автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.17, диссертация на тему:Система мониторирования состояния матери и плода

003483211

На правах рукописи

Киселева Екатерина Юрьевна

СИСТЕМА МОНИТОРИРОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ МАТЕРИ И ПЛОДА

Специальность 05.11.17 - Приборы, системы и изделия

медицинского назначения

1 " ДЕК 2ииЭ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск - 2009

003489211

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Томском политехническом университете».

Научный руководитель:

к.т.н., профессор Пеккер Яков Семенович

Официальные оппоненты:

д.т.н., профессор Авдеева Диана Константиновна д.т.н., Берестнева Ольга Григорьевна

Ведущая организация:

ФГОУ ВПО «Южный федеральный университет»

Защита состоится_29 декабря 2009 г. в 1500_

на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.269.09 при Томском политехническом университет по адресу:

_г. Томск, пр. Ленина 2, ауд. 213_

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Томского политехнического университета по адресу: 634034, г. Томск, ул. Белинского, 53.

Автореферат разослан_ноября 2009_

Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.269.09

Винокуров Б.Б.

Актуальность работы. Наиболее важным показателем перинатального ' здоровья является уровень и структура перинатальной смертности, которая в то же время характеризует качество акушерской и неонатальной помощи. При этом важность анализа перинатальных потерь состоит в том, что факторы, способствовавшие наступлению летального исхода у плода, в том числе дефекты медицинской помощи, в концентрированном виде отражают негативные моменты и недостатки, имеющие место и у выживших.

О снижении качества родовспоможения свидетельствует рост перинатальной патологии, прежде всего родовой травмы, антенатальной мертворождаемости и перинатальной смертности доношенных детей. При этом речь идет преимущественно о предотвратимых потерях здоровья плода и ребенка, т.е. потерях, возникновение которых можно было предупредить при современном уровне развития акушерства с применением новейшей диагностической аппаратурой (Суханова Л.П., 2006).

В настоящее время в мировой практике не существует комплексов, позволяющих безопасно для здоровья будущего ребенка, мониторировать его состояние в утробе матери.

Большинство представленных на российском рынке фетапьных мониторов использует для обнаружения сердечного ритма и движений плода метод допплерографии. Обусловлено это двумя важными факторами:

1. исторически это первый инструментальный метод регистрации сердечного ритма и движений плода. За более чем 40 - летнюю историю накоплен; .огромный фактический материал и создана прочная методическая база для клинического применения;

2. при качественном исполнении датчиков и усилительного тракта с последующей цифровой обработкой сигналов метод допплерографии позволяет получить ритмограмму плода без сложной математической обработки.

Основной недостаток данного типа фетальных мониторов -неустановленный эффект воздействия ультразвука на плод, поэтому проведение таких исследований ограничено и выполняется строго по показаниям врача. Суточное мониторирование выполняется в крайних случаях. Хотя именно суточное мониторирование дало бы полную информацию о протекающей беременности врачу акушеру-гинекологу.

Целыо исследования является разработка методики и системы для мониторирования и неинвазивной, пассивной оценки состояния матери и плода в перинатальный период на основе анализа электрических сигналов, получаемых с абдоминальных электродов.

Для достижения этой цели решались следующие задачи:

1. Анализ существующих методов оценки состояния системы «мать-плод» и формулирование требований к аппаратной части программно-аппаратного комплекса для неинвазивного мониторирования и оценки функционального состояния матери и плода.

2. Разработка алгоритмов и создание программных средств для системы мониторирования и оценки функционального состояния матери и плода.

3. Проведение исследований на группах, включающих женщин с различным типом протекания беременности

4. Анализ синхронных кардиоинтервалограмм матери и плода, полученных с абдоминальных электродов- и методика выделения сердечного ритма плода.

5. Построение решающих правил для оценки функционального состояния матери и плода.

6. Техническая реализация программно-аппаратного комплекса и экспериментальные исследования с его использованием.

Методы исследования. Проведенные в диссертационной работе исследования основаны на общих принципах построения электронной медицинской аппаратуры; разделах программирования, связанных с разработкой программ на однокристальных микроЭВМ, а также прикладных программ для персонального компьютера.

Достоверность и обоснованность научных положений, результатов, выводов и рекомендаций подтверждаются математическими доказательствами, базирующихся на общих положениях теории проектирования, вычислительных методов и использовании современных инструментальных систем схемотехнического моделирования, проведении экспериментальных исследования разработанной биотехнической системы в реальных условиях.

Научная новизна работы

• Показана и доказана возможность оценки состояния плода и прогнозирования развития гипоксии по характеристикам распределения сердечного ритма плода.

• Реализованы программные и аппаратные средства для выделения сердечного ритма плода с абдоминальных электродов.

• Разработаны программное приложение для поддержки принятия решения по анализу сердечного ритма плода и база данных для сопровождения беременности.

Практическая ценность работы. Созданный программно-аппаратный комплекс для неинвазивной и пассивной оценки состояния плода позволяет эффективно оценивать и мониторировать его состояния. Данная система является абсолютно пассивной и неинвазивной, не производя над системой «мать-плод» никакого воздействия, следовательно, время обследование неограниченно, в отличие от существующих аналогов, основанных на ультразвуковом воздействии.

Апробация результатов. Основные результаты докладывались и обсуждались на следующих конференциях: XX Всероссийская научно-техническая конференция студентов, молодых ученых и специалистов «Биотехнические, медицинские и экологические системы и комплексы» (БИОМЕДСИСТЕМЫ - 2007), г. Рязань, 2007; VI Международный симпозиум «Электроника в медицине. Мониторинг, диагностика, терапия», г. Санкт-Петербург, 2008; XIV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные

техника и технологии», г. Томск, 2008; VI съезд акушеров-гинекологов России, г. Москва, 2008; III Всероссийская научно-практическая конференция «Здоровье девочки, девушки, женщины», г. Томск, 2008; XXI Всероссийская научно-техническая конференция студентов, молодых ученых и специалистов «Биотехнические, медицинские и экологические системы и комплексы» (БИОМЕДСИСТЕМЫ - 2008), г. Рязань, 2008; XV Международная научно-практическая конференция студентов и молодых учёных «Современные техника и технологии», г. Томск, 2009.

Публикации. Основное содержание работы изложено в 11 опубликованных статьях и докладах 10], получен патент на полезную модель [11].

Гранты и НИР.

Программа «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» («У.М.Н.И.К.») на 2009-2010 гг.

Грант Областной администрации г. Томска (гос. контракт № 322/1 от 09 июля 2007 г.) (2007-08 гг.)

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения и четырех глав, заключения, списка литературы из 91 библиографических источников. Её основной текст изложен на 123 страницах, 5 таблицах и иллюстрирован 38 рисунками.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методика оценки и мониторирования состояния и прогноза гипоксических состояний плода, основанная на анализе распределения сердечного ритма матери и плода.

2. Система наложения электродов и методы их наложения для мониторирования состояния матери и плода.

3. Методика выделения сердечного ритма плода из сигналов, получаемых с абдоминальных электродов с использованием метода слепого разделения сигналов.

4. Система для мониторирования состояния беременной и плода с возможностью передачи данных по радиоканалу и записью на flash-носитель.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность диссертационной работы, проводится краткий анализ научных задач, формулируется цель и задачи исследования, приводятся сведения о практической ценности диссертации и результатах ее внедрения и апробации.

В первой главе диссертации рассмотрены основные существующие методы оценки состояния плода и приведена их классификация.

Исходя из того, что первичной реакцией плода на гипоксию является изменение структуры сердечного ритма, а затем сильные шевеления, рассмотрены основные существующие методы оценки сердечного ритма плода и, следовательно, диагностирования гипоксических состояний плода: аускультация, фонокардиография, кардиотокография, эхокардиография, магнитокардиография, электрокардиография.

