автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Разработка и исследование алгоритмов и технических средств обработки электрокардиосигнала для управления имплантированными кардиостимуляторами

На правах рукописи

МОЖАКОВА ОЛЬГА АЛЕКСАНДРОВНА

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ И

ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ОБРАБОТКИ ЭЛЕКТРОКАРДИОСИГНАЛА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИМПЛАНТИРОВАННЫМИ КАРДИОСТИМУЛЯТОРАМИ

Специальность 05.13.01 - Системный анализ, управление и

обработка информации

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Курск -2004

Работа выполнена в Пензенском государственном университете

Научный руководитель: Доктор технических наук, профессор

Истомина Татьяна Викторовна

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор

Кореневский Николай Алексеевич

Кандидат технических наук, доцент Руденко Вероника Викторовна

Ведущая организация:

ФГУПНИИЭМП, г. Пенза

Защита состоится "/¿Г&Л^ОЫЯ. 2004 г. в 16 часов в конференц - зале на заседании диссертационного совета Д 212.105.03 при Курском государственном техническом университете по адресу: 305040, г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Курского государственного технического университета.

Автореферат разослан « £ » /¿¿У/0/Я&_ 2004 г.

Ученый секретарь диссертационн« совета Д 212.105.03

Старков Ф.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Наиболее важными проблемами медицины являются своевременная диагностика, предупреждение и лечение сердечно - сосудистых заболеваний, решение которых невозможно без разработки и исследования алгоритмов и технических средств обработки электрокардиосигнала для Луправления имплантированными кардиостимуляторами (ИКС).

В настоящее время значительное количество сердечно - сосудистых больных имеют ИКС, которые позволяют им вести активную жизнь, несмотря на серьезные заболевания. Процесс взаимодействия кардиостимулятора (КС) с сердцем сложен и неадекватен, что вызывает необходимость проведения контрольно - диагностических мероприятий, призванных обеспечить адекватный подбор и длительную эффективную эксплуатацию стимуляторов. Накопленный опыт применения различных типов КС, говорит о том, что они, в основном, обеспечивают возложенные на них функции. Однако многие известные конструкции не решают задачи оптимального регулирования системы ни с технической, ни с медицинской точек зрения. Поэтому современная медицина нуждается в специальной аппаратуре для управления ИКС, основанной на обработке электрокардиосигнала (ЭКС).

Практика показывает, что только для единиц пациентов подходит электрическая стимуляция сердца (ЭСС) в стандартном режиме, т.к. необходимо учитывать возраст, физическую активность и другие факторы. Кроме того, неоднократное перепрограммирование амплитудных параметров ИКС обязательно после операции вследствие снижения порога стимуляции в процессе заживления миокарда, а также в 80% случаев требуется перепрограммирование ИКС по частоте стимуляции. Медицинскими методиками рекомендовано производить корректировку параметров ИКС спачала один раз в квартал, затем один раз в полгода, а по истечении гарантийного срока эксплуатации снова 4 раза в год. Такой подход является безопасным в технической части и обычно не вызывает дискомфорта при непрерывном контроле по электрокардиограмме (ЭКГ), однако в настоящее время не существует четких рекомендаций и критериев определения амплитудно-временных параметров ИКС, обеспечивающих безопасные режимы ЭСС с учетом индивидуальных особенностей пациентов.

В связи с этим необходима разработка алгоритмов и технических средств, которые позволят уменьшить риск от некорректного подбора ИКС и их параметров за счет компьютерного прогнозирования возникновения угрожающих состояний у широкого спектра кардиологических больных и обеспечивать принятие адекватных решений о необходимости изменения управляющих воздействий.

Динамика сердечного ритма, несомненно, является чрезвычайно сложной и в настоящее время не поддается формализованному описанию. Однако быстрое развитие новых математических подходов позволяет подойти к установлению закономерностей в сердечных аритмиях с нетрадиционной для медицины точки зрения - на основе исследования их хаотической динамики. Поэтому необходимо повысить эффективность процесса управления КС на основе правильного подбора перепрограммируемых параметров

| БИБЛИОТЕКА | СПетербург-

Процесс управления КС должен осуществляться с учетом зон безопасности хаотических срывов, определяемых на основе обработки и математического моделирования хаотических процессов в миокарде и исследования условий их возникновения, развития и прекращения, что является актуальной задачей развития в этой области знаний. Работа выполнена в соответствии с научно - технической программой «Новая медицинская техника».

Цель работы. Разработка и исследование алгоритмов и технических средств обработки электрокардиосигнала, позволяющих уменьшить риск от некорректного подбора ИКС и их параметров и обеспечить принятие адекватных решений о необходимости изменения управляющих воздействий.

Поставленная цель достигается решением следующих задач:

• систематизация возможных путей перехода к хаотической динамике для ЭКС при ЭСС и условий возникновения кризисов;

• разработка алгоритма исследования хаотической динамики математических моделей, учитывающего результаты обработки индивидуальных параметров ЭКС при ЭСС;

• формулировка рекомендаций для подбора безопасных параметров СИ на основе исследования и прогнозирования развития хаотической динамики ЭКС с помощью математического моделирования процесса ЭСС;

• разработка алгоритма обработки ЭКС, основанного на обнаружении и распознавании спонтанных и вызванных импульсов ЭКС и СИ;

• разработка и клиническая апробация алгоритма и методики автоматизированного подбора безопасных параметров стимуляции с учетом индивидуальных особенностей ЭКС пациентов;

• разработка универсального измерительно - вычислительного комплекса, обеспечивающего уменьшение риска от некорректного подбора ИКС и их параметров.

Методы исследований. Теоретическая часть диссертационной работы выполнена на основе применения системного подхода к анализу биоэлектрической информации, теории вероятностей, методов автоматического управления, обработки информации, исследования хаотической динамики и компьютерного моделирования.

Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

• алгоритм исследования хаотической динамики математических моделей, учитывающий результаты обработки индивидуальных параметров ЭКС при ЭСС, основанный на предложенной систематизации путей перехода из нормального состояния в хаотическое и позволяющий выявлять и прогнозировать опасные состояния и интервалы изменения влияющих параметров сигнала;

• математические модели динамики сердечного ритма, учитывающие влияние дыхательной синусовой аритмии, что позволило скорректировать границы зон интервалов стимуляции и сформулировать рекомендации для подбора параметров стимуляции, принадлежащих выявленным безопасным зонам;

• способ формирования графических отображений в виде ритмограмм стимулированной активности миокарда, фазовых портретов и бифуркационных диаграмм, позволяющих определять динамику ЭКС и безопасные интервалы при стимуляции;

• алгоритм обработки ЭКС на основе обнаружения и распознавания спонтанных и вызванных импульсов ЭКС и СИ при различных режимах ЭСС, позволяющий обеспечить надежное параллельное детектирование информативных элементов ЭКС за счет операций децимации дискретных значений входного сигнала, автоматической настройки абсолютных и относительных амплитудно-временных порогов и комплекса физиологически обоснованных зон нечувствительности;

• алгоритм и методика автоматизированного подбора безопасных параметров стимуляции, обеспечивающие предоставление специалистам дополнительной информации с целью снижения вероятности появления отрицательных эффектов при предсердной стимуляции миокарда;

• измерительно-вычислительный комплекс, позволяющий уменьшить риск от некорректного подбора КС и их параметров за счет компьютерного прогнозирования вероятности возникновения угрожающих состояний у широкого спектра кардиологических больных.

На защиту выносятся:

1. Алгоритм исследования хаотической динамики математических моделей, учитывающий результаты обработки индивидуальных параметров ЭКС при ЭСС, основанный на предложенной систематизации путей перехода из нормального состояния в хаотическое.

