2023
Постійне посилання на фонд
Переглянути
Перегляд 2023 за Назва
Зараз показуємо 1 - 20 з 36
Результатів на сторінці
Налаштування сортування
Документ Відкритий доступ Intelligent pulmonary noise recorders(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Vysoczka, Olena V.; Glamazdin, Volodymyr V.; Kryvenko, Olena V.; Lutsenko, Vladyslav I.; Lutsenko, Iryna V.; Shubny, Oleksandr I.; Popova, Kira V.; Babakov, Mykhaylo F.The schemes for using the simplest single-channel device for wireless recording of lung noise on a smartphone and a microcontroller based four-channel device for simultaneous recording of lung noise in different parts of the patient's chest and outside his chest are developed in this paper. Prototypes of such devices, combined with microphones using auxiliary equipment was made. Trial recordings of lung noises and wireless transmission to the smartphone were made. It is shown that the use of byte format of recording with a frequency of 8 kHz is sufficient to provide the required dynamic range for further analysis of the noise. The device is mounted in a lightweight plastic housing that can be attached to the patient's clothing and allows long-term (up to 24 hours) continuous monitoring of respiration. The autonomy of its operation is ensured by the presence of a lithium-ion battery, with the ability to charge from any source of 5V DC, such as from a USB port from a PC or from a charger of a smartphone. The transmission of data of monitoring is wireless using Bluetooth. Obtained: structural and schematic diagrams of single and multi-channel sensors for electro-auscultation of the lungs with a wireless data transmission channel, which opens up new opportunities for the creation of automated single-channel and multi-channel systems for diagnosing the condition of the lungs. It is concluded that the created single and multi-channel sensors in their technical capabilities fully meet the needs of automated systems for diagnosing the condition of the lungs by acoustic noise.Документ Відкритий доступ Metasurface design for determination of protein concentration in enzymatic reaction mixture(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Kuznetsova, Kateryna S.; Eremenko, Zoya E.; Pashynska, Vlada A.; Martynov, Artur V.; Kulish, Serhii M.; Voloshyn, Yuliia A.In the paper a standard multiwell plate structure was utilized to determine the concentration of human serum albumin in water solutions and enzymatic reaction mixtures. This study marks the first application of the multiwell plate structure as a resonant metasurface unit cell through numerical simulation using the COMSOL Multiphysics software. By adjusting the operating parameters of the proposed multiwell plate (MWP) metasurface, resonance phenomena within the microwave range could be observed. The complex permittivity (CP) values of the tested solutions, obtained experimentally using the microwave dielectrometry method, were employed for the MWP metasurface modelling. The correspondence between the resonance frequency shifts of the MWP metasurface and the changes in CP values of the tested solutions was demonstrated. For the convenience of the protein concentration determination, the concentration calibration graph was proposed. Our approach enables the detection of protein concentration in the reaction mixture after 60 minutes duration of the enzymatic reaction course. The study demonstrated the customization of metasurface dimensions to enable interaction with electromagnetic waves at specific frequencies. The availability of standard multiwell plates in different sizes allows for testing solutions across various frequency ranges.Документ Відкритий доступ New mathematical models of the spread of viral infections(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Lutsenko, Vladislav; Luo, Yiyang; Visotska, Olena; Lutsenko, Iryna; Krivenko, Olena; Babakov, Mykhaylo; Klymenko, Viktoriia; Popova, Kira; Nguyen, Xuan AnhThe subject and purpose of the work - the COVID-19 pandemic - has so far affected almost all countries of the world and sharply reminded of the need for further research on many aspects of viruses. An attempt to use classical approaches to describe the mechanisms of transmission and spread of this infection and the related methods of carrying out sanitary and preventive measures turned out to be ineffective. Nowadays, the creation of models of new viral infection has acquired particular relevance, allowing one to explain the features of its course observed in practice and to propose a mathematical description of the mechanism of its spread. Methods and methodology of work. The theory of probability and mathematical statistics, numerical modeling tools for solving systems of ordinary differential equations describing the spread of a viral infection are used. Results of work. A lego model for describing the structure of a compound viral infection is proposed, which makes it possible to explain the possibility of recurrent disease and the presence of several waves of it. Estimates of the probability of disease and mortality from the number of fragments of lego infection were obtained. The need to comply with special sanitary and hygienic measures to reduce the likelihood of severe disease and mortality is indicated. Using compartment models, a system of equations has been proposed to describe the dynamics of the spread of a new coronavirus infection COVID-19, which takes into account the presence of the latent period of infection, as well as the possibility of additional infection in a medical institution.