Инструментальные средства диагностики сердечно-сосудистых патологий на основе хаотических автоматов

• Автор: Ильин, Станислав Игоревич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 164 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР МЕТОДОВ АНАЛИЗА ХАОТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В БИОМЕДИЦИНСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ И КОНЦЕПЦИЯ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1.1. Анализ специфических свойств хаотических процессов.

1.2. Детерминированнохаотическое поведение биомедицинских систем

1.3. Методы анализа хаотических систем и явлений

1.4. Концепция диссертационной работы.

1.5. Выводы.

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АППАРАТ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАОТИЧЕСКИХ СИСТЕМ КАК ОСНОВЫ ДЛЯ АНАЛИЗА РЕЗУЛЬТАТОВ БИОМЕДИЦИНСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

2.1. Формализация хаотических процессов и явлений.

2.2. Анализ существующих оценок размерности топологических портретов странных аттракторов.
2.3. Модели хаотических систем, заданные в виде отображений
2.4. Классификация автоматов и их характеристики
2.5. Результаты системного анализа свойств кардиоритмограмм, отражающие хаотическую динамику поведения сердечнососудистой системы
2.6. Выводы
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ПОСТРОЕНИЯ ТРАЕКТОРНОЙ ПЛОТНОСТИ КАРДИОРИТМОГРАММЫ И ХАОТИЧЕСКОГО АВТОМАТА.
3.1. Обоснование информационной значимости кардиоритмограм для построения хаотических автоматов.
3.2. Алгоритмическая модель построения многомерных каркасов хаотических ритмограмм.
3.3. Метод и алгоритм построения траекторной плотности в многомерном фазовом пространстве.
3.4. Метод и алгоритм построения хаотического автомата.
3.5. Выводы
ГЛАВА 4. МЕТОД, АЛГОРИТМ И ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА СИМУЛЯЦИИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ХАОТИЧЕСКОГО АВТОМАТА И РЕЗУЛЬТАТЫ ВЕРИФИКАЦИИ.
4.1. Разработка метода и алгоритма симуляции функционирования хаотического автомата
4.2. Описание разработанного программного обеспечения.
4.3. Результаты верификации разработанного программного продукта на основе экспериментальных данных.
4.4. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В главе показан метод и алгоритм построения хаотического автомата, разработана его продукционная модель, что открывает пути его использования в качестве инструментального средства построения виртуальных персональных моделей сердечно-сосудистой системы человека. Таким образом, в третьей главе решены вторая и третья задачи диссертационного исследования. В четвертой главе создан метод и алгоритм симуляции функционирования хаотического автомата, разработан программный продукт и приведены результаты его верификации. Приводятся результаты разработки архитектуры программных средств в составе системы принятия диагностических решений. Разработаны программные средства системы поддержки принятия диагностических решений при сердечно-сосудистых патологиях и осуществлена верификация программных средств для диагностики инфаркта миокарда и стенокардии. Показатель качества дифференциальной диагностики инфаркта миокарда по контрольной группе составляет 0,, а стенокардии - 0,, класс «другие» - 0,. В главе приведено описание, назначение и взаимодействие модулей разработанного на основе предлагаемых методов и алгоритмов программного продукта. Описаны входные и выходные данные, рассмотрены процедуры обработки профаммного продукта. Таким образом, в четвертой главе решены четвертая и пятая задачи диссертационного исследования. В заключении приводятся основные результаты диссертационного исследования. В приложениях приводятся листинги разработанного программного продукта. В данной главе рассматриваются основные принципы и положения хаотической динамики, проводится обзор подходов к исследованию систем с хаотическим поведением и динамики порождаемых ими временных рядов, к числу которых относятся системы и органы человека. Приводятся основные модели детерминировано-хаотических систем и концепция диссертационной работы. Понятие хаоса относится к теории динамических систем. Различные природные объекты, абстрагируясь от их конкретной физической природы, можно рассматривать как динамические системы, если можно указать набор величин, называемых динамическими переменными и характеризующих состояние системы таких, что их значение в любой последующий момент времени получаются их исходного набора по определенному правилу. Это правило называют оператором эволюции системы [5]. Выделяют два класса динамических систем - консервативные и диссипативные. Для диссипативных систем характерно то, что режим динамики, возникающий в системе, предоставленной самой себе в течение длительного времени становится не зависящим от начального состояния. Множество точек в фазовом пространстве диссипативной системы, посещаемых в установившемся режиме, называется апрактором. Одним из важнейших достижений теории динамических систем можно считать открытие хаотической динамики. Возникновение хаоса кажется на первый взгляд не совместимым с определением динамической системы, подразумевающей возможность однозначного предсказания конечного состояния по исходному. На самом деле противоречия нет. В хаотическом режиме сколь угодно малая неточность в задании начального состояния системы быстро нарастает во времени, так что предсказуемость становится недостижимой на достаточно больших интервалах времени. Такого рода режимы характеризуются нерегулярным, хаотическим изменением динамических переменных во времени. В фазовом пространстве диссипативных систем им отвечают странные аттракторы -сложно устроенные множества, демонстрирующие все более тонкую структуру на разных уровнях ее разрешения []. Развитию хаотической динамики предшествовал широкий фронт работ и открытий в различных областях науки. Так большое влияние на развитие данной отрасли науки оказали работы М. Хенона, А. JI. Больцмана, Дж. Биргофа, А. М. Ляпунова, А. Н. Колмогорова [], в области статистической физики, работы A. A. Андронова, Ю. И. Неймарка, A. B. Гапонова-Грехова [] в области радиофизики и электроники, работы Э. Лоренца Л. Д. Ландау в области гидродинамики. С конца -х годов прошлого столетия проводятся исследования возможности применения достоинств теории динамического хаоса для изучения поведения организма в целом как сложной нелинейной системы. Проводимые исследования выявили хаотическую природу поведения электронной активности мозга и сердца.