2. Математические модели динамики сердечного ритмогенеза, позволяющие учитывать влияние синусовой аритмии при ЭСС, и результаты корректировки коэффициентов предложенных моделей в используемых в медицинской практике диапазонах изменения их параметров.

3. Алгоритм обработки ЭКС, основанный на обнаружении и распознавании спонтанных и вызванных импульсов ЭКС и СИ при различных режимах ЭСС.

4. Способ графического представления результатов исследований ЭКС при ЭСС в виде бидиаграмм, позволяющих произвести сопоставление временных параметров и показателей динамики сердечного ритмогенеза.

5. Алгоритм и методика автоматизированного подбора безопасных парам ет-ров стимуляции.

6. Схемотехнические и программные решения, реализующие разработанные алгоритмы и методики и имеющие высокие технические характеристики.

Практическая значимость и результаты внедрения работы. Разработанные алгоритмы и технические средства составили основу построения информационно — вычислительного комплекса, позволяющего выявлять и прогнозировать опасные состояния в работе КС. организовывать оптимальные управляющие воздействия с целью снижения риска от некорректного управления состоянием сердечно - сосудистой системы.

Основные результаты диссертационной работы внедрены в Пензенском га-сударственном институте усовершенствования врачей, в учебном процессе Пен-

зенского государственного университета и в медицинской компании ООО "ЭНЕЯ-МЕДИКАЛ".

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы обсуждались и докладывались на международных и всероссийских научно-технических конгрессах и конференциях: на Ш и ГУ международных конгрессах "КАРДИОСТИМ" (г. Санкт-Петербург, 1998 и 2000 гг.); на Ш сибирском конгрессе по прикладной и индустриальной математике "ИНПРИМ-98" (г. Новосибирск, 1998 г.); на международной телекоммуникационной конференции "Молодежь и наука - 97" (г. Москва, 1997 г.); на Научной сессии МИФИ-98 (г. Москва, 1998 г.); на XI научных чтениях памяти акад. Бурденко (г. Пенза, 1998 г.); на Ш и Г/ международных НТК "Радиоэлектроника в медицинской диагностике" (г. Москва 1999 и 2001 гг.); на Всероссийской НТК "Биотехнические, медицинские и экологические системы" (г. Рязань, 1997 и 2001гг.); на НТК "Медико-технические технологии на страже здоровья" (г. Геленджик, 1999 и 2000 гг.); на международных НТК "Биомедприбор-98 и 2000" (г. Москва, 1998 и 2000 гг.); на международной НТК "Измерения -2000" (г. Пенза).

Публикации. Самостоятельно и в соав-юрстве по материалам диссертации опубликована печатная работа.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав основного материала и приложений, заключения и списка литературы из 101 наименований. Общий объем работы составляет 197 страниц основного текста, в том числе 92 рисунка и 5 таблиц. Приложение содержит материалы, подтверждающие внедрение результатов работы.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность работы, определяются цели и задачи исследований, дана общая характеристика выполненной работы, показана новизна решаемых задач.

В первой главе дан анализ основных параметров КС, позволивший выделить несколько влияющих факторов, изменение которых способно вызвать негативные проявления в динамическом поведении ЭКС. К ним относятся длительность интервала стимуляции (частота стимуляции) и амплитуда СИ, неадекватное управление значениями которых может вызвать хаотическую динамику ЭКС.

В главе исследованы существующие классификации режимов КС и технических средств КС.

По результатам обзора отечественных и зарубежных источников, касающихся классификации КС была предложена систематизация режимов электрокардиостимуляторов, реализующих метод учащающей ЭСС. В отличие о г существующих классификаций КС, предложенная систематизация охватывает все многообразие их режимов и функций.

В данной главе диссертации был также проведен обзор структурных схем и способов реализации функциональных узлов КС и сделан вывод о необходимости разработки современных технических средств для анализа эффективности ЭСС, для чего следует определить возможные пути перехода к хаотической динамике

для ЭКС при ЭСС и выбрать основные влияющие параметры СИ для математического моделирования. В заключении главы определены основные задачи теоретических и экспериментальных исследований для остальных глав диссертации.

Во второй главе диссертации рассматриваются вопросы прогнозирования хаотической динамики ЭКС при ЭСС. Появление у больных с ИКС опасных нарушений ритма может свидетельствовать об угрозе возникновения хаотической динамики в ЭКС, поэтому несомненный интерес представляет исследование возможностей прогнозирования риска возникновения хаотических состояний по ЭКС.

Во второй главе диссертации решены следующие задачи: систематизированы пути перехода к хаотической динамике для ЭКС при ЭСС и выявлены условия возникновения кризисов; выбраны адекватные математические модели сердечного ритмогенеза; предложены математические модели с учетом наличия у пациентов дыхательной синусовой аритмии; разработаны алгоритм исследования хаотической динамики математических моделей ЭКС при ЭСС и алгоритм обработки ЭКС на основе обнаружения и распознавания спонтанных и вызванных импульсов ЭКС и СИ при различных режимах ЭСС.

Для решения первой задачи предложена систематизация вариантов перехода от нормального состояния к хаотическому, на основании которой определена и показана взаимосвязь между множественными и единичными изменениями хаотической динамики сигналов, а также выделены основные пути перехода от предхаотического состояния к хаосу. Предложенная систематизация позволяет привести в систему и сопоставить между собой классические понятия теории хаотической динамики, узкоспециализированное математическое описание которых нередко вносит противоречия, например в определении термина «перемежаемость», в работах ряда ученых.

В ходе экспериментальных исследований путей переходов к хаосу разработан новый вид графического представления результатов - бидиаграмма, с помощью которой был проведен анализ выборки различных ЭКГ, подтвердивший прогнозируемые математическим моделированием данные (на рисунке 1 представлена бидиаграмма при касательной бифуркации в сопоставлении с различными примерами реальных ЭКГ сигналов).

Для решения второй задачи проводились исследования следующих математических моделей сердечного ритмогенеза при ЭСС:

1. Система уравнений, моделирующая зависимость интервала между стимулирующим импульсом и вызванным им откликом сердечной деятельности от интервала стимуляции (частоты стимуляции) при различных значениях констант, отражающих физиологические процессы и входящих в эти уравнения (модель 1),

Гя/.-ет.+о,^"-«^.

[Ыи-5Нн1>0, >

где БНпип-ЗЗО мс; а] =308 мс; Т|=111 мс; 9 =50 мс; Б; - стимулирующий импульс; БН,-интервал от ¡-го стимула до начала следующего потенциала действия; БН,.] -интервал от в|до зубца Р; Ъ - интервал стимуляции; 0£| ИТ) - положительные константы.

ti

Рис. 1. Графическое представление бидиаграммы на фоне примеров различных

ЭКГ сигналов

2. Система уравнений, моделирующая зависимость интервала между стимулирующим импульсом и вызванным им откликом сердечной деятельности от амплитуды стимулируюшего импульса при различных дополнительных условиях (модель 2),

APD, = APD^ + а^-^'",

Nu -APDt_x > в, { '

где APDmax = 207 мс; а схг =136 мс; Т2 =78 мс; 8 =50 мс; X - время, прошедшее от окончания предшествующего потенциала действия до стимула; СХг и 12 - положительные константы; APD, - длительность i-го потенциала действия; APD,.i - интервал от зубца Р до зубца R; t, - интервал стимуляции.

