ОПИСАНИЕ
Программный комплекс «Программное обеспечение работы аппаратно-программных решений бионических роботизированных экзо-устройств MIO на основе поверхностной электромиографии (sEMG)» (далее — ПО) представляет собой специализированное инструментальное средство для приёма, визуализации, регистрации, обработки и анализа многоканальных сигналов поверхностной электромиографии в реальном масштабе времени. ПО разработано для интеграции с аппаратно-программными решениями бионических роботизированных экзо-устройств серии Mio и предназначено для обеспечения их калибровки, настройки и клинико-диагностического сопровождения.
В программном обеспечении реализован единый интегрированный режим работы, включающий:
- Мониторинг в реальном времени: одновременное отображение восьми каналов sEMG сигнала с частотой обновления 20 кадров/с, гистограмма уровней активности («эквалайзер») и график спектральной плотности мощности (FFT) для выбранного канала.
- Регистрация данных: непрерывная запись «сырых» сигналов в структурированные CSV файлы с автоматическим формированием имени на основе идентификатора пациента и временных меток (Timestamp, UnixTime).
- Анализ и постобработка: загрузка сохранённых записей, навигация по данным, выделение участков, автоматический расчёт статистических параметров (RMS, максимальная амплитуда) для каждого канала.
- Диагностика качества сигнала: автоматическое детектирование обрыва электрода (Lead Off) с визуальным оповещением.
- Генерация отчётов: формирование структурированных документов в формате Microsoft Word (.docx), содержащих сводные таблицы числовых параметров, мини графики временного сигнала и спектра, сравнительные гистограммы активности каналов.
- Гибкая настройка: конфигурирование цветовых схем, частоты дискретизации, временных окон отображения, пороговых значений через системный реестр или конфигурационные файлы.
СОСТАВ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА
ПО построено по модульной архитектуре с многопоточной обработкой данных и включает следующие функциональные компоненты:
- Главный контроллер приложения (AMC): координация работы всех подсистем, управление жизненным циклом, обработка высокоуровневых команд.
- Модуль подключения и приёма данных (SerialWorker): работа с COM портом в отдельном потоке, парсинг бинарного протокола (заголовок 0xAA 0×55) от микроконтроллера ESP32.
- Модуль визуализации (PlotManager): управление кольцевым буфером данных, обновление графиков восьми каналов с поддержкой автоматического и фиксированного масштабирования.
- Модуль записи данных (DataExporter): формирование CSV файлов с добавлением меток времени, сохранение на диск, автоматическое именование.
- Модуль анализа и статистики: расчёт RMS, максимальной амплитуды, обработка выделенных фрагментов сигнала.
- Модуль спектрального анализа (FFT Module): выполнение быстрого преобразования Фурье с оконной функцией Хэмминга, построение частотного спектра.
- Модуль проверки сигнала (Lead Off Detection): непрерывный мониторинг амплитуд и выдача предупреждений при нарушении контакта электродов.
- Модуль генерации отчётов (ReportGenerator): создание документов MS Word с таблицами, мини графиками и сравнительной гистограммой.
- Модуль журналирования (JournalManager): ведение локального журнала операций и сохранённых записей.
- Модуль просмотра записей (CsvViewerWindow): загрузка архивных CSV файлов, навигация, анализ и экспорт.
Программное обеспечение реализовано на языке Python с использованием библиотек PyQt6, PyQtGraph, NumPy, PySerial и функционирует под управлением 64 разрядных операционных систем Windows 10/11.
ПРИМЕНЕНИЕ
Программный комплекс обеспечивает полный цикл работы с sEMG сигналами от сбора данных до формирования клинического отчёта и может использоваться в следующих областях:
- Клиническая диагностика и реабилитация
- Объективная оценка мышечной активности у пациентов с двигательными нарушениями, последствиями инсульта, травмами опорно двигательного аппарата.
- Настройка и калибровка бионических экзо устройств Mio для персонализированной реабилитации.
- Мониторинг эффективности восстановительного лечения на основе количественных показателей ЭМГ.
- Спортивная медицина и функциональная диагностика
- Анализ мышечного утомления, выявление дисбалансов и асимметрий у спортсменов.
- Контроль техники выполнения упражнений с биологической обратной связью.
- Научные исследования и разработки
- Фундаментальные исследования в области нейрофизиологии, биомеханики и нейрореабилитации.
- Тестирование новых алгоритмов обработки биосигналов и прототипов бионических устройств.
- Протезирование и ортезирование
- Оценка миоэлектрической активности для управления активными протезами и ортезами.
- Адаптация и настройка систем управления на основе реальной мышечной активности пользователя.
- Образовательные программы
- Демонстрация принципов регистрации и анализа биопотенциалов в курсах по биомедицинской инженерии, медицинской информатике, реабилитологии.
- Практические занятия по обработке сигналов и управлению роботизированными устройствами.
ПРИОБРЕТЕНИЕ
Стоимость программного обеспечения составляет 50 000 руб.
По вопросам приобретения обращаться по электронной почте: cnti@samsmu.ru
ДОКУМЕНТЫ НА ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Описание функциональных характеристик программного обеспечения(PDF, 193 КБ)
Инструкция по установке(PDF, 335 КБ)
Инструкция по эксплуатации(PDF, 1,1 МБ)
