автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.09, диссертация на тему:Разработка моделей и алгоритмов автоматизированнной диагностики ранних сроков беременности животных

На правах рукописи

П 5 ОД

Рудппсо Верогопсл Викторовна

РЛЧРЛМТКЛ МОДЕЛЕЙ И АЛГОРИТМОВ ЛВТОМАТШИРОВНОЙ ДИАГНОСТИКИ РАННИХ СРОКОВ БЕРЕМЕННОСТИ

животных

Специальность 05.13.09 - Управление п биологических и

медицинских системах (включая применение вычислительной техники)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

КУРСК-20С0

в

Работа выполнена на кафедре биомсдицинских и информационно-технических аппаратов и систем в Курском государственном техническом университете.

Научные руководители: доктор технических наук,

профессор Корсневский Н.А.

доктор биологических наук профессор Сеин О.Б.

доктор технических наук, профессор Титов B.C.

доктор биологических наук, профессор Косарев В.Е.

Воронежский государственный технический университет

Защита диссертации состоится 26 нюня 2000 г. в 16 часов в конференц-зале на заседании специального совета Д 064.50.02 при Курском 1х>сударствсшюм техническом университете по адресу:

305039 г.Курск, 50 лет Октября, 94.

С диссертацией можно ознаком1гться в библиотеке Курского кюулэрствсн-ного технического университета.

Официальные оппоненты:

Ведущая организация -

Автореферат разослан « » 2000 г.

Ученый секретарь

специализированного совета , .

доктор технических наук, доцент £ ¡г.**'' 7 Дотоль В.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность проблемы.. Для практики ветеринарной медицины своевременная и правильная диагностика беременности у самок сельскохозяйственных животных, в шм числе и у коров, имеет большое значение, так как позволяет своепрсмспно организовать работу по уходу, кормлению и содержанию беременных животных. планировать ритмичное получение приплода, организовывать мероприятия по профилактике бесплодия.

Однако имеющиеся в настоящее время в арсенале ветеринарных специалистов методы и приемы диагностики беременности у коров не лишены недостатков, один из них не обладают достаточной достоверностью, другие трудоемкие или требуют специальной дорогостоящей аппаратуры и квалифицированного обеспечения.

В то же время существуют весьма эффективные способы контроля состояния различных органов и функциональных систем организма, включая органы и . системы, активизирующиеся с возникновением и развитием беременности по энергетическим характеристикам проекционных зон й в частном случае биологически активных точек (БАТ).

Однако недостаточная теоретическая проработка вопросов связанных с природой взаимодействия органов н функциональных систем с соответствующими проекционными зонами (ПЗ) и слабая изученность вопросов диагностики ранних сроков беременности (РСБ) животных и в частности коров по состоянию энсргсшчсских характеристик ПЗ, делают весьма актуальной проблему ратра-бош! новых методов и средств, обеспечивающих доступную, качественную и своевременную диагностику РОз, что в перспективе позволяет планировать рациональное сопровождение беременных животных с получением здорового по-томств '..

В связи с чтим изыскание и разработка новых методов диагностики беременности является актуальной проблемой для вегеринарной медицины.

Пели н задачи исследования. Целыо диссертации является разработка комплекса моделей и алгоритмов для автоматизированной днашостики ранних сроков беременноегн живошых методами рефлексодиагностики.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- обосновать возможность использования информации, снимаемой с рсф-лсксо|ениых зои, включим биологически активные гонки, для решения задач ди* агностики ранних сроков беременности животных;

- разработать тгсраториые модели формирования проекционных ион органов и функциональных систем организма;

- разработать модель электрического взаимодействия эффехторных клеток с поверхностью проекционных зо1г,

- разработать меридианную модель оценки состояния органов и функциопхзьныч систем организма;

- разработать алгоритм формирования информативных признаков и построения решающих правил диагностики ранних сроков беременности животных:

- синтезировать решающее правило диагностики ранних сроков беременности коров.

Методы исследований. В работе использованы элементы теории распознавания образов, математической статистики, теории электрических ценой, основы рефлексологии и физиолопш человека и животных.

