Автореферат (1025341), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Впервыепредложено использование метода вариации Аллана (ADEV) при определе3нии шумовых характеристик сигнала УЗ доплеровского измерителя СК. Выявлена корреляция показателей нелинейной динамики (показатель Хёрста) иADEV.3) Разработана модификация вейвлетов Котельникова-Шеннона на основе атомарных функций (АФ), позволяющая сократить вычислительную ресурсоемкость вейвлет-анализа сигналов биомедицинских приборов.4) Разработан алгоритм фазового анализа кривых кровотока с использованиемкластерного анализа и автокорреляционного метода, позволяющий разбитькривую СК на фазы (систола/диастола) при отсутствии синхронизирующихданных электрокардиограммы (ЭКГ), фонокардиограммы (ФКГ) и артериального давления (АД).5) Разработан алгоритм восстановления двумерной картины поля СК в сечениисосуда по измеренным профилям максимального кровотока в направленииУЗ сигнала, излучаемого одноэлементным доплеровским измерителем с узким лучом.Апробация работыОсновные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на V и VI Всероссийской школе-конференции по физиологии кровообращения (Москва, 2012, 2016); XII Международной научнопрактической конференции «Фундаментальные и прикладные исследования,разработка и применение высоких технологий в промышленности» (СанктПетербург, 2011); VIII, IX и X Международной конференции «Системное кровообращение, микроциркуляция и гемореология» (Ярославль, 2011, 2013, 2015);Всероссийском конкурсе научно-исследовательских работ студентов и аспирантов в области информатики и информационных технологий (Белгород,2012); 10th International Conference «Computer data analysis and modeling: theoretical and applied stochastics» (Minsk, Belarus, 2013); семинаре «Обсуждение проблем создания в России биосенсорных систем, используемых для лечения и непрерывной диагностики социально-значимых заболеваний» (Москва, 2013);Международной научно-практической конференции «Биотехнология и качество жизни» (Москва, 2014); II Международной заочной научно-практическойконференции «Теоретические и прикладные аспекты современной науки» (Белгород, 2014); Всероссийской научной школе-семинаре «Методы компьютернойдиагностики в биологии и медицине» (Саратов, 2014, 2015); 18th Conference ofthe European Society for Clinical Hemorheology and Microcirculation (Lisbon, Portugal, 2016), междисциплинарном семинаре «Экобионика» (Москва, 2017).Теоретическая и практическая значимость полученных результатовИспользование разработанных и модифицированных методов, алгоритмови методик ЦОС в ультразвуковой доплеровской флоуметрии представляетбольшой теоретический и практический интерес при анализе данных послеоперирования пациента для подтверждения положительной динамики лечения,интраоперационно и дооперационно для поддержки принятия решения о необходимости оперирования.
Результаты работы внедрены в экспериментальные4клинические исследования в НИИ общей патологии и патофизиологии(г. Москва), в Центре сердечно-сосудистой хирургии ГУЗ «Белгородская областнаяклиническаябольницаСв.Иоасафа»,НПФ«БИОСС»(г. Москва, Зеленоград). Положенные в основу диссертации разработки отмечены стипендией Правительства РФ (2012). Теоретические и практические результаты работы использованы при выполнении: НИР «Моделирование и цифровая обработка сигнала ультразвукового датчикакровотока с использованием методов нелинейной динамики и вейвлет-анализа»(РФФИ, № 13-08-12023). НИР по созданию экспериментального программно-аппаратного обеспечения вНПФ «БИОСС».Основные положения, выносимые на защиту1) Модифицированный алгоритм расчета старшего показателя Ляпунова для ВРна основе алгоритма Бенеттина и новый метод идентификации шумовых характеристик сигналов на основе вариации Аллана, применительно к сигналускорости кровотока, измеренного УЗ доплеровским измерителем СК.2) Алгоритмы дискретного и непрерывного вейвлет-анализа с применением модифицированных вейвлетов Котельникова-Шеннона на основе АФ.3) Алгоритм визуализации сигнала доплеровского датчика СК с восстановлением двумерной картины поля СК в сечении сосуда по измеренным профиляммаксимального кровотока в направлении УЗ сигнала, излучаемого прибором.4) Методика экспериментального исследования периферического и коронарного кровотока по данным только доплеровского измерителя, использующаякластерный алгоритм автоматизированного фазового анализа кривых СК иавтокорреляционный метод; программно-математическое обеспечение с человеко-машинным интерфейсом, реализующее разработанные и модифицированные алгоритмы цифровой обработки сигнала и обеспечивающее накопление базы данных и базы знаний, выявление направления формированиясистемы поддержки принятия решений в диагностике состояния ССС и кардиохирургии.ПубликацииОсновные научные и практические результаты диссертационной работыопубликованы в 24 печатных работах, в т.