Для решения третьей задачи автором предложены математические модели с учетом наличия у пациентов дыхательной синусовой аритмии: регулярной, изменяющейся по синусоидальному закону, и нерегулярной, имеющей нормальный или произвольный законы распределения плотности вероятности.

Модель регулярной синусовой аритмии имеет вид: SHIрег Киш. SHcp SIN (2ж/дых t), (3)

где SHcp. - среднее значение от интервала между Sj И Р- зубцом; Ко^,. —коэффициент отклонения от - частота дыхания; - время.

Модель с нерегулярной синусовой аритмией произвольного закона распределения имеет вид:

SH'aKP=±RNDnp.(M(SH)±0(SH)), (4)

где RNDn р. - генерация случайных чисел произвольного закона распределения.

Модель с нерегулярной синусовой аритмией нормального закона распределения:

SH'clHp.=- ±RNDHP, (M(SH) ± a(SHJ), (5)

где RNDHp - генерация случайных чисел нормального закона распределения.

Окончательный вид модели:

SH, = SHmm + Ule Д ± (SH'lpa uSH'„„p. uSH'aHp), (6)

APD, = APD^ - a2 /"""Vii (APD 't ^ и APD uAPD'ctHp).

Модернизация математических моделей нужна для исследования ЭКГ пациентов, имеющих выраженную синусовую аритмию (регулярную или нерегулярную), влияние которой должно быть учтено при подборе параметров СИ.

В данной главе представлено математическое описание существующих и модернизированных моделей, которые необходимо исследовать с применением современных компьютерных пакетов анализа данных.

При решении четвертой задачи данной главы разработан алгоритм исследования хаотической динамики математических моделей ЭКС при ЭСС, учитывающий результаты обработки индивидуальных параметров ЭКС при ЭСС и позволяющий выявлять и прогнозировать опасные состояния и интервалы изменения влияющих параметров сигнала.

Для решения пятой задачи, при участии автора под руководством высококвалифицированных врачей - кардиологов, разработан алгоритм обработки ЭКС на основе обнаружения и распознавания спонтанных и вызванных импульсов ЭКС и СИ при различных режимах ИКС.

В результате экспериментально были определены основные параметры алгоритма: для обнаружения СИ - частота дискретизации, число конечных разностей; для обнаружения и распознавания QRS - частота дискретизации, число конечных разностей, количество распознаваемых классов формы QRS .

Усовершенствованная схема алгоритма обнаружения и распознавания спонтанных и вызванных импульсов ЭКС и СИ представлена на рисунке 2.

В данной главе сделан вывод о принципиальной возможности и практической необходимости экспериментальных исследовании, предложенных математических моделей, характеризующих зависимости между параметрами стимуляции и позволяющих определить степень риска ухудшения состояния пациента при конкретных значениях интервала и частоты стимуляции, снижающих риск возникновения хаотических состояний.

В третьей главе проведены экспериментальные исследования математических моделей в пакете Excel - 2000. В диссертации моделирование хаотической динамики ЭКС при ЭСС проводилось для режима предсердной ЭСС, как наиболее безопасного для возникновения отрицательных последствий.

Исследования математических моделей (1 и 2) проводились в диапазоне изменения интервалов стимуляции в пределах от 200 до 1000 мс. При кардиостимуляции диапазон от 100 до 300 мс не имеет практического применения, но его необходимо исследовать, чтобы отразить сложное динамическое поведение ЭКС при ЭСС с проявлением в виде перемежающегося хаоса при изменении начальных параметров СИ.

Рис. 2. Схема алгоритма обнаружения и распознавания спонтанных и вызванных импульсов ЭКС и СИ В ходе исследований известных математических моделей ритмогенеза был сделан вывод, что коэффициенты моделей (БНщш, АРДщ, И а) необходимо скорректировать в диапазоне (600-4000 мс), т.к. в этом диапазоне полученные значения БЦ и АР^ значительно превышают исследуемый интервал стимуляции.

С помощью модели 1 интерпретировалось формирование хаотических откликов во времени, что соответствует появлению ритмов Венкебаха вида №N-1, а также более сложных их вариантов. Модель 2 позволяет описать формирование хаотических откликов в пространстве амплитуд (т.е. электрический альтернанс, соответствующий бифуркации удвоения периода). В результате было получено большое количество результирующих графических отображений без корректи-

и

ровки коэффициентов и с корректировкой: ритмограммы стимулируемой активности миокарда и фазовые портреты для различных сочетаний параметров моделей при большом числе итераций N.

Из результирующих графиков можно определить динамику ЭКС при варьировании параметров СИ и сделать вывод, что сложная динамика наблюдается при исследовании модели 1, а модель 2 носит более спокойный характер.

Во второй главе диссертации были предложены математические модели синусовой аритмии (3-5) двух видов: регулярного и нерегулярного.

С учетом регулярной дыхательной синусовой аритмии автором было получено >100 ритмограмм стимулированной активности миокарда и фазовых портретов, для определения динамики для любого значения интервала стимуляции при варьировании параметров СИ.

На рисунке 3 представлены примеры результирующих графиков, полученные в ходе математического моделирования, ритмограмма стимулированной активности миокарда и фазовый портрет с учетом регулярной дыхательной аритмии с корректировкой коэффициентов 8Нп,,п и СС] при ^ = 900 мс.

. Результаты математического моделирования

Исследования показали, что определенный класс кардиограмм с синусовой аритмией предположительно может соответствовать одному из стандартных законов распределения. Поэтому необходимо было провести исследования на предмет определения закона распределения реальных синусовых аритмий с целью корректировки математических моделей с учетом возможности наличия у ряда пациентов нестабильности сердечного ритма.

По результатам исследования с применением специализированного пакета статистического анализа данных репрезентативной выборки синусовых аритмий

нерегулярного вида экспериментально было доказано, что дыхательная аритмия в основном изменяется по произвольному закону, а в 15 случаях из 100 изменяется по нормальному закону распределения.

В целом по результатам исследований модернизированных математических моделей с учетом дыхательной синусовой аритмии можно сделать следующий вывод, что при регулярной СИНУСОВОЙ аритмии динамика ЭКС при ЭСС имеет следующие тенденции: п р 15=200 меюдается хаос; при ^=500 мс устойчивое состояние (норма); при ^^бОО МС И при ^=900 МС - блокады различной степени.

При нерегулярной синусовой аритмии произвольного закона распределения динамика ЭКС при ЭСС имеет следующие тенденции: при &=320 мс наблюдается хаос; при ^=550 мс ■- устойчивое состояние (норма); п р=и2м с и при ^ЮОО мс - блокады различной степени.

При нерегулярной синусовой аритмии нормального закона распределения динамика ЭКС при ЭСС имеет следующие тенденции: при ^=272 мс и при мс наблюдается хаос; при ^=500 МС - устойчивое состояние (норма); при 15=612 МС и при ^=989 МС - блокады различной степени.

Для исследования хаотической динамики традиционно строят бифуркационные диаграммы в зависимости от частоты, выраженной в Гц, что неудобно для врачей, т. к. в медицинской практике принято представление частоты в ударах в минуту. Предложены варианты построения бифуркационных диаграмм модернизированных математических моделей 1 и 2, учитывающие влияние наличия синусовых аритмий на границах зон с хаотической динамикой, отражающих исследуемые параметры в зависимости от частоты сердечных сокращений и от длительности интервала стимуляции 1§, позволяющие определять безопасные интервалы в ударах в минуту и в мс.

На рисунке 4 и 5 представлены скорректированные бифуркационные диаграммы модели 1 и модели 2 с учетом дыхательной синусовой аритмии, где штриховыми линиями выделено влияние наличия синусовых аритмий на границах зон с хаотической динамикой.

