Розробка методів та засобів обробки електроенцефалограм для епілептології - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукРобота виконана на кафедрі мікроелектроніки Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут”, Міністерство освіти і науки України Науковий керівник: кандидат технічних наук, професор, Борисов Олександр Васильович, НТУУ “КПІ”, м. Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор, Тимчик Григорій Семенович, НТУУ “КПІ”, м. Провідна установа: Харківський національний університет радіоелектроніки, кафедра біомедичних електронних пристроїв і систем, Міністерство освіти і науки України, м. Захист дисертації відбудеться 24 жовтня 2006 року о 1500 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.002.19 в Національному технічному університеті України “Київський політехнічний інститут” за адресою: 03056, м.Результат порушення роботи нейронних ланцюгів мозку при епілепсіях проявляється у електроенцефалограмі (ЕЕГ) у вигляді патернів епілептиформної активності. Його методика та техніка різняться у різних спеціалістів та є залежними від контексту дослідження, суб‘єктивними, індивідуальними та великою мірою інтуїтивними через відсутність стандартів та велику інтер-та інтрасуб‘єктивну варіабельність морфологічного складу епілептиформних комплексів ЕЕГ. Зменшення часу для обробки, підвищення ефективності роботи лікаря та зменшення кількості помилок під час пошуку епілептиформних комплексів у ЕЕГ можна досягти застосуванням автоматизованих методів обробки та аналізу сигналу. Частина досліджень виконувалася в рамках виконання державних науково-дослідних робіт “Дослідження методів та розробка електронних засобів визначення та моніторингу функціонального стану людини” (ДР № 0102U000655), в якій здобувач брав участь у дослідженні шляхів використання електроенцефалограми для моніторингу функціонального стану людини; “Методи і засоби експрес-діагностики і їх застосування у фізіотерапевтичній апаратурі” (ДР № 0104U003150), в якій здобувач брав участь у розробці шляхів використання сигналу електроенцефалограми для зворотного зв‘язку у адаптивній фізіотерапевтичній апаратурі; “Методи та засоби високої роздільної здатності у неінвазивній експрес-діагностиці” (ДР № 0106U002372), в якій здобувач брав участь у розробці методів та засобів обробки електроенцефалограм з високою роздільною здатністю. Вперше обґрунтовано можливість та доцільність використання адаптованих материнських функцій, а також адаптованих еталонів у розпізнаванні образів з метою часової локалізації епілептиформних комплексів у ЕЕГ, що дає можливість розширити арсенал інструментів електроенцефалографії для вирішення задач епілептології: з використанням методу власних векторів удосконалено методики адаптивної побудови еталонів для класів коливань, що дозволяє проводити ідентифікацію епілептиформних комплексів у електроенцефалограмі засобами розпізнавання образів;У першому розділі зроблено аналіз стану існуючих в світі методів та засобів використання електроенцефалографії у епілептології, зокрема для знаходження у сигналі ЕЕГ епілептиформних комплексів. Визначено, що основну складність при візуальному аналізі ЕЕГ становить випадок, коли епілептиформні комплекси проявляються неперіодично, в невеликій кількості відведень, а також коли вони мають невелику амплітуду та нечітко виділяються на тлі фонової активності Проведений в дисертації аналіз публікацій у вітчизняних та зарубіжних виданнях показав, що методи та системи автоматизованої локалізації ЕК у ЕЕГ відсутні. На підставі проведеної класифікації методів, які можуть бути використані для часової локалізації ЕК, було визначено, що найбільш перспективними для застосування у обробці електроенцефалограм для вирішення задач епілептології є вейвлет-перетворення та розпізнавання образів. В результаті аналізу наукових публікацій, присвячених вейвлет-аналізу сигналів, зроблено висновок, що для аналізу сигналів певного виду з певною метою одні вейвлети підходять краще, ніж інші. У літературі та у дисертаційному дослідженні теоретично та експериментально доведено, що зміна превалюючого характеру сигналів, які внесені до матриці класу, достовірно відтворюється у головному векторі матриці усереднених кореляцій, та що головний вектор несе найбільшу інформацію про сигнали та великою мірою характеризує їх властивості.У дисертації удосконалено методи та засоби автоматичної ідентифікації епілептиформних комплексів у електроенцефалограмах. Удосконалено методи адаптивної побудови материнських вейвлет-функцій для довільних класів коливань на основі методу власних векторів. На основі розробленого методу створено і реалізовано алгоритм адаптивної побудови материнських вейвлетів для визначених лікарем класів епілептиформних комплексів, що дозволяє проводити часову локалізацію ЕК у електроенцефалограмі по результатам аналізу вейвлет-спектру ЕЕГ.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