Способ анализа квазипериодических физиологических сигналов

 

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для анализа отдельных компонентов квазипериодических -физиологических сигналов в системах исследования , контроля и диагностики физиологического состояния человека. Цель изобретения -повышениеточности выделения информативных признаков отдельных компонентов квазипериодического физиологического сигнала - достигается за счёт того, что при анализе квазипериодических физиологических сигналов на экране графического дисплея регистрируют отводимый биоэлектрический сигнал, преобразованный в дискретную форму, в виде растрового изображения из N строк (где N - количество стимулов), каждая строка которого отображает биоэлектрический ответный сигнал на одиночный стимул. При этом амплитуду биоэлектрического сигнала отображают характеристики пиксел (цвет, размерность, вид или их комбинации). Одновременно на экране графического дисплея под растровым изображением отображают в виде графика усредненный ответ на стимул. Затем, последовательно сдвигая строки растрового изображения , совмещают экстремум анализируемого компонента с соответствующим экстремумом усредненного ответного сигнала и фиксируют величину каждого сдвига каждой строки. 1 ил., 1 табл. (Л С

СОЮЗ COBETCКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ. И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ЛВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСтаУ (21) 4806799/10 (22) 27.03.90 (46) 15.03.92, 6 юл. ¹ 10 (71) Институт физиологии им, И.П.Павлова, (72) Б;И.Гехман (53) 615.47 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1291120, кл. А 61 В 5/00, 1987. (54) СПОСОБ АНАЛИЗА КВАЗИПЕРИОДИЧ ЕСКИХ ФИЗИОЛОГИЧ ЕСКИХ СИГНАf109 (57) Изобретение относится к приборостроению и предназначено для анализа отдельных компонентов квазипериодических

:.физиологических сигналов в системах исследования, контроля и диагностики физиологического состояния человека. Цель изобретения — повышение точности выделения информативных признаков отдельных компонентов квазипериодического физиологического сигнала — достигается за счет

Изобретение относится к медицинской: технике и предназначено для анализа квазипериодических физиологических сигиалов в системах исследования, контроля и диагностики физиологического состояйия человека.

Регистрация квазипериодических физиологических сигналов обычно осуществляется на.фоне шумов, спектральнйе характеристики которых могут оказывать значительное влияние на количественные параметры этих сигналов. Наличие шумов, нестационарность самого полезного сигна- . ла, обусловленная неконтролируемым изменением физиологического состояния человека в процессе обследования, определяют значительную его вариабельность.

„„!Ж „„1718799 А1 (sl)s А 61 В 5/00, 5/05, 6 01 D 9/00 того, что при анализе квазипериодических физиологических сигналов на экране графического дисплея регистрируют отводимый биоэлектрический сигнал, преобразованный в дискретную форму, в виде растрового иэображения из N строк (где N — количество стимулов), каждая строка которого отображает биоэлектрический ответный сигнал нэ одиночный стимул. При этом амплитуду биоэлектрического сигнала отображают характеристики пиксел {цвет, размерность. вид или их комбинации). Одновременно нэ экране графического дисплея под растровым изображением отображают в виде графика усредненный ответ на стимул. Затем, последовательно сдвигая строки растрового изображения, совмещают экстремум анализируемого компонента с соответствующим экстремумом усредненного ответного сигнала и фиксируют величину каждого сдвига каждой строки. 1 ил., 1 табл.

Существуют разнообразные методы выделения полезного физиологического сигнала из шумов. Эти методы основы либо на рэзлйчных видах фильтрации измеряемого процесса, либо нэ методах усреднения многократно регистрируемого процесса (при предьявлении испытуемому последовательно N стимулов) — когерентное накопление, либо нэ их комбинации, И неизвестны практические методы-, учитывающие нестационарность квазипериодического физиологического сигнала. С другой стороны, известно, что зрительная система человека обладает большими интегративными возможностями, обеспечивающими качественное выделение интересующих исследователя информативных признаков любого изображения.

1718799 Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, обеспечивающий регистрацию на экране электронно-лучевой трубки квазипериодического физиологического сигнала на фоке помех в виде растрового изображения, при формировании которого по оси Х фиксируется время измерения анализируемого биоэлектрического сигнала, по оси Y— количество подаваемых на объект исследования стимулов и по оси.Z — амплитуда биоэлектрического ответа на каждый стимул, получаемая путем модуляции электронного луча по яркости в каждой строке растра.