Рис. 5. Бифуркационная диаграмма модели 2

Исследования математических моделей позволили сформулировать рекомендации для подбора параметров стимуляции, принадлежащих выявленным безопасным зонам, определены следующие рекомендуемые диапазоны частот стимуляции: для первой модели - 512-гЮОО мс, 230-1-294 мс, 152-Й62 мс; для второй модели -

По экспериментальным данным на основе атласов ЭКГ и архивов кардиограмм было определено, что максимальный диапазон разброса параметров СИ при синусовой аритмии составляет ±10 МС (±15 уд/мин). Для повышения точности определения безопасных интервалов изменения параметров СИ, этот диапазон должен определяться индивидуально по ЭКС конкретного пациента, по результатам его предварительной обработки. Из-за наличия синусовой аритмии появилась необходимость скорректировать в сторону уменьшения один из безопасных интервалов СИ: с 230-5-294 мс на 23(Ь-287 мс.

В целом, изложенный материал в третьей главе диссертации позволяет сделать вывод о принципиальной возможности и практической необходимости создания универсального измерительно-вычислительного комплекса (УИВК ЭКС), который позволяет уменьшить риск от некорректного подбора КС и их параметров.

В четвертой главе диссертации рассмотрены вопросы практического применения полученных в работе теоретических и экспериментальных результатов и решены возникающие при этом задачи схемотехнического и алгоритмического плана.

Результаты проведенных в работе теоретических и экспериментальных исследований реализованы в следующих разработках средств медицинской техники с улучшенными техническими характеристиками.

1. Предложена структура измерителя пороговых характеристик биоэлектрических сигналов при электрической стимуляции сердца.

2. Разработан лабораторный стенд для исследования параметров электрокардиостимуляторов, который внедрен в учебный процесс на кафедре «Медицинские приборы и оборудование» Пензенского государственного университета (ПТУ). Данный лабораторный стенд успешно используется в лабораторных рабо-

тах по дисциплине «Медицинские приборы, аппараты и системы» для специальности 190600 "Инженерное дело в медико-биологической практике".

3. Разработан универсальный измерительно-вычислительный комплекс (УИВК) (рисунок 7, где УУ СИ - узел управления параметрами стимулирующих импульсов, УВ ЭКС - усилитель ввода ЭКС, УД СИ и УД QRS - узлы детектирования СИ и QRS необходимые для предварительного аналогового обнаружения информативных импульсов ЭКС, AM ЭКС - амплитудная модуляция ЭКС, СМ-сумматор, О - оператор, ЭКСКП - электрокардиоскоп, ЭКГФ - электрокардиограф, ЗП - звуковая плата, ПО - программное обеспечение, Э - экран), предназначенный для подбора безопасных параметров СИ на основе компьютерного моделирования, анализа соотношений амплитудно-временных характеристик информативных импульсов ЭКС при электрокардиостимуляции (помехоподобных СИ, вызванных и спонтанных импульсов QRS) и для прогнозирования вероятности осложнений динамики ЭКС, а также для тестирования кардиомонитороз.

Рис. 7. Универсальный измерительно-вычислительный комплекс В состав УИВК входят: узел управления параметрами СИ, персонального компьютера со стандартной звуковой платой и блока преобразования, осуществляет усиление двух отведений ЭКС, предварительное аналоговое обнаружение СИ и QRS, амплитудную модуляцию ЭКС и передачу на вход звуковой платы компьютера. При проектировании УИВК были определены основные параметры, обеспечивающие надежное распознавание всех информативных импульсов: диапазон входных амплитуд 0,01-1В, частота дискретизации 40 кГц, ступень квантования 250 мкВ. Высокая помехоустойчивость УИВК обеспечивается за счет применения резервирования: предварительное аналоговое обнаружение информативных импульсов ЭКС должно быть подтверждено цифровым алгоритмом, реализованным программно. Были определены физиологические характеристики КС и пациента, при проектировании УИВК, обеспечивающие нормальный режим стимуляции, к которым относятся: 1) входные и выходные параметры КС, подле-

жащего имплантации, предоперационной контроль которых позволяет выявить неисправности в его работе; 2) пороговые характеристики сердца, позволяющие оцепить корректность имплантации электрода и определить совместимость энергетических характеристик выходных импульсов КС с энергией, необходимой для возбуждения сердца; 3) амплитуда управляющего ЭКС, обеспечивающая уверенный режим биоуправления; 4) временные и амплитудные характеристики импульсов имплантирозанного КС с ЭКГ - отведений, необходимые для проведения периодического контроля состояния кардиостимулятора и его проводящей системы; 5) длительности временных интервалов между СИ и - комплексами ЭКС, косвенно отражающие энергетическое состояние КС.

Применение предложенного комплекса позволит оценить точность обнаружения СИ в составе ЭКС с помощью кардиомониторов различного типа и уменьшить неопределенность измерения параметров ЭКС и СИ, а также даст возможность снизить риск вероятности отрицательных последствий, связанных с некорректным подбором ИКС и их параметров. УИВК успешно внедрен в ООО «Энея -Медикал» г. Пензы.

4. Разработаны алгоритм и методика, позволяющие осуществлять управление процессом подбора безопасных параметров КС на основе определения степени риска ухудшения состояния пациента при конкретных значениях интервала и частоты стимуляции. Предложенная методика позволяет уметшить риск от некорректного подбора КС и их параметров и дает возможность предсказывать возникновение угрожающих состояний у широкого спектра кардиологических больных. Методика разработана при участии специалистов кафедры терапии Пензенского государственного института усовершенствования врачей (ПГИУВ) и включает две части — часть I "Методика индивидуального предоперационного подбора безопасных параметров ЭСС", позволяющую адаптировать стандартные режимы стимуляции с учетом особенностей функционирования сердечно-сосудистой системы конкретного пациента и часть П "Методика периодического послеоперационного (технического) контроля параметров ЭСС и эффективные режимы стимуляции", обеспечивающую своевременное обнаружение снижения эффективности ЭСС, прогнозирование на основе математического моделирования динамики взаимодействия КС и миокарда данного больного в режиме временной стимуляции программируемыми одиночными тестирующими экстрастимулами и последующую корректировку параметров, а при необходимости и режимов КС.

Методика является многоуровневой и имеет несколько вариантов использования в зависимости от конкретных исследовательских задач. При этом рекомендуется выполнение всех разделов методики, в то время как внутри разделов некоторые пункты и подразделы могут быть опущены. Основными вариантами применения методики являются следующие: натурный эксперимент перед имплантацией КС в режиме временной чреспшцеводной электрокардиосшмуляции; натурный эксперимент перед имплантацией КС в режиме временной внешней электрокардиостимуляции; натурный эксперимент после имплантации КС в режиме перепрограммирования параметров СИ при возникновении отрицательных факторов в ходе постоянной электрокардиостимуляции.

5. Разработана оригинальная методика исследования моделей динамического поведения ЭКС при электрической стимуляции сердца, которая внедрена в учебный процесс на кафедре «Информационно-измерительной техники» ПГУ для специальности 190600 "Инженерное дело в медико-биологической практике".

6. Разработан комплекс лабораторных работ для исследования управления в биологических и медицинских системах в пакете 81МиЬШК системы МЛТЬЛВ, который внедрен в учебный процесс на кафедре «Медицинские приборы и оборудование» ПГУ.

В заключении обобщены основные результаты работы.

