автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Математическое и программное обеспечение автоматизированного диагностического алгебраического комплекса

ШСКИЯ ПОЯ.ЧТЕХИНЧЕСКТЛ ЫпПВЕРСПТЕТ

’■ АТЕ::

Из прпэах рукописи

НР.ЧЧПКИЛ;! ГЕОРГИН йл’!/;П^ СОВ’ТЧ

1ШЕСК0Е 'Л ПРОГРАММНОЕ ПБЕ^ЕЧЕНИЕ ГБТ0".^'ПЗПГ!)?пПН0Г;; ЯИмГНОСТИЧЕСКОГО ПНП'ОГГГ.-'НЧЕСКГ.ТС КО’:а::Е’;СП ’

13.11 - “ Натегзтическос :: ;;рсггу:г’с? обеспечен’!?

Бччпслительпп:: !<тт, кочяягксзг, с::птз!'

' !! С В Т 9 П "

П 2 Т О Р Е О Е Р Р. Т •

диссертации на сонсканнз учгноЛ степени' кандидата технических наутг

Томск 1532

Работа выполнена- в Научно - исследовательском институте кардиологии Томского научного центра РАМН и Томском политехническом университете . •

Научный руководитель ; доктор технических наук . профессор . В.А. Кочегуров

Официальные оппоненты : доктор техничоских наук , профессор Л.М. йнаньев .

кандидат технических наук . . Й.Б. Тимофеев

Ведудая организация : ВЦ СО РЙН

Зодта диссертации состоится " 6 " января 1993 года на заседании специализированного Совета Д '063 .50.03 при Томской политехнической университете по адресу 634004, г. Томск, пр. Ленина , 30 . ТомсМ политехнический университет .

С диссертацией иоано ознакомиться в научно - технической библиотеке Томского политехнического университета / 63^004 . г. Томск , ул. Белинского , 54 /.

Автореферат разослан " 5 " декабря 1992 годэ .

/

Нченый секретарь специализированную .

Совета . к.т.н. . доцент /Ь'И// (./ И.Л. Чудинов

•г. ’?V' ■

' ‘. , ь..-• -і

КРЙТХЙЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Ипеиичг'ская болэзпь сердца 'занимает одно из нервах нест в мире по лотальннн исходам, поэтому понятно то вникание .которое уделяется кзучешга причин возникновения. методов диагностики и лечения этой “чушГ XX века. Ангиография- сосреаейнвЯ раздел медицина,- пркзвзинай для

рсгениз ЗТИХ проблей 3 СОВОКУПНОСТИ С Другі!!!;! НЄТ0ДЗШЬ КО-ратко суть ангисгрз?:іческого исследования сводится к получе-нкз рентгеновского изобрзаениа крозеносннх сосудов и сердца при заполнении их коитрзстник вепестзои. Иноорааайо, добнтдв т-з:ш о5разои. трудно переоценить. т.к. часто -зто единственно достпзернаа икїориаш’.я. получить нотсру;: дгбн» другим способов просто незознойно. Благодаря згш: качгст?з?і ангиогргмя счатазт “золотки. этелэнон" йагностикч состояния сердечнососудистой СИСТ 0>!:1 (ССС). ' . • ’

Одкзкэ , постоянный рост потпка іш?огкгціш „ получаеиой ігри еі!гиогра.:-і:чес!;6м исследовании, не только по айлегчает. но *сп’ загрудк.чзт интерпрёгаинз. подучснних- результатов. Пазтону крайне Бо'но изучить зознсгности сокращенна диагностического процесса и псгчиен;*я точности диагностики, что попет п дол-но з::ть достигнут;? лн-ь с прпзлзчгннен к анализу рлзвптах средств з^пслигг.^ной техн;:::п (СЗТ) и >:эгу?гс узтекаппеско-го аппарата. _ _

;;о:сгч ::э гпгапэяолСйгиги иель" діт.сєзізнконной работ;?

оі'еспсчг-

ааг.га;от гатеуатпчсзнзго н прстрамннсгп

Г,

не;:

а:лг'37

М.: - С'.-С.'.":!

?г- їніїсга і-е.'ітигнз;: нале

1" .

'■V .;*:*:-г,:г.то : у:ь

' гп-'тгс

VI л и

:.:згі:^?гічідСг;зг :цсп::ч ^стсг::;;

г:', п:' ОС ) . гг г с Г

алгнегг^нчсского 7 с

л:т:-пгга; тнечого

■■Г.У'-.'-.Ч’

■-:сї 'ігг'я ..ЧгіН'-’с:.*::

ГГЛ'У

зс:<:гс

г./стг!'-* ’:о“

;Г:>М ;

-Сггги їс'^тї: г:;* с "?!П?г о

- рас?г:

:;:г? ::о.;;рл;-сТь

ЦП Я комплексной 0"іС!!.Г.І СССТОЯШІЛ fi- пр-.': С6РДЄЧИ0- СОСЦ-кнстой патологии : ‘

- рз.зраС&Тйїь і.'отид ;;зл!г::іі:;з::і;с.'і o:ilк;.п і;:;:'Оі:сац;:п сзрда , отрзсоі',!;;; пр.ли-'сі: . проі:с::с:;л:;:.г о течения і: после ;;сірланоі*сзrt:;.сг1:■ ііі ССС .

