Please use this identifier to cite or link to this item: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/28954
Title: Detection of biomedical signals disruption using a sliding window
Other Titles: Виявлення розладки біомедичних сигналів із використанням ковзного вікна
Authors: Никитюк, Вячеслав Вячеславович
Дозорський, Василь Григорович
Дозорська, Оксана Федорівна
Nykytyuk, Vyacheslav
Dozorskyi, Vasyl
Dozorska, Oksana
Affiliation: Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, Тернопіль, Україна
Bibliographic description (Ukraine): Nykytyuk V. Detection of biomedical signals disruption using a sliding window / Vyacheslav Nykytyuk, Vasyl Dozorskyi, Oksana Dozorska // Scientific Journal of TNTU. — Tern. : TNTU, 2018. — Vol 91. — No 3. — P. 125–133. — (Mathematical modeling. Mathematics).
Bibliographic description (International): Nykytyuk V., Dozorskyi V., Dozorska O. (2018) Detection of biomedical signals disruption using a sliding window. Scientific Journal of TNTU (Tern.), vol. 91, no 3, pp. 125-133.
Journal/Collection: Вісник Тернопільського національного технічного університету
Scientific Journal of the Ternopil National Technical University, 3 (91), 2018
Issue: 3
Volume: 91
Issue Date: 12-Nov-2018
Submitted date: 18-Sep-2018
Publisher: TNTY
Country (code): UA
Place of the edition/event: Тернопіль Ternopil
UDC: 51-74
535-21
611.314
Keywords: біомедичний сигнал
електричний зонд-сигнал
полімеризація
ковзне вікно
електроенцефалографічний сигнал
biomedical signal
electric probe signal
rolling window
polymerization
electroencephalographic signal
Number of pages: 9
Page range: 125-133
Start page: 125
End page: 133
Description: В статті обґрунтовано актуальність задачі виявлення часових моментів появи розладки в структурі біомедичних сигналів, що характеризуватиме зміни у функціонуванні відповідних органів та систем. Для цієї задачі обґрунтовано математичну модель біомедичних сигналів у вигляді кусково стаціонарного випадкового процесу. Запропоновано спосіб встановлення часових моментів появи розладки біомедичних сигналів, зокрема електроенцефалографічного (для встановлення часових моментів появи ознак процесу мовлення) та електричних зонд-сигналів (для встановлення часових моментів закінчення процесу полімеризації), що ґрунтується на застосуванні методів спектрально-кореляційного аналізу із використанням методу ковзного вікна. Обґрунтовано параметри вікна (його ширина та величина кроку зсуву). В межах ковзного вікна проведено опрацювання ЕЕГ сигналів та встановлено, що інформативними ознаками процесу мовлення будуть усереднені оцінки середньої густини потужності. Також виявлено, що максимальна точність встановлення часових моментів появи розладки в структурі ЕЕГ сигналів, що характеризують процес мовлення, буде досягнута у випадку максимального перекриття попереднього та наступного вікна, тобто при мінімальній величині зсуву вікна (у випадку дискретних послідовностей мінімальна величина зсуву буде рівною періоду дискретизації ЕЕГ сигналу). Показано переваги, що їх дає застосування запропонованого методу до опрацювання електричних зонд-сигналів для задачі оцінювання стану стоматологічного процесу, зокрема оцінювання динаміки та встановлення часових моментів закінчення процесу полімеризації стоматологічного матеріалу.
The article proposes the method of setting the time moments of biomedical signal disruption, in particular, the electroencephalographic (for establishing the time moments of the appearance of the processes of the speech process) and the electrical probe signals (for setting the time moments of the beginning and the end of the polymerization process) based on the application of the sliding window. The parameters of the window (its width and the value of the shift step) are substantiated. The results of elaboration of EEG signals within the sliding window are analyzed and it is established that the maximum accuracy of setting the time moments of the appearance of the disorder will be achieved in the case of the maximum overlapping of the previous and next windows, that is, with a minimum displacement value (in the case of discrete sequences, the minimum displacement value will be equal to the sampling period).