Документ Відкритий доступ Using the peltier effect for intravascular cooling of donor organs(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Zabilo, Yaroslav; Shlykov, Vladyslav; Vovianko, SvitlanaThis work is devoted to the problem of perfusion preservation of donor organs under conditions of controlled cooling. For the purpose of cooling is promising to use the Peltier effect. In particular, the Peltier effect is one method of cooling that can be used to preserve and transport organs from donors to recipients. One of the advantages of using the Peltier effect is that this method does not require the use of additional liquid coolers, which allows you to avoid potential problems related to contamination of organs or disruption of their structure. In addition, cooling by means of the Peltier effect is quite efficient and can be controlled by changing the electric current. A separate problem is the development of the design of the intravascular cooling system to preserve the viability of the organ intended for transplantation, taking into account its characteristics. The developed insulated container with cooling system has good thermal insulation. To evaluate the efficiency of the cooling system, the calculation of cooling losses was carried out. According to the performed calculations, for cooling the solution with which the donor organ is perfused, it is advisable to use Peltier elements, that possible to develop a compact and inexpensive system for viability of donor organs. The use of such a system increases the viability of transplants, reduces the probability of ischemic and ischemic-reperfusion injuries accompanying the process of donor organs preservation.Документ Відкритий доступ Utilization of gas discharge in alternating current for the detection and stimulation of biologically active points(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Oliinyk, V. P.; Voloshyn, Y. A.; Kulish, S. M.; Zinchenko, O. M.; Oliinyk, V. M.Acupuncture belongs to the non-pharmacological methods of Eastern medicine and it is a form of alternative reflexotherapy. In modern medicine, aside from needle therapy, other forms of acupuncture have gained recognition, such as electroacupuncture, laser and light acupuncture, magnetopuncture, thermopuncture, and high-frequency puncture. The effectiveness of treatment using these methods significantly depends on accurately locating the biological active points (BAP) and selecting the influencing factor. Therefore the research aim is to simplify the search for BAP on the human skin and transition to the mode of electroacupuncture stimulation. The research subject involves the processes of the gas discharge occurrence and luminescence upon contact with a sensor in the area of a biological active point. The research topic revolves around applying the properties of gas discharge under alternating current for electroacupuncture means. Research findings: A review of common acupuncture methods has been conducted, and the electro-physical peculiarities of BAP have been noted. To localize the positions of BAP, the luminescence of a gas discharge sensor in an alternating electric current circuit is proposed. The sensor enters an identification state when the search electrode makes contact with areas of the skin possessing lowered electrical resistance, a characteristic of these points. Equivalent circuitries of gas discharge currents have been constructed. At low frequencies, the use of an indifferent electrode is proposed, allowing the discharge current to flow to the search electrode. The equivalent circuit for high-frequency currents demonstrates the possibility of gas discharge occurrence in the sensor through displacement currents. For operation at high frequencies, the sensor can be designed in the form of a cylindrical glass bulb with a conical search tip, containing an internal metallic electrode and filled with inert gas. Two stimulation modes for BAP using gas discharge currents have been envisaged – lowfrequency and high-frequency. In the former, the low-frequency range of 1…150 Hz is used, while the latter involves amplitude modulation of high frequencies (0.01…1 MHz) with a low-frequency signal. Effective stimulation current values can go up to 1 mA. An additional influencing factor in the BAP area is the broad-spectrum electromagnetic radiation of the gas discharge plasma in the