Диссертация (1025342), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Далее из набора вычисленных отсчетов автокорреляционнойфункции выбирается максимальное значение. Величина временной задержкимежду фрагментами сигнала, при которой формируется максимум АКФ (т.е.максимум идентичности фрагментов сигнала), и есть искомая величинапульсового интервала. Поскольку анализируемый сигнал обычно представляетсобой смесь полезного сигнала и шума, то за счет интегрирования сигнала впроцессе формирования АКФ повышается отношение сигнал-шум. Поэтому, содной стороны, чем больше интервал накопления сигнала при формированииАКФ, тем больше это соотношение. При этом исследуемые сигналы, как ужеупоминалось, можно рассматривать как квазипериодические процессы.AC( )T2T3TРис.
3.32.Типичный вид АКФ для квазипериодического сигналаКвазипериодичность сигнала приводит к тому, что с увеличением задержкиуменьшается высота пиков автокорреляционной функции и происходит ихрасширение (см. Рис. 3.32). По этой причине, с другой стороны, следуетуменьшать время накопления сигнала в процессе формирования АКФ. Такимобразом, существует компромисс между возможностью подавления уровня147шумов и возможностью отслеживания вариабельности периода СЦ.
Анализисследуемых в работе сигналов при помощи автокорреляционного метода показалхорошие результаты.Выводы к третьей главеВ главе были рассмотрены применяемые в исследовании методы цифровойобработки сигналов, в том числе методы первичной обработки, а также методыисследования частотно-временных и спектральных характеристик, внутреннейорганизациисигналов,представленныхсвоимивременнымирядами,математической статистики и моделирования и др. По результатам обзора данныхметодик и их апробации для анализа изучаемых исходных данных кровотокабыли сделаны выводы о степени их применимости, имеющихся недостатках и т.п.В частности, была выявлена большая информативность методов вейвлет-анализадля исследования частотно-временных характеристик сигнала в сравнении страдиционным Фурье-анализом, сделаны выводы о лучшей применимостивейвлет-анализа для анализа цифровых быстро изменяющихся сигналов,которыми являются изучаемые данные скорости кровотока; данная методикапозволяет исследовать особенности сигналов с учетом их временной локализации,наличие квазипериодичности особенностей и т.д.
В главе был приведен обзор ирезультаты апробации на имеющихся данных различных видов вейвлетов,среднестатистически хорошо зарекомендовавших себя во многих областяхисследований,атакжепредложенымодифицированныевейвлетысиспользованием атомарных функций. Кроме того, в главе обсуждаетсяприменение методов нелинейной динамики к исследованию изучаемых данных,обусловленное наличием нелинейной компоненты и множества циклов вдинамике флуктуаций давления и кровотока. В частности, для исследованиявнутренней организации временных рядов, которыми представлены сигналыкровотока, наличия в них признаков «долговременной памяти», самоподобия и148т.п.Сучетомособенностейвходныхданныхпроведенамодификацияобобщенного алгоритма Бенеттина для расчета показателя Ляпунова, с цельюдетектирования хаотических и шумовых нерегулярностей сигналов.
Также в главеобсуждаютсядеталипроизводительностиреализациирасчетов.Внекоторыхалгоритмовдляповышенияусловияхимеющихсяограниченийипоставленных в рамках работы задач были предложены новые алгоритмы:фазовогоанализа кривойавтокорреляционного метода.кровотокана основе кластерного анализа и149Глава 4. Методика поддержки принятия решений вдиагностике патологий сердечно-сосудистой системыРазработанные и реализованные в рамках работы методы анализа сигналовкровотока были апробированы и использованы в различных исследованиях и вклинике, в том числе, представлены в фундаментальных и научно-прикладныхисследованиях, например, в [20]. Для примера использования описанногочеловеко-машинного интерфейса в диагностике в данном разделе приводятсяданныеисследованияпоказанийнесколькихпациентовсразличнымидиагностированными патологиями ССС.4.1.