Приведены сведения по основам физиологии и развития сердечной деятельности плода: формирование сердца и изменение частоты сердечных сокращений плода в процессе беременности (А. С; Батуев, 1988; Орлов Р.С., 2006; Трусов Ю.В., 2003). Обоснован выбор неинвазивной электрокардиографии как наиболее безопасного и комфортного метода для мониторирования состояния матери и плода. Сформулировано медицинские и медико-технические требования для решения поставленной цели. *

Во второй главе основное внимание уделено анализу существующих методов выделения сердечного ритма плода на фоне многочисленных возмущений (сетевой помехи, материнской электромиограммы, материнской дыхательной составляющей, электродных артефактов и шумов регистрирующей аппаратуры) существенно превышающих амплитуду ЭКГ сигнала плода.

Из рассмотренных методов выделения сердечного ритма плода на фоне помех и артефактов наибольший интерес представляет метод адаптивного подавления и метод слепого разделения сигналов.

Кроме того, рассмотрен метод адаптивного подавления мешающих сигналов (Multy-Reference Adaptive Noice Cancellation - MRANC). Его идея состоит в адаптивном вычитании составляющей ЭКГ матери в абдоминальном отведении, содержащем ЭКГ, плода с максимальной амплитудой, и являющемся первичным входом подавителя (Рисунок 1). При этом составляющая ЭКГ матери, обеспечивающая минимум среднеквадратической ошибки на выходе адаптивного фильтра с конечной импульсной переходной характеристикой, вычисляется по одному или набору референтных ЭКГ-отведений (обычно грудных), содержащих преимущественно ЭКГ матери.

Абдоминальные

Рисунок 1 - Блок-схема выделения сердечного ритма плода путем адаптивного подавления

мешающих сигналов

Однако большая вариабельность сердечного ритма и малое значение отношения «сигнал/шум» не позволяют получить надежные устойчивые результаты.

Наиболее интересным для использования с целыо выделения сердечного ритма плода представляет метод «слепого разделения сигналов» -BSS (Blind Source Separation)(Widrow В., 1975; Comon P., 1994).

Биоэлектрическая активность сердца на некотором удалении от него может быть в первом приближении представлена как поле трехмерного диполя с фиксированным пространственным положением и изменяющимися во времени амплитудой и ориентацией. Таким образом, сигнал ЭКГ матери,

измеренный в любой точке на теле матери, может быть представлен как линейная суперпозиция трех ортогональных сигналов. Аналогичным образом можно определить подпространство источников плода.

Таким образом, для любого момента времени вектор источников сигнала можно определить как

s(t) = [s,(t).s2(t).....s4(t)J,

где s,(t) - ЭКГ-источиики.

Наблюдение этих сигналов на поверхности тела матери производится с использованием некоторого количества пространственно разнесенных приемников, при этом результатами измерения являются разности потенциалов между парами электродов, расположенными на поверхности тела. Для р таких пар (р - ЭКГ-отведений) можно записать вектор наблюдения

x(t) = [x,(t),x2(t),...,xp(t)].

Так как ЭКГ-сигнал является низкочастоным, тело является абсолютно проводящей и линейной средой с практически бесконечной скоростью распространения электрического сигнала. В результате, наблюдаемое в каждой точке поверхности тела колебание может быть представлено как линейная комбинация сигналов сердечных источников и аддитивной помехи

x,(t) = mirsl(t) + ... + m1q- sq(t) + и, (t)

xp(0=mp,-s,(t) + ...+ mpq-sq(t) + np(t) или, в матричной форме:

X(t) = M-S(t)+N(t).

В этих выражениях точно известным является только вектор наблюдения X(t). Матрица М, содержащая коэффициенты ту , с которыми сигнал каждого из источников входит в вектор наблюдения, называется смешивающей матрицей. Величины коэффициентов тц смешивающей матрицы М неизвестны, поскольку неизвестна модель распространения сигнала от источников к приемникам. Неизвестен также вид сигналов отдельных источников ¡¡(t), поскольку они не могут наблюдаться непосредственно, и доступны лишь в виде сложного сигнала.

Сигналы источников, по причине физической независимости определяющих их биоэлектрических явлений, статистически независимы. По тем же соображениям шумовые компоненты n/t), также можно считать статистически независимыми в разных каналах, а также независимыми от источников сигналов.

Таким образом, стоит задача - выделить сигналы отдельных источников sfi), из наблюдаемой смеси

x(t) = [xx(t),x2(t).....xp(t)J,

Решение задачи состоит в нахождении разделяющей матрицы W с коэффициентами н>у7 такими, что

s,(t) = w¡rxl(t)+wl2-x2(t) + ...+ wlp ■Xp(tJ s2(t) = w2, ■x¡(t) + \v22-x2(t) + ... + w2p -xp(t)

sq(t) = Wql •X,(t) + Wq2 ■X2(t) + ... + Wqp-Xp(t)

Эта матрица W является обратной смешивающей матрице М, зная коэффициенты от,;, определить значения wj, математически не представляет труда. Проблема состоит в том, что нам они неизвестны.

Таким образом, задача разделения ЭКГ матери и ЭКГ плода может быть сформулирована следующим образом: по наблюдаемым измерениям X(t) необходимо совместно определить смешивающую матрицу М и сигналы источников S(t).

О характере разделяемых источников, свойствах излучаемых ими сигналов и условиях смешивания сигналов источников имеется минимальное количество информации, которая обычно состоит в предположении о статистической независимости . источников сигналов, постоянстве коэффициентов смешивающей матрицы М на интервале наблюдения, и о том, что плотности вероятности распределения амплитуд источников описываются определенным классом вероятностных распределений. (Lathauwer L.D., 1995; Bacharakis Е., 1996; Zarzoso V., 1997, 2000,2001)

В третье главе рассмотрены технические аспекты реализации аппаратной части системы мониторирования состояния матери и плода.

Сформулированы требования к проектируемой системе:

• непрерывный контроль процесса;

• использование метода кардиоинтервалометрии;

• безопасность для пациентов;

• малая инерционность, позволяющая вести наблюдение в реальном масштабе времени;

• простота и удобство наложения электродов;

• дружелюбный интерфейс, доступный для врача-пользователя;

• удобный для восприятия вид представляемой информации.

Принцип работы проектируемой системы должен заключаться в получении сигналов собственной электрической активности, первичной обработки этого сигнала в приборе и дальнейшем анализе на персональном компьютере для выделения сердечного ритма матери и плода из смешанного сигнала.

Особое внимание было уделено месту и способу наложения элементов съема информации на теле беременной. При проведении анализа литературы было выявлено несколько способов наложения электродов, однако, ни один из них не в полной мере удовлетворяет требования по качеству сигнала и простоте наложения.

Был предложен следующий способ наложения электродов, представленный на рисунке 2.

Рисунок 2 - Способ наложения электродов в системе мониторировання состояния матери к плода (1,2,3 - абдоминальные электроды, 4 - референтный электрод, 5 - выравнивающий электрод)

Выбор такого расположения электродов обусловлен получением качественного сигнала электрической активности матери, а самое главное сигнала сердечной деятельности плода не зависимо от его предлежания.

При этом независимо от течения беременности сердце плода всегда будет находиться внутри области треугольника, которую ограничивают электроды (1-3), а проекции ортогональных векторов электрического сигнала сердца плода и матери учитываются по трем измерениям пространства. Референтный электрод 4 накладывается в область левого VII межреберья, а выравнивающий электрод 5 располагается на 5-10 см выше лонного сочленения в зависимости от анатомических особенностей каждой женщины.

Кроме того описано устройство 3 вариантов разработанных приборов для неинвазивной и пассивной оценки состояния плода:

• стационарный вариант с передачей данных на персональный

компьютер через USB - порт (РисунокЗ);

•носимый вариант прибора с накоплением данных на flash-носителе

(Рисунок 4);

• носимый вариант прибора с передачей данных на персональный

Рисунок 3 — Структурно-функциональная схема стационарного варианта прибора для неинвазивной и пассивной оценки состояния системы «мать-плод» (на схемы не показаны цепи питания): Э1-ЭЗ -электроды, Э4 - референтный электрод, Э5 - выравнивающий электрод, ФНЧ - фильтр нижних частот, И - интегратор, УЕП - усилитель биопотенциалов, ФВЧ - фильтр верхних частот, У -усилитель, МХ - мультиплексор, АЦП - аналого-цифровой преобразователь, МК - микроконтроллер, ПК-персональный компьютер

Сигнал с абдоминальных электродов (Э1-ЭЗ) обрабатывается фильтром нижних частот и поступает на усилитель биопотенциалов. Усиленный ЭКГ - сигнал поступает на фильтр верхних частот, отсекающий низкочастотную составляющую. После повторного усиления и мультиплексирования с частотой 2кГц сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя (с частотой дискретизации 500 Гц), затем в цифровом формате - в микроконтроллер. После первичной обработки на микроконтроллере данные поступают на персональный компьютер, где происходит непосредственно обработка сигналов, и на экран монитора выдается информация в удобной для пользователя форме.