Иазчіш кааизи. гчсезрт ;.зз іич а., ли сз. і. сла?,ір.,:і;х рз--рлітатй:; :

- разработки аї зі л „з:.злі::::;: 5 -:.і:ї;J:i

і-гтало:-;::-; , сцсіі.;;. :,. з;,:з. r..:>

’?оС-;ог и і:;;слз.;зз :::зз з :з з пз'срзчз .р. Г'рзглзз: сссгопі::::;

С С С ; '

- і гал i:eтез. кпізіз;;. л..;:ллз:' .....рі.лз:.сз; зл; ;::зз-

ьзрзз ; .

ргзрлроили ko;::;';jc гілллл. j і;р.л зрз;. .з:злззсі;: пора.чїргз, ;;лл кзмзлзлснзй оігаїл;;: !;:,сїззл ,л

- р.ііриОстеп аяітрп:; ггтеизї82«pcs£:t:;;.r? ргтз'гзпсзсклз

сглтрипулагрз-рп^слллл. ;:^.тupa !!' ::з, г,з:;р! злззс:: гр:з..л~

ЧОСІ.ОЦ ДпСПЛСС . '

Гс^і;ткчєс:.ср с-іій-п:-:. eifc {-аь<ш: зззлзчзл, :с.. і: плсі;”;:.^с:: :

- разр.з.;сісі!0 п річ;, г ;■ orч::і;0j ; сл^ч:: зі !л!зС її по

-^гіггпгрл;Ь'ічс^-лз>

- р.ираОі; гсі'ін; л ^.vrjpn.'.. _з . лл,,,;-г; зллаїл; рзсплзлзїаліл;

зчлтрззрлсгрл: ;з;~іл.і.,гз .лліі;,.; Г,.' і;сг:альзо;;з:;

;;j гззл; и зпглз./рл і:.о :: ррргл;; ..з:;л;:л. :л::лл.лз.

f'jpi'i- іі-. I л.зір;лз р, лзр:.. ■; ;о,.уг[ лз.л;

- р>з ,___їлл:;;.;і о гр;-::;• р; і. рі; . '.ззсл, ;_:...з Сил

.літі ;;сі;о J.' .із..л.л / лз ;\і.;рр:з:: рзпізпх.

зі', ГЛЗЛЗ-. з'; -і; ІЧ . ;;.U .’ 3-, з _р

,.лЛ’!;і:'. . У;---'- ^ з-.., ; “ •„ , ; , зр:.; ;;

■ .-з.;іі;ілз-,з; зср;,,і.;3;з;.,; ілг ; '______зло .лл.рзз--

З-.з!.: :лзллл:з , лллрнчзг.;.',. !;зізі;:іі _<.салз.лл.;;л :: ;л;:!л;:л.

■з-.и"3!:з зз'3і: р Ізлилл. ізірЛз ;ллл;з„_: зи ,з.аг;;з ".

и,к.;: ;.,„и іл,,л р:;;.з ;р,я «сражении рзліізл сзнтр:;;;илоі'ра;лі;;, .лЛлллі. з: ' злзллл; , р^зрзбсганн::;, ззглрол, спсгаїлясї ядро

- з -

программно - аппаратного комплексов для обработки гайках . ан-гиографического исследования ка базе отечественных и импортных СЗТ и находится г- эксплуатации с 1506 по 1332 г. •

Основные полозекил диссертационной работ:; били доясїєнн на : Всесоюзной конференции " Совренешше способы лучевой диагностик!! з кардиологии " / Тонек. 1930 /, Зсесосзиоя совеяэ-кии " Оценка рашепл и тактика лечения инфаркта чкокао.ча " / Томск, 1923 /. 1-м :тчетнпй научной сссскн НИЛ Кардиологии /Тонек. 1353 /. 5-Г' ?;зс>'2знсїі конференции яо -хронобнолсгйн н яроясиениичн? / Ї"скза-Танкеит. 1330 /. 4-й научно-практа -ческой •;скрг.р?н’.ії1;' " ?«срззье человека э Си8ири " / Краско-язск. 12Б3 /. гептнальной конференции " Актуальные проблема клинической кгргиглеп::: " / Тонек. 1350 /, !? Мегг.эЫопз!

сопггезз оп оІеоРгосагїііоІосу / Погепсе , Из Із. 133? X Симпозиум? "кпеЗлзчы интертпзнисЗ радиологии'7!*сскса. 1332/.

Публикации. По результатам диссертации спубликсва-г 1' пз чг т нух работ.

Структура хабзт:-;. диссертация состоит из зведення, трех глав . заклвченкя . списка использсзанной литератугч н гриле пен.чя гбпцх ой с? нс-1 158 страниц машинописного текста, вклй-чая 32 рисунка и 3 таблиц. "

?о зведенні: збгеяггэна актуальность исследований , ояре-дел.енн цели и задачи . ~ ■

3 пезвгй глаз? диссертационной ваботн дан анализ эволюции и ссзгемепкегр состояния проблема автоматизации проведения ангизгрзфи.ческого исследования , дан обзор суэествуг'их и обоснован' выбор математических «чтедов к моделей анализа состояния ССС применительно к анализу состояния ил и определяется круг-задач . требдвзих разработки и внедрений хатекэтичес-ккх нетгдов и неделей анализа состояния ЯЗ при сердечно-сосудистой патологии . ■

' Во .зтррзй главе описана структура нодпли , учитнвасцая взаимосвязь снлс-скорсстных . объемных показателей и данннх анакнзза . Данная кздель позволяет получать кокплек&нуи оценку функционального состояния сердца н крупних сосудов при диагностике патологии во зреия проведения апгиограмческога исследования, Описаны алгориткн предварительной обработки рент-геивонтрастного изображения и распознавания зентрикулографи-ческик кентуров левого зелудочка, количественные негоді определения информативности параметров , входячих в модель, алго-риткы анализа состояния коронарного кровотока и количествен-

ной оценки релаксации миокарда , алгоритм применения математического аппарата косаПнор-аналнэа на разных этапах ангко-графического исследования .