Научная новизна. Получены следующие результата, характеризующиеся научной новизной:

- генераторные модели взаимодействия органов и функциональных систем животных с проекционными зонами, позволяющие получать аналитические соотношения характеризующие функциональное состояние органов и систем живого организма;

- модель взаимодействия эффекториых клеток с поверхностью проекционных зон, позволяющая получать аналитические выражения для расчета электрических характеристик биологически активных точек:

-модель взаимодействия органов и функциональных снс1ем на меридианном уровне, позволяющая исследовать энергоипформационное взаимодействие различных органов и функциональных систем организма с учегом иерархий управляющих структур;

- алгоритм формирования информативных признаков и построения решающих правил диагностики ранних сроков беременности животных, позволяющий сократить пространство диагностических признаков н обеспечить синтез адекватных решающих правил;

- решающие правила для диагностики ранних сроков беременности коров , позволяющие повысить оперативность и качество принятия классификационных решений.

Практическая значимость и результаты внедрения рабогы.Разрабо1анныс модели н алгоритмы диагностики ранних сроков беременности составили основу автоматизированной системы, испытания которой показали ее высокую диато-стическую эффективность.

Применение предложешшх в диссертации разработок позволили упростить процедуру принятия решений с одновременным увеличением точности диашо-стики, что в свою очередь позволяет оптимизировать технологию выращивания животных.

Результаты работы внедрены в учебном хозяйстве Курской государственной сельскохозяйственной академии им.профессора И.И.Иванова и используются в учебном процессе кафедры ШТЛС Курского государственного технического университета при подготовке специалистов по специальности 19.05.00 - «Биологические и медицинские аппараты и системы».

Апробация работы. Результаты_работы докладывались и обсуждались на научной юбилейной сессии КГМУ (Курск, 1999); на Мсжд\народном форуме по проблемам науки, техник и образования (Москва, 1999): на 65 июгонон научной конференции молодых ученых н студетов (Курск 2000);

на III Международной научно-технической конференции «Медико-экологические информационные технологин-2000» (Курск,2000).

Публикации. Самостоятельно и в соавторстве по теме диссертации опубликовано 6 печатных работ.

Структура Ii объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы включающего 122 отечественных и 12 зарубежных наименовании. Работа изложена на 150 страницах машинописного текста, содержит 29 рисунков к 15 таблиц.

Содержание работы.

Но введении диссертации обосновывается актуальность темы, определяются цели и задачи исследования, определяется научная новизна и практическая значимость работы, кратко излагается содержание глав диссертации.

Первая гллпа посвящена характеристике состояния проблемы в области диагностики животных, включая диагностику ранних сроков беременности. Псказывается, что повышение точности ранней диагностики может быть достишую при использовании в качестве информативных признаков электрических характеристик соответствующих проекционных зон и в частности биологически активных точек.

Вторая глава посвящена разработке моделей, методов и средств диагностики ранних сроков беременности на основе методов рефлексодиагностики путем исследования энергетических характеристик информативных проекционных зон, полученных с помощью специально разработанного алгоритма.

В пунктс 2.1. рассматривается генераторная модель формирования органных проекционных зон, позволяющая описать зависимость параметров выходных сигналов проекционных зон от состояния контролируемых органов н функциональных систем.

В этой модели учитывается, что контроль и управление органами осуществляется посредством импульсной активности рецепторов и ретикулярных нейронов. С этих позиций исследуемый орган (функциональная система) О; будем рассматривать как управляемый многоканальный генератор (рис.1.), вырабатывающий импульсную последовательность Хч интенсивностью (амплитудой) Ью с частотой определяемой модальностью передающих нейронов и управляющей последовательностью Хш со стороны парасимпатических колец. Эта импульсная последовательность с частотой н интенсивностью Ью поступает на вход ретикулярных нейронов, которые схемотехнически можно представить в виде последовательно соединенных порогового элемента ПЭ1С и умножителя частоты (УЧ1С). -Учитывая, что симпатическая микрозона ретикулярной формации МРФа реализует связи с другими структурами ВНС, включая органные проекционные зоны ¡13,,, п схему ¡V!РФа включены: функциональный узел сопряжения ФУСГ: exeva формирования оСрашой связи СФОСп. замыкающая центральное рефлекторное кольцо симпатического типа, <]х>рмирующсе порог срабатывания S.a,i эффекторной клетки ЭК органа О, ; шорой пороговый элемент ПЭ2г- и второй умножитель частош УЧ2С. обеспечивающие связь МРФа с ссогвегстзующей проекционной зоной ГО„ н настроенные на частоту работы симпатического ка-