Как уже отмечалось выше, амплитуда материнского сигнала обычно больше или равна ЮОмкВ на животе, тогда как у плода только 10-20 мкВ, а частотные спектры сигналов ЭКГ матери и ЭКГ плода существенно перекрываются.

Учитывая, что частотный спектр кардиографических сигналов матери и плода лежит в пределах 0,05 - 100 Гц и 0,05 - 140 Гц, полоса пропускания усилительного тракта по уровню (-) ЗдБ составляет от 0.16 Гц до 4,1 кГц. Для получения заданной амплитудно-частотной характеристики в цепь обратной связи введены частотно - корректирующие звенья (интегратор), в результате верхняя граница полосы пропускания составляет 200Гц.

Прибор представляет собой высокочувствительный биоусилитель с малым уровнем собственных шумов, высоким входным сопротивлением и подавлением синфазных помех более 80 дБ. В основу конструкции положен оригинальный усилитель с автоматической коррекцией нуля. Все усиление и коррекция частотной характеристики сосредоточены в одном каскаде на высококачественном операционном усилителе, что позволило получить минимальный уровень шума.

Используемые усилители имеют малое время восстановления после превышения допустимого уровня выходного сигнала и большой динамический диапазон, что позволяет совмещать регулировку усиления в аналоговой части с цифровой и добиваться на выходе сигнала, обладающего наиболее оптимальными свойствами. При этом визуально внешний вид сигнала может быть весьма далек от привычного представления о качественной электрокардиограмме. Поскольку выходными характеристиками являются сердечный ритм плода и сердечный ритм матери, то критерий качества сигнала - количество правильно распознанных СЖБ - комплексов, а также количество пропущенных и ложных II - зубцов.

Для возможности наблюдения за состоянием пациентки и плода в условиях стационара, но в комфортных для пациентки условиях и с возможностью передвигаться по стационару, был разработан носимый вариант прибора с передачей данных по радиоканалу на пост медсестры. Структурная схема такого устройства представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 - Структурная схема носимого варианта прпбора для неннвазнппон и пассивной оценки состояния системы «мать-плод» с передачей данных по радиоканалу (на схемы не показаны цепи питания): РК - радиоканал, БС~ блок сопряжения.

Устройство такого варианта прибора аналогично стационарному варианту прибора, отличием является то, что сигнал после микроконтроллера поступает на передатчик, работающий на частоте 2.4МГц.

Использование приборов с передачей данных и постоянный контроль состояния беременной в условиях стационара не всегда возможен. Во врачебной практике бывают ситуации, когда необходимо мониторировать состояние беременной, не состоящей на учете в стационаре.

Для этих целей был разработан носимый прибор для неинвазивной и пассивной оценки состояния матери и плода с накоплением данных на АазИ-иосителе. Мониторировапие производится в течение суток, в ходе которых беременной ведется дневник. Структурная схема такого устройства представлеиа_иа_рисуш<е 5.___________

Рисунок 5 - Структурная схема носимого варианта прибора с возможностью накопления данных на ПагЬ-носнтеле (на схемы не показаны цепи питании): ВП - инешнян память.

В данном варианте прибора в качестве внешней памяти используется стандартная 8Б карта памяти, размер которой зависит от необходимого времени моииторироваиия, по не более 4Гб.

Данное устройство обладает такими же характеристиками, как и описанные выше варианты прибора.

Во всех вариантах прибора используется в качестве источника два аккумулятор (1.2В), тем самым обеспечивается; электробезопасность пациента.

В четвертой главе рассмотрены вопросы разработки и функционирования программной части системы для мониторирования состояния матери и плода.

Программный комплекс БТС состоит из двух основных исполняемых модулей: Pregnancy.exe и программы для микроконтроллера adc.exe. Adc.exe хранится в ПЗУ МК.

Pregnancy.exe - оболочка, запускаемая пользователем при запуске комплекса ПО и разработанная в Borland Delpi 7, включает в себя программные продукты (Рисунок 6):

1. Базу данных (БД) для хранения информации о пациентках. Структура БД соответствует стандартной истории беременности и включает общие данные, анамнез, диагноз и исследования.

2. Программу регистрации, накопления и обработки сигналов, полученных с абдоминальных электродов.

3. Систему поддержки принятия решений (СППР), которая на основе набора любых параметров записанных в БД строит решающие правила, используя алгоритмы классификации-. . перцептрона, минимума

геомет!

три чес когорасстояп ия и Байесопского_классифи«_ато_ра.

Информационная система

База данных

Набор инткрфкйооя. еоответсеукицих стандартной истории Сереме

СППР

Система

поддержки

ПрКНЯТИЯ

peiuew**

Программа обработки с набором сигналов

Содержат информацию о времони. дат« исследования, а также сям сигнал

Зх

Рисунок 6 - Функциональная схема разработанной медицинской информационно системы

БД PregnancyDB выполняет следующие функции: хранение данных о пациентах; хранение данных анамнеза, инструментальных и лабораторных исследований; учет посещений врачей пациентами; поиск пациентов по фамилии; экспорт полученных данных во внешние приложения (Recognition.exe); предоставление по запросу пользователя интересующей информации о пациенте; формирование и печать отчетов, выписок и тематических карт.

Для реализации алгоритмов обработки биомедицинских сигналов было создано программное приложение FetalECG. Оно является законченным программным продуктом, позволяющим пользователю

осуществить накопление и обработку сигналов полученных с абдоминальных электродов. Для этой цели был разработан удобный интерфейс пользователя, позволяющий проводить обработку заранее записанных, либо поступающих с прибора в реальном времени сигналов.

Программный комплекс FetalECG должен: посредством USB интерфейса обеспечивать связь между прибором и компьютером; фильтровать сигналы, полученные с абдоминальных электродов от сетевой и мышечной помех; проводить в реальном времени разделение сигналов на материнскую и плодовую составляющую; осуществлять поиск интервальных характеристик материнского и плодового ритмов; после обследования, на основе решающего правила, построенного с использованием программного приложения Recognition выводить информацию о состоянии плода.

Исходя из задачи слепого разделения сигналов, поставленной п главе 2, для получения ЭКГ сигнала плода из смешанного сигнала, получаемого с абдоминальных электродов, нами использовалось метод ковариационного исчисления.

Рисунок 7 - Блок-схема алгоритма приложении FetalECG

плод |мзть

Мо Щ&0.66

dX 0.42 ill 0.58 17.47 42.62 72.07 55.63 0.40 0.64 150.01 94,38 41.20 72.98 ' 61.12 64.97

АМо

ин

R-Rcp

ЧСС

ИВР

ПАПР

Для создания программного приложения был разработан алгоритм программы для получения, накопления и обработки сигналов, получаемых с абдоминальных электродов, представленный на рисунке 7.

Иа основе алгоритма было разработано программного приложение в среде Borland Delphi 7, интерфейс которого представлен на рисунке 8.

Рисунок 8 - Интерфейс пользователя программного приложения KetalECG. Режим поиска интервальных характеристик

Следующим шагом была разработка программы «Recognition», позволяющая пользователю выводить решающие правила для классификации новых пациенток на основе накопленной в БД информации, используя алгоритмы классификации: перцептроиа, минимума геометрического расстояния и Байесовского классификатора. Алгоритм системы поддержки принятия решения представлены на рисунке 9.

В питой главе приведены данные медико-биологических исследований, проведенных в два этапа.

