Разработка метода анализа процессов управления сердечным ритмом для компьютерных медицинских систем
Диссертация
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Спектральные методы анализа вариабельности сердечного ритма (ВСР) широко используются в компьютерных медицинских системах, предназначенных для распознавания сложных, угрожающих жизни пациента состояний и прогнозирования возможных исходов лечения. В сигнале ВСР обычно различают три частотные составляющие VLF (<0,04 Гц), LF (0,040,15 Гц) и HF (0,15−0,40 Гц), несущие… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Спектральные методы анализа сердечного ритма в компьютерных медицинских системах
- 1. 1. Компьютерные медицинские системы в электрокардиографических исследованиях
- 1. 2. Спектральный анализ сердечного ритма в кардимониторных системах
- 1. 2. 1. Вариабельность сердечного ритма
- 1. 2. 2. Методы анализа вариабельности сердечного ритма
- 1. 2. 3. Анализ вариабельности сердечного ритма во временной области
- 1. 2. 4. Методы анализа в частотной области
- 1. 2. 5. Нелинейные методы анализа вариабельности сердечного ритма
- 1. 2. 6. Вариационная пульсометрия по P.M. Баевскому
- 1. 2. 7. Спектральные составляющие ВСР и их физиологическая интерпретация
- 1. 2. 8. Спектральные показатели
- 1. 3. Общий подход к проблеме непрерывного представления вариабельности сердечного ритма
- 1. 4. Обоснование цели и задач исследования
- Глава 2. Модель управления водителем сердечного ритма
- 2. 1. Основы электрической активности сердца
- 2. 2. Вегетативная нервная система и основы механизмов нейрокардиального управления
- 2. 3. Исследование модели управления водителем сердечного ритма
- 2. 4. Модификация модели интегрального частотно-импульсного модулятора
- 2. 5. Выводы
- Глава 3. Разработка метода воспроизведения функции водителя сердечного ритма
- 3. 1. Классификация методов непрерывного представления ПСС
- 3. 2. Построение непрерывной кривой по отсчетам сигнала
- 3. 3. Алгоритм восстановления непрерывной кривой с использованием кубических сплайнов
- 3. 4. Методы преобразования к равномерной шкале последовательностей значений интервалов и частоты
- 3. 5. Анализ счетных событий
- 3. 6. Метод воспроизведения функции водителя сердечного ритма
- 3. 7. Модификация биотехнической системы для исследования деятельности сердца
- 3. 8. Выводы
- Глава 4. Экспериментальное исследование метода восстановления функции водителя сердечного ритма
- 4. 1. Постановка эксперимента на модельных сигналах
- 4. 2. Выбор показателей эффективности спектральной оценки модельных сигналов
- 4. 3. Алгоритмическое обеспечение экспериментальных исследований модельных сигналов
- 4. 4. Спектральный анализ модельных сигналов
- 4. 5. Постановка эксперимента и алгоритмическое обеспечение исследований на реальных сигналах
- 4. 6. Анализ частотных свойств ритмограмм с использованием спектрального анализа
- 4. 7. Выводы
Список литературы
- Алипов Н.Н. Пейсмекерные клетки сердца: электрическая активность и влияние вегетативных нейромедиаторов // Успехи физиол. наук. 1993. — Т. 24, № 2. — С. 37−49.
- Баевский P.M., Кириллов О. И., Клецкин С. З. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе. М.: Наука, 1984.
- Беллман Р. Математические методы в медицине: Пер. с англ.- М.: Мир, 1987.-200 е., ил.
- Бендат Дж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных: Пер. с англ. М.: Мир, 1989. — 540 е., ил.
- Березный Е.А. Корреляционная ритмография при исследовании и лечении больных с мерцательной аритмией // Кардиология. -1981. № 5. — С. 94−96.
- Березный Е.А., Липовецкий Б. М. Динамика сердечного ритма и его вариабельность при велоэргометрии у больных ИБС // Кардиология. 1997. — № 7. — С. 29−32.
- Биотехнические системы: теория и проектирование / Под ред. В. М. Ахутина Л.: Изд-во ЛГУ, 1981.
- Вилли К. Биология: Пер. с англ. -М.: Мир, 1968, 808 с.
- Гончаренко Ю.И., Калиниченко А. Н., Бояркин М. В., Немирко А. П., Родина Н. И. Анализ спектральных параметров ВСР в реальном времени. // Вестник аритмологии, № 25, 2002 г. С. 144−151.
- Гоффман, Крейнфилд. Электрофизиология сердца. М.: 1968.
- Грибанов Ю.И., Мальков В. Л. Спектральный анализ случайных процессов. М.: Энергия, 1974. — 240 е., ил.
- Дабровски А., Дабровски Б., Пиотрович Р. Суточное монитори-рование ЭКГ: Пер. с польск. М.: Медпрактика, 1998.- 208 е., ил.
- Дженкинс Г., Ватте Д. Спектральный анализ и его приложения:
- Пер. с англ.-М.: Мир, 1971, в 2 т., ил.
- Дуда Р., Харт П. Распознавание образов и анализ сцен: Пер. с англ. М.: Мир, 1976. — 512 е., ил.
