Применение антиградиентных методов настройки параметров в системах анализа диагностических велоэргометрических сигналов

• Автор: Тушев, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 106 с. : ил.

Введение
Глава 1. Проблема обработки сигнала динамической ЭКГ. Подход к решению на основе антиградиентных методов настройки параметров систем

1.1 Принцип антиградиентной настройки параметров систем

1.2. Сравнение метода регистрации электрокардиограммы ЭКГ при динамической нагрузке на пациента велоэргометрия с регистрацией ЭКГ в спокойном состоянии

1.2.1. Методы проведения электрокардиографического исследования

1.2.2 Методы проведения динамического электрокардиографического исследования

1.2.3. Проблема дрейфа изолинии в велоэргометрии и пути его устранения

1.3. Проблема определения порога анаэробного обмена неинваивными методами

1.4 Выводы
Глава 2. Построение адаптивиых фильтров с использованием метода антиградиентной настройки параметров систем
2.1. Понятие адаптивных фильтров, их свойства и сравнение со стандартными цифровыми фильтрами
2.1.1. Основные понятия цифровых фильтров
2.1.2. Принцип адаптивной фильтрации
2.2. Пример применения адаптивного КИХ фильтра для подавления сетевой наводки
2.3. Автоматизация вычисления параметров электрокардиограммы
2.3.1. Методы аппроксимации сигналов
2.3.2 Автоматическое вычисление параметров электрокардиограммы.
2.4. Адаптивный фильтр верхних частей для велоэргометрии
2.4.1. Модель элекгрокардиосигнала
2.4.2. Расчет аналоговой передаточной функции для адаптивного фильтра
2.4.3. Расчет оптимальной амплитудночастотной характеристики для дискретного времени и выбор начальных значений параметров адаптивного КИХфильтра
2.4.4. Пример использования разработанных фильтров
2.5. Выводы
Глава 3. Разработка алгоритма определения порога анаэробного обмена антиградиентным методом настройки параметров системы велоэргометрических сигналов
3.1. Определение ЧСС по II стандартному отведению велоэргометрии.
3.1.1. Датчики для определения частоты сердечных сокращений ЧСС и частоты дыхания ЧД
3.1.2. Алгоритмы вычисления частоты сердечных сокращений и частоты дыхания
3.2. Определение ЧД по сигналу с датчика давления
3.3. Обобщенный метод наименьших квадратов для определения точек скачка производных сигналов дыхания и частоты сердечных сокращений
3.3.1. Метод наименьших квадратов для двух отрезков при фиксированной точке скачка производной
3.3.2. Метод наименьших квадратов для подвижной точки перегиба
3.3.3. Метод наименьших квадратов при подвижной абсциссе точки скачка производной
3.4. Определение порога ПАНО по антиградиентной настройки параметров системы
3.5. Выводы
Глава 4. Реалтзация методов обработки велоэргометрических сигналов антиградиентной настройкой параметров как программные модули для медицинского диагностического комплекса
4.1 Описание диагностического комплекса
4.2. Реализация адаптивного фильтра для велоэргометрии
4.3. Реализация метода определения порога анаэробного обмена антиградиентной настройкой параметров систем
4.4.Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы


Анализ литературных источников показал перспективность применения антиградиентных методов для задач проектирования и анализа диагностических систем, поскольку они имеют ряд преимуществ перед традиционными методами. Одной из областей, в которой перспективно применение рассматриваемых методов является анализ медицинских диагностических сигналов. В работе рассматривается метод регистрации электрокардиограммы ЭКГ при динамической нагрузке на пациента, называемый велоэргометрией. Подход к анализу велоэргометрических сигналов на основе антиградиентной настройки параметров применен к важным проблемам в велоэргометрии разработка и реализация адаптивных фильтров, и разработка неинвазивных методов обнаружения порога анаэробного обмена. Со середины XX века широкое распространение получили ЭКГисследования, проводимые в условиях мышечной работы на велоэргометрах с приспособлением, позволяющим регулировать величину нагрузок посредством произвольного изменения сопротивления вращению педалей. В связи с широким распространением персональных компьютеров в концу XX века и резкого увеличения возможностей цифровой обработки сигналов с их применением, велоэргометрия и смежные с ней методы получили новый импульс развития. В работе проводилось исследование возможности применения антиградиентных методов для обработки электрокардиографических сигналов при динамической нагрузке на пациента велоэргометрическая процедура диагностики. Первая рассмотренная задача состоит в разработке специального типа адаптивного фильтра для эффективного подавления низкочастотной помехи дрейфа изолинии при велоэргометрии, вторая задача связана с определением порога анаэробного обмена ПАНО по данным велоэргометрии. Обе задачи имеют важное практическое значение, так как увеличение достоверности анализа результатов измерений электрокардиографических сигналов позволит улучшить качество медицинского обслуживания населения и помочь врачу в диагностике заболеваний и выбора методов лечения. Целью диссертационной работы является разработка методов повышения достоверности анализа медицинских диагностических сигналов с использованием анти градиентной настройки параметров системы, обрабатывающей сигналы. Разработка методов проектирования адаптивных фильтров для велоэргометрии с настройкой параметров фильтра антиградиентным методом по критерию сохранения формы сигнала в фиксированном ограничивающем слое с целью эффективного подавления низкочастотной помехи. Реализация адаптивных фильтров по различным критериям минимизации функции ошибки с дополнительной обработкой сигналов для более качественного анализа велоэргометрического сигнала. Разработка неинвазивных методов обнаружения порога анаэробного обмена с целью профилактики сердечнососудистых заболеваний и проверки работоспособности мышечных клеток. Реализация программноаппаратного комплекса для оценки порога анаэробного обмена неинвазивными методами по изменению частоты сердечных сокращений и частоты дыхания. Практическая ценность и реализация результатов работы заключается в следующем в результате проведенных исследований в году был добавлен модуль цифровой адаптивной фильтрации для велоэргометрии в диагностический кардиологический комплекс ЭФКР4, который используется в ряде лечебных учреждениях Алтайского края в течении лет. Таким образом, проведенные исследования оказались важными для нужд практической медицины. Разработанный автором метод построения адаптивных фильтров был реализован в виде блока цифровой фильтрации для многофункционального диагностического комплекса ЭФКР4 и внедрен в 5 лечебных учреждениях, где используется данный комплекс. Результаты исследований докладывались на конференциях в Москве, Рязани, Томске и Барнауле. Постановка задач, способы решения, основные научные результаты принадлежат автору. По теме диссертации опубликовано работ, из них 2 журнальных публикаций, в т. ВАК для публикации основных результатов диссертаций. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы включающего наименований и приложений, изложена на 5 листах машинописного текст, содержит рисунков.