В приложении приведены акты внедрения результатов диссертации.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

• предложена систематизация возможных путей перехода к хаотической динамике для ЭКС при ЭСС и условия возникновения кризисов;

• разработан алгоритм исследования хаотической динамики математических моделей, учитывающий результаты обработки индивидуальных параметров ЭКС при ЭСС и позволяющий выявлять и прогнозировать опасные состояния и интервалы изменения влияющих параметров сигнала;

• проведены исследования моделей, которые позволили сформулировать рекомендации для подбора параметров стимуляции, принадлежащих выявленным безопасным зонам, определены следующие рекомендуемые диапазоны частот стимуляции: для первой модели 512-И000 мс, 230-г294 мс, 152-5-162 мс; для второй модели 200-гЮ00 мс; с учетом синусовой аритмии максимальный диапазон разброса параметров составляет ±20 мс;

• предложен алгоритм обработки ЭКС на основе обнаружения и распознавания спонтанных и вызванных импульсов ЭКС и СИ при различных режимах ЭСС, позволяющий обеспечить надежное параллельное детектирование информативных элементов ЭКС за счет операций децимации дискретных значений входного сигнала, автоматической настройки абсолютных и относительных амплитудно-временных порогов и комплекса физиологически обоснованных зон нечувствительности;

• предложены алгоритм и методика автоматизированного подбора безопасных параметров стимуляции, обеспечивающие предоставление специалистам дополнительной информации с целью снижения вероятности появления отрицательных эффектов при предсердной стимуляции миокарда;

• разработан универсальный измерительно-вычислительный комплекс с техническими характеристиками, позволяющими уменьшить риск от некорректного подбора КС и их параметров за счет компьютерного прогнозирования вероятности возникновения угрожающих состояний у кардиологических больных с электрокардиостимуляторами.

Основные результаты диссертационной работы были использованы при разработке и внедрении на предприятиях и в учебном процессе медицинских систем, методик и программных пакетов, имеющих высокие технические и эксплуа-

тационные характеристики. Результаты, полученные в работе, могут быть адаптированы, распространены на смежные области знаний и применены для обработки, моделирования различных электрических сигналов сложной формы и управления динамикой технологических процессов, поэтому значимость выполненных исследований превышает границы рассмотренной темы.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Истомина Т.В., Скотникова О.А. Риск возникновения детерминированного хаоса при электрокардиостимуляции. //Вестник аритмологии. С-Пб, - № 3, 2000-С.112.

2. Истомина Т.В., Можакова О.А. Методика компьютерного определения безопасных параметров предсердной электрокардиостимуляции. Сб. трудов научно-практической конференции «ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИЯ - 2002» - М, ЗАО ВНИИМП ВИТА (НИИ медицинского приборостроения) РАМН, 2002 - С. 155160.

3. Искендеров Б.Г., Лохина Т.В., Можакова О.А., Гемодинамические механизмы развития сердечной недостаточности и ее немедикаментозная коррекция у больных с имплантированным кардиостимулятором Сб. тезисов научно-практической конференции «ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИЯ - 2002» - М., ЗАО ВНИИМП ВИТА (НИИ медицинского приборостроения) РАМН, 2002 - С. 150-155.

4. Можакова О.А. Обзор современных методов электрической стимуляции сердца. /ЩИТ: Межвуз. сб. науч. тр. - Пенза: Изд-во ПГУ, №26,2001- С. 85-91.

5. Истомина Т.В., Скотникова О.А. Медико-технические аспекты возникновения детерминированного хаоса при электрокардиостимуляции. //Мед.техника, №2,2000-С. 37-40.

6. Истомина Т.В., Сидорова М.А., Скотникова О.А. Систематизация методов моделирования биоэлектрических сигналов и их практическое применение. //ЦИТ: Межвуз. сб. науч. тр. - Пенза, вып.24,2000 - С. 170-175,

7. Истомина Т.В., Ломтев Е.А., Скотникова О.А. Хаотическая динамика в нарушениях сердечного ритма. //Мед.техника, №1,1999 -С. 34-36.

8. Истомина Т.В., Можакова О.А. Математическое моделирование хаотической динамики при электрокардиостимуляции. Тр. международн. конф. ГБиомед-прибор-2000", т.1. - М., ВНИИМП-ВИТА РАМН, 2000 - С. 73-74.

9. Истомина Т.В., Искендеров Б.Г., Можакова О.А. Систематизация вариантов применения метода учащающей электрической стимуляции сердца. //Методы, средства и технологии получения и обработки измерительной информации: Тр. международн. научн.- технич. конф. «Измерения-2000». - Пенза, 2000 -С. 122-123.

10. Истомина Т.В., Можакова О.А., Кочнев П.И. Универсальный измерительно-вычислительный комплекс для тестирования кардиомониторов и измерения параметров ЭКС при электрической стимуляции сердца //Надежность и качество -2001: Сб. докл. международн. симп. - Пенза, 2001 - С. 21.

11. Истомина Т.В., Можаков Д.В., Можакова О.А. Исследование хаотической динамики ЭКС при электрокардиостимуляции //В кн. докл. IV международн. конф. «Радиоэлектроника в медицинской диагностике». - М., 2001 - С 41- 42.

12. Истомина Т.В., Можакова О.А., Кочнев П.И. Универсальная систематизация режимов электрокардиостимуляторов Сб. трудов Всероссийск. конф. «Биотехнические, медицинские и экологические системы". - Рязань, 2001 - С. 15.

13. Истомина Т.В., Ломтев Е.А. Скотникова О.А. Измерительно-вычислительный комплекс для измерения и подбора параметров имплантированных кардиостимуляторов.- В кн. докл. Ш международн. конф. «Радиоэлектроника в медицинской диагностике». - М., 1999 - С. 93-95.

14. Истомина Т.В., Можакова ОА, Ду Цзе. Методика управления индивидуальным подбором безопасных параметров кардиостимуляторов. Рос. научно-технич. конф. «Медико-технические технологии на страже здоровья». - Геленджик, 2000 - С. 39.

15. Истомина Т.В., Сидорова М.А., Скотникова О.А. Математические методы моделирования биоэлектрических сигналов и их практическое применение Сб. тезисов Ш Сибирского конгресса по прикладной и индустриальной математике (ИНПРИМ-98). - Новосибирск, 1998 - С. 41-45 .

16. Истомина Т.В., Скотникова О.А. Измерение параметров имплантированных электрокардиостимуляторов. Рос. научно-техкич. конф. «Медико-технические технологии на страже здоровья». - Геленджик, 1999 - С. 48

17. Истомина Т.В., Ломтев Е.А., Сидорова М.А., Скотникова О.А. Вопросы поверки кардиологической аппаратуры. //Актуальные проблемы анализа и обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем: Сб. докл. международн. конф. - Пенза, 1998 - С. 105.

18. Истомина Т.В., Сидорова М.А., Скотникова О А. Систематизация средств имитации БЭС. //XI-ые научные чтения памяти академика Н.Н. Бурденко: Сборник трудов.-Пенза, 1998-С. 170-175.

19. Истомина Т.В., Кривоногое А.Ю., Скотникова О.А. Средства для измерения, контроля параметров и поверки имплантируемых элетрокардиостимулято-ров. Сб. научных трудов Московской международной телекоммуникационной конференции студентов и молодых ученых "Молодежь и наука - 97".- М., 1998 -С.115-117.

20. Истомина Т.В., Кривоногов А.Ю., Скотникова О.А. ИВК для измерения и подбора параметров электрокардиостимуляции. Сб. тезисов Всероссийск. конф. «Биотехнические, медицинские и экологические системы". - Рязань, 1997 - С. 1011.