Первый этап исследований проводился с целыо определения значимых параметров, по которым возможно определение внутриутробной гипоксии плода.

Все исследования проводились на базе родильного дома №4 г. Томска при НИИ АГ'иП СО РАМН, в специально отведенном кабинете. Обследования при помощи кардиотокографа и разработанной методики проводились с минимальным разрывом во времени, что помогало минимизировать ошибки и погрешности измерений. Исследования проводились в третьем триместре, в сроки 31-35 недель, при комфортных условиях: нормальное освещение и температура в помещении, спокойная

обстановка, отсутствие отвлекающих и раздражающих факторов (разговор,

Рисунок 9 - Блок-схема алгоритма системы поддержки принятия решения Recognition

На основе групп была сформирована обучающая выборка для однослойной нейронной сети, содержащая два класса. Первый класс содержит 35 объектов и соответствует первой группе - контроль (нет страдания плода). Второй класс содержит 42 объекта и соответствует второй группе - опыт (есть страдание плода). Каждому объекту соответствует пять количественных признаков: мода плода, амплитуда моды плода,

вариационный размах длительности кардиоинтервалов плода, индекс напряжения плода, частота сердечного ритма плода. Данные были обработаны в стандартном пакете Statistica 6.0 (Таблица 1).

В результате обучения модели принятия решений на основе алгоритма перцептрона и принципа минимума геометрического расстояния были получены линейные дискриминантные функции: D(x) = (~2)Мо + (-6 )dX + (-1.31) АМо + (-0.21 )ИН + 0,35 ■ ЧСС +' 177,88 D(x ) = 0. IMo + 0-dX + (-15.5 )АМо + (-241.9 )ИН + (-38.3 )ЧСС + 60528.5 После этого было проведено распознавание объектов обучающей выборки, на полученных дискриминантных функциях. Точность распознавания для алгоритма перцептрона составила 96%, а для метода минимума расстояний - 94%.

Таблица 1 - Показатели сердечного ритма плода для групп: отсутствие гипоксии по показаниям КТГ и наличие гипоксии по показаниям КТГ (Мс, ((21-02), р)

Показатели Наличие гипоксии плода ША0л-0л) Уровень значимости

Да Нет

Мода сердечного ритма плода (Мо) 0,45 (0,43-0,46) 0,38 (0,36-0,41) <0,001

Вариационный размах сердечного ритма плода (с!Х) 0,15 (0,13-0,17) ■ 0,14 (0,12-0,15) 0,056

Амплитуда моды сердечного ритма плода (АМо) 21,28 (20,61-22,14) 29,59 (29,09-30,46) <0,001

Индекс напряжения сердечного ритма плода (ИН) 54,61 (40,78-72,07) 89,35 (75,10-98,82) <0,001

Частота сердечных сокращений плода (ЧСС) 142 (136-151) 166 (161-173) <0,001

Высокая точность распознавания связана с тем, что КТГ и предлагаемая методика, несмотря на отличие предлагаемых нами критериев оценки состояния плода от стандартных критериев кардиотокография, оценивают один и тот же процесс. Но КИГ оценивает степень централизации вегетативной регуляции по ИН, а КТГ - по количеству акцелераций и децелераций в течение времени исследования.

Исходя из полученных дискриминатных функций и проведения распознавания на обучающей выборке, был сделан вывод о том, что кардиоритмологические показатели отражают тот же процесс, что и показатели КТГ по модифицированной методике Fischer et al.

Второй этап исследований проводился с целыо разработки дополнительных критериев оценки фетоплацентарной недостаточности (ФПН), степени тяжести состояния плода при фетоплацентарной недостаточности, при беременности у женщин с гиперандрогенией в третьем триместре проведено клиническое наблюдение за течением беременности, состоянием плода у 110 пациенток.

У всех женщин, входящих в клинические группы присутствовал синдром гиперандрогении, коррекция которого проводилась дексаметозоном

В зависимости от степени тяжести фетоплацентарной недостаточности все беременные будут поделены на следующие клинические группы:

1 группа (основная):

А - 40 беременных с ФПН стадии компенсации;

Б - 40 беременных с ФПН стадии субкомпенсации.

2 группа (контрольная) - 30 практически здоровых женщин, с неосложненным течением беременности.

Таблица 2. Данные исследования согласно этапа 2 (Ме, (<21-(}2), р)

Показатели Группы исследования

ФПН стадии компенсации (контроль п=23) ФПН стадии субкомпеисации (опыт п=18) контроль (п=3й)

Показатели КИГ

Мо (с) 0,46 (0,28-0,49) 0,36 (0,34-0,37) 0,36 (0,33-0,46)

ах (с) 0,35 (0,35-0,35) 0,3 (0,28-0,32) 0,35 (0,35-0,35)

АМо (%) 14,78 (13,38-20,37) 20,05 (19,59-21,28) 15,34 (13,05-18,75)

ИН (усл. ед.) 60,6 (46,62-72,95) 93,66 (88,94-100,63) 56,5 (44,52-75,5)

ЧСС (уд\мин) 142 (139-148) 158 (150-166) 143 (137-151)

Показатели КТГ

Частота базалыюго ритма (уд/мин) 142 (134-143) 159 (155-162) 140 (135-146)

Акцелерации >10 уд/мин 15 сек 9,5 (7,75-14,75) 16,63 (15,36-17,52) 11,94 (11,17-12,73)

Акцелерации >15 уд/мин 15 сек 4 (2-9) 7,77 (7,02-9,11) 5,19 (4,79-6,73)

Децелерации 0 0 0

Высокие эпизоды (мин.) 12,5 (7,75-26) 27,23 (21,74-32,16) 15,32 (9,85-20,13)

Низкие эпизоды (мин.) 0 (0-7) 4 (3-5) 4

Вариабельность (уд\мин) 8,35 (6,65-11,28) 20,33 (16,56-22,53) ?>,87 (?/, 16-9,51)

Из таблицы 2, видно, что кардиоритмологические показатели, полученные с помощью разработанного программно-аппаратного комплекса, соответственно показателям КТГ отображают степень (фетоплацентарной недостаточности.

Исходя из этого, разработанную методику можно использовать в качестве метода контроля правильности лечения ФПН на фоне гиперандрогении вместо стандартно используемой методики кардиотокографии.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Результатом проделанной работы явилось создание системы для мониторирования состояния матери и плода для неинвазивного и непрерывного контроля в реальном времени с учетом обеспечения комфортности и безвредности обследования. При этом решены следующие задачи:

1. Обосновано использования метода кардиоинтервалометрии для оценки состояния плода и прогноза гипоксии.

2. Предложен и реализован метод слепого разделения сигналов для выделения ЭКГ плода из сигналов собственной электрической активности, полученных с абдоминальных электродов. Выделенный электрокардиосигнал плода синхронизован с ЭКГ матери, что дает возможность проводить анализ межсистемных взаимодействий.

3. Определен функциональный состав системы мониторирования состояния матери и плода, включающий в себя аппаратную и программную части. Аппаратная часть (стационарный вариант, носимый вариант с записью данных на flash-носитель, носимый вариант с передачей данных по радиоканалу) выполняет функции первичной фильтрации, усиления и преобразования в цифровую форму. Программная часть разработана соответственно каждому варианту исполнения аппаратной части, включающей в себя программу накопления, выделения сердечного ритма плода из сигнала, а также прогнозирования развитии осложнений, в частности гипоксию плода.

4. Разработана база данных для патронажа беременных, структура которой соответствует стандартной истории беременности и включающая в себя общие данные о беременной, анамнестические данные, данные обо всех проведенных исследованиях в ходе беременности (гормональный анализ, OAK, ОАМ, биохимический анализ крови, данные допплерометрии, кардиотокографии плода и др.), данные исследований разработанной системой, рекомендации для пациентки и врача. База данных построена на основе реляционной модели в инструментальной среде Borland Delphi 7. Данная БД производит экспорт данных во внешние приложение (MS Excell и программное приложение для построения решающих правил (программное приложение Recognition)), позволяет производить печать всех имеющихся в ней данных, как в виде истории беременности, так и в виде тематических карт для врача-исследователя.