нала, обеспечивающего эффскторные клетки ЭК проекционной тоны; вторая схема формирования обратной связи СФОСс:, замыкающая центральное рефлекторное кольцо симпатического типа от МРФ„ и ПЗу. Микрозона МРФа через собственные каналы связи и каналы связи РФС активно взаимодействует со своими терминальными рефлекторными кольцами (ТКа), центральными нервными структурами (ЦСс), сопряженно работающими органами (С>Сс) и гуморальной системой (Гс). Кроме этого, существует связь Рп, с соответствующими микрозонами ретикулярной фармации МРФШ, которая на рисунке 1. имеет структуру МРФа. В схему на рисунке 1. введена также самостпя1слышя сисюча управления проекционной зоной СУПЗ.

Известно, что пороги 8рщ и Бип пороговых элементов - есть динамические величины, определяемые совокупностью корректирующих сигналов, поступающих со стороны элементов взаимодействующих с МРФ„, то сеть

Брн = Ф^Ркт. Ркц. Ико. РКГ. Ркп).

5рн = Фз(Ргг. Ркц, Рко, Ркг. Ркп)

Учитывая, что спектр частот вырабатываемых рецепторами даже одной модальности может бьгть достаточно широк, и он должен восприниматься соответствующими ретикулярными нейронами для его трансформации и передачи в другие цепи всей системы управления, введем понятие рабочего диапазона частот Оф , воспринимаемых МРФ, настроенными на работу с органом О, рецепторами различных модальностей р. То есть

где СоР и Г«ф соответственно шгжние н верхние частотные границы, в рамках которых срабатывает пороговый элемент ретикулярного нейрона.

Для этой схемы выходной сигнал определяется выражением вида:

где Ъп - эквивалентный сигнал с выхода СУПЗ, Кпп- - коэффициент преобразования импульсного потока в выходной сигнал природы г. Под природой г будем понимать различные типы измерительной информации (электродвижущая сила г1, сопротивление г=2; геометрическая структура радужки глаза г З; интенсивность потока инфракрасного излучения г 4, генерация информационной составляющей в КВЧ диапазоне г=5 и так далее). Сигнал определяется системой уравнений вида:

г

У'вЦ^Ус! * КаЦ|;

3

а

9.

5

а

Я

S

з.

а

и

Ö

3 §•

Уы=<

Ус1,если(Ьц г 8ри2)&(№±ДГ1] еа*,р О, в протнвпом случае ;

Ьц, если т /Г2 5 4 ^ (т /Г2 + (1)

О, в противном случае ; { Ьи» А }=> Х*«1;

, ссля (Ь|„ £ Бра )&-([Го ± АГо] е а|р),

О, в протнвпом случае ;

Ьи, если т/П t * (т /IV + *н1)г

О, в противном случае ; { ЬЦ, ГО}=> ХС|;

В этой системе выражений знак => означает, что параметры в скобках {*) относятся к сигналу, имя которого определено справа. Через Кщщ обозначены коэффициенты передачи сишалов с эффектор! 1ых клеток до измерительной сп-

"пара туры, Af'o и Af2 - девиации частот сигналов вырабатываемых симпатическими рецепторами и УЧ!С соответственно, а*ф - диапазон «допустимых)) час-тог для выходной группы ретикулярных нейронов, на который настроены эф-фекторные клетки проекционной зоны ПЗу, tBi н - длительности импульсов после УЧ1С и УЧ2С соотвегегвеино, г = 1, 2,..., п, где п - номер отсчетов импульсной последовательности.

В нормальном «равновесном» состоянии обмен информации по всем каналам идег в некотором установившемся режиме, формируя сигнал J в некотором заданном интервале регулирования г: J < J,. исходя из схемы рисунка 1, выход за пределы них границ может происходить при нарушении равновесия условий paGoibi органов О,, когда исходный генератор переходит на другой режим работы, под воздействием сигналов Fm Fra, F^T^, Fc Fm. То, что канал передачи данных от 0¡ до -><}>фс1Сгорных клеток «своей» проекционной зоны НЗ^ настроен на спою полосу частот, позволяет сделать вывод, что доля сигнала егг органа, вышедшего из состояния исходного равновесия, в интегральном сигнале J, будет достаточно велика, что и создаст предпосылки для решения соответствующих диагностических задач.