Таким образом квазипериодический физиологический сигнал на N стимулов представляется в виде растрового изображения, визуальный анализ которого позволяет качественно определять информативные признаки (амплитуды и латентные периоды) его отдельных компонент (11.

Недостатком этого способа является низкая точность определения количественных параметров отдельных компонент полезного квазипериодического физиологического сигнала, Целью изобретения является повышение точности определения количественных параметров отдельных компонент квазипериодического физиологического сигнала.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу анализа квазипериодических физиологических сигналов на экране графического дисплея регистрируют отво. димый биоэлектрический сигнал, преобразованный в дискретную форму, в аиде растрового изображения из N строк, где N — количество стимулов, а каждая строка которого отображает биоэлектрический ответный сигнал на одиночный стимул, при этом амплитуду биоэлектрического сигнала отображают характеристики пиксел, одновременно на экране графического дисплея под растровым изображением отображают в ви.де графика усредненный ответ íà N стимулов и фиксируют латентные периоды каждого его компонента, затем, последовательно сдвигая строки растрового изображения, совмещают экстремум анализируемого компонента с зафиксированным латентным периодом усредненного ответного сигнала и запоминают величину сдвига каждой строки, далее, суммируя изображения N сдвинутыхстрок и представляя суммарное изображение в виде. графика, получают уточненную амплитуду анализируемого компонента квазипериодического физиологического сигнала и по распределению выполненных сдвигов определяют разброс его латентного периода. При получении уточненных амплитуд и величин сдвигов для всех компонент полезного электрофизиологического сигнала, используя статистические оценки, определяют его стационарность.

На чертеже приведен анализ квазипериодического сигнала с тремя компонентами, например длиннолатентного слухового вызванного потенцйала, где АΠ— исходное

10 растровое изображение биоэлектрических дом когерентного накопления; Ас — амплитуда компонента с учетом изменений латентных периодов в процессе регистра50

55.ции) у двух испытуемых (РМ и НН) приведены в таблице.

Статистическая оценка попарных коэффициентов корреляции между величинами сдвигов латентных париодов компонентов

N1, Р2 и N2 у испытуемого РМ не дала достоверных различий (р > 0,05), все коэффициенты корреляции положительны, .

Статистическая оценка попарных коэффициентов корреляции-между величинами сдвигов латентных периодов компонентов сигналов на временном отрезке 78 дискрет (ось абсцисс) в ответ на предъявление испы туемому 60 стимулов (ось ординат), БО-график усредненного ответного сигнала, 15 А1-А3- растровые изображения после сдвига строк для получения уточненных амплитуд 1, 2 и 3 компонент соответственно, Б1-53- графикй суммарных изображений сдвинутых строк для 1, 2 и 3 компонент

20 соответственно. В1-ВЗ- гистограммы распределения величйн сдвигов для 1,2 и 3 компонент соответственно.

Применение статистических оценок при сравнении характеристик сввигов для

25 различных компонент, например знак коэффициента корреляции, позволяет оценить стационарность биоэлектрического сигнала при использовании метода. усреднения.

Рассмотрим пример анализа длиннола30 тентных слухоэйх: вызваных потенциалов у двух испытуемых в одинаковых условиях обследования: дихотмческая бинауральная стимуляция слуховой:.системы импульсными посылками длительностью,1 с, частота сле-.

35 давзния импульсов 60 Гц, длительность импульса 0,4 мс, количество-,стимулов и - 60, межстимульный интервал 8 с, дискретность квантования по времени 6;4 мс, дискретность квантования па амплитуде 0,28

40 мкВ/бит, отведение биоэлектрической активности — со скальла в точке С4.

Количественные параметрЫ для компонент й1, Р2 и N2 длиннолатентных слуховых вызванных потенциалов (L — латентный пе45 риод; DL-; Аи

--амплитуда компонента, полученная мето-.

1718799

N), P2 и Ng у испытуемого НН также не дала ка — разброса латентных периодов отдель. достоверных различий (р>0,05), коэффици- ных компонент, снижается вариабельность енты корреляции разных знаков. о результатов их измерения.