5. Разработана программа поддержки принятия решения для построения решающих правил на основе алгоритма перцептрона и минимума геометрического расстояния для классификации групп беременных на наличие и отсутствие гипоксии плода

6. Проведены практические испытания системы мониторирования в двух этапах на 187 беременных женщинах для контроля диагностирования у них в перинатальном периоде гипоксических состояний. В результате исследований показана целесообразность и эффективность разработанной методики и программно-аппаратных средств.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

1. Киселева Е.Ю., Толмачев И.В. Основные принципы получения информации о состоянии системы мать-плод // Биомедсистемы-2007: материалы конференции. - Рязань: 2007. - с. 80-84.

2. Киселева Е.Ю., Толмачев И.В. Разработка программно-аппаратного комплекса для мониторирования системы мать-плод //Биомедсистемы-2007: материалы конференции. - Рязань: 2007. - с. 165-167.

3. Киселева Е.Ю., Толмачев И.В. Создание системы для оценки состояния матери и плода //Вестник аритмологии: тезисы докладов VIII Международного славянского конгресса по электростимуляции и клинической электрофизиологии "Кардиостим", X Всероссийской конференции по электростимуляции и клинической электрофизиолгии сердца, VIII Всероссийский симпозиум "Диагностика и лечение аритмий у детей", VI Международного симпозиума "Электроника в медицине. Мониторинг, Диагностика, терапия", I Всероссийского симпозиума по проблеме диагностике и лечения диспластического сердца - Санкт-Петербург: 2008.-с. 155.

4. Киселева Е.Ю., Толмачев И.В.Основные принципы получения и обработки информации о состоянии системы мать-плод // Вестник аритмологии: тезисы докладов VIII Международного славянского конгресса по электростимуляции и клинической электрофизиологии "Кардиостим", X Всероссийской конференции по электростимуляции и клинической электрофизиолгии сердца, VIII Всероссийский симпозиум "Диагностика и лечение аритмий у детей", VI Международного симпозиума "Электроника в медицине. Мониторинг, Диагностика, терапия", I Всероссийского симпозиума по проблеме диагностике и лечения диспластического сердца - Санкт-Петербург: 2008. - с. 156.

5. Киселева Е.Ю., Гайдышева Е.В., Толмачев И.В. Прибор для неинвазивной оценки сердечной деятельности системы мать-плод, системного кровотока и кровотока в плаценте // XIV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» / Сборник трудов в 3-х томах. Т.1. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. - 538 с.

6. Киселева Е.Ю., Гузова Е.Е., Толмачев И.В. Прибор для неинвазивной оценки состояния плода по электрокардиографическому сигналу матери и плода // XIV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и

технологии» / Сборник трудов в 3-х томах. Т. 1. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. - 538 с.

7. Киселева ЕЛО., Толмачев И.В. Фетальный монитор на основе неинвазивной регистрации ЭКГ матери и плода // Биомедсистемы-2008: материалы конференции - Рязань: 2008. - с. 323-326. .

8. Пеккер Я.С., Киселева ЕЛО., Толмачев И.В. Программный комплекс для оценки и мониторирования состояния матери и плода" // Известия Томского политехнического университета. - 2009. - Т. 314. - № 5. -с. 196-201.

9. Москвич М.А., Киселева Е.Ю., Толмачев И.В. Стационарный прибор для неинвазивной оценки состояния матери и плода // XV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» / Сборник трудов в 3-х томах. Т.1. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009.-с. 555-556

10. Левитова Д.И., Киселёва Е.Ю., Толмачёв И.В. Поиск адекватной модели кровообращения человека для разработки модели гемодинамики беременной// XV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» / Сборник трудов в 3-х томах. ТД. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009.-е. 549-550

11. Пат. на ПМ 79768 РФ. МПК8 А61В 5/04. Устройство для регистрации сердечного ритма плода с абдоминальных электродов / Я.С. Пеккер, К.С. Бразовский, И.В. Толмачёв, ЕЛО. Киселёва, JI.A. Агаркова, H.A. Габитова. - Опубл. 20.01.2009, бгол. № 2.

Заказ №0235 от 26.11.2009 г. Тираж 100 экз. Печать трафаретная. Формат 60*84'/16 ИП Каверин И.А. Лицензия ИД №02785 от 11,09.2000г. г. Томск, пр. Кирова, 23, оф. 19. т.55-80-59.

Введение.

Глава 1 Методы оценки состояния плода.

1.1 Развитие плода и его сердечной деятельности в процессе беременности.

1.1.1 Формирование сердца.

1.1.2 Частота сокращений сердца.

1.1.3 Понятие гипоксии плода и причины ее вызывающие.

1.2 Диагностические методы для оценки состояния плода во время беременности.

Глава 2 Методика регистрации сердечного ритма плода.

2.1. Метод слепого разделения сигнала.

2.2. Математическое решение метода слепого разделения сигналов.

2.3. Выбор индикаторов для оценки состояния плода.

Глава 3 Техническая реализация программно-аппаратного комплекса для неинвазивной и пассивной оценки состояния матери и плода.

3.1. Определение требования к структуре проектируемой БТС.

3.2. Выбор способа наложения электродов.

3.2.1. Электроды, используемые для получения информации о состояния матери и плода.

3.3. Особенности построение программно-аппаратного комплекса для неинвазивной и пассивной оценки состоянии матери и плода.

3.3.1. Структурная схема стационарного варианта прибора.

3.3.2. Структурные схемы носимых вариантов прибора с накоплением данных на flash-носителе и с передачей данных по радиоканалу.

3.4. Требования к электробезопасности проектируемой системе.

Глава 4 Программная реализация программно-аппаратного комплекса для неинвазивной и пассивной оценки состояния системы «мать-плод».

4.1. Описание работы программного комплекса БТС.

4.2. Разработка базы данных для хранения данных о пациентке.

4.3. Разработка программного приложения для получения, накопления и обработки сигналов (FetalECG).

4.4. Разработка программного приложения «Система поддержки принятия решения» (Recognition).

Глава 5 Данные медико-биологических исследований.

5.1. Первый этап исследований.

5.1.1. Планирование исследований.

5.1.2. Исследование вегетативной регуляции сердечного ритма матери и плода.

5.1.3. Построение решающих правил для определения наличия, либо отсутствия гипоксии плода, на основе проанализированных кардиоинтервалограмм.

5.1.4. Выводы по первому этапу исследований.

5.2. Второй этап исследований.

5.2.1. Планирование исследований.

5.2.2. В ыводы ко второму этапу исследований.

Результаты работы.

Актуальность работы. Наиболее важным показателем перинатального здоровья является уровень и структура перинатальной смертности, которая в то же время характеризует качество акушерской и неонатальной помощи. При этом важность анализа перинатальных потерь состоит в том, что факторы, способствовавшие наступлению летального исхода у плода, в том числе дефекты медицинской помощи, в концентрированном виде отражают негативные моменты и недостатки, имеющие место и у выживших.

О снижении качества родовспоможения свидетельствует рост перинатальной патологии, прежде всего родовой травмы, антенатальной мертворождаемости и перинатальной смертности доношенных детей. При этом речь идет преимущественно о предотвратимых потерях здоровья плода и ребенка, т.е. потерях, возникновение которых можно было предупредить при современном уровне развития акушерства с применением новейшей диагностической аппаратурой. [4]

В настоящее время в мировой практике не существует комплексов, позволяющих безопасно для здоровья будущего ребенка, мониторировать его состояние в утробе матери.

Решением проблемы было бы создание комплекса, позволяющего неинвазивно и пассивно мониторировать и оценивать состояния плода на основе анализа электрокардиограммы.

В настоящее время на рынке отсутствуют фетальные мониторы на основе регистрации ЭКГ плода. Ни одна крупная компания, выпускающая медицинскую технику для акушерства и гинекологии, не имеет собственных образцов фетального ЭКГ - монитора. Это связано с основными двумя причинами:

1. патентная защита методов выделения сигнала плода из суммарного сигнала;

2. для практикующих врачей при сложившейся системе патронажа беременных не имеет особого значения способ получения сердечного ритма плода. Более того, из-за прочных традиций при покупке нового оборудования отдается предпочтение доплеровским аппаратам.