Пример исследования нормального кровотокаНорма. Для удобства и наглядности сравнения сначала приведем результатырасчетов для случая нормального коронарного кровотока. В качестве примеранеизмененного коронарного кровотока рассмотрим случай удаления небольшойвнутрисердечнойопухоли–миксомы–располагавшейсянахордетрикуспидального клапана, выявленной при диспансерном обследованииуженщины пятидесяти двух лет с нормальной контрактильной функцией миокардабез сопутствующей клапанной либо коронарной патологии.
В ходе операции наоткрытомсердцепосредствомэпикардиальногоультразвуковогодатчиказарегистрировали скорость кровотока в передней межжелудочковой ветви левойкоронарной артерии (далее – ПМЖА), в огибающей ветви левой коронарнойартерии (далее – ОА), в правой коронарной артерии (далее – ПКА) и в заднеймежжелудочковой ветви правой коронарной артерии (далее – ЗМЖВ ПКА).Увидеть эти сигналы, разбитые на фазы, можно на Рис.
4.1,а,б,в,г. Арасчетные значения параметров и скоростных характеристик данных сигналовотображены в Таблице 5.150абв151гРис. 4.1.Сигналы неизмененного коронарного кровотока:а - ПМЖА, б - ОА, в - ПКА, г - ЗМЖВ ПКАТаблица 5.Пример расчета показателей и скоростных характеристик неизмененногокоронарного кровотокаПоказательСредняяинтегральнаяскорость (расчет завсе циклы) Vср, см/сСредняяинтегральнаяскорость Vср, см/сМаксимальнаяинтегральнаяскорость Vint_max, см/сМаксимальнаясистолическаяскорость Vs_max, см/сМаксимальнаядиастолическаяскорость Vd_max, см/сПМЖАОАПКАЗМЖВ ПКА31,29731,31734,29318,47331,538 +/0,60731,504 +/1,56734,827 +/1,33518,648 +/0,98845,277 +/0,93448,721 +/0,58749,437 +/0,37735,746 +/1,07841,012 +/1,92739,825 +/1,27845,614 +/1,52623,580 +/4,88145,277 +/0,93448,721 +/0,58749,437 +/0,37735,746 +/1,078152ПоказательСредняясистолическаяскорость Vs_avg, см/сСредняядиастолическаяскорость Vd_avg, см/сПульсационныйиндекс ПИСистолодиастолическийкоэффициент СДКИндексрезистивности ИРИндекс подъемапульсовой волныИППВИндекс ускоренияИУ, см/с2Общий VTI, смСистолический VTIs,смДиастолическийVTId, смОтношениесистолическогообъема крови кдиастолическомуVTIs/VTIdЧССПостроеннуюПМЖАОАПКАЗМЖВ ПКА25,047 +/0,68823,738 +/1,86130,180 +/2,4518,539 +/1,95035,218 +/0,77737,185 +/1,16937,407 +/0,89722,698 +/1,1370,7910,1970,8180,7662,0751,2102,1252,0290,5180,1740,5290,50724,7338,53317,6155,8120,7680,7841,2111,77322,197 +/0,3355,995 +/0,23116,202 +/0,43722,064 +/0,9696,598 +/0,58115,466 +/0,40424,757 +/0,4608,069 +/0,18316,688 +/0,40410,524 +/0,6631,908 +/0,4418,617 +/0,5320,371 +/0,0220,426 +/0,0280,484 +/0,0150,223 +/0,05684818487АКФиисходныесигналыкровотокавзаднеймежжелудочковой ветви правой коронарной артерии (далее – ЗМЖВ ПКА) иогибающей артерии (далее – ОА) неизмененного коронарного кровотока можновидеть на Рис.