F3 пункте 2.2 показывается, что основным источником диагностической информации о состоянии органов и систем животных являются зффекторные клетки (ЭК) соответствующих проекционных зон.

Процесс управления эффекториой клеткой можно представить схемой рис.2. На этом рисунке: РФ,, и РФС холинергнческая и адренсргнческая зоны рс-шкулярной (¡юрмацин; ЭВ„ и Э13с - э^х^х: рентные волокна ( каналы передачи энергии и информации) холнпсргнческого н адрепсргнчсского вида участка дпоипой иннервации; Мп и Мс - медиаторы холипергнчсского и адрснергнче-ского канала: МС - межклеточная среда; ПрМ - пресннагттичсская мембрана; 111\ - пресинашнческне пизпкулы; ХР„ и ЛРС холнно и адрспорецепторы:НМ

- постснншпическая мембрана; ЬЦМК белки цитоскелета мышечной клетки: -СУП сглема управления ЬЦМК по штрсиисму холннергнчсскому каналу, СУс

- система управления ЕЦМК но внутреннему адренсргпческому каналу; ФСп и ФСс впучреклегочпые ферментативные цени холинертческого и адрснерги-чсского канала внуфиклаочнош участка двойной иннервации; ДРИн и ДРИк-двойная иннервация па внешнем и внутриклеточном участках; знаки + и - означает управление ассоциацией (сокращением) и диссоциацией (расслаблением) белков цитскслста.

Процесс управления эффекгориой клеткой можно представить схемой, изображенной на рис.З. Па этой схеме рассмотрен парнант управления ЭК через терминальные и центральные рефлекторные кольца симпатическою типа.

На зтой схеме представленной п виде графовой модели выделены узлы: ретикулярных (¡юрмацин РФ„ и РФС представляемых своими микрозопами; ГС

- гуморальная система; вставочный (обтлдиняющий ) нейрон НИ/, системы запуска (]>срмсш ¡пивных пеней Фс и Фц; мышечный узел МУ; тензореиепторы ТРС- Гюл1 >шие буквы латинского алфавита обозначают соответствующие связи между углами. И мышечный узел включены эластичный компонент ЭК и мыш-па М. Белки цииккелета мышцы обозначены как БЦМК.

■

Х„

Р5к. 2. Схсиг упрыоэпи тффстгторпоГ! клеткой

Функционирование предлагаемой модели осуществляйся следующим образом. В межклеточную среду по холинерпнческому каналу «выбрасывастсяи медиатор Мп порождающий управляющий сигнал Я,, коюрын являстся кр;>Iповременным и высокоэнергсшчсскнм по своему потенциалу. Это приводит ь быстрому срабатыванию внутриклеточной ферментативной меня Фм. чшвнсш-ас проявляется в виде быстрой фазы сокращения мышцы, а быстрый прикн ионов На4 приводит к скачкообразному нхмененню мембранного поте! шихта 1 сторону его деполяризации и появлению управляющего тока ь^.

Q.

V IpJ¡> yirfUR.-K.-tnU *K-CKTOJ>tton клеткой.

Сокращение эффекторной мышечной клетки приводит к возбуждению тен-зорсцепторов адренергического типа ТРС, формируя афферешные сигналы X], и Х^ Для ТРКс и ЦРКе соответственно, что в свою очередь провоцирует генерацию медиатора Мс и открывание кальциевого канала с возникновением управляющего тока ¡су. Приток токов Са5+ через соответствующий канал запускает ферментативную цепь Фс. что обсспечиваег акт расслабления мышцы. В это время осуществляется лшерполяризация мембраны вплоть до восстановления фонового мембранного потенциала ЕМо-

Возврат мышцы в исходное положение обеспечивается упругими элементами клетки (для мышцы это упругие стромальные элементы гладкой мышцы и сухожильные окончания скелетных мышц).

Длительность фронтов потенциала действия различна, как и различно время срабатывания фермиггативных цепей Фл и Фс, причем передний фронт (единицы миллисекунд) потенциала действия в 2-3 раза короче заднего.