visible, infrared, and radio frequency ranges. Estimated power values and spectral density of emission in the 60…70 GHz range correspond to the concept of information-wave therapy. The device structure was developed,which utilizes a gas discharge on alternating current for locating and stimulating biological active points. The main components of the device are an alternating voltage generator and a manipulator. The generator enables operation in both low-frequency and high-frequency modes, with adjustable amplitude, frequency, modulation depth, and harmonic oscillations output voltage. The key component of the manipulator is the gas discharge sensor, which simultaneously functions as an indicator of BAP location and performs stimulation. Other elements of the manipulator ensure the safety and usability of the device. Conclusion: The conducted research confirms the feasibility of constructing a straightforward device for locating, identifying, and therapeutically influencing biological active points on the patient's skin surface. A specialized gas discharge sensor serves as a logical element, indicator, and influencing factor. The application of the proposed technical solution expands the potential of acupuncture treatment methods, though it requires appropriate medical validation.Документ Відкритий доступ Альтернативні методи оцінки безпечності косметичної продукції на основі in vitro моделей(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Дронько, Лілія Миколаївна; Луценко, Тетяна МиколаївнаКеруючись новими нормативними вимогами, що введені 7-ою поправкою до Регламенту Європейського парламенту та Ради Європейського Союзу № 1223/2009 «Про косметичні засоби» дослідники в галузі косметичної промисловості зобов’язані розробити та оцінити альтернативні стратегії тестування, такі як аналізи in vitro, підходи in silico для токсикологічних аналізів та досліджень ефективності косметичних продуктів та косметичних інгредієнтів. Як наслідок, Європейський центр перевірки альтернативних методів (ECVAM) затвердив список валідованих клітинних моделей in vitro для прогнозування безпеки та токсичності косметичних інгредієнтів. Ці моделі є ефективними та альтернативними інструментами для подолання обмежень досліджень на тваринах in vivo, в звязку з слідуванню принципу 3R. Оскільки всі дослідження, що проводяться на тваринах є жорстокими по відношенню до піддослідних тварин, під час яких вони зазнають страждань і гинуть. Проте досі існують методики, що не мають альтернативи серед in vitro методик. У цьому огляді представлено основні альтернативні моделі in vitro, які використовуються в тестах безпеки косметичних продуктів, що зосереджені на сенсибілізації шкіри, роз’їданні шкіри, подразненні шкіри та поглинанні шкірою. Також наведено огляд використання 3Д технологій, які є перспективним для оцінки токсичності речовин, що містяться в косметиці, особливо для аналізу токсичності повторних доз, для якого наразі немає альтернативних методів in vitro. Проте ці технології, потребують доопрацювання і проведення перевірки та прийняття регуляторними органами як ефективний метод. Для досягнення цієї перевірки знадобиться співпраця між дослідниками, регуляторними організаціями та промисловістю. Для українського ринку косметичних продуктів робота над альтернативою in vivo дослідженням, які передбачають використанням лабораторних тварин, також являється важливим та перспективним напрямом. Таке як відбувається гармонізація нормативного законодавства України з законодавством Європейського Союзу, і введення в дію вимог технічного регламенту щодо косметичної продукції передбачається в серпні 2024 року.Документ Відкритий доступ Аналіз плазмідної карти векторної системи експресії нативного білка pYES2 і перспективи застосування у фармацевтичній біотехнології(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Решетняк, Людмила Расулівна; Коломієць, Ангеліна АланівнаЗ появою атомно-силових скануючих зондових мікроскопів із високим розрішенням з'явилися нові можливості аналізу змін на молекулярному рівні структурної організації життя, що виникають під час розвитку патологічних процесів і є їх фундаментальною основою. Результати досліджень молекулярних механізмів виникнення і розвитку багатьох патологій сприяли пошуку нових терапевтичних мішеней, розробці нових стратегій і підходів до лікування. Стала можливою детекція багатьох генних, геномних і епігеномних порушень, що майже завжди супроводжуються наявністю кількісних та/або якісних дефектів кінцевих продуктів експресії (протеїнів), а отже виникла потреба у заміщенні таких дефектних продуктів з метою лікування. На відміну від традиційних методів молекулярної біології сучасні технології синтезу генів дозволяють отримати майже будь-яку ДНК-конструкцію, зберегти час та ресурси. Синтетичні продукти відрізняються більш високим рівнем експресії, більшою стабільністю і якістю, оскільки проходять жорсткий контроль методом повного секвенування кінцевих продуктів із майже 100% «читабельністю» сконструйованих