В третьей гласе описаны структура разработанного программного обеспечения системы сбора и анализа данных ангиогра-фического исследования . дано описание компьютерных систем " P.liGIO " и " DIGIT " для комплексной оценки функционального состояния ССС при патологии по данным ангиографнческого исследования , в которых реализованы разработанные алгоритмы количественной сиенки ССС .

' СОЛЕРсйКйЕ РАБОТЫ

BuGср исходной модели количественного анализа состояния ССС при ангнографичеег.оц исследовании .

Б условиях ангкограгического исследования , когда ограничен;; возноннос'и выполнения комплекса необходимых инвазив-них исследований у больных . большое значение приобретает создание экспериментальны:: гемодинзмических моделей-аналогов .

Б литературе неизвестны модели . отразаюкие гемодинамп-ческио процессы при ангиограгическом исследовании . Однако , имеется множество работ , в которых воспроизводятся такие модели для условий острого и хронического эксперимента в серде-. чно-сосудистоп хирург;::' , которые монно адаптировать для анализа данных ангиографнческого исследования . Бее эти модели мезно условно разбить !:а несколько классов : гидрс.чсхоничес-киз , механико-математические, электрические, геометрические.

На ccs модели нокдадыза.чтея с^ествснкзв ограничен;!-! -сердце ( или Я5 ’) расиатркзаетса нзолкооезйио, транспорт крови ко сосудам как кидкосги подчиняется заменам классической гкдрое.'игки . Крине тоге , к vzuo-uix недостаткам дагошк моделей следует откссг« твзэкшюсть «р?5:т:пзс:-;ого кримен.ши формул кспеспсдстее.чно го •■ремя ангиогра^нчосксго исследования из-за технических сло.'.косто;! ксярзркзнэЛ синхронной щк-сации измерений давления и излучения г;;;;трп;;улсп:з;чческнх контуров Ой SCO С33к сегдвчного цикла.

Ггмодпнанкчееккв процессы в ьСС наиболее полно 01рап;зст класс моделей , построении:; на гра:оана;:итмчоских методах исследования . которно приняты в диссертационной работе в качестве исходной точки д::я построения комплексной модели сункцн-

онирования ССС .

В этих моделях диаграмма сердечного насоса (ЛСН) построена в координатах "объем-давление" . ДСН состоит из диаграмма ограничении (ДО) и индикаторной диаграмма СИД). Обе диаграммы связаны иегду собой дополнителышии графическими построениями имевшими четкое физиологическое обоснование (см. Рнс.1.).

Запиаеа зависимость давления внутри полости сердечной камера от объема крови з виде :

рсигмиси) СП

Графически эти зависимости представляют собой замкнутые" петлеобразные ириэаз ИЛ. На Рис.1. 1!Д построена для ЛЗ сердца.

Анализ ДО и ИД в одной координатной плоскости доказывает их теснуа взаимосвязь. Тогда объемные характеристики вичисля-птся по форнулам :

\!о - объем крови в эластичных сосудах. '

14 - общий запас крови . . .

Для силовых характеристик получаем слгдуиие соотноиения

поличии соотношение : , .

' ; ' /_____Са ± ' ■

^ I С !рс пгйг. І х I 2 Кп I (?1

( Это условие согласования насосной функции сёрдца (генератора) с состоянием ССС (нагрузки). ' ‘ .

1^- конечно-диастолический объем. 'и - ударнай объем, .

Проведя ряд последовательных аналитических преобразований

(В)

Построение базовой модели анализа данных комплексного ангиографического исследования

На Рис.2. представлена структурная схема модели , отра-гавцая взаимосвязь силовых , скоростных и объемных показателей в ЦРСК . Входные параметр» модели получить инзазизным путем просто - для этого нунны ликь электроманометри.ческие-системы с электронными дифференциаторами . Параметры объема . особенно внутригелудочкозого , з разные Фазы сердечного цикла получить простыни методами пои; не удается . йетод зентрику-лографин при ангиографическом исследовании для получения объемных параметров требует математической обработки зидесизоб-ранекий " теней ".полостей ссрдиз . Параметры модели . характеризуете состояние коронарного кровотока и сокрзтительнуп Функция миокарда ПН после троыболитической терапия , требугл разработки количественных методов их оценки с точки зрения эффективности проводимого лечения . II , наконец , необходим количественный методы для краткосрочного прогнозирования функционального состояния ЦРСК для выбора тактики зсзяейстгия нз входные параметры в качестве обратной связи .

Итак . зля обеспечения комплексной оценки состояния исследуемого региона кровеносной системы с поиоэыо предлагаем модели , парачетраки которой является показателя функционирования ЦРСК до . во' эре ка. и поел? ангниггатпчгского исследования требуптся :

- алгоритмы предварительной обработки 'рентгенкомтрастпн::

изображений : .