Управляющее воздействие адрснсршчсского и холинергнчсского каналов на эффекторную клетку осуществляется на фоне исходного мембранного потенциала Емо, который определяется взаимодействием фоновых медиаторов Мпо и Мсо с постсимпатической мембраной ПМ фоновыми потоками ионов Na«* и Cao** проникающих в клетку.

Следует также иметь в виду, что через мембрану осуществляется «перекачка» и друшх видов ионов, основными среди которых являются кат ионы калия 1С .. Для этих катионов также выделяют фоновые потоки Ко+ н потоки связанные с наличием управляющих медиаторов различного типа - Ку+. Движение нонов калия в межклеточной среде с удельной проводимостью ge порождает

ТОКИ lío И iry.

На рисунке 4. Приведены временные диаграммы поясняющие процесс управления ЭК.

На этом рисунке отражены процессы изменения концентраций нонов проходящих через натриевый и кальциевый каналы постагнолитической мембраны (ПМ) эффекторной клетки - Na+ и Саг+, величины ионных токов и зонах каналов ПМ -¡ка н ¡с* и трафик изменения мембранного потенциала Еи„. Нижний индекс «о» обозначает соответствующие фоновые значения.

Начальный участок 0....1 действия |v5n и следовательно открытия синапти-чсской Шелл (1штрисвого канала) разворачивается на фоне E>,0 с фоновой коп-центрацией Na*0. На участке 2-3 натриевый канал полносм.ю открыт и концентрация протекающих ионов Na4 и величина соответствующего тока достишют своего максимального значения. В это же время производится быароя деполяризация мембраны характеризующаяся приходом МП в положитсльную область. Чтобы обеспечить форсированный режим включения расслаблоощего механизма мышцы до открытия основною кольцевого капала в эффекторной клетке существует некоторый запас фоновых катионов Са2' хранимый в эндоплазма гическом ретнкулуме (ЭР), который периодически пополняется предположительно между циклами управления-

Этот резерв запускайся в момент проникновения ионов в эффекгор-ную клет ку, «по медленно активизирует цепь расслабления мышцы - Фс па фоне быстрых процессов запуска Фц. Таким образом па участке 2-4 в «тело» ЭК входит первая '«атакующая» порция Саг\(Подьем диаграммы б). Поскольку этот процесс ноенг внутренний характер на участке 0-4 роста ионного тока ¡,.а не наблюдается, он остается на фоновом уровне ¡г« На участке 3-4 концентрация К'а* начинает несколько снижаться, а па участке 4-5 открывается основной кальциевый капал (рост Са3' на диаграмме б и тока ¡Сц на диаграмме г). На этом же участке достигается некоторое условное равновесие между силами сжатия и растяжения мышцы ЭК и начинается спад мембраииою потенциала. На участке 6-7 концентрация (диаграмма д) ионов №' и величина тока ¡¡^ падают до фонового значения, а величины Са:* и ¡с» достигают своих максимальных значений. Па участке 7-8 закрывается основной кальциевый канал и мембранный по1еп-циал возвращается к своему <|юновому значению.

Учитывая изложенное, можно сделать вывод о том, чю э<|><]>скгорная клетка представляет собой достаточно сложную электрическую цепь с нелинейными распределенными параметрами. 13 этой цени можно выделить источник э.д.с. в виде мембранного потенциала, источники тока образующиеся за счет механизмов перемещения нопов в межклеточной среде, распределенную проводимость межклеточной среды, через которую источники тока и э.д с., образуемые за счет работы ЭК мотут взаимодействовать с электродами располагающимися над соответствующей проекционной зоной.

В пункте 2.3. рассматриваются вопросы построения меридианной модели оценки состояния организма, в которой предполагается, что для объединения информации с различных органов и систем на одну проекционную зону и для поддержания заданного энсртетичсского уровня множества ЬЛТ одною меридиана микрозопы объединяются в некоторую ассоциацию более крупных образований, причем в этих ассоциациях существует фиксированный порядок связей, поскольку, как показывают данные многочисленных исследований и порядок расположения ПАТ н меридиане и список возможных связей между меридианами через соответствующие БАТ достаточно жестко фиксирован

При этом упорядоченные по эпсртетическому состоянию ПЛТ одного меридиана прямой спязи между собой не имеют, но в рамках принцип:! Д1'Н анатомически связываются с ассоциациями микрозон 1'Ф спинного моиа. обьедп-пятощнмися по признаку сходства эисртетичсских потешшалои н признаку функциональной целесообразности.