Учет изменений латентных периодов в Формула изобретения процессе регистрации длиннолатентных 5 Способ анализа .квазипериодических . слуховых вызванных потенциалов у обсле- физиологических сигналов путем регистрадуемых позволил уточнить амплитуды от- ции на экране графического дисплея отводельных компонент(см. таблицу) и выявить . димого биоэлектрического сигнала, диайазон -изменений латентных периодов преобразованного в дискретную форму, в каждого компонента. Характер распрвделе- 10 виде растрового иэображения на N строк, ния сдвигов этих компонент. диапазоны их где N — количество стимулов; каждая строка изменений и количественные соотношения которого отображает биоэлектрический отампаитуд свидетельствуют о стационарно- ветный сигнал на одиночный стимул, присти полезного сигнала у испытуемого РМ и чем амплитуду биоэлектрического сигнала об отсутствии его стационарности у испыту- 15 отображают характеристики пиксел и одноемого НН при сенсорной стимуляции. слухо-, временно под растровым изображением в вой системы, Этому выводу не противоречат,. виде графика — усредненный ответный сиг(несмотря на отсутствие значимости) и рЕ- нал на Й стимулов, от.л ича ю щи йся тем, зультаты статистической обработки .—..по:-:.. что, с целью повышения точности, по усредпарные коэффициенты корреляции между. 20 ненному сигналу определяют латентные певеличинами сдвигов для испытуемых РМ:и:, риоды каждого компонента и затем

НН имеют качественные отличия (одинако- : поочередно для каждого компонента сигнавые и различные знаки соответственно). ла устанавливают величину латентного пеПриведенные примеры показывают, что: риода, последовательно сдвигая строки точность измерения амплитуд отдельных 25 исходного растрового изображения и однокомпонент при использовании предлагае-:. временно запоминая величину сдвига кажмогоспособавыше,чемупрототипа,таккак: .. дой строки, после этого, суммируя появилась возможность учета нестационар- изображения N-сдвинутых строк и отобраности квазипериодического физиологиче- . жая суммарное"изображение в виде графиского сигнала. 30 ка, получают уточйенйую амплитуду

Кроме того; практическое значение . анализируемого компонента и определяют предлагаемого способа состоит в том, что . разброс его латентного периода по распреблагодаря повышению точности измерения делению выполненных сдвигов и далее, исамплитуд отдельных компонент кваэипери-. пользуя статистические оценки, одического физиологического сигнала и: 35 определяют стационарность биоэлектричевведению нового информативного призна- ского сигнала.

*- Из-за отсутствия экстремума изме

i 3 anganiaasggsgggggggg «r» 644. апапаппппппаа «Ф» «6»

mm66g13666666 «еъ 63ъ»

I апаааппю«вп: ппап «4 Знпь» " """""". " " """""" "--"-"б Фа бчп

I glg «rg! 3 1 3 1 lа,6юп

I«r«6Фъ

i gr4 6r4

1 1 1 3 1 63Щ,ФВЪ eti

1 1 1 agamr 6«1 Ю,З

1 Зюппаааа3пащп! Юъ юъ «43.

3 1 1 ащаапщ! m» ВИ. аюъ «Ф»

1ю»ю»

1 1ю»«ФЪ»

I ЮЪЗ««3»-! 1 1 1 3 ЗЮЗНВИчп

«4 1 i еъ е

fl 4

° C Э

И 1

ЗЪ 3

Фъ! Ic

«6 В

tl 4

Ф 4 Ф

4 Э °

rl 4

ФЪ Э ее ° Igg

1 1 1 I I 1ЮЪ.Ю»

I 1 I i !srȇrc

1 ! I 1 I sr»634»

i 1 1 1 I I glg«333»»

Составитель Б,Гехман

Редактор С.Пекарь Техред М,Моргентал Корректор О,Кравцова

Заказ 710 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 еъ е

11 3

t4 C

Ю m

П 3 ее °

tg 1

t6 33

tC3 °

ЗЗЗ 4

tl3 еъ 1

1 3 3

Ф ЯФФ! еъ °

Фъ °

«е е

ЕЪ l

«4

tC

ИФ 6

3 П В

ФЪЗ Е п

3С Ф

r> °

rl 4

ЕЪ 3 ! чвб

1

3.

1 4

I I

i 1

"""""" """""" " "б«6 б «3

1 1grg grg.

1 . ggnm«rn«rg ю33вапп «е 6 юъ

3 1 3 ager, lgn юъ

l азюв ю Ф «rl

1 !пап« юъ «еъ

I 3 I 36«3 gr!

ВЮЗ«ааппапапа юъ grl. юъ ю»

1 3 I Igrg«rn ! I 3. 3 !srï grg

1 1 3 3 I«rglgl

I 1 i 3 1ЮЪ 4В!

1 I. I 1 glar! Юъ

1 I I 1 631st! «64 пща3633633666633Ю«Заап «ll Юъ

64ъ grl