URI: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/28954
ISSN: 2522-4433
References (Ukraine): 1. Драґан, Я.П. Енергетична теорія лінійних моделей стохастичних сигналів : монографія [Текст] / Я.П. Драган. – Львів : Центр стратегічних досліджень еко-біо-технічних систем, 1997. – ХVІ+333 с. 2. Жиглявский, А.А. Обнаружение разладки случайных процессов в задачах радиотехники [Текст] / А.А. Жиглявский, А.Е. Красковский. – Л. : Изд-во ЛГУ, 1988. – 224 с. 3. Козинов, И.А. Модифицированный алгоритм обнаружения разладки случайного процесса и его применение при обработке многоспектральных данных [Текст] / И.А. Козинов, Г.Н. Мальцев // Информационно-управляющие системы – С.-Пб : Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, 2012. – № 3. – C. 9 – 17. 4. Біомедичні сигнали та їх обробка [Текст] / В.Г. Абакумов, В.О. Геранін, О.І. Рибін, Й. Сватош, Ю.С. Синєкоп. – К. : ВЕК+, 1997. – 352 с. 5. Петунин, Ю.И. Приложение теории случайных процессов в биологии и медицине [Текст] / Ю.И. Петунин. – К. : Наукова думка, 1981. – 320 с. 6. Хвостівський, М.О. Математична модель макромеханізму формування електроретиносигналу для задач підвищення достовірності офтальмодіагностичних систем: автореф. дис. … канд. техн. наук : 01.05.02 «Математичне моделювання та обчислювальні методи» [Текст] / Хвостівський Микола Орестович // Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя. – Т. : 2010. – 20 с. 7. Драґан, Я. Обґрунтування математичної моделі фрикативного звуку у вигляді періодично корельованого випадкового процесу [Текст] / Я. Драґан, Є. Яворська, В. Дозорський // Вісник Тернопільського національного технічного університету ім. І. Пулюя. – Тернопіль : ТНТУ ім. І. Пулюя, 2010. – Т. 15, № 10. – С. 159 – 164. 8. Драґан, Я. Обґрунтування математичної моделі дихальних шумів у вигляді періодично корельованого випадкового процесу [Текст] / Я. Драґан, І. Дедів // Науковий вісник Чернівецького університету. Вип. 423 : Фізика. Електроніка. ЧНУ. – Чернівці : Рута, 2008. – Ч. 2. – С. 93 – 97. 9. Дунець, В.Л. Стохастична модель електрокардіосиґналу для задачі діагностики стану серця під час фізичного навантаження [Текст] / В.Л. Дунець // Вісник національного університету «Львівська політехніка». – Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2011. – № 694. – C. 260 – 265. 10. Метод виявлення проявів ішемічної хвороби серця для медичних систем контролю стану пацієнта [Текст] / В.Г. Дозорський, В.В. Фалендиш, Л.Є. Дедів, Ю.Б. Паляниця // Вісник Кременчуцького національного університету ім. М. Остроградського. – Кременчук : КрНУ, 2015. – Випуск 1 (90), Ч. 1. – С. 63 – 68. 11. Метод комп’ютерного опрацювання електрокардіосиґналу під впливом дозованого фізичного навантаження [Текст] / О.В. Гевко, В.Л. Дунець, М.О. Хвостівський, Є.Б. Яворська // Вісник Харківського національного університету. Серія «Математичне моделювання. Інформаційні технології. Автоматизовані системи управління». – 2010. – № 926. – C. 93 – 99. 12. Драґан, Я. Метод опрацювання фрикативних звуків для діагностики захворювань органів голосового апарату на ранніх стадіях [Текст] / Я. Драґан, В. Дозорський // Вісник Національного університету «Львівська політехніка». Комп’ютерні науки та інформаційні технології. – Львів : НУЛП, 2011. – № 694. – С. 376 – 382. 