Ассоциация микрозон н их ретикулярных нейронов обслуживающих одну БАТ будем отноенгь к ассоциациям первою уровня. Учитывая, что энергетические характеристики БЛТ одного меридиана поддерживаются п определенных пределах, введем еще одно объединение элементов РФ - все ассоциации первого уровня обслуживающие один меридиан и назовем такое объединение аса>-циацией второго уровня (АМ).

Ассоциации третьего уровня обс.туживают различные типы межчеридиан-ных связей. При построении соответствующих меридианных моделей введено несколько специальных предположений, среди которых выделим следующие

Учитывая, что в составе меридиана есть главные точки, влияющие ¡га энергетическое состояние всех остальных КАТ (тонизирующие точки - Т, седатив-ные точки - S и точки пособники Р) п классе ассоциаций микрозон первого уровня выделим главные ассоциации (для точек Т, S, Р)и нормальные ассоциации для всех остальных точек. С точки зрения энергоинформационного обмена главные ассоциации имеют более выраженные связи с энсргорссурсами ассоциации второго уровня и участвуют в формировании энергетического потенциала всех нормальных ассоциаций.

Для изображения главных ассоциаций при изображении меридианных моделей взаимодействия органов и функциональных систем (ФС) будем использовать круги большего диаметра, чем при изображении нормальных ассоциаций.

Органы и функциональные системы, взаимодействующие с меридианом h будем изображать прямоугольником с квадратными скобками, в которых определяется список органов, симптомов и синдромов (z), связываемых с соответствующими ассоциациями михрозон первого уровня н через них со «своими» БЛТ меридиана h. Ассоциации второго уровня будем изображать в виде прямоугольника с расположенными в нем ассоциациями первого уровня, взаимодействующими между собой согласно атласам меридиана с учетом их взаимодействий с БАТ других меридианов. Меридиан будем изображать в виде линии с точками соответствующими реальным БЛТ меридиана.

На рисунке 5. Изображен фрагмент взаимодействия О, и функциональных систем со своими проекционными зонами на мермднанном уровне для меридиана желчного пузыря на котором расположены БЛТ связываемые с возникновением и развитием беременности. На этом рисунке ассоциация А19 формирует сочувственную точку и взаимодействует с сигнальной ^Sfi) н сочувственной (S) точками, что на модели отражено пунктирными линиями. В ссога очередь ассоциации сигнальных точек StI и Sjj взанмодсйстзу кхт с ассоциацией S. Ассоциация А37 и Л39 формируют святи с меридианами F, Е и V, а ассоциация A4 О езязы-вает меридиан желчного пузыря с точкой F5 меридиана печепи. Ассоциация А43 формирует тонизирующую точку VB43, остальные ассоциации первого уровня формируют нормальные БАТ.

Анализ получаемы* меридианных моделей удобно ссущсстьлягь через матрицы связей по строкам которых располагаются номера ассоциаций, а по столбцам - номера меридианов. Элементами таблицы служат величины коэф-фнциеитов передачи энергии н (или) информации от ассоциаций х БАТ. .

Пример построения матрицы связей Л, с УН, через коэффициенты передачи .....для меридиана желчною пузыря проиллюстрирован таблицей 1. ••

В згой таблице учитываются связи предыдущих ПЛТ с последующими, связь главных точек со всеми остальными и связь сочувствующих и сишальиых точек.

Таблица 1. Матрица связей А, с BVj

Aj\VP, VB, ... VB!» ... VB23 VB« ... VB,7 VB33 VB3» VB« VB« VB« VB43 VB44

Ai K„ K12

Ai» К 19.13 Kl9,3î

:

Aa Ки.23 Кам K23.M

A24

A37 Ки.37

Л* KJU K33.19 K33.B Км, 24 Kjjj? Rjjjj K3J.40 К33.41 KîJ.42 Кза.43 Kjj.44

Л;» K39.40

A,o Kwii K40.19 K40.2J K40.37 KMJÍ Кда.39 K40.40 Кчо.41 КчО.42 К40.43 Кч0,44

А,, ÍMMÍ K4I.42

Л« - Кч2,4г Кчыз

A43 K43.1 K43.1Í ^3.23 К4З.24 К4Э.37 K43.3S Кщз» Кчз.чо K43.41 К43.42 К43.43 К43.44

A+4 К«.«

Аналогично таблице свят А, с УВ; строится таблица святи ^сД в которой учитывается, что списки имеют общие элементы для нескольких ассоциаций первого уровня.

