Автореферат (1026107)
Текст из файла
На правах рукописиТатараидзе Александр БидзиновичРАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИИ ПРОГРАММНО-АППАРАТНОГО КОМПЛЕКСАДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ СНА ЧЕЛОВЕКАСпециальность 05.11.17 —«Приборы, системы и изделия медицинского назначения»Авторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква — 2016Работавыполненавфедеральномгосударственномбюджетномобразовательномучреждениивысшегообразования«МосковскийгосударственныйтехническийуниверситетимениН.Э.Баумана(национальный исследовательский университет)»Научный руководитель:Бугаев Александр Степанович,доктор физико-математических наук, академик РАНОфициальные оппоненты: Дементиенко Валерий Васильевич,доктор технических наук, старший научныйсотрудник, генеральный директор ЗАО «Нейроком»Охотников Денис Александрович,кандидат технических наук, заведующий кафедрой«Аналоговые и цифровые радиоэлектронныесистемы»федеральногогосударственногобюджетного образовательного учреждения высшегообразования «Московский авиационный институт(национальный исследовательский университет)»Ведущая организация:федеральноегосударственноеавтономноеобразовательное учреждение высшего образования«Санкт-Петербургскийгосударственныйэлектротехническийуниверситет«ЛЭТИ»им.
В.И. Ульянова (Ленина)», г. Санкт-ПетербургЗащита состоится «15» февраля 2017 года в 15:30 часов на заседаниидиссертационного совета Д 212.141.14 при Московском государственномтехническом университете имени Н.Э. Баумана в зале Ученого Совета поадресу: 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им.
Н.Э. Баумана ина сайте www.bmstu.ru.Автореферат разослан «»2016 года.Ваш отзыв в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью, просьбанаправлять по адресу: 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1, ученомусекретарю диссертационного совета Д 212.141.14.Ученый секретарьдиссертационного советаСамородов Андрей ВладимировичОбщая характеристика работыАктуальность темыНарушения сна широко распространены в общей популяции ичасто остаются недиагностированными. Так, инсомния, в зависимости отиспользуемой методологии исследования, отмечается у 6–48% популяции(Ohayon, 2002), а обструктивное апноэ сна наблюдается у 1–5% женщини 3–8% мужчин (Punjabi, 2008), при этом около 80% случаев апноэ таки остаются недиагностированными (Jennum, 2009).
Согласно Европейскомусоциальному исследованию, 25% населения России в возрасте 41–65 летотмечают у себя наличие беспокойного сна, а доля людей старше 65 лет ссимптомами инсомнии составляет 50% (Dregan, 2011).Помимо широкой встречаемости, нарушения сна, сопровождаясьпроявлением дневной сонливости, значительно увеличивают риск несчастныхслучаев (Akerstedt, 2002) и ДТП (Pandi-Perumal, 2006; Connor, 2002),что обусловливает социальную значимость этой группы патологическихсостояний.
Кроме того, снижение продолжительности и качества сна вкраткосрочной перспективе влияет на самочувствие, работоспособность,дневную сонливость и усталость, а в долгосрочной — повышает рисквозникновения сердечно-сосудистых заболеваний, ожирения, сахарногодиабета и депрессии (Ferrie, 2011).Структура сна является ключевым измеряемым диагностическимпоказателем при определении нарушений сна.
«Золотым стандартом»определения структуры сна является полисомнография (ПСГ), по результатамкоторой врач, визуально анализируя электроэнцефалограмму (ЭЭГ),электроокулограмму (ЭОГ) и электромиограмму (ЭМГ), классифицируеткаждую эпоху (30-секундный интервал записи) как период бодрствования(ПБ), фазу быстрого сна (ФБС) или одну из стадий фазы медленного сна(ФМС).Согласно Международной классификации нарушений сна 3-гопересмотра, хроническая инсомния определяется как нарушение инициацииили поддержания сна, происходящее не менее 3 раз в неделю в течение неменее чем 3 месяцев. На настоящий момент для оценки наличия инсомнии ивыраженности её симптомов применяются опросники и дневники сна.
Однако,в многочисленных исследованиях показано, что способности человека кобъективной оценке сна ограничены, и в большинстве случаев субъективнаяоценка сна значительно отличается от объективных показателей (Carskadonet al., 1976; Lung et al., 2013). В некоторых случаях это приводит кпарадоксальной инсомнии, когда, несмотря на то что объективно измеренныепродолжительность и структура сна соответствуют норме, пациент сообщаето трудностях в инициации и поддержании сна.
В клинической практике такжеприменяются и объективные методы оценки продолжительности и структурысна — ПСГ и актиграфия. Однако ПСГ, в силу высокой трудоёмкости и1стоимости, неприменима для длительной оценки структуры сна, в то времякак актиграфия позволяет только отделить сон от бодрствования.Использование устройств для длительного мониторинга структурысна представляет интерес не только для диагностики инсомнии идругих нарушений сна, но также для профилактики, что особенноактуально в группах высокого риска, и контроля эффективности терапии.Кроме того, подобный мониторинг может помочь в организации режимасна-бодрствования, увеличить внимание пациента к своему здоровью имотивировать его на соблюдение гигиены сна.