21. Истомина Т.В., Искендеров Б.Г., Скотникова О.А. Связь параметров стимулирующих импульсов с возникновением детерминированного хаоса. /ЛДИТ: Межвуз. сб. науч. тр. - Пенза: Изд-во ПТУ, вып. 25,2000 - С. 81-88 .

ИД №06430 от 10.12.01.

Подписано в печать_. Формат 60x84 1/16

_Печатных листов 1,0. Тираж 100 экз. Заказ_

Курский государственный технический университет.

Издательско-полиграфический центр КурскГТУ 305040, г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94.

Отпечатано в ООО «Компания Спутник-*-» ПД № 1-00007 от 25.09.2000 г. Подписано в печать 13.02.04 Тираж 100 экз. Усл. пл. 1,13 Печать авторефератов (095) 730-47-74, 778-45-60 (сотовый)

#-4998

Введение.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТИМУЛЯЦИИ СЕРДЦА.

1.1. Вводные замечания.

1.2. Основная задача и принципы ЭСС.

1.3. Анализ современных методов ЭСС.

1.4. Систематизация функционирования режимов КС.

1.5. Анализ средств ЭСС.

1.5.1. Систематизация средств ЭСС.

1.5.2. Анализ структурных схем кардиостимуляторов.

1.5.3. Основные преимущества имплантируемых КС.

1.6. Анализ основных программируемых параметров КС.

Актуальность темы. Наиболее важными проблемами медицины являются своевременная диагностика, предупреждение и лечение сердечно - сосудистых заболеваний, решение которых невозможно без разработки и исследования алгоритмов и технических средств обработки электрокар-диосигнала для управления имплантированными кардиостимуляторами (ИКС).

В настоящее время значительное количество сердечно — сосудистых больных имеют ИКС, которые позволяют им вести активную жизнь, несмотря на серьезные заболевания. Процесс взаимодействия кардиостимулятора (КС) с сердцем сложен и неадекватен, что вызывает необходимость проведения контрольно - диагностических мероприятий, призванных обеспечить адекватный подбор и длительную эффективную эксплуатацию стимуляторов. Накопленный опыт применения различных типов КС, говорит о том, что они, в основном, обеспечивают возложенные на них функции. Однако многие известные конструкции не решают задачи оптимального регулирования системы ни с технической, ни с медицинской точек зрения. Поэтому современная медицина нуждается в специальной аппаратуре для управления ИКС, основанной на обработке электрокардиосигнала (ЭКС).

Практика показывает, что только для единиц пациентов подходит электрическая стимуляция сердца (ЭСС) в стандартном режиме, т.к. необходимо учитывать возраст, физическую активность и другие факторы. Кроме того, неоднократное перепрограммирование амплитудных параметров ИКС обязательно после операции вследствие снижения порога стимуляции в процессе заживления миокарда, а также в 80% случаев требуется перепрограммирование ИКС по частоте стимуляции. Медицинскими методиками рекомендовано производить корректировку параметров ИКС сначала один раз в квартал, затем один раз в полгода, а по истечении гарантийного срока эксплуатации снова 4 раза в год. Такой подход является безопасным в технической части и обычно не вызывает дискомфорта при непрерывном контроле по электрокардиограмме (ЭКГ), однако в настоящее время не существует четких рекомендаций и критериев определения амплитудно-временных параметров ИКС, обеспечивающих безопасные режимы ЭСС с учетом индивидуальных особенностей пациентов.

В связи с этим необходима разработка алгоритмов и технических средств, которые позволят уменьшить риск от некорректного подбора ИКС и их параметров за счет компьютерного прогнозирования возникновения угрожающих состояний у широкого спектра кардиологических больных и обеспечивать принятие адекватных решений о необходимости изменения управляющих воздействий.

Динамика сердечного ритма, несомненно, является чрезвычайно сложной и в настоящее время не поддается формализованному описанию. Однако быстрое развитие новых математических подходов позволяет подойти к установлению закономерностей в сердечных аритмиях с нетрадиционной для медицины точки зрения — на основе исследования их хаотической динамики. Поэтому необходимо повысить эффективность процесса управления КС на основе правильного подбора перепрограммируемых параметров стимулирующих импульсов (СИ).

Процесс управления КС должен осуществляться с учетом зон безопасности хаотических срывов, на основе обработки и математического моделирования хаотических процессов в миокарде и исследования условий их возникновения, развития и прекращения, что является актуальной задачей развития в этой области знаний. Работа выполнена в соответствии с научно - технической программой «Новая медицинская техника».

Цель работы. Разработка и исследование алгоритмов и технических средств обработки электрокардиосигнала, позволяющих уменьшить риск от некорректного подбора ИКС и их параметров и обеспечить принятие адекватных решений о необходимости изменения управляющих воздействий.

Поставленная цель достигается решением следующих задач: систематизация возможных путей перехода к хаотической динамике для ЭКС при ЭСС и условий возникновения кризисов; разработка алгоритма исследования хаотической динамики математических моделей, учитывающего результаты обработки индивидуальных параметров ЭКС при ЭСС; формулировка рекомендаций для подбора безопасных параметров стимулирующих импульсов на основе исследования и прогнозирования развития хаотической динамики ЭКС с помощью математического моделирования процесса ЭСС; разработка алгоритма обработки ЭКС, основанного на обнаружении и распознавании спонтанных и вызванных импульсов ЭКС и СИ; разработка и клиническая апробация алгоритма и методики автоматизированного подбора безопасных параметров стимуляции с учетом индивидуальных особенностей ЭКС пациентов; разработка универсального измерительно - вычислительного комплекса, обеспечивающего уменьшение риска от некорректного подбора ИКС и их параметров.

Методы исследований. Теоретическая часть диссертационной работы выполнена на основе применения системного подхода к анализу биоэлектрической информации, теории вероятностей, методов автоматического управления, обработки информации, исследования хаотической динамики и компьютерного моделирования.

Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной: алгоритм исследования хаотической динамики математических моделей, учитывающий результаты обработки индивидуальных параметров ЭКС при ЭСС, основанный на предложенной систематизации путей перехода из нормального состояния в хаотическое и позволяющий выявлять и прогнозировать опасные состояния и интервалы изменения влияющих параметров сигнала. математические модели динамики сердечного ритма учитывающие влияние дыхательной синусовой аритмии, что позволило скорректировать границы зон интервалов стимуляции и сформулировать рекомендации для подбора параметров стимуляции, принадлежащих выявленным безопасным зонам. способ формирования графических отображений в виде ритмо-грамм стимулированной активности миокарда, фазовых портретов и бифуркационных диаграмм, позволяющих определять динамику ЭКС и безопасные интервалы при стимуляции; алгоритм обработки ЭКС на основе обнаружения и распознавания спонтанных и вызванных импульсов ЭКС и СИ при различных режимах ЭСС, позволяющий обеспечить надежное параллельное детектирование информативных элементов ЭКС за счет операций децимации дискретных значений входного сигнала, автоматической настройки абсолютных и относительных амплитудно-временных порогов и комплекса физиологически обоснованных зон нечувствительности. алгоритм и методика автоматизированного подбора безопасных параметров стимуляции, обеспечивающие предоставление специалистам дополнительной информации с целью снижения вероятности появления отрицательных эффектов при предсердной стимуляции миокарда. измерительно-вычислительный комплекс, позволяющий уменьшить риск от некорректного подбора КС и их параметров за счет компьютерного прогнозирования вероятности возникновения угрожающих состояний у широкого спектра кардиологических больных.