В работе показано, как от таблиц связей перейти к типовым струк|урам систем автоматического раулировання с тем, чтобы по реакции проекционных зон при известных коэффициентах передачи оценивать состояние соответствующих органов и (или) функциональных систем.

В пункте 2.4. рассматривается алгоритм формирования информативных признаков н построения решающих правил диагностики ранних сроков беременности.

При построении алгоритма формирования списка информативных биологически активных точек мы исходим из того, что большинство ПАТ имеют различные типы связей, которые в литературе описываются па уровне орг анов, диагнозов, синдромов и симптомов, причем, практически все точки не имеют полностью совпадающего списка связей.

Назовем множество разнородных связей НАТ ситуациями и обозначим через Хо сшуацни, связанные с возникновением и разнишем животных, а ситуации, которые надо исключить как «мешающие» диагнозы х,(к 1, 2,...К). Поиск информативного списка 1эАТ будем осу шест и ляп, па основании таблицы

связей. В строках этой таблицы выписываклся все ПАТ 1......1), имеющие

связи с ситуацией х«. В нашем варианте это все ПАТ, связанные с оценкой возникновения беременности. По столбцам (без повторений) выписываются все возможные сшуации, присущие для выбранного списка ЬЛТ. Элементами 1аб-лицы служа! двоичные переменные а^ {0,1), где 0 означает отсутствие связей между У] и Хь а 1 означает, что такая сия я, есть. Для поиска информативных групп У) введем операцию поразрядного ло1 и ческою умножения по строкам. Тогда, если найдутся комбинации строк, для которых по всем разрядам будет пулевое произведение, то эти комбинации и нужно считан. максимально информативными. Аиашпичсски лот факт записывайся выражением:

^¿ГК^.-0 (2)

у-1 »-I

В раСшс показано, что биологически активные точки позволяющие получить минимальное значение последнего выражения обеспечивают максималт,-Нос исключение «мешающих» ситуаций.

Изменение электрических характеристик КАТ у беременных животных пост достаточно сложный характер шцюждая сложные структуры классов не беременных (о>|) и беременных (о)2) животных, поэтому в качестве обучающего алгоритма классификации был выбран метод диалогового конструирования двумерных классификационных пространств.

С учетом этого, алгоритм формирования информативных признаков и построения решающих правил для определения ранних сроков беременности и словесной флрмс представляется следующим образом:

1. Формируется список ЬАТ имеющих связи с органами изменяющими свое состояние при появлении беременности.

2. Формируется таблица связей и осуществляется минимизация выражения ( 2).

3. Из всех 1 рули 1>ЛТ дающих минимальные значения ( 2 ) эксперты выбираю! точки, требующие наименьшего количества измерений и наиболее доступны для исследования.

4. Формируются таблицы экспериментальных данных по исбсрсменным живошым и живошым с ранними сроками беременности.

5. Метлами разведочного апалша подбирается тип решающих правил классификации.

6. Методами динамического интерактивного конструирования осуществляется поиск настраиваемых параметров решающего правила и определяется точность классификации па обучающей выборке. Если точность достаточна, производится сС проверка на контрольной выборке, если не достаточна, го дсласюя предположение о необходимости смены группы информативных HAT и производится переход к пункту 4 алгоритма.

В тт>стьсй главе рассматриваются вопросы формирования информативного признакового пространства и осуществляется синтез решающих правил для диагностики ранних сроков беременности крупного рогатого скота.

В соожсгстнпи с алгоритмом рассматриваемом в разделе 2.4. из всего многообразия ВАТ в качестве информативных были выбраны точки меридиана желчного пузыря VB16, VB17 и VB1S располагающиеся в районе хвоста животных.

В качестве измеряемого параметра было выбрано электрическое сопротивление RbAx рсшсгрирусмое на постоянном подпороговом токе (1 мА).

Применение метода двумерного конструирования, отображающего пространства, позволило получить решающее правило в двумерном классификационном пространстве Ф=У(хУ1, представленном на рис. б.

