Математична модель та методи ефективного визначення розладки ритмокардіосигналу

Abstract

У дисертаційній роботі розв’язано наукову задачу розроблення математичної моделі ритмокардіосигналу та методів достовірного визначення його розладки для виявлення перехідного процесу ритмокардіосигналу та підвищення вірогідності автоматичного оцінювання параметрів варіабельності ритмокардіосигналу в системах голтерівського моніторингу. Побудовано математичну модель ритмокардіосигналу, що враховує розладку. Розроблено критерій визначення розладки ритмокардіосигналу. Обґрунтовано та застосовано спектральне представлення ритмокардіосигналу для обчислення тестової статистики визначення розладки ритмокардіосигналу. Обґрунтовано та розроблено критерій адаптації параметрів спектрального представлення ритмокардіосигналу для підвищення достовірності визначення розладки. Побудовано критерій ефективності методів визначення розладки ритмокардіосигналу для вибору достовірнішого з них. Розроблено алгоритм і програмне забезпечення для визначення розладки ритмокардіосигналу. Проведено комп’ютерне моделювання методів визначення розладки ритмокардіосигналу для верифікації математичної моделі та оцінки характеристик достовірності визначення розладки РКС. Розроблено програмне забезпечення для імітаційного моделювання ритмокардіо- та електрокардіосигналів із розладкою. Розроблено алгоритм визначення періоду корельованості для оптимального налаштування синфазного методу отримання тестової статистики та вибору віконної функції.

В диссертационной работе решено научную задачу построения математической модели ритмокардиосигнала и разработки методов достоверного обнаружения его розладки для определения переходного процесса ритмокардиосигналу и повышения достоверности автоматического оценивания параметров вариабельности ритмокардиосигнала в системах холтеровского мониторинга. Построена математическая модель ритмокардиосигнала с розладкой, которая отличается от известных тем, что учитывает изменение ритмокардиосигнала от стационарной к периодически коррелированной случайной последовательности, что сделало возможным разработку критерия обнаружения розладки ритмокардиосигнала. Разработан критерий обнаружения розладки ритмокардиосигналу, путем модификации статистического критерия проверки гипотез Неймана-Пирсона к задаче обнаружения розладки ритмокардиосигналу, что сделало возможным обнаружения розладки с последующим определением временного момента ее наступления. Обосновано и внедрено спектральное представление ритмокардиосигнала для вычисления тестовой статистики обнаружения розладки ритмокардиосигнала за построенным критерием, что сделало возможным построение метода обнаружения розладки, что в отличие от других является инвариантным к моменту отбора сигнала. Разработан метод обнаружения розладки ритмокардиосигнала, путем применения критерия обнаружения розладки к тестовой статистики полученного за спектральным представлением ритмокардиосигнала, что сделало возможным достоверное обнаружение его розладки. Обосновано использование критерия адаптации параметров цифрового спектрального анализа и выбора оконной функции по максимуму вариации спектральных компонент ритмокардиосигнала, для оптимального его настройки при неизвестных параметрах ритмокардиосигнала, что повысило достоверность обнаружения розладки ритмокардиосигнала. Определено достоверность синфазного, Уэлча, Берга и периодограмного методов вычисления статистики обнаружения розладки ритмокардиосигнала, по характеристикам достоверности определения розладки ритмокардиосигнала, что упрощает аппаратуру оценивания параметров вариабельности РКС за счет применения более достоверного из них. Разработан алгоритм и программное обеспечение для обнаружения розладки ритмокардиосигнала. Проведено компьютерное моделирование методов обнаружения розладки ритмокардиосигнала для верификации математической модели и оценки характеристик достоверности обнаружения розладки ритмокардиосигнала. Разработано программное обеспечение для имитационного моделирования тестовых ритмокардио- и электрокардиосигналов с розладкой. Разработан алгоритм определения периода коррелированности для оптимальной настройки параметров синфазного метода получения тестовой статистики и выбора оконной функции.

In dissertation is solved a scientific problem of working out of rhythmocardiosignal mathematical model and methods of its authentic change-point detection for transient rhythmocardiosignal revealing and increases of reliability of automatic estimation parametres of rhythmocardiosignal variability in the Holter monitoring systems. The rhythmocardiosignal mathematical model, change-point considering is developed. The criterion of rhythmocardiosignal change-point detection is developed. The rhythmocardiosignal spectral representation for calculation of test statistics of rhythmocardiosignal change-point detection with use of the constructed criterion is proved and introduced. The criterion of parameters adaptation of rhythmocardiosignal spectral representation is proved and developed for increase of its change-point detection reliability. The criterion of methods efficiency of rhythmocardiosignal change-point detection is developed for a choice of more authentic of them. The algorithm and software is developed for rhythmocardiosignal change-point detection. Computer modelling of rhythmocardiosignal change-point detection methods for verification of mathematical model and estimation of reliability characteristics of rhythmocardiosignal change-point detection is spent. The software is developed for imitating modelling test rhythmocardiosignal and electrocardiosignal with change-point. The algorithm of the correlation period definition is developed for optimum adjustment of synphase method parametres of test statistics reception and window function choice.