Математична модель та методи ефективного визначення розладки ритмокардіосигналу

Abstract

У дисертаційній роботі розв’язано наукове завдання розроблення математичної моделі ритмокардіосигналу та методів достовірного визначення його розладки для 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 його розладки. 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 оцінювання 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 научное задание построение математической модели ритмокардиосигнала и разработки методов достоверного обнаружения его разладки для повышения достоверности автоматического оценивания параметров вариабельности ритмокардиосигнала в системах холтеровского мониторинга. Построена математическая модель ритмокардиосигнала с разладкой, которая отличается от известных тем, что учитывает изменение ритмокардиосигнала от стационарной к периодически коррелированной случайной последовательности, что сделало возможным разработку критерия обнаружения разладки ритмокардиосигнала. Разработан критерий обнаружения разладки ритмокардиосигнала, путем модификации статистического критерия проверки гипотез Неймана–Пирсона к задаче обнаружения разладки ритмокардиосигнала, что сделало возможным обнаружения разладки с последующим определением временного момента ее наступления. Обосновано и внедрено спектральное представление ритмокардиосигнала для вычисления тестовой статистики обнаружения разладки ритмокардиосигнала за построенным критерием, это сделало возможным построение метода обнаружения разладки, что в отличие от других является инвариантным к моменту отбора сигнала. Разработан метод обнаружения разладки ритмокардиосигнала путем применения критерия обнаружения разладки к тестовой статистики, полученного за спектральным представлением ритмокардиосигнала, что сделало возможным достоверное обнаружение его разладки. Обосновано использование критерия адаптации параметров цифрового спектрального анализа и выбора оконной функции по максимуму вариации спектральных компонент ритмокардиосигнала для его оптимальной настройки при неизвестных параметрах ритмокардиосигнала, что повысило достоверность обнаружения разладки ритмокардиосигнала. Определено достоверность синфазного, Уэлча, Берга и периодограмного методов вычисления статистики обнаружения разладки ритмокардиосигнала по характеристикам достоверности определения разладки ритмокардиосигнала, что упрощает аппаратуру оценивания параметров вариабельности РКС за счет применения более достоверного из них. Разработан алгоритм и программное обеспечение для обнаружения разладки ритмокардиосигнала. Проведено компьютерное моделирование методов обнаружения разладки ритмокардиосигнала для верификации математической модели и оценки характеристик достоверности обнаружения разладки ритмокардиосигнала. Разработано программное обеспечение для имитационного моделирования тестовых ритмокардио- и электрокардиосигналов с разладкой. Разработан алгоритм определения периода коррелированности для оптимальной настройки параметров синфазного метода получения тестовой статистики и выбора оконной функции.

The thesis is resolved important scientific task of construction rhythmocardiosignal mathematical model and methods of its reliable change-point detection for reliability increases of automatic parameters estimation of rhythmocardiosignal variability in the Holter monitoring systems. The rhythmocardiosignal mathematical model that takes into considered change-point 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 criterion constructed is proved and applied. The criterion of parameters adaptation of rhythmocardiosignal spectral representation is proved and developed for increase of its reliability change-point detection. The criterion of methods efficiency of rhythmocardiosignal change-point detection is developed for a choice of more reliable of them. The algorithm and software is developed for rhythmocardiosignal change-point detection. Computer modeling 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 modeling test rhythmocardiosignal and electrocardiosignal with change-point. The algorithm of the correlation period definition is developed for optimum adjustment of parameters synphase method of test statistics reception and choice window function.