На защиту выносятся:

1. Алгоритм исследования хаотической динамики математических моделей, учитывающий результаты обработки индивидуальных параметров ЭКС при ЭСС, основанный на предложенной систематизации путей перехода из нормального состояния в хаотическое.

2. Математические модели динамики сердечного ритмогенеза, позволяющие учитывать влияние синусовой аритмии при ЭСС, и результаты корректировки коэффициентов предложенных моделей в используемых в медицинской практике диапазонах изменения их параметров.

3. Алгоритм обработки ЭКС, основанный на обнаружении и распознавании спонтанных и вызванных импульсов ЭКС и СИ при различных режимах ЭСС.

4. Способ графического представления результатов исследований ЭКС при ЭСС в виде бидиаграмм, позволяющих произвести сопоставление временных параметров и показателей динамики сердечного ритмогенеза.

5. Алгоритм и методика автоматизированного подбора безопасных параметров стимуляции.

6. Схемотехнические и программные решения, реализующие разработанные алгоритмы и методики и имеющие высокие технические характеристики.

Практическая значимость и результаты внедрения работы. Разработанные методы и средства составили основу построения информационно - вычислительного комплекса, позволяющего выявлять и прогнозировать опасные состояния в работе КС, организовывать оптимальные управляющие воздействия с целью снижения риска от некорректного управления состоянием ССС.

Основные результаты диссертационной работы внедрены в Пензенском государственном институте усовершенствования врачей, в учебном процессе Пензенского государственного университета и в медицинской компании ООО "ЭНЕЯ-МЕДИКАЛ".

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы обсуждались и докладывались на международных и всероссийских научно-технических конгрессах и конференциях: на III и IY международных конгрессах "КАРДИОСТИМ" (г. Санкт-Петербург, 1998 и 2000 гг.); на III сибирском конгрессе по прикладной и индустриальной математике "ИНПРИМ-98" (г. Новосибирск, 1998 г.); на международной телекоммуникационной конференции "Молодежь и наука - 97" (г. Москва, 1997 г.); на Научной сессии МИФИ-98 (г. Москва, 1998 г.); на XI научных чтениях памяти акад. Бурденко (г. Пенза, 1998 г.); на III и IV международных НТК "Радиоэлектроника в медицинской диагностике" (г. Москва 1999 и 2001 гг.); на Всероссийской НТК "Биотехнические, медицинские и экологические системы" (г. Рязань, 1997 и 2001гг.); на НТК "Медико-технические технологии на страже здоровья" (г. Геленджик, 1999 и 2000 гг.); на международных НТК "Биомедприбор-98 и 2000" (г. Москва, 1998 и 2000 гг.); на международной НТК "Измерения -2000" (г. Пенза).

Публикации. Самостоятельно и в соавторстве по материалам диссертации опубликовано 21 печатная работа.

Структура и объем диссертации. Циссеутацш состоит из введения, четырех глав основного материала и приложений, заключения и списка литературы из 101 наименований. Общий объем работы составляет 197 страниц основного текста, в том числе 92 рисунков и 5 таблиц. Приложение содержит материалы, подтверждающие внедрение результатов работы.

Основные результаты диссертационной работы были использованы при разработке и внедрении на предприятиях и в учебном процессе медицинских систем, методик и программных пакетов, имеющих высокие технические и эксплуатационные характеристики. Результаты, полученные в работе, могут быть адаптированы, распространены на смежные области знаний и применены для моделирования динамики различных электрических сигналов сложной формы, поэтому значимость выполненных исследований превышает границы рассмотренной темы.

1. Искендеров Б.Г. Терапевтические аспекты электрокардиостимуляции. - Пенза, 2002. - 206 с.

2. Григоров С. С., Вотчал Ф. Б., Костылева О. В. Электрокардиограмма при искусственном водителе ритма сердца. М.: Медицина, 1990.

3. Белов А.Ф., Леонов А.Ф. Схемотехника радиоизотопных кардиостимуляторов.- М. Энергоатомиздат, 1987.

4. Гласс Л., Мэки М. От часов к хаосу: Ритмы жизни: Пер. с англ./ Под ред. Е. Е. Селькова. М.: Мир, 1991.

5. Мун Ф. Хаотические колебания. — М.: Мир, 1990.

6. Шустер Г. Детерминированный хаос: Пер. с англ. — М.: Мир, 1988.

7. Ливенсон А. Р. Электромедицинская аппаратура: 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Медицина, 1981.

8. Электронная аппаратура для стимуляции органов и тканей / Под ред. Р.И. Утямышева u М. Вроны. — М.: Энергоатомиздат, 1983.

9. Григоров С.С., Вотчал Ф.Б., Костылева О.В. Электрокардиограмма при искусственном водителе ритма сердца. М., Медицина, 1990.

10. Физиология кровообращения. Физиология сердца. Серия: Руководство по физиологии. Л: Наука, 1980.

11. ГОСТ Р 51073-97. Электрокардиостимуляторы имплантируемые. Общие технические требования и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 1997.

12. Можакова О. А. Обзор современных методов электрической стимуляции сердца // ЦИТ: Межвуз. сб. науч. тр.- Пенза: Изд-во ПГУ, №26, 2001.

13. Истомина Т.В., Можакова О.А., Кочнев П.И. Универсальная систематизация режимов электрокардиостимуляторов // Сб. тр. Всерос-сийск. конф. «Биотехнические, медицинские и экологические системы". Рязань, 2001.

14. Beyersdorf F., KreuzerJ., Нарр et al Increase in cardiac output with rate-responsive pacemaker//Anner Thorac. Surg., 1986.

15. A. hermetically seald mercury Cell pacemaker/Grunkemeier Gary L.,Jery Ph.D., Dobbs L. et al. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery, №4, p. 562,1976.

16. Михайлов В. А., Хвостов JI. Я. Перспективы развития программируемых кардиостимуляторов и средств контроля. Мед. техника, 1987, N5, с. 47-50.

17. Диагностическая и терапевтическая техника. Под ред. В. С. Маята. М. Медицина, 1969.

18. Можакова О.А. Универсальная систематизация средств электрокардиостимуляции // Системный анализ, управление и обработка информации: Сб. науч. тр. университет, семинара. Пенза: Изд-во ПГУ, 2003 г, 85-91.

19. Козлов Е.В. Системы измерений электрических параметров биологических объектов при адаптивной многоканальной электростимуляции. Автореф. дис. канд. техн. наук. - СПб., 2000.

20. Истомина Т. В., Ломтев Е. А., Скотникова О. А. Хаотическая динамика в нарушениях сердечного ритма. / Мед.техника, №1,1999.

21. Истомина Т.В., Искендеров Б.Г., Скотникова О.А. Связь параметров стимулирующих импульсов с возникновением детерминированного хаоса. / ЦИТ: Межвуз. сб. науч. тр.- Пенза: Изд-во ПТУ, вып. 25, 2000.

22. Истомина Т.В., Скотникова О.А. Измерение параметров имплантированных электрокардиостимуляторов. Рос. научно-технич. конф. «Медико-технические технологии на страже здоровья». Геленджик, 1999.

23. Семенов Н. В. Биохимические компоненты и константы жидких сред и тканей человека. М.: Медицина, 1971.ЗЪ.Новосельцев В.Н. Теория управления и биосистемы. — М.: Наука, 1978.

24. Воробьев Е.И., Китов А.И. Медицинская кибернетика. М.: Радио и связь, 1983.

25. Биологическая и медицинская кибернетика: Справочник. — Киев: Наукова думка, 1986.3 в.Беллман Р. Математические методы в медицине. -М.: Мир, 1987

26. Истомина Т.В., Скотникова О.А. Медико-^гехнические аспекты возникновения детерминированного хаоса при электрокардиостимуляции. // Мед.техника, №2, 2000.