13. Дозорський, В.Г. Відбір та опрацювання біосигналів для задачі відновлення комунікативної функції мови людини [Текст] / В.Г. Дозорський, О.Ф. Дозорська, Є.Б. Яворська // Вісник Кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського. – Кременчук : КрНУ, 2017. – Випуск 4 (105) – С. 9 – 14. 14. Драґан, Я.П. Обґрунтування математичної моделі об’єкта дослідження в фізико-технічних науках як вислід системного аналізу його, зокрема в разі енергоактивного об’єкта з регульованим активатором [Текст] / Я.П. Драґан, В.В. Никитюк, Ю.Б. Паляниця // Znanstvena misel journal. – 2018. – № 19. – С. 42 – 47. 15. Никитюк, В.В. Математична модель електричного зонд-сиґналу для визначення стану реставраційного стоматологічного процесу [Текст] / В.В. Никитюк // Danish scientific journal. – 2018. – № 10 –1. – С. 48 – 54. 16. Драґан, Я.П. Енергетично-сигнальна концепція визначення стану технологічного стоматологічного процесу як енергоактивного об’єкта [Текст] / Я.П. Драґан, В.В. Никитюк, Ю.Б. Паляниця // Вісник Національного університету «Львівська політехніка». – 2015. – № 826. – С. 368 – 372. 17. Методи оцінювання точності інформаційно-вимірювальних систем діагностики : монографія [Текст] / Н.Б. Марченко, В.В. Нечипорук, О.П. Нечипорук, Ю.В. Пепа. – К. : НАУ, 2014. – 377 с. 18. Рауль Юссон. Певческий голос: исследование основных физиологических и акустических явлений певческого голоса. – М. : Музыка, 1974. – 263 с.
References (International): 1. Dragan Ya.P. Enerhetychna teoriia liniinykh modelei stokhastychnykh syhnaliv: monohrafiia. Lviv, Tsentr stratehichnykh doslidzhen eko-bio-tekhnichnykh system, 1997, KhVI+333 p. 2. Zhyhliavskyi A.A., Kraskovskyi A.E. Obnaruzhenye razladky sluchainыkh protsessov v zadachakh radyotekhnyky. L., Yzd-vo LHU, 1988, 224 p. 3. Kozynov Y.A., Maltsev H.N. Modyfytsyrovannui alhorytm obnaruzhenyia razladky sluchainoho protsessa y eho prymenenye pry obrabotke mnohospektralnukh dannukh. Ynformatsyonno-upravliaiushchye system. S.-Pb., Sankt-Peterburhskyi hosudarstvennui unyversytet aerokosmycheskoho pryborostroenyia, 2012, Vol. 3, pp. 9 – 17. 4. Abakumov V.H., Heranin V.O., Rybin O.I., Svatosh Y., Syniekop Yu.S. Biomedychni syhnaly ta yikh obrobka, K., VEK+, 1997, 352 p. 5. Petunyn Yu.Y. Prylozhenye teoryy sluchainukh protsessov v byolohyy y medytsyne. K., Naukova dumka, 1981, 320 p. 6. Khvostivskyi M.O. Matematychna model makromekhanizmu formuvannia elektroretynosyhnalu dlia zadach pidvyshchennia dostovirnosti oftalmodiahnostychnykh system, avtoref. dys. na zdobuttia nauk. stupenia kand. tekhn. nauk: 01.05.02 “Matematychne modeliuvannia ta obchysliuvalni metody”, Ternopilskyi natsionalnyi tekhnichnyi universytet imeni Ivana Puliuia. T., 2010, pp. 1 – 20. 7. Dragan Ya., Yavorska Ye., Dozorskyi V. Obhruntuvannia matematychnoi modeli frykatyvnoho zvuku u vyhliadi periodychno korelovanoho vypadkovoho protsesu. Visnyk ternopilskoho natsionalnoho tekhnichnoho universytetu im. I. Puliuia, Ternopil, TNTU im. I. Puliuia, 2010, T. 15, Vol. 10, pp. 159 – 164. 