Сибирский федеральный университет

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2021

Идентификатор DOI: 10.17212/2782-2001-2021-4-63-72

Ключевые слова: electrocardiogram, photoplethysmogram, self-organization, self-similarity, fractals, scaling, autowaves, soliton, n-dimensional torus, KAM-theorem, FPU-theorem of "return", topical diagnostics, электрокардиограмма, фотоплетизмограмма, самоорганизация, самоподобие, фракталы, скейлинг, автоволны, солитон, n-мерный тор, КАМ-теорема, ФПУ-теорема "возврата", топическая диагностика

Аннотация: В отечественной и зарубежной практике накоплен большой опыт создания средств мониторинга функционального состояния организма человека. Существующие комплексы в основном проводят анализ электрокардиограммы, артериального давления и ряда других физиологических параметров. Диагностика часто строится на основе формальных статистических данных, не всегда корректных в силу нестационарности биопроцессов и без учета их физической природы. Актуальной задачей мониторинга состояния сердечно-сосудистой системы является создание эффективных алгоритмов компьютерных технологий обработки биосигналов на основе нелинейных динамических моделей систем организма, поскольку биосистемы и биопроцессы имеют нелинейный характер и фрактальную структуру. Примеры подобных структур - нервная и мышечная системы сердца, сосудистая и бронхиальная системы организма человека. Связь систем организма с их организацией в виде самоподобных фрактальных структур со скейлингом, близким к «золотому сечению», делает возможной их топическую диагностику.Получение детальной информации о состоянии биосетей организма человека для топической диагностики возможно на основе вейвлет-анализа биосигналов (так называемой вейвлет-интроскопии). С помощью вейвлет-преобразования можно выявить структуру биосистем и биопроцессов как картину линий локальных экстремумов вейвлет-диаграмм биосигналов. Математические модели и программные средства вейвлет-интроскопии позволяют извлекать дополнительную информацию из биосигналов о состоянии биосистем. Раннее обнаружение латентных форм заболеваний с помощью вейвлет-интроскопии позволяет сократить сроки излечения и уменьшить последствия нарушений функционального состояния организма, снизить риск наступления инвалидности.Учет факторов организации биосистем организма в виде самоподобных фрактальных структур со скейлингом, близким к «золотому сечению», делает возможным создание методики топической диагностики важнейших биосистем организма человека. In domestic and foreign practice, a great deal of experience has been accumulated in the creation of means for monitoring the functional state of the human body. The existing complexes mainly analyze the electrocardiogram, blood pressure and a number of other physiological parameters. Diagnostics is often based on formal statistical data which are not always correct due to the nonstationarity of bioprocesses and without taking into account their physical nature. An urgent task of monitoring the state of the cardiovascular system is the creation of effective algorithms for computer technologies to process biosignals based on nonlinear dynamic models of body systems since biosystems and bioprocesses have a nonlinear nature and fractal structure. The nervous and muscular systems of the heart, the vascular and bronchial systems of the human body are examples of such structures. The connection of body systems with their organization in the form of self-similar fractal structures with scaling close to the “golden ratio” makes it possible to diagnose them topically. It is possible to obtain detailed information about the state of the human body’s bio-networks for topical diagnostics on the basis of the wavelet analysis of biosignals (the so-called wavelet-introscopy). With the help of wavelet transform, it is possible to reveal the structure of biosystems and bioprocesses, as a picture of the lines of local extrema of wavelet diagrams of biosignals. Mathematical models and software for wavelet introscopy make it possible to extract additional information from biosignals about the state of biosystems. Early detection of latent forms of diseases using wavelet introscopy can shorten the cure time and reduce the consequences of disorders of the functional state of the body (FSO), and reduce the risk of disability. Taking into account the factors of organizing the body’s biosystems in the form of self-similar fractal structures with a scaling close to the “golden ratio” makes it possible to create a technique for topical diagnostics of the most important biosystems of the human body.

Журнал: Системы анализа и обработки данных

Выпуск журнала: № 4

Номера страниц: 63-72

ISSN журнала: 27822001

Место издания: Новосибирск

Издатель: Новосибирский государственный технический университет

• Алдонин Геннадий Михайлович (Сибирский федеральный университет)
• Черепанов Василий Викторович (Сибирский федеральный университет)

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)
• Список ВАК