ч. 4 статьи (из них 3 – в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК при Министерстве образования и науки РФ, 1 – в зарубежном издании, входящем в базы данных Scopus и Web of Science), 20 тезисов докладов в материалах и трудахнаучных конференций международного и российского уровня. Получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ «Программный комплекс обработки временных рядов при помощи методов нелинейнойдинамики и вейвлет-анализа» (№ 2014661986).
Принято участие в создании научного фильма «Коронарный кровоток» (ФГБУ «Мединформфильм», 2015г.).Личный вклад соискателя состоит в проведении теоретического анализа,5сборе и анализе исходных данных, разработке методики и алгоритмов обработки и визуализации данных УЗ доплеровского измерителя СК, непосредственном планировании и проведении экспериментов, обработке и интерпретациирезультатов, апробации результатов исследования, подготовке основных публикаций по выполненной работе.Структура работыДиссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и результатов, списка сокращений и условных обозначений, словаря терминов и списка использованной литературы.
Работа изложена на 203 страницахи содержит 61 рисунок. Список литературы включает 120 наименований.КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении дана общая характеристика диссертационной работы. Обоснована актуальность темы, раскрыты научная новизна и практическая значимость работы, приведены основные положения, выносимые на защиту. Описанаструктура диссертации, приведено ее краткое содержание.В первой главе обсуждается актуальность исследований, рассмотрено современное состояние отечественных и зарубежных разработок в данном направлении. Приведен подробный обзор литературы, посвященной исследованиям кровотока.
Описаны достижения в области разработки оборудования и методик снятия показаний для исследований, а также обработки данных и анализаполученных результатов. В заключительной части главы сформулированы основные цели и определены дальнейшие задачи исследования.Во второй главе приводится описание прибора, исследуемых исходныхданных, а также обсуждается принципиальная схема проведения экспериментапо снятию, оцифровке и сохранению показаний СК для дальнейшей обработки(Рис. 1). Контактный ультразвуковой измеритель устанавливается под углом70о к сосуду. Один из пьезоэлементов прибора «посылает» УЗ излучение, создаваемое генератором (8 или 16 МГц), в направлении исследуемого объекта, адругой – принимает излучение, отраженное от форменных элементов крови. Поэкранированному высокочастотному кабелю сигнал поступает в прибор, гдечерез усилитель попадает на вход компаратора, в который также подается исходный сигнал от генератора.
Оба эти сигнала сравниваются, обнаруженнаяразница этих сигналов, обеспечиваемая эффектом Доплера:( –наблюдаемая частота;– излучаемая частота; – скорость волн в среде;–скорость отражателя относительно среды;– скорость источника излученияотносительно среды), вновь проходит через усилитель и подается на динамик.Озвучивание сигнала возможно благодаря попаданию в звуковой спектр доплеровской разницы между исходным и отраженным излучением.
Далее сигналподается на вход фильтров высоких (ВЧ) и низких частот (НЧ), затем поступаетв частотомер, из которого попадает на монитор (осциллограф) и на регистратор,где происходит запись на информационный носитель.6Рис. 1. Принципиальная схема проведения экспериментаДля ЦОС программным комплексом производится процедура оцифровкисигнала. При этом сигнал поступает на аналогово-цифровой преобразователь(АЦП) с использованием однополюсного подключения. С АЦП оцифрованныйсигнал поступает на подключенный компьютер, где возможно сохранение полученных кривых кровотока.
При оцифровке сигнал записывается в виде числового ВР (в мВ). Далее выполняется цифровая обработка и анализ сигналов(гл. 3). Предлагаемаяметодика экспериментального исследования данных при помощи разработанныхи модифицированныхалгоритмов ЦОС СКпоказана на Рис. 2.В главе обсуждаются методы анализа исследуемых квазипериодических процессов и их специфические особенности, втом числе основныерассчитываемые количественные показатели кровотока, отличия коронарного кровотока от перифериРис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