- алгоритмы распознавания контуроз ЛЗ за две фззы сердечного-цикла - систолу и диастолу ; '

- алгоритма оценки степени релаксации миокарда ПК :

- алгоритмы ранней диагностики , краткосрочного прогнозирования и оценки эффективности проводимого лечения больных с сердечно-сосудистой патологией .

Алгоритм предварительной обработки рентгенкснтрастного из обраяенйз полостей сердца н крупных крозензенмх сосудов

Пгюцесс автоматизации распознавания контуров ЛЗ подразумевает контрастирование "теней" полостей сердца. Для этого из широкого спектр? алгоритмов обработки изображений чкеперимея-

МЕХАНИЗМ СПМОРЕГУПЙЦИИ СЕРДЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

(закон .фршй-стр.рлинш

НЕХПІІІШ САМОРЕГУЛЯЦИИ

сердечной деятельности

(ФЕНОНЕН АНРЕПА)

ОБЪЕМНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВЕНОЗНОГО КРОВОТОКА

ВЕНОЗНОЕ ДАВЛЕНИЕ

ВЕНОЗНЫЙ ОБЪЕМ

I

РЕЛАКСАЦИЯ

ОБЪЕМНЫЕ СОСТОЯНИЕ ФУНКЦИЯ

ПАРМЕТРІІ КОРОНАРНОГО СОКРАЩЕНИЯ

ПИ КРОВОТОКА ЛИ

СИЛОВЫЕ

ПАРАМЕТРЫ

ЛЗ

ОБЪЕМНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

УВ . МОК

СИЛОВЫЕ ПАРАМЕТРЫ

АД сист. АД диаст.

ПАРАМЕТРЫ " ВЫХОДА

Рис.2. Взаимосвязь силовых . скоростных и объешшх показателей в центральном регионе систем» кровоойращения .

тально вибрана медианная фильтрация как наиболее соответсвуи-цая данному классу изображений .

Медианная фильтрация реализуется путем сканирования некоторой апертуры по дискретному изобраяенив . При этой происходит замена элемента изобранения в центре апертуры медианой исходных значений элементов изобранения внутри этой апер- , туры .

Медианы делятся на одномерные и двумерные. Дадим им определение. Обозначим медиану как . '

медиана ( . . . f J(a ) (8>

Тогда одномерный медианный фильтр последователбности длиной /І [Хі І Є £] ДЛЯ нечетных П есть

ці = медиана Хій медиана (X.i-Vr..,Xi,..., Xi'V, iCjL ) СЭ) гд'І : ]/"“ ( ц-f

)/z И ^ " инояество всех натуральных

чисел. ' .

Определение для двумерного медианного Фильтра с апертурой :

Uif.-- иедиаиа Xij А медиана +у t S) (v, SkA Jljjel *]< 10>

где : j/(ijj . - квадратная решетка чисел, представляючая

иэобраzeiuie;'( L,J ) изменяется по Xі 1|ЛИ его подмножеству.

“Л” (x,S )є A s?(-'l,-s)e А] (0,0)є А (П)

т.е. апертура симметрична относительно начала координат, тогда медианный фильтр (10) сохраняет лзбое изображение перепада.

Реализация медианной Фильтрации .с различными апертурами, показала приблизительно одинаковую эффективность с точки ' •П'-Нич подчеркивания краев пзобраг-те:-птя .

Р.лгсритин распознавания контуров ІЇП сердце на п с-лутон о-з ои_ дискрет:: о и изобр агенті

• Непосредственно ВКДЄЛ8НИ8 контура ЛН происходит по сле-чу-цеиу алгоритму . В интерактивном репине врач покачает три.

jрз;;тсїі:и:е контрольное точки : дсе для проведения дмнит.

"cnajc," аорт-злького клапана а наийслг-е уздлгнидо иа зерхузке'

^;"т П р О!1Є С С ЗКНуГЦенНйЛ, т.н. ЗІИ точки являются КЛПЧ9-?‘‘”и "-'‘й іисяіггда-'.їго количественного анализа сокращения ето-нзрда.н, •:po,,e тог;.!, никакими ма:м:нни:.<и мгтод?.чи ;:х не гчде-

лить. ИзоСравение на экране графического дисплея- дискретное, и потому , контур ЛЫ на иен есть последовательность соседних элементов , точек , т.н. пикселов . Не будь на экране изображения аорти и артефактов процесс виделения упростился бы и свелся к сканированию в горизонтальной или вертикальном направлении (Рис.З. . О и В) до обнарунення краев.

Более эффективен поиск из центра отрезка , называемого длишшкон (Рис.З., Г) . Некоторое- точки контура при этой "ви-падут" ( опять-таки по причине дискретности изображения на графическом дисплее), но сканирование чьроз і градус с после-дуе:;;;^ соединенней обнаруженных точек края контура ЛЕ отрезками и^еет ішчтоїнуі: погрешность (некие сотих долей процента) по отношении к реальний-разнеран

Но п. этот алгоритм поиска края не сработает при таких патологических случаях , как аневризма. Центр длин.чика систолического контура при аневризме лєеит енє плоскости -саиого контура, поэтому сканирование приводит к оиибочноку обнаружению краев (Рис.З. Д). • .