послідовностей. Висока якість кінцевих продуктів-протеїнів має особливе значення для фармацевтичної біотехнології оскільки дозволяє отримати високоякісні і високоафінні субстрати, такі як аналоги інсулінів із регульованим за тривалістю профілем дії, аналоги людського глюкагоноподібного пептида-1, аналоги соматотропного гормону тощо. Для отримання продуктів експресії сконструйованих генів використовуються векторні системи експресії нативного білка, за допомогою яких відбувається перенос інформації за схемою «ДНК – РНК – білок». Використання векторних систем експресії білка дозволяє налагодити виробництво великих об'ємів фармпрепаратів протеїнової структури із попередньо заданою конструкцією шляхом модифікування генетичного апарату мікроорганізмів- продуцентів, що не супроводжується особливими вимогами до культивування та дозволяє значно скоротити час на виробництво. У даній роботі проведено аналіз плазмідної карти сучасного вектора системи експресії білка pYES2.Документ Відкритий доступ Вибір системи електроживлення активних імплантованих пристроїв(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Фелді, Діана Андріївна; Козяр, Василь ВасильовичМедична практика широко використовує активні імплантовані пристрої для підтримки або заміни певних функцій організму. Проте, основною проблемою лишається термін функціонування таких пристроїв, який визначається енергоємністю джерела живлення. При закінченні строку дії джерела енергії потрібне хірургічне втручання для заміни пристрою або його батареї. Потреба в частій підзарядці робить пацієнта залежним від зовнішнього джерела живлення (підзаряджаючого пристрою) і обмежує пацієнту життєвий простір та вільне пересування. Для усунення цієї проблеми пропонується використовувати енергію, що генерується тілом людини. Енергія, яку виробляє людський організм, розподіляється на теплову, механічну та електричну. Найбільш перспективною є трансформація кінетичної енергії. Для версифікації джерел і гарантування надійності енергопостачання імплантованих пристроїв доцільно комбінувати використання кінетичної енергії тіла людини із додатковими системами перетворення і накопичення енергії. З огляду на це, пропонується система бездротового електроживлення активних імплантів, яка складається із сонячної панелі і ручного магнітно-електричного генератора, в якості первинних джерел, і літій-іонного акумулятора та іоністора, в якості накопичувачів енергії.Документ Відкритий доступ Використання глибоких нейронних мереж для порівняльного аналізу норми, пневмонії і COVID-19(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Юхимюк, Роман Юрійович; Шкепаст, Марко Вадимович; Настенко, Євген Арнольдович; Лінник, Микола Іванович; Давидович, Ілля Вікторович; Бабенко, Віталій ОлеговичРеферат – Пандемія COVID-19 мала глибокі соціально-економічні наслідки, що продовжують помітно впливати на сучасне суспільство. Вірусу властиві запальний характер, швидкі реплікація і трансмісія, та, переважно, враження легеневої тканини. Клінічний перебіг захворювання особливо небезпечний, оскільки воно швидко переходить від початкових, відносно доброякісних фаз до тяжких форм хвороби із низьким відсотком одужання пацієнтів. У зв’язку з цим виникає необхідність у швидких та автоматизованих методах діагностики, особливо для осіб, які проходять комп’ютерну томографію. Ціллю даної наукової роботи було підвищення точності та ефективності візуальної діагностики з використанням зображень комп’ютерної томографії шляхом застосування алгоритмів глибоких нейронних мереж. Корисність цих алгоритмів полягає ще й в тому, що вони слугують додатковим інструментом для лікарів, дозволяючи виявляти клінічно значущу інформацію, яка може бути неочевидною при спостереженні лише людиною. Нейронні мережі були обрані для дослідження завдяки їхньої здатності виконувати складний аналіз зображень та зберігати просторову інформацію. Крім того, їхня здатність навчатись на великих масивах даних та виявляти приховані закономірності останнім часом викликає значний інтерес з боку клінічного суспільства. Набір даних, що використовувався в дослідженні, містив 1192 зображення комп’ютерної томографії структур легень, розподілених наступним чином: 209 зображень належали пацієнтам з пневмонією, 581 – з COVID-19, і 402 – пацієнтам зі здоровими легенями, які слугували контрольною групою для виявлення значущих відмінностей в патологічних станах. Зображення були надані медичним персоналом ДУ «Національний інститут фтизіатрії і пульмонології імені Ф.Г. Яновського». Враховуючи, що набір даних включав три стани легень, задача дослідження була розділена на три підзадачі: порівняння норми і пневмонії, норми і COVID-19, та пневмонії і COVID-19. Подібна методологічна стратифікація дозволила більш детально розглянути унікальні характеристики кожного захворювання: наприклад, пневмонія часто характеризується наявністю консолідованих ділянок, в той час як при COVID-19 можуть спостерігатись більш дисперсійні помутніння у вигляді «матового скла». Для вирішення кожної підзадачі використовувались як автоенкодер, так і згорткова нейронна мережа, а потім проводилось порівняння їхньої ефективності.