃSKI P., GACEK T., PAŁKO T., Metody pomiaru istotnych parametrów biomedycznych w protezie serca oraz ich techniczna implementacja. W: Polskie protezy serca, opracowanie konstrukcji, badania kwalifikacyjne, przedkliniczne i kliniczne. Epigraf, Zabrze, 2013, s.283-333.
• [6] OPILSKI Z., KONIECZNY G., PUSTELNY T., GACEK A., KUSTOSZ R., GAWLIKOWSKI M., Noninvasive acoustic blood volume measurement system for the POLVAD prosthesis. Bulletin Of The Polish Academy of Sciences Technical Sciences, vol. 59, no. 4, 2011. DOI: 10.2478/v10175-011-0053-7.
• [7] GIBINSKI P., KONIECZNY G., MACIAK E., OPILSKI Z., PUSTELNY T., Acoustic device for measuring instantaneous blood volume in cardiac support chamber i.e. pneumatic heart assist driving chamber, has sensor supporting heart in openings, and audio amplifier connected with volume unit of blood-cell support. Patent Number(s): PL394074-A1.
• [8] KONIECZNY G., PUSTELNY T., Preliminary Research of an Optical Sensor for Measurements of the Blood Chamber Volume in the POLVAD Prosthesis, Acta Physica Polonica A, vol. 122, 2012, pp. 962-965.
• [9] KOMOROWSKI D., GAWLIKOWSKI M., Preliminary Investigations Regarding the Blood Volume Estimation in Pneumatically Controlled Ventricular Assist Device by Pattern Recognition. Computer Recognition Systems 2, Advances in Soft Computing 45, 2007, pp. 558-565.
• [10] GAWLIKOWSKI M., PUSTELNY T., KUSTOSZ R., The methods of physical parameters measurement regarding the heart supporting automation. Eur. Phys. J. Special Topics 154, 2008, pp. 71-76.
• [11] KONIECZNY G., PUSTELNY T., MARCZYŃSKI P., Optical Sensor for Measurements of the Blood Chamber Volume in the POLVAD Prosthesis - Static Measurements. Acta Phys. Pol. A, vol. 124, 2013, pp. 479-482.
• [12] http://www.przetargi.egospodarka.pl/263017_Dostawa-sztucznych-komor-sercadla-UCK-w-Gdansku_2011_2.html, (dostęp 15.04.2015)
• [13] Program Polskie Sztuczne Serce. Wydanie specjalne – rezultaty programu. Biuletyn, wyd. nr 7, kwiecień 2013. http://www.polskiesztuczneserce.pl/biuletyny/b7.pdf. (dostęp 11.04.2016)
• [14] KAPIS A., CZAK M., KUSTOSZ R., GAWLIKOWSKI M., Nowy pozaustrojowy system wspomagania serca ReligaHeart EXT. W: Polskie protezy serca, opracowanie konstrukcji, badania kwalifikacyjne, przedkliniczne i kliniczne. Epigraf, Zabrze, 2013, s. 22-77.
• [15] JÓŹWIK K., OBIDOWSKI D., REOROWICZ P., KŁOSIŃSKI P., WITKOWSKI D., WAJMAN T., BUJOK W., KAPIS A., KUSTOSZ R., Wykorzystanie metod numerycznych w konstrukcji układu przepływowego pozaustrojowej pompy wspomagania serca ReligaHeart EXT. W: Polskie protezy serca, opracowanie konstrukcji, badania kwalifikacyjne, przedkliniczne i kliniczne. Epigraf, Zabrze, 2013, s. 78-128.
• [16] SZUBER A., KAPIS A., KUSTOSZ R., JÓŹWIK K., WITKOWSKI D., OBIDOWSKI D., REOROWICZ P., KŁOSIŃSKI P., GŁOWACKI M., GAWLIKOWSKI M., GONSIOR M., Polska mechaniczna zastawka dyskowa typu MOLL przeznaczona do stosowania w pulsacyjnych pompach wspomagania serca ReligaHeart EXT. W: Polskie protezy serca, opracowanie konstrukcji, badania kwalifikacyjne, przedkliniczne i kliniczne. Epigraf, Zabrze, 2013, s. 129-154.
• [17] JANICZAK K., KOŚCIELNIAK-ZIEMNIAK M., RELIGA G., KUSTOSZ R., GONSIOR M., ŚCIGAŁA P., CZINGON M., GAWLIKOWSKI M., Badania biologiczne pomp wspomagania serca ReligaHeart EXT. W: Polskie protezy serca, opracowanie konstrukcji, badania kwalifikacyjne, przedkliniczne i kliniczne. Epigraf, Zabrze, 2013, s. 155-189.
• [18] CZAK M., DARŁAK M., KAPIS A., KUSTOSZ R., Rozwój konstrukcji sterowników systemu ReligaHeart. W: Polskie protezy serca, opracowanie konstrukcji, badania kwalifikacyjne, przedkliniczne i kliniczne. Epigraf, Zabrze, 2013, s.190-208.
• [19] OSSOWSKI S., Sieci neuronowe do przetwarzania informacji, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2000.
• [20] ŻURADA J., BARSKI M., JĘDRUCH W., Sztuczne sieci neuronowe. PWN, Warszawa, 1996.