Итак . область прпменепя трех расснотрешшх алгоритмов ограничена. Преодолеть их недостатки нонно применяя схему поиска , изе.“ст!‘уа пак " цепной код Сринена " . Суть его проста и сводится £ попеку следу;::;£и точки контура , удаленной на единичное расстояние ( единицу дискретности экрана графического дислея по ешшчіш:: раднусаи , расположении под углом 45 градусов относительно Друг друга по направление, или против . движения часовой стрелки (Рис.З., Е). Поиск ведется от первой точки " среза " аортального клапана вдоль края контура ПЇІ ко второй точки, а линия с а ^: г о "среза" получается автоматически.

Предлскекпкй алгоркг. райстпет на 100 7. успзоно для кон-турок т ол:.ііі!!ой в гдіні г. п , смоделированного для г го проверки (Ркс.З. , і') . ,(■ г.--: ;.:,:-.;і;.гп ::е контура і':'.', и см но всегда пг;б;Ч!:і:':! . і!.і;;р:::.ер , при дссти.:еши: крайне;', правой точки контура водника';: о::туаі;::я, к з г;, з п:;!ск е-:лч:;;:2с 1 П л и а: -дать" с ну три плоскости поонпип! (Гпс.З. , 1!) , с р с а у л ь г а т е чего гсапнхаег тупипо:- =ії; ситуация и поиск прекращается около точки " Плугдания " . Зт'1 происходит из-за кеегкой фиксации ослорпй поиска , негибкой стеки.

«еподыгах изменениях, а именно . при разбиении с’/.еу.ч на -па подсоки, получим устойчивый алгоритм виделения контуров (!£. Суть изменений в следующем : первая подсхема работает при г('иік'’ пі начальной ючп; до крайней правой точки коктуоа

;> —

<

/

\

3\ И

!\

| Ї Крайняя

і 1 ппбвая

{ і точна

V

' \

Крайняя

правая

точка

п

Крайняя

правая

точка

Ряс.?. /ляжетрации к описания алгоритма распознарэиия контуров ЛИ на полутоновом - графической дисплее ' (ітсн?кия в тексте ) .

(верхуики Л5) , а вторая подсхема - от точки верхушки до второй точки "среза" аортального клапана С Рис.З., В ,3 ,К ,Л).

Устойчивость алгоритма объясняется :

- учетои специфических особенностей контуров АН :•

- аестко фнкснровашшші условиями получения ангиокардиограи-ии, опксанншш віше ;

- знаниеи, опиралися иа кедицинскиП опит врачгй-экспертов. Йлгорити срабатнвает и в таких слошіх случая;;, как аневризиа.

Алгоритм количественной оценки релаксации миокарда

Известно, что іізїієлэние конфигурации /Ш е результате наличия патологического процесса не всегда сопровокдается изменением обцего обгека ЛЫ , в то время , когда очевидно локальное изменение объема по отдельны! сегмента*: . Количественное отображение гтого локального процесса суцествувциии цетодами не отранается , хотя зтот процесс несет в себе ценнуи клини-ческу-! ннфоркацив ; .

Нигге предлагается алгоритм 'количественной оценки релаксации циокарда , Алгоритм ■ осуществляется в несколько последовательных магов . Исходя из представлений , „что все части Л2 при сокрацёнии движутся н центральной точке , площадь контура ЛП делилась, иа 72-сектора радиусами, прозеденнкии из обцего геометрического центра для конечиоснстолнческого И ЇІОНС-чноднастоличеснего ввнтрикулографическнх контуров в середино длннннка .

Анализ проводится по двум конечиодиастоличоск;::: контуром ІШ - до п после введенім препарата , При уток контура соьмо-кавтся такий образон , чтобы совпадали центру пштикос. п контур:; аортальних клапанов ( с:\ Рис.4., П і . Г;ч':-?тп;ч;;хкч это прекстазлчет собой окновромешшй’поьорот-нсрс-їк-" нтпш;: гое!'; , чадо^чч:; плоскости , в котурну ітсчогсгс’Г'їсг контура . £ о;;і,ц обї.угз- плсскост!-. ( с::. Рнс.О.. и 1 . сппспол'?ч;!!: нз!л”< коопдкНаГ точ;;н ко;'7:

------- урозань после введения варапрепзрзта

Рис.4. Яллістраака к иетояц кзлачвствгнноА оценки релаксации ниекаряа ЛЗ при {архаквзоздейстзии .

препарата, отрааает изменение яелудочковой релаксации кавдого сегмента относительно исходного уровня (см. Рис.4.. В). Таким образом, с помоцьв предлагаемого нетодз дается количественная оценка релаксации миокарда . Выработав норму резерва релаксации (например , до 10 7.) для разных патологий , иохно проводить диагностику нарушения диастолическолй функции сердца .

Применение косайнор-анализа для ранней диагностики, прогноза функционального состояния организма и оценки эффективности лечения фармпрепаратами при сердечно-сосудистой патологии . .

Одним из главнык факторов . к которому требовалось приспособиться в процессе эволюции визни на Земле , Сале суточное враиенис планеты. Обмен веществ, присудил всему гивоиу, представляет собой цепь биохимических реакций, причем кандое звено такой цепи есть петля обратной связи. При естественной отборе преимущество среди ннокества биохимических циклов получили тг, , постоянная времени которых (или биологический ритм) была близка к суткам (так называемый циркадианный ритм) . .

Для здорового организма характерны биологические ритмы с достаточно зырашшой устойчивостью. Характер нарушений биоритмов при патологии и его глубина коррелируют с тместьв заболевания , что имеет и диагностическое , и прогностическое значение , особенно для оценки эффективности лечебных и профилактических воздействий.