Документ Відкритий доступ Виявлення та класифікація пухлин молочної залози з використанням глибинного навчання(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Соколенко, Ольга Віталіївна; Данілова, Валентина АнатоліївнаЗа даними GLOBOCAN, рак молочної залози – це найпоширеніший вид раку серед всього населення. Серед жіночого населення він становить 24,5% від усіх випадків захворювання на рак та налічує 15,5% смертей від онкологічних захворювань. Для скринінгу на рак молочної залози найчастіше використовують мамографію. Тому проведення точного аналізу мамограм – це важлива, але складна задача. Правильність аналізу мамограм залежить від багатьох факторів: від досвіду лікаря, щільності молочних залоз, морфології та розташування пухлин. Тому для пришвидшення і покращення інтерпретації мамограм важливо використовувати комп’ютерні засоби аналізу мамограм, що допомагають у трактуванні зображення, прийнятті рішень щодо необхідності проведення додаткових обстежень та постановці діагнозу. Мета даної роботи – розробити систему для виявлення та класифікації пухлин молочної залози, засновану на глибинному навчанні. Для цього було використано модель YOLO- V4 для виявлення пухлин та модель Inception-V3 для класифікації пухлин відповідно до BI-RADS класифікації. У роботі було використаний набір даних INbreast, проведено його попередню обробку та поділено у співвідношенні 80/20 – 80% для навчання, 20% для тестування. В результаті навчання YOLO-V4 було отримано значення точності 93%, повноти 82% і mAP 86,6%; Inception-V3 – точність 82,61%, влучність 90%, повнота 78,26%.Документ Відкритий доступ Вплив НЧ-магнітних полів на клітни, тканини та органи людини(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Шликов, Владислав Валентинович; Вовянко, Світлана ІгорівнаУ роботі розглянуто основні підходи ряду авторів до аналізу електромагнітних процесів, що відбуваються в організмі людини на молекулярному та клітинному рівнях. Описано особливості впливу магнітного поля на органічні сполуки та біологічні системи. Сформульовано фундаментальні положення механізмів дії магнітного поля та їх теоретичні обґрунтування. Представлені резонансні ефекти поглинання в біологічних середовищах та перехідні процеси в них, що супроводжуються дисперсією діелектричних властивостей та провідності тканин. Наведено кілька магнітних включень у тканинах, що зумовлюють різну залишкову намагніченість ділянок тіла та різні електромагнітні спектри поглинання.Документ Відкритий доступ Гібридна система енергоживлення апарату «штучне серце»(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Олійник, Володимир Петрович; Теличко, Дар’я Вікторівна; Куліш, Сергій Миколайович; Волошин, Юлія АндріївнаПрикладом засобів які повністю або частково виконують функції природних органів людини є останні розробки апаратів «Штучне серце» (Total Artificial Heart, TAH) призначених для повної імплантації в організм людини. Для довготривалої роботи ТАН вважається перспективним використання бездротового черезшкірного електроживлення механічних і електронних складових. Такий підхід дозволяє зберегти захисні функції шкірного покриву. Але остаточного технічного рішення бездротового електропостачання до імплантованого пристрою потужністю 20…25 Вт не знайдено. Тому, актуальною проблемою довготривалого застосування TAH є вирішення задачі безперебійного енергоживлення імплантованого апарату. В роботі проведено аналіз сучасних підходів, що можуть бути використані при організації системи безконтактного енергоживлення апарату «Штучне серце». Вказано на пріоритет у розробці гібридної системи, до якої входять: засоби безконтактного енергоживлення на основі магнітно-резонансного зв’язку, мікроелектромеханічні перетворювачі та традиційні акумуляторні батареї. Базовою складовою є трансшкірна підсистема (TETS) передачі енергії шляхом електромагнітної індукції на резонансній частоті, що живиться від зовнішнього носимого акумулятора. Додаткове живлення цієї підсистеми забезпечують ретранслятори-передавачі підсистеми на основі магнітнорезонансного зв’язку (MRC), які розташовані в межах кімнати де перебуває пацієнт. Ще одним джерелом є мікроелектромеханічне електроживлення (MEM-EH), що перетворює механічну енергію фізичної активності людини в електричну. Таке рішення подовжує тривалість роботи акумулятора без мережевої підзарядки. Використання гібридної системи електроживлення дає можливість покращити надійність і довготривалість життєзабезпечення пацієнта з імплантатом «Штучне серце».