Имеются отдельные упоминания о зарубежных ЭКГ — мониторах, но в России их купить невозможно, а если удастся привести, то невозможно будет их использовать из-за отсутствия сертификата соответствия и регистрационного свидетельства МЗ РФ.

Большинство представленных на российском рынке фетальных мониторов использует для обнаружения сердечного ритма и движений плода метод допплерографии. Обусловлено это двумя важными факторами:

1. исторически это первый инструментальный метод регистрации сердечного ритма и движений плода. За более чем 40 — летнюю историю накоплен огромный фактический материал и создана прочная методическая база для клинического применения;

2. при качественном исполнении датчиков и усилительного тракта с последующей цифровой обработкой сигналов метод допплерографии позволяет получить ритмограмму плода без сложной математической обработки.

Основной недостаток данного типа фетальных мониторов — неустановленный эффект воздействия ультразвука на плод, поэтому проведение таких исследований ограничено и выполняется строго по показаниям врача. Суточное мониторирование выполняется в крайних случаях. Хотя именно суточное мониторирование дало бы полную информацию о протекающей беременности врачу акушеру-гинекологу.

Целью исследования является разработка методики и программно-аппаратного комплекса для мониторирования и неинвазивной и пассивной оценки состояния матери и плода в перинатальный период на основе 5 анализа электрических сигналов, получаемых на абдоминальных электродах

Для достижения этой цели решались следующие задачи:

1. Анализ существующих методов оценки состояния системы «мать-плод» и формулирование требований к аппаратной части программно-аппаратного комплекса для неинвазивного мониторирования и оценки функционального состояния матери и плода.

2. Разработка алгоритмов и создание программных средств для системы мониторирования и оценки функционального состояния матери и плода.

3. Проведение исследований на группах, включающих женщин с различным типом протеканием беременности

4. Анализ синхронных кардиоинтервалограмм матери и плода, полученных с абдоминальных электродов и методика выделения сердечного ритма плода

5. Построение решающих правил для оценки функционального состояния матери и плода.

6. Техническая реализация программно-аппаратного комплекса и экспериментальные исследования с его использованием.

Методы исследования. Проведенные в диссертационной работе исследования основаны на общих принципах построения электронной медицинской аппаратуры; разделах программирования, связанных с разработкой программ на однокристальных микроЭВМ, а также прикладных программ для персонального компьютера.

Достоверность и обоснованность научных положений, результатов, выводов и рекомендаций подтверждаются математическими доказательствами, базирующихся на общих положениях теории проектирования, вычислительных методов и использовании современных инструментальных систем схемотехнического моделирования, проведении экспериментальных исследования разработанной биотехнической системы в реальных условиях.

Научная новизна работы

• Показана и доказана возможность оценки состояния плода и прогнозирования развития гипоксии по характеристикам распределения сердечного ритма плода.

• Реализованы программные и аппаратные средства для выделения сердечного ритма плода с абдоминальных электродов.

• Разработаны программное приложение для поддержки принятия решения по анализу сердечного ритма плода и база данных для сопровождения беременности.

Практическая ценность работы. Созданный программно-аппаратный комплекс для неинвазивной и пассивной оценки состояния плода позволяет эффективно оценивать и мониторировать его состояния. Данная система является абсолютно пассивной и неинвазивной, не производя над системой «мать-плод» никакого воздействия, следовательно, время обследование неограниченно, в отличие от существующих аналогов, основанных на ультразвуковом воздействии.

Апробация результатов. Основные результаты докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

• XX Всероссийская научно-техническая конференция студентов, молодых ученых и специалистов «Биотехнические, медицинские и экологические системы и комплексы» (БИОМЕДСИСТЕМЫ — 2007), г. Рязань, 2007;

• VI Международный симпозиум «Электроника в медицине.

Мониторинг, диагностика, терапия», г. Санкт-Петербург, 2008;

• XIV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии», г. Томск, 2008;

• III Всероссийская научно-практическая конференция «Здоровье девочки, девушки, женщины», г. Томск, 2008;

• XXI Всероссийская научно-техническая конференция студентов, молодых ученых и специалистов «Биотехнические, медицинские и экологические системы и комплексы» (БИОМЕДСИСТЕМЫ - 2008), г. Рязань, 2008;

• XV Международная научно-практическая конференция студентов и молодых учёных «Современные техника и технологии», г. Томск,

2009.

Публикации. Основное содержание работы изложено в 11 опубликованных статьях и докладах [82-91], получен патент на полезную модель [37].

Гранты и НИР.

Программа «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» («У.М.Н.И.К.») на 2009-2010 гг.

Грант Областной администрации г. Томска (гос. контракт № 322/1 от 09 июля 2007 г. (2007-08 гг.)

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения и четырех глав, заключения, списка литературы из 91 библиографических источников. Её основной текст изложен на 113114 страницах, 5 таблицах и иллюстрирован 38 рисунками.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Результатом проделанной работы явилось создание системы для мониторирования состояния матери и плода для неинвазивного и непрерывного контроля в реальном времени за состоянием системы мать-плод с учетом обеспечения комфортности и безвредности обследования. При этом решены следующие задачи:

1. Обосновано использования метода кардиоинтервалометрии для оценки состояния плода и прогноза гипоксии.

2. Предложен и реализован метод слепого разделения сигналов для выделения ЭКГ плода из сигнала собственных электрических активностей, полученного с абдоминальных электродов. Осуществлено выделение сигнала сердечной деятельности плода на фоне артефактов существенно превышающих амплитуду ЭКГ плода. Выделенный электрокардиографического сигнала плода синхронизовано с ЭКГ матери, что дает возможность проводить анализ межсистемных взаимодействий на основе обработки сигналов

3. Определен функциональный состав системы мониторирования состояния матери и плода, включающую в себя аппаратную и программную части. Аппаратная часть выполняет функции первичной фильтрации, усиления и преобразования в цифровую форму, имеющая стационарный, носимый с передачей данных по радиоканалу, носимый с накоплением данных на flash-носитель варианты исполнения.

Программная часть разработана соответственно каждому варианту исполнения аппаратной части, включающей в себя программу накопления, выделения сердечного ритма плода из сигнала, полученных с абдоминальных электродов, позволяющей реализовать метод слепого разделения сигналов для выделения сердечного ритма плода, а также прогнозирование развитий осложнений в развитие плода, в частности гипоксию; база данных патронажа беременных,

102 программу поддержки принятия решения, для построения решающих правил для дальнейшей классификации групп беременных.

4. Разработана база данных для патронажа беременных, структура которой соответствует стандартной истории беременности и включающая в себя общие данные о беременной, анамнестические данные, данные обо всех проведенных исследованиях в ходе беременности (гормональный анализ, OAK, ОАМ, биохимический анализ крови, данные допплерометрии, кардиотокографии плода и др.), данные исследований разработанной системой, рекомендации для пациентки и врача. База данных построена на основе реляционной модели в инструментальной среде Borland Delphi 7. Данная БД производит экспорт данных во внешние приложение (MS Excel и программное приложение для построения решающих правил (программное приложение Recognition)), позволяет производить печать всех имеющихся в ней данных, как в виде истории беременности, так и в виде тематических карт для врача-исследователя.

5. Разработана программа поддержки принятия решения для построения решающих правил на основе алгоритма перцептрона и минимума геометрического расстояния для классификации групп беременных на наличие и отсутствие гипоксии плода

6. Проведены практические испытания системы мониторирования в трех этапах на 317 беременных женщинах и обследовано 130 новорожденных в антенатальном периоде для контроля диагностирования у них в перинатальном периоде гипоксических состояний. Результатом исследования стали следующие результаты:

• Построены решающие правила на основе алгоритма перцептрона и принципа минимума геометрического расстояния для классификации пациенток по группам: наличие либо отсутствие гипоксии плода.

