Анализ и разработка методов и алгоритмов эффективной обработки ультразвуковой доплерографической информации, содержащей периодические структуры

• Автор: Автушенко, Кирилл Игоревич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 123 с. : ил.

Оглавление

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Глава I.Обзор современного состояния методов и средств обработки

доплерографической информации

1.1.Основные средства и методы ультразвуковой доплерографии

1.1.1.Биофизические основы ультразвуковой допплерографии

1.1.2.Методы получения догшерографических сигналов

1.1.3.Обобщенная структурная схема ультразвукового доплсрографа

1.2.Методы анализа доплерографических сигналов с периодическими

структурами
.З.Задача определения частоты сердечных сокращений по результатам донлерографического обследования.
1.3.1.Сердечная деятельность и е патологии.
1.3.2.Вариабельность сердечного ритма.
1.3.3.Клиническое приложение
.ЗАОсобенности определения ЧСС по результатам допплерографии
1 АПостановка задачи диссертации.
Выводы по главе 1
Глава 2.Исслсдование применимости методов цифровой обработки сигналов для обработки доплерографической информации
2.1.Анализ методов цифровой фильтрации.
2.2.Применение автокорреляционного анализа при обработке доплерографической информации
2.3.Методы анализа сигналов с амплитудной модуляцией.
2.3.1.Основы амплитудной модуляции
2.3.2.Демодуляция АМсигнала
2.4.Метод выбора параметров фильтра
Выводы по главе 2
Глава 3.Разработка алгоритма определения периодов
следования структур
3.1.Декомпозиция задачи определения периодов следования структур
3.2.Анализ способов решения подзадач.
3.2.1 .Выделение полезного сигнала
3.2.2.Выделение фрагмента сигнала.
3.2.3.Определение периода структур на фрагменте.
3.3.Алгоритм определения периодов следования структур
Выводы по главе 3
Глава 4.Исследование и программная реализация алгоритма, соответствующего методу эталонного удара
4.1.Разработка имитационной модели алгоритма.
4.1.1 .Выбор типа модели
4.1.2.Разработка структуры и реализация имитационной модели.
4.2.Исследование алгоритма с помощью имитационной модели.
4.2.1 .Оценка точности алгоритма
4.2.2.Исследование помехоустойчивости алгоритма.
4.2.3.Исследование быстродействия алгоритма и его сравнение с алгоритмом, реализующим метод надпороговых интервалов.
4.3.Оценка вычислительной сложности алгоритма.
4.4.Программная реализация алгоритма
Выводы по главе 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Литература


Достоверность полученных результатов подтверждается соответствием результатов теоретического анализа и проведенных экспериментов, в сочетании с корректным применением методов математического моделирования и цифровой обработки сигналов, а также соответствием результатов практического применения алгоритма с результатами работы образцового фетального монитора фирмы «Сономед». Практическая ценность работы заключается в том, что основные положения, выводы и рекомендации диссертации ориентированы на создание программно-аппаратного обеспечения для портативного прибора ультразвуковой диагностики. Проведенные исследования и полученные результаты составляют теоретическую основу моделирования и построения программных комплексов ультразвукового догшерографического мониторирования. Результаты исследования доведены до конкретных алгоритмов, методик и программных средств. Личный вклад автора. Результаты исследования современных методов анализа доплерографических сигналов с периодическими структурами. Предложенный метод выбора параметров цифровых фильтров, применяемых для подавления шумов в доплерографических сигналах. Разработанный метод определения периода структур в доплерографическом сигнале по его фрагменту. Разработанный алгоритм определения периода структур в доплерографическом сигнале на примере задачи определения ЧСС плода. Имитационная модель алгоритма в среде МаНаЬ. Оценки точности, вычислительной сложности и помехоустойчивости разработанного алгоритма, полученные с помощью имитационной модели. Реализация полученных результатов. НИОКР по проекту № “Разработка и изготовление прототипа фетального кардиотокографа”, являющейся результатом государственного контракта, заключенного фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (фонд Бортника) и ООО «Бипульс». Все работы по программной реализации алгоритма определения периодов структур в доплерографическом сигнале проводились при непосредственном участии автора. Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе МГИЭТ на кафедре ИПОВС и в разработках ООО «Бипульс», что подтверждается актами о внедрении и свидетельством о регистрации программного продукта. Метод определения значения временных интервалов периодических структур в доплерографическом сигнале. Формализованное представление предложенного метода. Алгоритм определения периодов в доплерографическом сигнале (на примере обработки сигналов ультразвуковой доплерографии сердцебиения плода). Результаты экспериментальных исследований, моделирования и апробации материалов диссертационной работы. Апробация работы и публикации. Зеленоград, МИЭТ - апреля г. Всероссийская молодежная конференция «Электроника - » (Зеленоград, МИЭТ 5-7 сентября г. Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - » (Зеленоград, МИЭТ - апреля г. III международная научно-техническая конференция «Инфо-коммуникационные технологии в науке, производстве и образовании (Инфоком - 3)» (Кисловодск, 1-5 мая г. По результатам исследований опубликовано печатных работ, в том числе 9 без соавторов. Одна работа опубликована в журнале, рекомендованном ВАК. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из наименований и приложения, состоящего из 3 частей. Работа изложена на 1 странице и содержит таблиц и рисунков. Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются цель и задачи исследования, научная и практическая значимость работы, рассматривается структура диссертации и взаимосвязь отдельных глав. В первой главе проводится описание предметной области и рассматриваются общие вопросы, связанные с определением периодичности выраженных структур доплерографического сигнала. Рассматривается задача диагностики и оценки вариабельности сердечного ритма и основные методы ее решения. Рассматриваются современные методы анализа сигналов с периодическими структурами и делаются выводы о возможности применения указанных методов для определения параметров сигналов ультразвуковой доплерографии. Во втором главе рассматриваются методы цифровой фильтрации сигналов, анализируются различные классы цифровых фильтров с точки зрения эффективности их применения для решения задачи определения периодов структур.