Документ Відкритий доступ Дослідження альтернативного композитного матеріалу в конструкції зовнішніх протезів нижніх кінцівок людини(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Фирса, Сергій Ярославович; Тарасова, Лариса ДмитрівнаКомпозитні матеріали застосовуються в зовнішніх протезах нижніх кінцівок людини з різних причин. Зокрема досліджуються їхні фізичні та механічні властивості, що дозволяє створювати протези, які мають високу міцність, легкість та зручність в експлуатації. Одним з найбільш поширених композитних матеріалів, який використовується в зовнішніх протезах нижніх кінцівок, є карбонове волокно. Цей матеріал має високу міцність та легкість, що дозволяє створювати протези, які не тільки ефективні у функціональному відношенні, але й комфортні в експлуатації. Крім того, карбонове волокно має високу стійкість до зношування та корозії, що дозволяє збільшити термін експлуатації протеза нижньої кінцівки людини. Ще одним композитним матеріалом, який використовується в зовнішніх протезах нижніх кінцівок людини, є скловолокно, що схоже за властивостями до карбонового волокна, але є дещо менш міцним та жорстким. Також, скловолокно більш тривалий час зношується, ніж карбонове волокно, що робить його перспективним для створення протезів, які мають бути зносостійкими. У даній роботі були проведені фізико-механічні дослідження деталі зовнішнього протезу нижньої кінцівки людини. Дана деталь є аналогом до тих, які використовують наразі. Було продемонстровано відмінності між типами даної деталі, та залежність зміни фізико-механічних властивостей від кута намотки волокна.Документ Відкритий доступ Дослідження зносостійкості елементів пар тертя «метал (кераміка)/ надвисокомолекулярний поліетилен» для ендопротезів кульшових суглобів людини(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Беспалова, Олена Ярославівна; Дідковський, ТимофійЕндопротезування суглобів вважається найбільш ефективним і часто єдиним способом відновлення втраченої функції кінцівки. У світі щорічно здійснюється встановлення більш ніж мільйона ендопротезів кульшових і понад півмільйона ендопротезів колінних суглобів, крім того понад 100 тис. ревізійних ендопротезувань суглобів. Кількість пацієнтів, що потребують ендопротезування суглобів, неухильно зростає. Зокрема, дегенеративно-дистрофічні ураження кульшового суглобу на сьогоднішній день відносяться до найрозповсюдженіших захворювань і зберігають стійку тенденцію до подальшого зростання. Таким чином, для задоволення постійного попиту на велику кількість якісних ендопротезів суглобів необхідно постійно вдосконалювати характеристики цих медичних виробів. В роботі систематизовано ключові особливості дослідження зносостійкості ендопротезів кульшових суглобів людини, описані та стисло проаналізовані методики реалізації таких досліджень. Розглянуті як методики із застосуванням стендів-імітаторів, так і методики зі спрощеною схемою тертя, коротко викладені їх переваги та недоліки. В ході аналізу встановлено оптимальний варіант дослідження зносостійкості елементів пар тертя «метал (кераміка)/надвисокомолекулярний поліетилен» для ендопротезів кульшових суглобів, а саме: методику дослідження за схемою «площина/кільце». Дана методика забезпечує отримання необхідних контактних тисків, дозволяючи уникнути проведення складних і тривалих експериментів. Також в роботі викладено причини неможливості використання найбільш природних для людських суглобів біологічних рідин в якості робочої рідини при дослідженнях триботехнічних характеристик пар тертя «метал/надвисокомолекулярний поліетилен» на машинах тертя і стендах-імітаторах та обґрунтовано використання препарату «Артіфлекс хондро» в якості робочої рідини.Документ Відкритий доступ Досягнення й актуальні завдання біоматеріалознавства як перспективної галузі біомедичної інженерії в Україні(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Головко, М. В.; Архирей, М. В.з використанням бібліометричного аналізу оприлюднених у Національному депозитарії академічних текстів результатів наукових досліджень з біомедичної інженерії, що виконуються в 2017–2022 р.р. в установах Національної академії наук України та провідних вітчизняних університетах, здійснено огляд здобутків, узагальнено особливості організації, основні напрями та перспективи подальшої розбудови цієї галузі сучасних біотехнологій. Показано, що одним із пріоритетів вітчизняної біомедичної інженерії є біоматеріалознавство, що зумовлено значними потребами у новітніх матеріалів для реконструктивної хірургії, які зростають в умовах воєнного часу. Проаналізовано теоретичні та практичні здобутки нуково-дослідних установ НАН України як потужного інтегрального центру розв’язання актуальних проблем створення та використання сучасних біотехнологій на основі досягнень біології, фізики, хімії, матеріалознавства, генетики, медицини. Проаналізовано здобутки університетської науки з біоматеріалознавства та наголошено щодо її важливої ролі у формуванні нового покоління дослідників-фахівців у галузі біомедичної інженерії. Акцентовано увагу на зростанні значення прикладних досліджень, результатом яких будуть технології створення та використання новітніх біоматеріалів. Визначено необхідність удосконалення та оновлення лабораторної бази підготовки майбутніх фахівців з біомедичної інженеріїв, доцільність більш тісної інтеграції університетської та академічної науки як умови раціонально використовувати інтелектуальних і матеріальних ресурсів, задля отримання нових наукових результатів та включення студентської молоді в сучасний науково-дослідницький простір, врахування європейського досвіду організації досліджень шляхом створення науково-дослідних містечок, парків, кластерів, стартапів.