- Жемайтите Д.И., Янушкевичус З. И. Выводы о результатах анализа синусового ритма и экстрасистолии по ритмограмме: Методические рекомендации, М, 1981 г.
- Кардиомониторы. Аппаратура непрерывного контроля ЭКГ: Учеб. пособие для вузов/ A. J1. Барановский, А. Н. Калиниченко, JI.A. Манило и др.- под ред. A.JI. Барановского и А. П. Немирко.-М.: Радио и связь, 1993.-248с., ил.
- Коркушко О.В., Шатило В. Б. Особенности переходного процесса сердечного ритма при активной ортостатической пробе у людей пожилого и старческого возраста // Физиология человека. 1989. — Т. 15, № 4. — С. 29−34.
- Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров): Пер с англ. М.: Наука, 1973.- 832 е., ил.
- Лебедев А.Н. и др. Вероятностные методы в инженерных задачах: Справочник. СПб.: Энергоатомиздат. Санкт-Петербургское отделение, 2000. — 333с., ил.
- Лебедева Н.А. Алгоритмы анализа многоканальной ЭКГ для классификации форм QRS-комплексов: дис.. канд. техн. наук: 05.13.09. СПб., 1999.
- Манило Л.А., Родина Н. И. Исследование модели управления водителем сердечного ритма для спектрального анализа ритмограммы: Тр. 5-ой междунар. конф. «Распознавание образов и анализ изображений РОАИ-5−2000» в 4 т. — Самара, 2000, Т. 3. -С. 550−554.
- Мармарелис П., Мармарелис В. Анализ физиологических систем. Метод белого шума. — М.: Мир, 1981. — 480 с.
- Марпл-мл. С. Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения: Пер. с англ. М.: Мир, 1990. — 584 е., ил.
- Микрокомпьютерные медицинские системы: Проектирование и применение/ Под ред. У. Томпкинса, Дж. Уэбстера: Пер. с англ.
- М.: Мир, 1983. 544 е., ил.
- Милева К.Н. Разработка и исследование методов автоматического анализа ST-сегмента электрокардиограммы в реальном масштабе времени: дис.. канд. техн. наук: 05.13.09. -JL, 1989.
- Михайлов В.М. Вариабельность ритма сердца. Опыт практического применения. Иваново, 2000. -200 с.
- Нидеккер И.Г., Федоров Б. М. Проблема математического анализа сердечного ритма // Физиология человека. 1993. — Т. 19, № 3, вып. 6. — С. 80−87.
- Новые перспективы в электрокардиостимуляции / Под ред. Ж. Мюжика, Д. Егоров, С. Барольд СПб.: Сильван, 1995.
- Орлов В.Н. Руководство по электрокардиографии. М.: ООО «Медицинское информационное агентство», 2001. — 528 е., ил.
- Павлидис Т. Алгоритмы машинной графики и обработки изображений: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1986. — 400 е., ил.
- Пособие по кардиологии / Грицюк А.И.- К.: Здоров’я, 1984. -560 с.
- Практикум по вероятностным методам в измерительной технике: Учеб. пособие для вузов / В. В. Алексеев, Р. В. Долидзе, Д. Д. Недосекин, Е. А. Чернявский. СПб.: Энергоатомиздат. Санкт-Петербургское отделение, 1993. — 264 е., ил.
- Пыко С.А. Идентификация нелинейных динамических систем методами теории детерминированного хаоса (на примере исследования вариабельности сердечного ритма): дис. .канд. техн. наук: 05.12.17 и 05.11.17. СПб., 2000.
- Родина Н.И., Манило JI.A. Методы интерполяции функции управления водителем сердечного ритма: Тр. симпоз. «Молодые ученые промышленности и городскому хозяйству Санкт-Петербурга». — Санкт-Петербург, 1999. — С. 46.
- Руксин В.В., Пивоваров В. В., Кудашев В. Х., Федченко Е. И. Стандартизация и мониторирование спектральных показателей вариабельности сердечного ритма // Terra Medica. 1998. — № 1.-С. 2−8.
- Рябыкина Г. В. Анализ вариабельности ритма сердца // Кардиология. 1996. — № 10. — С. 87−97.
- Рябыкина Г. В., Соболев А. В. Вариабельность ритма сердца. Монография. М.: Изд-во «СтарКо», 1998.
- Словарь иностранных слов. 16-е изд. — М.: Рус. яз., 1988. -624 с.
- Смирнов В.М. Анализ механизмов ускорения сердцебиений, возникающих при раздражении блуждающего нерва // Физиолог, журн. СССР им. М. И. Сеченова. 1990. — Т. 76, № 10. — С. 12 651 272.
- Соколов Е.И., Белова Е. В. К вопросу об ЭКГ коррелятах эмоционального напряжения // Физиология человека. 1982. — Т.8, № 4. — С. 609−614.
- Солодов А.В. Статистическая динамика систем с точечными процессами. М., 1988.
- Физиология и патофизиология сердца / Под ред. Н. Сперелаки-са М.: Медицина, 1990.- в 2 т., ил.
- Чернов А.З., Кечкер М. И. Электрокардиографический атлас. М.: Медицина, 1979. 344 е., ил.
