LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів


Головна Медицина. Медичні науки → Математична модель ритмічного біосигналу в задачах фотоплетизмодіагностики

23

Міністерство освіти і науки України
Тернопільський державний технічниЙ університет імені Івана Пулюя





Млинко Богдана Богданівна


УДК 681.518.3




МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ РИТМІЧНОГО БІОСИГНАЛУ

В ЗАДАЧАХ ФОТОПЛЕТИЗМОДІАГНОСТИКИ



01.05.02 - Математичне моделювання та обчислювальні методи






Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук







Тернопіль – 2003



Дисертацією є рукопис.


Робота виконана в

Тернопільському державному технічному університеті імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки України


Науковий керівник

доктор фізико-математичних наук,

професор Марченко Борис Григорович,

Інститут електродинаміки НАН України,

провідний науковий співробітник


Офіційні опоненти:

доктор технічних наук,

професор Мандзій Богдан Андрійович,

Національний університет "Львівська політехніка",

директор інституту телекомунікацій, радіоелектроніки та радіоелектронної техніки, завідувач кафедри теоретичної радіотехніки та радіовимірювань


доктор фізико-математичних наук,

професор Сопронюк Федір Олексійович,

Чернівецький національний університет
імені Юрія Федьковича, завідувач кафедри математичних проблем управління і кібернетики


Провідна установа:

Вінницький державний технічний університет, Інститут автоматики, електроніки та комп'ютерних систем управління, факультет функціональної

електроніки та лазерної техніки, кафедра лазерної та

оптоелектронної техніки, м. Вінниця


Захист відбудеться "19" грудня 2003 р. о 11 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради К 58.052.01 в Тернопільському державному технічному університеті імені Івана Пулюя, 46001, м.Тернопіль, вул. Руська, 56.


З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя, 46001, м.Тернопіль, вул. Руська, 56.


Автореферат розісланий "18" листопада 2003 р.


Вчений секретар спеціалізованої
вченої ради К 58.052.01
кандидат фізико-математичних наук Шелестовський Б. Г.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність теми. Математичні моделі, у яких враховуються основні фізичні властивості досліджуваного процесу, дозволяють доцільно будувати і процедури вимірювання, і методи обробки даних. Тому актуальним завданням для забезпечення ефективної роботи систем діагностики є обгрунтування математичного опису (моделі) сигналу, який би узгоджувався із властивостями об'єкту досліджень та розв'язуваними задачами.

Процеси функціонування органів, тканин людини та кровонаповнення є взаємозв'язаними і визначаються станом судинного русла. З метою його діагностики застосовують різні інструментальні методи дослідження, серед яких важливе місце займає фотоплетизмографія (ФПГ) - метод діагностики стану живих тканин організму за показниками кровонаповнення, що грунтується на реєстрації у часі ритмічних змін оптичної густини тканин, обумовлених серцевими скороченнями.

Значний вклад у розвиток методів математичного моделювання та аналізу біомедичних сигналів і систем внесли відомі вчені: М.М.Амосов, П.К.Анохін, Н.Вінер та ін. Зокрема, математичному моделюванню та аналізу ФПГ-сигналів присвячена значна кількість наукових праць А.Десової, С.Павлова, С.Маркова, В.Логвінова та ін. При математичному моделюванні ФПГ-сигналів використовують два основних підходи: детермінований і стохастичний. Детерміновані математичні моделі ФПГ-сигналів мають обмежені можливості стосовно опису реальних сигналів, оскільки не враховують їх стохастичної природи (випливає із фізичних властивостей породження сигналу). Відомі стохастичні моделі ФПГ-сигналів є неповними, не дозволяють описувати властивості (ймовірнісні характеристики) досліджуваного періодичного процесу вцілому і не відображають фізичних закономірностей формування ФПГ-сигналів (модель, яка враховувала б специфіку породження ФПГ-сигналу, уможливила б вивчення безпосереднього взаємозв'язку між особливостями протікання процесів взаємодії світла з кров'ю та інформативними ознаками). Результатом такого стану справ є наявність низки нерозв'язаних технічних задач вимірювання, автоматизованого аналізу (при аналізі таких сигналів не враховується їх природна властивість - ритмічність) та інтерпретації досліджуваних сигналів, тобто по причині відсутності відповідної моделі - відсутні методи та відповідне програмне забезпечення, які б давали можливість отримувати об'єктивну оцінку стану судин. Саме модель є базою для розробки алгоритмів опрацювання даних з метою виявлення інформації, необхідної для прийняття рішень, інтерпретації отримуваних результатів.

Наведені аргументи вказують на актуальність модифікації (створення та дослідження нових обчислювальних методів і алгоритмів) існуючих технічних систем, які забезпечують отримання відомостей про стан досліджуваного об'єкту ФПГ-методом, з метою підвищення їх ефективності. Для цього потрібна нова математична модель сигналу, яка б дала можливість усунути вказані недоліки.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Напрямок дисертаційного дослідження пов'язаний із загальним напрямком наукової роботи кафедр комп'ютерних наук та біотехнічних систем Тернопільського державного технічного університету ім. Івана Пулюя, де його виконано. Тематика дисертаційної роботи пов'язана із наступними науковими держбюджетними темами, у яких дисертантка брала безпосередню участь: ДІ 72-97 "Система екологічного та медичного моніторингу довкілля", номер ДР 0197U004549; ДІ-94-02 "Інформаційні технології статистичного аналізу і прогнозу ритмічних сигналів і їх застосування для оптимізації управління енергонавантаженнями", номер ДР 0102U002297.

Мета і задачі дослідження. Метою даного дисертаційного дослідження є обгрунтування математичної моделі, розробка методів аналізу та імітаційного моделювання ФПГ-сигналу для потреб діагностикина