Рис. 6. Класснфюащиоинов простри гетто для разделяй» беременных («>*) к небеременных («J зздоттак.

Отображающие функции для этих правил имеют вид:

Vi^Rvbi? + Куше

Проверка полученных правил на контрольной выборке показала их высокую диагностическую точность. Вероятность правильной классификации беременных (001) и нсберсмснных (о)2) животных на обучающей и контрольной выборке превышает 0,97.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Предлагаемая работа посвящена решению научных и практических задач, связанных с повышением достоверности диагностики ранних сроков беременности животных. В результате выполнения работы были получены следующие основные результаты.

1. Обоснована возможность использования информации, снимаемой с рефлексогенных зон, с целыо получения высоконнформатшшых признаков для решения задач диагностики ранних сроков беременности животных.

2. Разработана генераторная модель формирования проекционных зон органов и функциональных систем организма, позволяющая получить выражения для электрических парамсгров БАТ в зависимости ог состояния контролируемых органов и систем.

3. Разработана модель электрического взаимодействия эффекториых клеток с поверхностью проекционных зон, позволяющая получать аналитические выражения для расчета электрических характеристик биологически активных точек.

4. Предложена меридианная модель оценки состояния органов и функциональных систем организма, позволяющая исследовать энергоин-формациошюс взаимодействие различных органов и функциональных систем организма с учетом иерархий управляющих структур.

5. Разработан алгориш <]юрмирования информативных признаков и формирования решающих правил диагностики ранних сроков беременности животных, позволяющий сократить пространство диагностических признаков и обеспечить синтез соответствующих решающих правил.

6. Синтезировано решающее правило диагностики ранних сроков беременности животных, позволяющее повысить оперативность и качестве принятия классификационных решений.

7. Разработанные методы и программные средства прошли экспериментальную проверку в учебном хозяйстве Курской государственной сельскохозяйственной академии и в учебном процессе кафедры бномедн цинскнх и ниформационно-техиичсских аппаратов и систем Курскогс государственного технического университета.

Опытная эксплуатация показала их высокую диагностическую надежность давая в руки пользователя высококвалифицированною электронного советчика позволяющего поднять па новый уровень качество ветеринарного обслужим ния животных.

Оснонпос содержание диссертации опубликовано п следующих работах:

1. Руденко B.D., Самохвалов М.И. Информационная модель диагностики по биологически активным точкам //Сборник материалов научной юбилейной сессии: Курск: КГМУ, 1999. С 105-106.

2. Корснепскнй H.A., Руденко В В., Вагликов С.Ю. Проекционные зоны как биологические индикаторы экологической обстановки /.Труды международного форума по проблемам науки, техники и образования/ Иод редакцией: В.П.Савнных., В.В.Вншневского. -М.: Академия наук о земле. 1999. - С 117-121.

3. Лазурина J1.1I., Самохвалов М.И., Руденко В.В., Краснов A.A. Использование энергетических характеристик проекционных зон для опенки экологической обстановки // Актуальные проблемы медицины и фармации: Материалы 65 итогопой научной конференции молодых ученых и студентов: Курск: КГМУ, 2000. С. 162-165.

4 Пятаковнч Ф.А., Коротких В.Ф.,Руденко В.В. Организация процессов обучения в сетевых системах поддержки принятия врачебных решений для автоматизированных лечебно-профилактических учреждений: Курск: ЮТУ.-2000. № 4 - С.119-127.

5. Руденко В.В.. Коротких. В.Ф, Тюрев К.В. Модель взаимодействия органов и функциональных систем человека с мнкрозонзми ретикулярных формаций//Сборннк материалов III Международной научно - технической конференции. «Медико-экологические информационные технологии - 2000». Курск: КГГУ. 2000. С. 26.

6. Буняев В.В., Бурнлнч И.Н., Руденко В.В. Модель взаимодействия ретикулярной формации спинного мозга с проекционными зонами. /.'Сборник материалов III Международной научно - технической конференции. «Медико-экологические информационные технологии-2000». Курск: КГТУ. 2000. С. 17.

7. Тюрев К.В., Руденко В.В. Способ диагностики беременное™ КРС//Сборник материалов III Международной научно - технической конференции. «Медико-экологические информационные технологии - 2000». Курск: КГТУ. 2000. С.37.