Основные параметры , характеркзуз^ие биоритма : период ; амплитуда - размах от нулевого значения величины ; акрофаза-время максимума функции ; ыезор - среднесуточный уровень .

Суточным колебаниям подверзекы и многие показатели функционирования ССС. . Так , частота пульса , уровень артериального давления и физическая работоспособность сердца варьируют в течение суток .

Визуальный анализ хронограмм и проверка статистической достоверности различия мешду максимальным и минимальным знаниями биоритма с помощью ^критерия Стьадента поззоляет выявить ритмичность изучаемого процесса . но оценка при этом ве-. дется но двум последовательным наблвдвниям и является качественной оценкой . При этом невозможность объективно и количес-венио оценить частоту изучаемого биоритма приводит к противоречивым результатам. _ "

Устранении этого конфликта помог предложенный llalberg индивидуальный косайнор-анализ . К достоинствам этого метода следует отнести : •

- использование корректных статистических методов (метод на-именышх квадратов ;

- возкокцость количественной оценки параметров биоритма как

з нормо . так и при патологии ; ' ,

- легкая клиническая интерпретация полученных результатов ..

НзІЬйГС ППЄДЛОКИЛ ТОЛЬКО ОбЦИе ПрИНЦППН ЧНДНБПДуаЛЬНОГО

кпсайнор-зпализа. Ннне приводится алгоритм, разработанный для ыплиза бксриткологкческих данных центральной гемодинамики .

Пусть ■,-мается ряд хронобиолсп'леш'.х иаолпденийJ4 . где

I.--/ к., произведеиннк через рзаіше интервалы времени і, .

Кате-зтпчоскзз модель такого пооцесса задается форкулой

на) ’j(t) +8U)'. (із)

г л є / (с) - тренд процесса гауссовский иум , опреда-

яяеиііП octsGucft измерения . Заранее заг.аз требуенуи точность лсбзй периодический процесс ноіно представить в виде конечной сумм:! тртто'-стптеекая функций.. Тогда (13) переписам в виде ' /■; Иі + А і cos Off/:; - Уі (14)

г Г. з H[ - к-егзи . /і, - амплитуда . У/ - акгоі-тза .

Рабзп -алгоритма рвзіааапия на неї. колько этапов . На . зтзгм. пгз^однтзч нндмзмду v;t.HUj кЬ^ймоп-амаліп . Гіре-

:ЗГЧеЧ f ! > К РИНУ

~~ іі’ о-А ч ' с (ІП)

■ !/■ 1' /; Л л, ,/ / і } ' ['і 1 ‘ сил

1 • Г (С/ '-■} (-7)

- if v . лллили-

■' І' ■ ,■ . г_, - : ^ і; :■ -:і:-:::ті ,

‘:r;: *■; ■. <л -л; глллл S ' ' ’ ■'

7/:; Д \ _. і : ’ ■ і;,- ; Ч-. і - ПіііК J ■ ( 1 ІЗ)

■ г Г 1ГЛ” -1 '(а*лн;ік нгзцзБоднка

\уі: с'") - ru/'1 -

г/T ■■ л.; ~і. , • V>-'" ’ ! : L -■ U (! 3 >

СІ?' ■:\лесіллло упроиагтсу

Фориулы (16) , (17)"н (20) определяют косинусоиду , ап-проксикирувиув изучаемый биорити .

На следуЕцеи этапе вычисляются :

- дисперсия временного ряда 6г :

- 95 У. доверительные интервалы кезора и амплитуды :

- радиус_95доверительного круга двукарной случайной величины (6 .С ) по сор куле у

где : Р - критерий Оиера .

Затеи проверяется следусаэя статистическая гипотеза :

Но •' А = О ■ Н1 ■ А >1 ,

' Если нулевая гипотеза^ отвергается . то вычисляется доверительный интервал ( У/, Й ) мя акрофаэы ( в часах к градусах ) с наховдбииен правильного ’тригонометрического квадранта. По вычисленным данным строятся косайнор-диаграниы для индивидуального косайнор-айализа' (си. Рис.5., А).

Далее Аля данных, полученных при групповых биоритиологи-чесних исследованиях, приценяется усредненно-грцпловой косай-нор-анализ. Суть этого .Метода - в наховдении усредненной ко-.синусоиды для каждой конкретной группы (выборки) параыетров , а тате доверительных интервалов . в границах которых исгут иекя-ться параметры ритыо.в отдельных представителей группы . Для выборки из элементов '

6 = ^1 В;, Щ |С;; ,й>

Доверительные интервалы для ыезора М , амплитуды Д и акрофазы у вычисляются по вориуле.: ■ , ,‘ , •

< Х Н (23)

где У - среднее значение выборки , 1Ь- объем выборки , ~Ь -

критерий -Фимера,Бд- оценка средней квадратичной величины м., для которой вычисляется доверительные интервалы *. Последним этаппн стртятсй косайнср диаграммы по расчетным параметрам

й

Рис. 5

П - дозеритглыгеЯ кеш* при пщпвадузлыгон ко-сайисв-акалязо ; 5 - догевителькай эллипс ппи гпупгоэсм ::осш'!:шр-г:'ализо по дзниий дизсто-ЛНЧЄСІІОГП КрОПЯЧОГО Д1ВЛСШІЯ .