Согласно опросу (PWCHRI Physician and Consumer Surveys, 2010), 35% врачей хотели бы иметьвозможность длительного мониторинга структуры сна своих пациентов надому, что лишь немногим менее доли врачей (36%), считающих полезнымиметь возможность следить за количеством потреблённых пациентамикалорий.Таким образом, существует потребность в инструментах длядлительного мониторинга структуры сна как здоровых людей, с цельюпрофилактики и соблюдения гигиены сна, так и людей с нарушениямисна, для диагностики, отслеживания динамики заболевания и коррекциитерапии. В связи с этим, разработка средств для длительного автоматическогоопределения структуры сна является актуальной задачей.Цель работы: разработка программного-аппаратного комплекса длядлительного автоматического определения структуры сна человека.Для достижения поставленной цели были сформулированы и решеныследующие задачи:1) исследование и обоснование выбора физиологических сигналов, наоснове анализа которых будет определяться структура сна, и методаих регистрации;2) разработка комплекса алгоритмов определения структуры сначеловека;3) разработка биотехнической системы (БТС) для длительногоавтоматического определения структуры сна человека;4) доклиническое исследование эффективности разработанных средстви методов.Методы исследованияПоставленные задачи решались на основе теории биотехническихсистем, методов цифровой обработки сигналов, теории машинного обучения,теории вероятности и математической статистики.Основные положения, выносимые на защиту:1.
Автоматическое определение структуры сна взрослого практическиздорового человека со средним качеством 0,47 каппы Коэна посравнению с ПСГ возможно осуществить на основе анализадыхательных движений.22. Для автоматического определения структуры сна как практическиздоровых испытуемых, так и испытуемых с инсомнией, наоснове биорадиолокационного (БРЛ) мониторинга необходимосформировать пространство признаков, описывающее эпоху сна,состоящее из:– характеристик двигательной активности;– спектральных характеристик БРЛ сигнала;– характеристик дыхательных циклов (ДЦ);– характеристик регулярности дыхательного паттерна.3.
В результате апробации показано, что предложенная БТСобеспечивает определение структуры сна человека со среднимкачеством 0,5 каппы Коэна по сравнению с ПСГ как для практическиздоровых испытуемых, так и для испытуемых с инсомнией.Научная новизна:1. Разработан алгоритм определения артефактов и ДЦ на БРЛсигнале, позволяющий идентифицировать ДЦ с точностью 96% ичувствительностью 98% на длительных записях БРЛ мониторингасна.2. Разработаны методы учёта особенностей структуры сна,позволяющие повысить качество определения структуры снакак для практически здоровых испытуемых, так и для испытуемыхс инсомнией.3.
Обоснован набор характеристик эпох сна, позволяющийосуществлять их автоматическую классификацию на основеБРЛ мониторинга.4. Разработана БТС, определяющая структуру сна со среднимкачеством 0,5 каппы Коэна по сравнению с ПСГ.Практическая значимость диссертационной работы заключается вразработке и апробации метода автоматического определения структуры сначеловека на основе бесконтактного биорадиолокационного мониторинга скачеством, не уступающим методам определения структуры сна человека,представленным в литературе, по кардиореспираторным параметрам,зарегистрированным с помощью контактных датчиков.Результаты работы внедрены в научную работу ФГБУ «СЗФМИЦим. В.А.
Алмазова» Минздрава России, ИЭФБ им. И.М. Сеченова и МГТУим. Н.Э. Баумана.Апробация работыОсновные результаты работы докладывались и обсуждались на:научном семинаре факультета «Биомедицинская техника» МГТУ им.Н.Э. Баумана (г. Москва, 2016); Annual International Conference of theIEEE Engineering in Medicine and Biology Society (Milan, Italy, 2015;Orlando, USA, 2016); Российско-Германской конференции по биомедицинскойинженерии (г. Санкт-Петербург, 2014; г. Суздаль, 2016); Congress of the3European Sleep Research Society (Tallinn, Estonia, 2014; Bologna, Italy, 2016);SPIE Symposium on Defense and Security, XVIII Radar Sensor TechonologyConference (Baltimore, USA, 2014); научном семинаре «Радиолокационныесистемы малой и сверхмалой дальности» (г.
Москва, 2014 г.); научномсеминаре Microwave Sensing, Signals and Systems Group, Delft University ofTechnology (г. Делфт, Нидерланды, 2015 г.); научном семинаре Institute forthe Electromagnetic Sensing of the Environment (г. Неаполь, Италия, 2013);Молодёжной школе-конференции с международным участием «Сон - окно вмир бодрствования» (г. Ростов-на-Дону, 2013 г., г.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