103

Точность распознавания для обучающей выборки составила 96% для алгоритма перцептрона и 94% для принципа минимума геометрических расстояний.

Исходя из полученных дискриминатных функций и проведения распознавания на обучающей выборке, был сделан вывод о том, что кардиоритмологические показатели [32] отражают тот же процесс, что и показатели КТГ по модифицированной методике Fischer et al. [57]

Группа с фетоплацентарной недостаточностью стадии субкомпенсации достоверно отличается от группы с фетоплацентарной недостаточностью стадии компенсации и от контрольной группы по показателям КИГ (dX, АМо, ИН, ЧСС) и по показателям КТГ (частота базального ритма, акцелерации, высокие эпизоды, вариабельность сердечного ритма плода). Возможно использование разработанной методики в качестве метода контроля правильности лечения ФПН на фоне гиперандрогении вместо стандартно используемой методики кардиотокографии.

1. Lee J, Cho S.P., Lee К J. Development of a New Non-Invasive System for Fetal Hypoxia Diagnosis // Computers in Cardiology. 2006. - v.33. — p.477-480.

2. Khandoker A.H., Kimura Y., Ito Т., Palaniswami M. Non-Invasive Determination of Electromechanical Time Intervals of Cardiac Cycle Using Abdominal ECG and Doppler Ultrasound Signals from Fetal Hearts // Computers in Cardiology. — 2007. v.34. p. 657—660.

3. Guti'errez D., Preissl H., Eswaran H., Lowery C.L. A Study of Fetal Sympatho-Vagal Balance at Various Gestational Periods Using the Length Transform on Magnetocardiographic Data // Computers in Cardiology. -2006.-v.34.-p. 685-688.

4. Суханова Л.П. Перинатальные проблемы воспроизводства населения России в переходный период. М.: Канон+, 2006. — 272 с.

5. Физиология плода и детей: учебное пособие / А. С. Батуев и др. ; под ред. В. Д. Глебовского. М.: Медицина, 1988. - 224 с. : ил.

6. Орлов Р.С., Ноздрачев А.Д. Нормальная физиология. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2006 г. - 650 с.

7. Трусов Ю.В. Функциональные состояния плода. М.: МЕДпресс-информ, 2003. — 120с.

8. Воскресенский C.JI. Оценка состояния плода. Кардиотокография. Допплерометрия. Биофизический профиль: Учебное пособие. Минск: Книжный дом, 2004. - 304с.

9. Колгушкина Т.Н. Основы перинатологии. М.: Медицинское информационное агентство, 2006. 320с.

10. Herman P. van Geijn. Cardiotocography. Режим доступа: http://www.obgyn.net/displayarticle.asp?page=/fm/articles/cardiotocographya998-def. -Загл. с экрана. Яз. англ.

11. Анте- и интранатальная оценка состояния плода. Учебно-методическое пособие / Герасимович Г.И., Гуляева Л.С., Можейко Л.Ф. и др. -Минск, 1997. 35с.

12. Коган И.Ю., А.А. Полянин, Н.Г. Павлова. Оценка функционального состояния при беременности и в родах // Журнал акушерства и женских болезней. 2003. - Т. LII. - вып. 2.-е. 110-115.

13. Stinstra J. G. The Reliability of the Fetal Magnetocardiogram: Ph.D. thesis / University of Twente, Netherland. Enschede, 2001.

14. Peters M.J., Stinstra J.G., Uzunbajakau S. and Srinivasan N. Fetal Magnetocardiography // Advances in Electromagnetic Fields in Living Systems. 2005. - v. 4. - p. 1-40.

15. Fetal electrocardiography / Symonds E.M., Sahota D., Chang A. London: Imperial College Press, 2001. - 158p.

16. Неонаталогия: Учебное пособие / H.H. Володин, В.Н. Чернышов, Д.Н.Дегтярев и др; Под ред. Н.Н. Володина, В.Н. Чернышова, Д.Н.Дегтярева. М.: Издательский центр «Академия». - 2005. - 448с.

17. W. Kiinzel. Anfange der Kardiotokographie // Der Gynakologe. 2009. -Heft 5.-s. 328-335.

18. Callaerts D., Sansen W., VandewalleJ., Vantrappen G., Janssens J. Description of a real-time system to extract the fetelectrocardiogram// Clin. Phys. Physiol. Meas. 1989. - Vol. 10, Suppl. B. -p.7-10.

19. Пат. 2269925 РФ, МПК A61B5/0444. Устройство для регистрации биопотенциалов сердца плода / В.Л. Калакутский, Л.И. Калакутский, Ф.А. Белянин, Э.С. Манелис. № 2004105657/14; заявл. 25.02.2004; опубл. 22.02.2006. Бюл. № 5.

20. Пат. 1700564 Европа, МПК А61В5/0444. Electrocardiograph / M.J. Smith, R.W. Penney. № 06007088.5; заявл. 27.09.2002; опубл. 13.09.2006. Бюл. № 37.

21. Widrow В., Glover J.R., McCool J.M. et al. Adaptive Noise Cancelling: Principles and Applications // Proceedings of the IEEE. 1975. - Vol. 63, No. 12.-p. 1692-1716.

22. Comon P. Independent Component Analysis, a new concept? // Signal Processing. 1994. - Vol. 36, No 3, p. 287-314.

23. Plonsey R. Bioelectric Phenomena. NewYork: McGraw-Hill, 1969. 380p.

24. Lathauwer L.D., Callaerts D., Moor B.D. and Vandewalle J. Fetal electrocardiogram extraction by source subspace separation // Proceedings IEEE/ATHOS Signal Processing Conference on Higher-Order Statistics. -Spain, 1995.-p. 134-138.

25. Bacharakis E., Nandi A.K. and Zarzoso V. Foetal ECG extraction using blind source separation methods // Proc. EUSIPCO'96. Trieste, Italy, 1996.-p. 395-398.

26. Zarzoso V., Nandi A.K. and Bacharakis E. Maternal and Foetal ECG Separation Using Blind Source Separation Methods // IMA Journal of Mathematics Applied in Medicine & Biology. 1997. - Vol. 14, No. 3. -p. 207-225.

27. Zarzoso V. and Nandi A.K. Non-invasive fetal electrocardiogram extraction: blind separation vs. adaptive noise cancellation // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 2001. - Vol. 48, No. 1. - p. 12-18.

28. Zarzoso V., Millet-Roig J., Nandi A.K. Fetal ECG extraction from maternal skin electrodes using blind source separation and adaptive noise cancellation techniques // Computers in cardiology. 2000. - Vol. 27. - p. 431-434.

29. Vrins F., Lee J.A., Verleysen M., Vigneron V., Jutten C. Improving independent component analysis performances by variable selection // NNSP'2003 proceedings Neural Networks for Signal Processing. -Toulouse, France. - 2003. -p. 359-368

30. Vigneron V., Paraschiv-Ionescu A., Azancor A., Jutten C. and Sibony O. Fetal electrocardiogram extraction based on non-stationary ICA and wavelet denoising // Proceedings of Seventh International Symposium "Signal107

31. Processing and Its Applications". Grenoble, France. - 2003. - Vol.2 -p. 69-72.

32. Баевский P.M. Прогнозирование состояний на грани нормы и патологии. М.: Медицина, 1979. — 295 с.

33. Malik М., Bigger J.T., Camm A.J., Kleiger R.E., Malliani A., Moss A.J., Schwartz P.J. Heart rate variability: Standards of measurement, physiological interpretation, and clinical use // European Heart Journal. — 1996.-Vol. 17(3). -p.354-381.

34. Попечителев Е.П., Кореневский H.A. Электрофизическая и фотометрическая медицинская техника. Теория и проектирования / Под ред. Е.П. Попечителева. М.: Высшая школа, 2002. - 471 с.

35. Жуковский В.Д. Медицинские электронные системы. М: Медицина, 1976.-321с.

36. ГОСТ 25995-83 Электроды для съема биоэлектрических потенциалов. Общие технические требования и методы испытаний.