4.2.153абРис. 4.2.Исходный сигнал (сверху) и АКФ (снизу) сигналов нормального кровотока:а – ЗМЖВ ПКА, б – ОАа154бвРис. 4.3.Эксперимент с лучевой артерией: а - исходный сигнал кровотока, б - снижениекровотока во время сокращения, в - сигнал кровотока после расслабления кистиЭксперимент. Для лучшего понимания значения систолической компрессиисосудов сердца и других механизмов регуляции коронарного кровотока,рассмотрим следующий весьма наглядный эксперимент.
В ходе регистрациидопплеровскимвысокочастотнымдатчиком(16 МГц)сигналакровотока(исходное состояние – на Рис. 4.3,а), обращает на себя внимание значительноеснижение скорости кровотока в приносящей лучевой артерии во времямышечногосокращения(Рис. 4.3,б)ипоявлениенехарактернойдля155периферического кровотока временной диастолической составляющей послерасслабления кисти (Рис. 4.3,в).
Основные расчетные параметры и показателитакже отображены в Таблице 6.Таблица 6.Показатели и расчетные характеристики кровотока в эксперименте с лучевойартериейПоказательСредняя интегральнаяскорость (за все циклы)Vср, см/сСредняя интегральнаяскорость Vср, см/сМаксимальнаяинтегральная скоростьVint_max, см/сМаксимальнаясистолическая скоростьVs_max, см/сМаксимальнаядиастолическая скоростьVd_max, см/сСредняя систолическаяскорость Vs_avg, см/сСредняя диастолическаяскорость Vd_avg, см/сПульсационный индексПИСистоло-диастолическийкоэффициент СДКИндекс резистивности ИРИндекс подъема пульсовойволны ИППВИндекс ускорения ИУ,см/с2Общий VTI, смСистолический VTIs, смДиастолический VTId, смИсходноВ кулаке кровотока нетКулак разжат9,8632,21733,07310,003 +/- 0,8082,244 +/- 0,42733,381 +/- 2,38439,151 +/- 2,4306,549 +/- 1,30943,611 +/- 1,54239,151 +/- 2,4306,549 +/- 1,30943,611 +/- 1,54211,373 +/- 2,0803,996 +/- 0,57343,176 +/- 2,02915,733 +/- 0,8472,935 +/- 1,00536,443 +/- 2,0224,136 +/- 0,9801,726 +/- 0,21831,109 +/- 2,7782,8181,8140,87447,4545,5912,2340,9790,8210,55222,41221,83829,3241,4960,2260,6178,238 +/- 0,7486,215 +/- 0,6462,023 +/- 0,4801,886 +/- 0,2770,899 +/- 0,2850,987 +/- 0,10127,705 +/- 2,43312,578 +/- 0,91915,126 +/- 1,564156ПоказательОтношениесистолического объемакрови к диастолическомуVTIs/VTIdЧССИсходноВ кулаке кровотока нетКулак разжат3,355 +/- 1,2270,929 +/- 0,3540,835 +/- 0,0406765694.2.
Пример исследований патологического кровотокаВ качестве примеров диагностики патологии рассмотрим аортальный стеноз (данные пациента с дегенеративным инволюционнымкритическим клапанным стенозом устья аорты, кальцинозом 3-4 ст.,гемодинамической стенокардией, ИБС и нестенозирующим атеросклерозомкоронарных артерий и БЦА и после протезирования аортального клапана); гипертрофическуюкардиомиопатию(данныепациентасГКМПсобструкцией выходного тракта ЛЖ, критическим субаортальным стенозом,гемодинамическойстенокардиейимитральнойитрикуспидальнойнедостаточностью III ст., и после трансаортальной и трансмитральнойсептомиоэктомии,протезированиямитральногоклапанаишовнойаннулопластики трикуспидального клапана по Де-Вега); аортальную недостаточность (данные пациента со вторичным подострыминфекционнымэндокардитомдвухстворчатогоаортальногоклапана,аортальной недостаточностью III ст. и относительной трикуспидальнойнедостаточностью, и после операции по протезированию аортальногоклапана и пластики трикуспидального клапана).157абв158гРис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
