Институт прикладной математики им. М. В. Келдыша Российской академии наук Москва, Россия

Аннотация. Разработан комплекс программ для компьютерного моделирования многоканальных временных рядов, регистрируемых в различных экспериментах по изучению электромагнитных полей, порождаемых человеческим телом. В качестве моделей приборов могут быть использованы наборы координат и направлений магнитных энцефалографов нескольких типов, электроэнцефалографов и магнитных кардиографов. Для изучения мозга человека в качестве моделей головы используются магнитно-резонансные томограммы, для изучения сердца используется модель тела в виде полупространства с плоской границей. Источники размещаются в модельном пространстве, для них решается прямая задача в физической модели, соответствующей используемому прибору. Для магнитного энцефалографа и электроэнцефалографа используется модель эквивалентного токового диполя в сферическом проводнике, для магнитного кардиографа используется модель эквивалентного токового диполя в плоском проводнике или модель магнитного диполя. Для каждого источника задается временная зависимость и вычисляется многоканальный временной ряд. Затем производится суммирование временных рядов от всех источников и добавляется шумовая компонента. Программа состоит из трех модулей: модуля ввода-вывода, расчетного модуля и модуля визуализации. Модуль ввода-вывода отвечает за загрузку моделей приборов, моделей головного мозга и параметров источников поля. Расчетный модуль отвечает за непосредственный расчет поля и преобразование координат между индексной системой и системой головы. Модуль визуализации отвечает за изображение модели мозга, положения источников поля, графического представления амплитудно-временной зависимости источников поля и рассчитанных значений суммарного поля. Разработан интерфейс пользователя. Программный комплекс обеспечивает: интерактивное размещение источников поля в пространстве головы или тела; редактирование амплитудно-временной зависимости; пакетную загрузку большого количества источников; моделирование шумов; моделирование малоканальных планарных магнитометров различных порядков, с заданием формы прибора, количества датчиков и их параметров. Рассмотрены магнитные и электрические поля, производимые источниками в зонах мозга, ответственных за обработку речевых стимулов. Полученный многоканальный сигнал может использоваться для тестирования различных методов анализа данных и планирования экспериментов.

Ключевые слова: магнитная энцефалография, электроэнцефалография, магнитная кардиография, модели приборов, модели экспериментального пространства, модели источников, решение прямой задачи, моделирование временных рядов.