Документ Відкритий доступ Експериментальний комплекс для дослідження нейрофізіологічних характеристик при різних формах тренування лучників(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Литвякова, Дарина Костянтинівна; Овчаренко, Ганна Романівна; Білошицька, Оксана КостянтинівнаВ роботі запропоновано інструментальній метод кількісної оцінки психологічної підготовки спортсменів, а особливо – стрільців, оскільки було помічено, що при бездоганній ззовні техніці виконання пострілу поставлені результати не досягаються. Безліч помилок психологічного характеру знайдено та описано у всіх видах спорту, проте лише за наявності об’єктивних методів діагностики можна говорити про точні вказівки та інструкції при підготовці спортсменів. До цих пір виявлення помилок такого роду залежало лише від тренерського досвіду та таланту. Для об’єктивізації виявлення помилок запропоновано використовувати ЕЕГ. При наявності чіткого алгоритму щодо аналізу та використання ЕЕГ в цілому кожен спортсмен зможе самостійно зрозуміти свої помилки. Та й невірне тлумачення буде більш малоймовірним. Крім того, вивчення ЕЕГ дає змогу більш глибоко зрозуміти процеси, що відбуваються в спортсмені в момент виконання пострілу. Це може відкрити нові напрями удосконалення техніки, що, в свою чергу, дасть принципово новий результат. В ході роботи було виконано візуальний аналіз ЕЕГ, домінуючих та субдомінуючих ритмів у стрільців, а також картування. Проведено аналіз вкладів ритмів з допомогою критеріїв Краскела-Уолліса та Манна-Уітні. На основі отриманих результатів дано чіткі методи визначення шістьох основних помилок в стрільбі з луку (зацілювання, підловлювання точки прицілювання, очікування пострілу, втрата концентрації, невідповідність перенесення уваги з алгоритмом та невірне виконання ідеомоторного тренування). Знайдено «мічені ритми», за допомогою яких можна контролювати проходження уявного тренування. Також виявлено домінантність дельта- та тета-ритмів, що говорить про глибоку зажуреність спортсмена у відчуття власного тіла, а не навколишнього світу. При цьому не виявлено впливу прицілювання на роботу мозку, що говорить про паралельність цієї дії основному алгоритму.Документ Відкритий доступ Експериментальні дослідження біофізичних характеристик біологічних тканин в процесі їх зварювання(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Худецький, Ігор Юліанович; Сніцар, Євген ВікторовичРеферат - Для якісного та безпечного проведення оперативних втручань з використанням сучасної термоелектрохірургічної апаратури необхідно постійно проводити її удосконалення, кореляцію режимів зварювання, розробку нового інструменту, що потребує великої кількості практичних досліджень. До останнього часу для таких досліджень використовували лабораторних тварин, що суттєво ускладнює їх проведення та збільшує вартість. Актуальним питанням є розробка методики, що зменшить кількість практичних дослідів над живими істотами без втрати якості, прискорить проведення та зменшить собівартість майбутніх розробок. У статті розглянуті шляхи оптимізації розробки електротермохірургічної апаратури шляхом застосування динамічного імітатора живих тканин. Однією з ключових характеристик живих тканин, які впливають на можливість зварювання, є їх імпеданс. Імпеданс в процесі впливу термоелектрохірургічної апаратури динамічно змінюється, і для коректної роботи імітатора необхідно зафіксувати динаміку даного процесу. Для вирішення даної проблеми розроблено та проведено експериментальне дослідження змін активного та реактивного опорів біологічних моделей під час впливу багатофункціонального термоелектрохірургічного апарату БТА-300 М1 у заданому часовому діапазоні, а саме від нуля до десяти секунд, що відповідає типовому впливу під час оперативних втручань. Запропоновано та розглянуто альтернативну методику проведення експериментів з термоелектрохірургічної апаратурою без використання, безпосередньо, живих тканин. Методика заснована на використанні розробленого динамічного імітатора живих тканин, який повторює процес пов’язаний зі зміною імпедансу в процесі електрозварювання. В основі імітатора розроблена теоретична модель еквівалентної схеми заміщення живих біологічних тканин різних типів та їх поведінки в умовах електротермічних впливів в процесі обробки та з’єднання - схема Худецького.