- Шальдах М. Электрокардиотерапия: Пер. с. англ. и ред. В. Н. Хирманова. СПб., 1992.- 256 е., ил.
- Akselrod S., Gordon D., Ubel F.A., Shannon D.C. Power spectrum analysis of heart rate fluctuation: a quantitative probe of beat cardiovascular control // Science, 1981, vol. 213, p. 220−222.
- Anderson M. and Del Castillo J. Innervation and synaptictransmission. Electrical Phenomena in the Heart (Ed. W.C. de Mello) // Academic Press, New York, 1972, p. 247.
- Berger R.D., Akselrod S., Gordon D., Cohen R.J. An efficient algorithm for spectral analysis of heart rate variability // IEEE Transaction on Biomedical Engineering, 1986, vol. BME-33, 9, p.900−904.
- Cohen A. Biomedical signal processing. Vol.1. Time and frequency domains analysis // CRC Press, Inc. Boca Raton, Florida, 1986.
- DeBoer R.W., Karemaker J.M., Strackee J. Comparing spectra of a series of point events particularly for heart rate variability data // IEEE Transaction on Biomedical Engineering, 1984, vol. BME-31, 4, p. 384−387.
- Denton T.A., Diamond G.A., Helfant R.H., Khan S., Karaguezian H. Fascinating rhythm: a primer on chaos theory and its applications to cardiology // Am. Heart J., 1990, vol. 120, p. 1419.
- Glass L., Hunter P., MacKey M.C. From clocks to chaos: the rhythm of life // Princeton University press, Princeton, NJ, 1988.
- Glass L., McCulloch A. Theory of heart: biomechanics, biophysics and nonlinear dynamics of cardiac functions. Springer-Verlag, New York, 1989.
- Guimaraes H.N., Santos R.A.S. A comparative analysis of preprocessing techniques of cardiac event series for the study of heart rhythm variability using simulated signals // Braz. J. Biol. Res., 1998, 31(1), p. 421−430.
- Hayano J., Sakakibara Y., Yamada M. Diurnal variations in vagal and sympathetic cardiac control // Am. J. Physiol., 1990, vol. 258, p. H642.
- Heart rate variability. Standards of measurements, physiological interpretation, and clinical use. Circulation, 1996, 93 (5), p. 10 431 065.
- Hirsh J.A., Bishop B. Respiratory sinus arrhythmia in humans: how breathing pattern modulates heart rate // Am. J. Physiol., 1981, vol. 241, p. H620-H629.
- Hon E.H., Lee S.T. Electronic evaluation of the fetal heart rate patterns preceding fetal death: further observations // Am. J. Obstet. Gynecol., 1965, vol. 87, p. 814−826.
- Hyndman B.W. and Mohn R.K. A pulse modulator model of pacemaker activity. Digest of the 10th International Conference on Medical and Biological Engineering, Dresden, p. 223, 1973.
- Hyndman B.W., Mohn R.K. A model of the cardiac pacemaker and its use in decoding the information content of cardiac intervals // Automedica, 1975, vol. 1, 239−252.
- Kalinichenko A.N., Boyarkin M.V., Goncharenko J.I., Nemirko A.P., Rodina N.I. Real-time analysis of HRV spectral parameters. Proceedings of the VI international conference Symbiosis 2001, September 11−13, 2001, Poland, p. 228−230.
- Kobayashi M., Musha T. 1/f fluctuations of heart period // IEEE Trans. Biomed. Eng., 1982, vol. 29, p. 456.
- La Rovere M.T., Specchia G., Mortara A., Schwartz P.J., Baroreflex sensitivity, clinical correlates and cardiovascular mortality among patients with a first myocardial infarction. A prospective study // Circulation, 1988, vol. 78, p. 816.
- Luczak H., Laurig W. An analysis of heart rate variability // Ergonomics, 1973, vol. 16, 1, p. 85−97.
- Manilo L.A., Rodina N.I. Investigation of a Model of the Cardiac Rhythm Pacemaker Control for the Spectral Analysis of a
- Rhythmogram // Pattern Recognition and Image Analysis, 2001, vol. 11, № 2, p. 342−344.
- Markad V. Kamath, Ernest L. Fallen. Power spectral analysis of heart rate variability: a noninvasive signature of cardiac autonomic function. Critical Reviews in Biomedical Engineering, 1993, 21(3), p. 245−31 1.
- MIT-BIH Arrhythmia Database Directory. Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology Biomedical Engineering Center, 1992.
- Nagel J.H., Tkacz E.J., Reddy S.P. Continuos representation of unevenly sampled signals an application to the analysis of heart rate variability // Proceedings of the IV international conference Symbiosis, 1995, September 18−20, Poland, p. 131−138.
- Nobel D. and Tsein R.W. The kinetic and rectifier properties of the slow potassium current in cardiac Purkinje fibres // J. Physiol. (Lond.), 1968, vol. 195, p. 185−214.
- Sayers B.McA. Analysis of heart rate variability // Ergonomics, 1973, vol. 16, 1, p. 17−32.с/Гц 0.20,10.00.20,3