8. Dragan Ya., Dediv I. Obhruntuvannia matematychnoi modeli dykhalnykh shumiv u vyhliadi periodychno korelovanoho vypadkovoho protsesu, Naukovyi visnyk Chernivetskoho universytetu. Vol. 423, Fizyka. Elektronika. ChNU, Chernivtsi, Ruta, 2008, Ch. II, pp. 93 – 97. 9. Dunets, V.L. Stokhastychna model elektrokardiosygnalu dlia zadachi diahnostyky stanu sertsia pid chas fizychnoho navantazhennia. Visnyk natsionalnoho universytetu “Lvivska politekhnika”. Lviv, Vydavnytstvo Lvivskoi politekhniky, 2011. Vol. 694, pp. 260 – 265. 10. Dozorskyi V.H., Falendysh V.V., Dediv L.Ye., Palianytsia Yu.B. Metod vyiavlennia proiaviv ishemichnoi khvoroby sertsia dlia medychnykh system kontroliu stanu patsiienta. Visnyk Kremenchutskoho natsionalnoho universytetu im. M. Ostrohradskoho. Kremenchuk, KrNU, 2015, Vol. 1 (90), Chastyka 1, pp. 63 – 68. 11. Hevko O.V., Dunets V.L., Khvostivskyi M.O., Yavorska Ye.B. Metod kompiuternoho opratsiuvannia elektrokardiosygnalu pid vplyvom dozovanoho fizychnoho navantazhennia. Visnyk Kharkivskoho natsionalnoho universytetu. Seriia “Matematychne modeliuvannia. Informatsiini tekhnolohii. Avtomatyzovani systemy upravlinnia”, 2010, Vol. 926, pp. 93 – 99. 12. Dragan Ya., Dozorskyi V. Metod opratsiuvannia frykatyvnykh zvukiv dlia diahnostyky zakhvoriuvan orhaniv holosovoho aparatu na rannikh stadiiakh. Visnyk Natsionalnoho universytetu “Lvivska politekhnika”. Kompiuterni nauky ta informatsiini tekhnolohii. Lviv, NULP, 2011, Vol. 694, pp. 376 –382. 13. Dozorskyi V.H., Dozorska O.F., Yavorska Ye.B. Vidbir ta opratsiuvannia biosyhnaliv dlia zadachi vidnovlennia komunikatyvnoi funktsii movy liudyny. Visnyk Kremenchutskoho natsionalnoho universytetu imeni Mykhaila Ostrohradskoho. Kremenchuk, KrNU, 2017, Vol. 4 (105), pp. 9 –14. 14. Dragan Ya.P., Nykytyuk V.V., Palianytsia Yu.B. Obgruntuvannia matematychnoi modeli obiektu doslidzhennia v fizyko-tekhnichnykh naukakh yak vyslid systemnoho analizu yoho zokrema v razi enerhoaktyvnoho obiekta z rehulovanym aktyvatorom. Znanstvena misel journal, 2018, Vol. 19, pp. 42 – 47. 15. Nykytyuk V.V. Matematychna model elektrychnoho zond-sygnalu dlia vyznachennia stanu restavratsiinoho stomatolohichnoho protsesu. Danish scientific journal, 2018. Vol. 10 – 1, pp. 48 – 54. 16. Dragan Ya.P., Nykytiuk V.V., Palianytsia Yu.B. Enerhetychno-syhnalna kontseptsiia vyznachennia stanu tekhnolohichnoho stomatolohichnoho protsesu yak enerhoaktyvnoho obiekta. Visnyk Natsionalnoho universytetu “Lvivska politekhnika”, 2015, Vol. 826, pp. 368 – 372. 17. Monohrafiia N.B., Marchenko V.V., Nechyporuk O.P., Nechyporuk Yu.V. Metody otsiniuvannia tochnosti informatsiino-vymiriuvalnykh system diahnostyky. Pepa. K., NAU, 2014, 377 p. 18. Raul Yusson. Pevcheskyi holos: yssledovanye osnovnukh fyzyolohycheskykh y akustycheskykh yavlenyi pevcheskoho holosa. M., Muzuka, 1974, 263 p.
Content type: Article
Appears in Collections:Навчальна література кафедри біотехнічних систем

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
TNTUSJ_2018v91n3_Nykytyuk_V-Detection_of_biomedical_125-133.pdf3,15 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

Admin Tools