Документ Відкритий доступ Згорткова нейронна мережа для сегментації судин сітківки ока(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Добровська, Людмила Миколаївна; Назарага, Ярослав РуслановичВажливе значення для постановки діагнозу при різних офтальмологічних захворюваннях відіграє дослідження, моніторинг та оцінка судин сітківки ока. Ідентифікація конкретних об’єктiв-патологій на зображеннях зводиться до розв’язання задач сегментації. Сегментація судин сітківки є ключовим кроком до точної візуалізації, діагностики захворювань ока, раннього лікування та планування хірургічного втручання. Саме тому важливою задачею є автоматизована сегментація судин сітківки. Мета даної роботи полягала у розробці програмного застосунку для сегментації зображень судин сітківки ока з використанням машинного навчання у вигляді згорткової нейронної мережі. Наразі найточнішими є нейромережеві методи сегментації, а саме методи на основі глибокого навчання. База знімків, яка використовувалась для дослідження, була взята з загальнодоступного набору даних DRIVE, що надає еталонні сегментації (маски) для кожного зображення, для половини з яких застосовано аугментацію. Це надає змогу обчислити оцінки продуктивності моделі. Під час першого етапу дослідження було встановлено, що наразі до найпоширеніших: 1) критеріїв, за якими кількісно можна оцінити якість сегментації, належать такі метрики: intersection over union; аccuracy; precision; sensitivity; specificity; F1-score; dice coefficient; loss function; 2) мереж, здатних виконувати сегментацію зображень, належать такі: FCN, SegNet, U-Net, FC-Densenet, E-Net, Link-Net, RefineNet, PSPNet. Для вирішення задачі сегментації зображень судин сітківки ока виконано порівняння вказаних мереж за точністю, перевагами та обмеженнями. Встановлено, що враховуючи точність, найкраще для вирішення вказаної задачі підходять мережі DeepLab, PSPNet, U-Net. Другий етап дослідження полягав у розробці програмного застосунку (ПЗ), порівнянні та оцінюванні показників якості відомих систем сегментації судин сітківки та розробленого ПЗ. Результатом дослідження є розробка ПЗ, який надає такі оцінки за метриками: accuracy=0.9452, sensitivity = 0.8991, specificity= 0.9468, dice= 0.8247. Ці показники якості отримано під час роботи розробленого ПЗ.Документ Відкритий доступ Зменшення втрат ліків при небулайзерній терапії(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Козяр, Василь Васильович; Вовянко, Світлана Ігорівна; Сетченко, Катерина ЮріївнаНебулайзери широко застосовуються при лікуванні захворювань дихальної системи. В медичній практиці і в побуті використовують інгалятори різних типів. Найпоширенішими є компресорні інгалятори постійної дії. Використання таких інгаляторів у пацієнтів різних вікових груп не становить труднощів. Вони не вимагають спеціальної підготовки для користування такими приладами. Основною перевагою інгаляційної терапії є постачання ліків у вигляді аерозолю безпосередньо в осередок запалення. При цьому виключається ефект першого пасажу лікарських засобів через печінку. Розміри аерозольних часток, які генеруються небулайзерами, лежать в широких межах, однак найбільше терапевтичне значення мають частки розміром 1–10 мкм. Робота інгалятора в постійному режимі не є економною. Відбуваються втрати ліків з-за періодичності вдихів. Як наслідок, подовжується термін лікування і зменшується його ефективність. Крім того, надходження аерозолю лікарських препаратів в оточуюче середовище може мати негативний вплив на сторонніх осіб у вигляді реакцій непереносимості. Ще один негативний наслідок – зростання вартості лікування. Для усунення зазначених недоліків інгаляторів постійної дії проведене, як приклад, удосконалення поширеної моделі інгалятора. Суть удосконалення – забезпечення роботи інгалятора в періодичному режимі, із змінами частоти дихальних циклів та співвідношення тривалості фази вдиху і видиху. Для цього використаний модуль Arduino Nano та сенсорна панель керування із відповідним програмним забезпеченням. Експериментальне випробування модернізованого інгалятора підтвердило ефективність застосованих технічних рішень.Документ Відкритий доступ Класифікація туберкульозних уражень легень методом позиційного голосування за даними компютерної томографії(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Матвійчук, Олександр; Настенко, Євген АрнольдовичУ дослідженні розглядається розробка процесу класифікації хіміочутливого та хіміорезистентного туберкульозу. Система що реалізує даний процес складається з двох етапів: відбору інформативного ансамблю ознак та навчання класифікатора. Відбір інформативного ансамблю ознак відбувається на зображеннях компʼютерної томографії легень за допомогою матриць текстурних характеристик. Отримані ознаки фільтруються методом клас орієнтованої селекції в інформативний ансамбль. Навчання класифікатора “Random Forest” відбувається на сформованому селекцією ансамблі. До методу голосування “Random Forest“ запропоновано покращення, яке оптимізує структуру та параметри функції голосування, та персоналізує сформований колектив голосуючих експертів .Дана система голосування збільшує точність класифікації на 5%, Система класифікації на виділених областях інтересу досягла точності у 88%. Результати демонструють ефективність реалізованого рішення при розв’язанні задачі класифікації типів ураження легень: «хіміочутливий», «хіміорезистентний».