ІІ0 ОКр;4лпОСТН - зрб«3 суток С гпздчснаг мерз суточного цг;;;лй ) ; зазтвихзгані орс.чя сна . Па 35рт::г:алп "с:;тра- !'Г«?рЗ!Ш:ї ам-

плитуда - Ил я 3 - дг::'іч (■'{/ " Oh - г.озвритмь-;шг граница а”пл;:т:;ді! , а У< и л - а::ро.?ази ; ОР - амплитуда . Длз 5,ціліша.янт"р-з <■'? эсть з с личина ааплагчди . Си п ('-> - догэз::тель~ шш граница лмпллтид:; , а У} м % - дкро^аза.

усредненно-группового косаПнор-аиализа (си. Рис.5.. Б). '

Такик образом . использование косайнор-анализа позволяет ВЫЯВИТЬ СТаТИСТИЧОСКП ДОСТСБерКИЕ отличил с суточной структуре параметров Функционирование при патологических состояниях ССС. что имеет ванное практическое значение с точки зрение £«.ф8реКЦйЗГ.ЬНОЙ ЕИЗГНОСТККИ . а такне оптимизации лекарственной терапии .

О с новине результаты диссертационной работы

!, Разработана модель . сті.аїаюїар основные ^ункикл деятельности ССС ь- совокупности . т.е. с прихэненаек системного подхода. Разработана структура >.лтек2тическсгс обеспечения ш:?оршшонной систему дл? комплексной оценки оунг.ционирсва-няя ССС человеческого организм? при ссрсечно-сосвьистой патологии , реалкзусаая эту недель . Структура разработана с учетов '■пепи’іики клинически;: даннн;: , получаенкх и расчетных . и позпел-ет проводить объективней количественны;: анализ данных ангиогрг;м;ческого иссладезокил и сэпутствузпнх данккх .

2. Обоснован внбор алгоритмов предварительной обработки ВІ!Л8!5К30б?Є5ЄИКЙ . ПОЛУЧЭЗНКИ при ГЄКТГРКОВСКОЙ сьенке ко.чт-растированнкх полостеП сердт крупних крозекооннх сосудов . Показано. что для улучшения визуального качества данного класса изображений наиболее прибилеиын лвллетол применение медианной оплывании. Обработка изебргшшя с использование!! этого фильтр г. позволяет «поостить пронесе аг.токзткзкроэакного выделе нил контуров .С" длл количественного анализа -обт.енних даннкх.

3. Разработан:.; алгоритм-; автоматизированного г.кделекиг

веитрзадраг рафических контуров за две сазк сердечного никла -систолу и диастолу на полутоновой графическое дисплее . Показано , что алгоритмі райотсспособкі; и для таких елогкнх'пато-логий как аневризма сердечной ныеца . ■

4. Разработан нетод количественно!) оценки релаксации миокарда на основе сравнения соответственних сегментов двух конечно-диастолических контуров , получении до и после введения Фармпрепаратов. Предложена методика количественной оценки сократительной функции пиокарда при тромболитпческой терапии.

5. Разработан математический аппарат индивидуального и усроднешю-группозого косаГшор-аналнза . Разработаны алгоритми ранней дчагі/остикн , прогноза функционального состояния организма и оценки эффективности лечения фармпрепаратами при

сердечно-сосудистой патологии, йлгоритин прииениии при хронотерапии йиогих гшплогиЛ для дифференциальной диагностики и оптимизации .'е-сгдс-гзенной терапии .

■С поцозьэ рьз?сбо;аннкх в диссертационной работе алгоритмов разработано 'прогрзинное обеспечение (ПО) коапьвтерних систеа "fi'ISI0" п "DIGIT" , предназ::ачзш:нх для автокатизиро-занкогг. азодз дгшшх апгиографкческого исследования и коипле-кскс'; каличосг зонной оценки функционального состояния ССС . Программное обеспечений создана в соответствие с совреиенной т‘з;::;ллоптэ;'! прогрекцнрозгния по кодилыюиу принципу и имеет !:ерчар::нч-;с;:у:'' стру-иуру как по горизонтали , тал и по вертикали. Такая организцна ПО делает его иойнлыт с тонки зрения наам iнмашм: по мере рзззитяп иедициискоД щеозогиа и методов мнирпратацин клинические и научннх разульгатоз .

lifi мама: акта исптзсвдио длм анализа на только пэшшх г.мгмуга-;нмесмага исследования, но и для анализа данных cues-н::г. не с.:нин •- сц’ипнгрз:; ии и топографии , а такие лсбах мнагаалктомнм:' наакка-^нолсгимпакик сис-ан .

Го г с.-:- о диссертации опублмкпаапн с м; ’?.п.'г:мцп & рзбатм :

!. : 2P':a;ie!!i;a У.!!. , 4^п-;:г-•! Нмаптам С.Г).. Це-

ПЗТКГЕ , С.;"1:рОП .'I.'1. , "г-'ИУИ! и.;!. ' М С Г f;3. 3 - 2Г!П с* ?З.Т -

нам ги.-мс дм : зм;н"а :м;:з.л-!i .го -за;п;п::i пни ан-

г.ггг: ’м:1 :м,нз;нзм иаа'И.ал афгана М лог-ИИ Т!!Ц '

..’.’.I CClP : Та а. .лмп. -Чанам, la'1!. - С, м. '

’■ ” : мм; - м. , 1. , М,;!. . Максимам

, ■- дсм::; ! г,■ м , аммумм" а,;!, , ::-м'пми-

i ' М: м, .: м: а: - v1 : мим. мм' -раага

- • ■ а ■ и- а...а . : ;:р м а , .1 -л.;.*:.’а М. ^. , iLmmu-

ммам ;.м. , ч.;! , Марказ l-.C, м-на.мамка к пииканзниз

■ : p:V;n,; ;;<;>![33 . - /М |!ч С: Г, и ПлТЗПааНИОИНОЙ

а- "молагмм,: дама.'л енмпзаиим. :!аакаа, 1а':2.- С. П J - И Э .'