37. Пат. на ПМ 79768 РФ. МПК8 А61В 5/04. Устройство для регистрации сердечного ритма плода с абдоминальных электродов / Я.С. Пеккер, К.С. Бразовский, И.В. Толмачёв, Е.Ю. Киселёва, Л.А. Агаркова, Н.А. Габитова. Опубл. 20.01.2009, бюл. № 2.

38. ГОСТ Р 50267.0-92 (МЭК 601-1-88). Изделия медицинские электрические. Часть 1. Общие требования безопасности.

39. Воробьев А.С. Электрокардиография. Новейший справочник. — С.Петербург: Сова, 2003. 560 с.

40. Die Technik drahtloser Netzwerke. Режим доступа: http://www.dafu.de Загл. с экрана. - Яз. нем.108

41. Sikora A., IEEE802.15.2 und ZigBee Drahtlose Low-Datarate-Mesh-Networks//Design&Elektronik. - 2004. - vol. 10.-p. 126-133.

42. Bray J., Sturman Ch. Bluetooth: connect without cables. New Jersey: Prentice-Hall, 2001. - 495 p.

43. A. Bolz, W. Urbaszek, Technik in der Kardiologie. Heidelberg: Springer, 2002. -478 s.

44. Мур Кл. Упрощение медицинских процессов с использованием беспроводных датчиков // Беспроводные технологии. — 2006. №2. — с.53-56.

45. Aurel НОМЕ Электронный ресурс.: база данных содержит информацию о продукции корпорации Aurel. Электрон, дан. и прог. -Режим доступа: http://www.aurelwireless.com, свободный. - Загл. с экрана. — Яз. англ.

46. ГОСТ 12.2.025-76. Изделия медицинской техники. Электробезопасность. Общие технические требования и методы испытания.

47. Пеккер Я.С., Фокин В.А. Анализ и обработка медико-биологической информации. Томск: Изд-во ТПУ, 2002. - 160 с.

48. Рангайян P.M. Анализ биомедицинских сигналов. Практический подход. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. - 440 с.

49. Малыхина М.П. Базы данных: основы, проектирование, использование: Учебное пособие. Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2006. - 528с.

50. Кузнецов С.Д. Базы данных. Модели и языки. М.: Бином, 2008. -720с.

51. Шкрыль А.А. Разработка клиент-сервисных приложений в Delphi.-Спб.:БХВ Петербург,2006. - 480с.:ил.

52. Скляр А.Я. Введение в Interbase. М.: Горячая линия - Телеком, 2002. - 517 е.: ил.

53. Абзалова Н.А. и др. Оценка адаптационных возможностей доношенного плода на основе КИГ // Сибирский медицинский журнал. 2007. - Т. 22. - № 2. - с. 30-34.

54. Программирование в среде Delphi: Пер. с англ. / Джефф Дантеманн, Джим Мишел, Дон Тейлор. Киев: НИПФ «ДиаСофт Лтд.», 1995. -608 с.

55. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математической статистики. — М.: Высшая школа, 2001. 479 с.

56. Галисеев Г.В. Программирование в среде Delphi 7. Самоучитель. -М.: Издательский дом «Вильяме», 2003. 288 е.: ил.

57. В. И. Кулаков, Г. М. Савельева, А. Н. Стрижаков. Акушерство: Учебник. М.: Медицина, 2006. - 816 с.

58. Плацентарная недостаточность: диагностика и лечение: Учебное пособие/ О.Н. Аржанов, Н.Г. Кошелева, Т.Г. Ковалева и др; Под ред. Э.К. Айламарян. СПб.: Нордмед-издат, 2000. — 120с.

59. О совершенствовании акушерско-гинекологической помощи в амбулаторно-поликлинических учреждениях

60. Демидов В.Н., Розенфельд Б.Е. Ультразвуковая компьютерная фетометрия. Определение срока, массы и роста плода в III триместре беременности // Ультразвуковая диагностика. 1996. - №1. — с. 14—19.

61. Серов В.Н., Стрижаков А.Н., Маркин С.А. Практическое акушерство. Руководство для врачей. М.: Медицина, 1989. - 512 с.

62. Стрижаков А.Н. и др. Ультразвуковая диагностика в акушерской клинике. М.: Медицина, 1990. - 240с.

63. Гланц С. Медико-биологическая статистика / Пер. с англ. М: Практика 1999. - 459 с.

64. Гублер Е.В. Вычислительные методы анализа и распознавания патологических процессов. J1.: Медицина., 1978. - 296 с.

65. Флетчер Р. Клиническая эпидемиология. Основы доказательной медицины. / Р. Флетчер, С. Флетчер, Э. Вагнер. М.: Медиа Сфера. -1998.-345 с.

66. В.П. Боровиков, И.П. Боровиков. STATISTICA Статистический анализ и обработка данных в среде Windows. — М: Филинъ, 1997. - 608 с.

67. Дементьева Г.М. Клинико-патогенетическая характеристика и критерии задержки роста и развития у новорожденных детей: Дис. . д-ра мед. наук. М 1984.

68. Кальф-Калиф Я.Я. О лейкоцитарном индексе интоксикации и его прогностическом значении // Врач дело. 1941. - № 1ю -с.31-33.

69. Ватолин К. В. Ультразвуковая диагностика заболеваний головного мозга у детей. М.: Видар, 1995.- 120 с.

70. Вариабельность сердечного ритма в оценке адаптационных процессов у новорожденных / Е.Г. Цой, JI.H. Игишева, А.Р. Галеев. // Педиатрия. -2003. №1. - С. 23-27.

71. Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: Высшая школа, 1980. — 293 с.

72. Анохин П. К. Очерки по физиологии функциональных систем. М.: Медицина., 1975. - 477 с.

73. Адаптационные характеристики человека : оценка и прогнозирование: монография / А. В. Ротов, Я. С. Пеккер, О. Г. Берестнева, М. А. Медведев ; Редактор В. Я. Семке. — Томск: Издательство Томского университета, 1997. 183 с.

74. Барашнев Ю.И. Гипоксическиишемическая энцефалопатия новорожденных: вклад перинатальных факторов, патогенетическая111характеристика и прогноз // Рос вестн. перинатол. и педиатр. 1996. — №2.-с. 29-35.

75. Сидорова И.С., Макаров И.О., Матвиенко Н.А. Внутриутробные инфекции. М.: ООО «Медицинское информационное агентство», 2006. -176 с.

76. Оценка постнатальной адаптации новорожденных с различной патологией методом компьютерного анализа ритма сердца / Д. А. Евсеенко, JI. Н. Панова, Н. И. Цирельников // Акушерство и гинекология: Научно-практический журнал. — 2002. — №1 . — с. 31-35.

77. Евсеенко Д.А., Панова JI.H., Церельников Н.Н. Оценка постнатальной адаптации новорожденных с различной патологией методом компьютерного анализа ритма сердца // Акушерство и гинекология.2002. -№>1. -с. 31—35.

78. Киселева Е.Ю., Толмачев И.В. Основные принципы получения информации о состоянии системы мать-плод // Биомедсистемы-2007: материалы конференции. Рязань: 2007. - с. 80-84.

79. Киселева Е.Ю., Толмачев И.В. Разработка программно-аппаратного комплекса для мониторирования системы мать-плод //Биомедсистемы-2007: материалы конференции. Рязань: 2007. - с. 165-167.

80. Киселева Е.Ю., Толмачев И.В. Фетальный монитор на основе неинвазивной регистрации ЭКГ матери и плода // Биомедсистемы-2008: материалы конференции Рязань: 2008. - с. 323-326.

81. Пеккер Я.С., Киселева Е.Ю., Толмачев И.В. Программный комплекс для оценки и мониторирования состояния матери и плода // Известия Томского политехнического университета. 2009. — Т. 314. — № 5. — с. 196-201.

82. В экспериментах показано, что получаемые с помощью предложенного метода объективные данные исследуемых показателей позволяют оценивать состояние плода в процессе лечения, и дают дополнительную информацию при оценке развития патологического процесса.

83. Таким образом, результаты экспериментальных исследований и эксплуатации системы для оценки состояния матери и плода подтверждают эффективность разработанного метода.

84. Ученый секретарь НИИ АГиП СО РАМН