27. Истомина Т.В., Скотникова О.А. Риск возникновения детерминированного хаоса при электрокардиостимуляции. // Вестник аритмоло-гии, № 3,2000.

28. Истомина Т.В., Можаков Д.В., Можакова О.А. Исследование хаотической динамики ЭКС при электрокардиостимуляции // В кн. докл. IV международн. конф. «Радиоэлектроника в медицинской диагностике». М., 2001.

29. Биллингслей П. Эргодическая теория и информация. -М.: Мир, 1969.41 .Ландау Л.Д., ЛифшицЕ.М. Гидромеханика. -М.: Наука, 1986.

30. Кон П. Универсальная алгебра. М.: Мир, 1968.43 .Попечителев Е.П. Методы медико-биологических исследований. Системные аспекты. Монография. Житомир: ЖИТИ, 1997.

31. Pomeau Y., Manneville P. Intermittent Transition to Turbulence in Dissi-pative Dynamical Systems. Comm. Math. Phys., 1989.48 .libchaber A, Fauve S. Laroche C. Two Parameter Study of the Routes to Chaos. Physica 7D, 1983.

32. Бала Ю.М., Никитин А. В., Фуки В. Б. Атлас практической электрокардиографии. Воронеж: Изд-во Воронежского ун-та, 1983.

33. Орлов В.Н. Руководство по электрокардиологии. — М: Медицина, 1983.51 .Кушаковский М.С., Журавлева Н.Б. Аритмии и блокады сердца. Атлас электрокардиограмм. Ленинград: Медицина, 1981.

34. Nolle F.M., Clark K.W. Detection of premature ventricular contractions using an algorithm for cataloging QRS complexes // Proceedings of the San Diego Biomedical Symposium. San-Diego, 1991.

35. Кушаковский A. M., Журавлева И. Т. Клиническая электрокардиография. Атлас электрокардиограмм. Ленинград: Медицина, 1984.

36. Валужис А., Лосинскене Л.В. и др. Структурный анализ электрокар-диосигнала // В сб.: Математическая обработка медико-биологической информации. М.: Наука, 1976.

37. Долабчан ЗЛ. Основы клинической электрофизиологии и биофизики сердца.-М.: Медицина, 1968.5в.Чирейкин Л.В., Шурыгин Д.Я., Лабутин В.К. Автоматический анализ электрокардиограмм. Л.: Медицина, 1977.

38. Мурашко В.В., Струтынский А.В. Электрокардиография. М.: Медицина, 1987.

39. Колтун В. Ы., Трусов Ю.С. Портативный прибор для контроля устройств и программ обнаружения трепетаний и фибрилляций желудочков сердца человека. М.: Медицинская техника, №1,1992.

40. Андреев Н.А., Пичкур К.К. Аритмии сердца. Рига: Зинатне, 1985.

41. Истомина Т.В., Сидорова М.А., Скотникова О.А. Систематизация методов моделирования биоэлектрических сигналов и их практическое применение. // ЦИТ: Межвуз. сб. науч. тр. Пенза, вып.24,2000,

42. Истомина Т.В., Сидорова М.А., Скотникова О.А. Математические методы моделирования биоэлектрических сигналов и их практическое применение Сб. тезисов III Сибирского конгресса по прикладной и индустриальной математике (ИНПРИМ- 98). Новосибирск, 1998.

43. Истомина Т. В., Можакова О. А. Математическое моделирование хаотической динамики при электрокардиостимуляции. Тр. между-народн. конф. "Биомедприбор 2000", т. 1. - М., ВНИИМП-ВИТА РАМН, 2000.

44. Х.Власов ГЛ. Лечение осложнений при электростимуляции сердца. — Кишинев, Штиинца, 1980.

45. Кулаичев А. П., Каплан А.Я. Системы компьютерного анализа биоэлектрических сигналов. М., Мир ПК, №8, 1994.1Ъ.Рейдемейстер И. Клинический опыт с электрокардиостимуляторами на ядерной энергии. Medtronic симпозиум. — М, 1975.

46. А.Истомина Т.В., Кривоногое А.Ю., Скотникова О.А. ИВК для измерения и подбора параметров электрокардиостимуляции. Сб. тезисов Всероссийск. конф. «Биотехнические, медицинские и экологические системы".- Рязань, 1997.

47. Истомина Т.В. Методы и средства медицинских измерений. Монография. Пенза: ПГУ, 1998.

48. Микрокомпьютерные медицинские системы / Под ред. У. Томпкинса, Дж. Уэбстера: Проектирование и применения. Пер. с анг. М: Мир, 1983.81 .Сушкова Л.Т., Бернюков А.К. Распознавание биоэлектрических сигналов//Зарубежная радиоэлектроника, № 12. 1996.

49. Нагин В.А., Потапов И.В., Селищев С.В. Выделение QRS — комплексов в компьютерных ЭКГ системах // Тр. международн. конф. "Био-медприбор 2000", т. 1. - М., ВНИИМП- ВИТА РАМН, 2000.

50. Истомина Т.В. Исследование алгоритмов секвентного анализа локальных свойств QRS-комплексов электрокардиосигнала. Пенза: Пенз. политехи, ин-т, ВИНИТИ, № 3545- В87, Деп. 1987.

51. Гукасов В.Г., Пинскер И.Ш., Цукерман Б.М. Малиновский Л.Г. Алгоритмы медицинского описания электрокардиограмм. В сб.: Опознавание и описание линий / Под ред. И.Ш. Пинскера. - М.: Наука, 1972.

52. Истомина Т.В., Можакова О.А. УИВК на основе помехоустойчивого алгоритма распознавания импульсов при электрокардиостимуляции // Системный анализ, управление и обработка информации: Сб. науч. тр. университет, семинара. Пенза: Изд-во ПГУ, 2003 г.

53. Истомина Т.В., Можакова О.А., Ду Цзе. Методика управления индивидуальным подбором безопасных параметров кардиостимуляторов. Рос. научно-технич. конф. «Медико — технические технологии на страже здоровья». — Геленджик, 2000.

54. Истомина Т.В., Можакова О.А., Кочнев П.И. Методика индивидуального предоперационного подбора безопасных параметров КС. Информ. листок № 54 240 - 00, ЦНТИ. - Пенза, 2000.

55. Ахутин В.М., Немирко А.П., Перигин Н.Н., Пожаров А.В., Попечите-лев Е.П., Романов С.В. Биотехнические системы: Теория и проектирование. Учеб. пособие. — Л.: Изд-во Ленинград, ун-та, 1981.

56. Расчет систем управления. Учебное пособие. / Под ред. Ю.А. Выгоды. Пенза, 2002.

57. Алексеев К.А. Пакет Simulink: новое решение задач автоматического управления. Пенза, Информационно — издательский центр Пенз. гос. ун — та, 2001.

58. Теория систем. Математические методы и моделирование // Сб. статей.-М.: Мир, 1989.

59. Дьяконов В.П. Simulink 4. Специальный справочник Спб.: Питер, 2002.98Зубов В.И. Лекции по теории управления. -М.: Наука, 1975.

60. Теория автоматического управления / Под ред. Воронова А.А. т. 2 -М.: Высш. шк., 1986.

61. Потемкин В.Г. MATLAB для студентов. М.: Диалог - МИФИ, 1998.

62. Болнокин В.Е. Анализ и синтез систем автоматического управления на ЭВМ: алгоритмы и программы. М.: Радио и связь, 1991.