ариаз: , ‘М-нчзкиди Г.О. , ^аралаапка !,[{. , !а ■'

до по о 4.1;. •! зри^-коамгизгра^пч^сн::* г а с г а знтагзнпз г л: кальция ааранаапдам п:.:> оценки релаксации миокарда . // Вестник

рй!(тггчилпгин и г 'дпопогин. - 1930. - 1Ш 5 - 6. - С. 73 .

а. ,1.укут!!н-а м.".. Колина Н.Н. . Узичзкиди Г.А. Суточный

рит« кровообращения , ге-'одннзиическнй отсох ка снзкческцв нагрузку и вегетатизная активность при артериальных гипертониях. // Молодое ученнг кракт.чческоиц здравоохранение : Тез. докл./ 4 научно-практическая конфЕренц';;: "Здоровье чзлогска в Сибири". - Красноярск . 1535. - С. 35 - оВ.

б. Лукдтина и.В. , !!зенсв й.Б. , Трифонова 0.2. . !!ен-Чакиди Г.А. , Трагксв ij.fi. Хрокстере;шл артериальных терапий. // 3 Всесопзная !;он;сренцпд по хронобиологии к хро!;о:;ед::цнне: Тез. докл. - йсскьа - Ташкент . 13а0. - С. 20С.

?. Лукутина Л.В. , "апчзк;;:!!: Г.П. Нрихонвк-.ю коссйкор-аиаяиза для изучения ритмов показателе;'! гсгог.гас.”;!»;;: бсеъ-

нпд артериэлыпши пшзргоЗ!ия::п. //йри::гнек:!г нагеггатическик истодов и ЭВМ к эдико-бнслогичесних псследсза.ч.’^х. - Тгиск ,• 1Э8В.. - С. 71 - 73. •

8. , Лзичакндн Г.й. . Сарвсрсшш В.И. , Ссдсг^.- А.Г). Сис-

темный подход ;; количвстссшюнд анализу дайна:-; азгиегрссичес-ких исследований.//Совреггзишс способ:; лучевой диагностики ь кардиологии : Тез. докл. / Всвсоззнак конференции. - Тоне;: , 1920. - С/ 16. ' .

9. Нанчакнди Г.Я. , Ьрнрскогое И.Г., Ливанов !:.£>. Программа шлскбткчгскогс еиредолецаа и«1 зркта шмкерда при прз-седеина одногото;:псл сг.::сси&шш£ ' испигшерпой тс::огрз;:г.! с

- ииро;осуатоц.//Окосша репера к тактика лечения кк.^р-кта аиокарда : Тез. докл. / Всесепзние совещание. - Тсйск . 1586. - С, 00 - П. • ' . -

10. }'с.нчасгдг. Г.П. , Потеяив В.б. . .хиетпов ".Г. , 1*р-

зарепко Ь.Н. Прсггх'лто-сткгатнай комплекс д;:л &зш:ат«зкрв-ишпш ибрайош: г-:!тр:!::-;лзгро!'::.//Томский иег.огрйслсвьй ир-р;*гор::--л!згН!П пенгр ьз^ч^-тскикчускси ннс-орка-г.’.;: и ;:рсг.сго:;-

1! 201 - 03, - То:::;; , ЮПЬ*

.11.- . г Ь::;-;:- С.... , Г. :г.:-7К'.!3 Г.Г. ,

;арс-:!КО I.,'.:. Г”::'-.!:-;-; ;;о д-;л

цсследсза!:::.: с-.;-,V-;':-зс.. г::г.ть::-.. //Г-кт1; :л:>го ьспрс-

с- !>. .

\1. 1 . Г.;.. , и--:;';:-;

реккэ ■: Т!-;. .. -- 1=;:! !:з''.!--ра. .к:;д ’

киенс. ■'/ ■. кг... ч и':: : .1-: : кг"Г >л:;гпк, - 'ю':;::, 1Ь о У. ~

И о . - С . :,

1о. :.г:г г .V . , П-,т г:: . -кггкг: Г.::. Стгг:-

зац':;; г; ■: ■-с:.- : ~г::; ::\у.' о

!:с11ГаД'.Н1;:: и- еп :/ : гг,:::'.:с;-:т.-:" тс-

лезиэионного анализа изобрааениЛ. //Актуальные вопросы кардиологии. - Томск , 1987. - С. 119 - 120.

14. (Jaslltsev Ya.. Haxleou I., Protasov К., Varvarenko U., Manchakldy S. ftlgorithaes of the control dynaalcs nyocar-dlal Infarction with ECS - napyne. // 17th International congress on electrocardlology. / Florence, Italy-1990. - T.29. -P. 276.

Полпигано к печати 1.12.92.

Заказ !i 35 . Тнр^я.ЮО экз. -

634004 . Тояг.» . пр. Лгнинэ 30 . ротапринт ТПУ .