Методи забезпечення вірогідного та автоматичного передавання ритмокардіосигналу у системах мобільного голтерівського моніторингу

Abstract

У дисертаційній роботі розв’язано важливе наукове завдання — розроблено методи забезпечення вірогідного та автоматичного передавання ритмокардіосигналу у системах мобільного голтерівського телемоніторингу. Проаналізовано існуючі методи та засоби передавання даних у системах мобільного голтерівського моніторингу. Побудовано код ритмокардіосигналу для автоматичної передачі його через тональні канали мобільного телезв’язку та експериментально досліджено вплив каналу на цей код. Побудовано нову математичну модель прийнятих даних. Розроблено методи та засоби оптимального оброблення прийнятих даних. Визначено вірогідність прийому ритмокардіосигналу. Розроблено комп’ютерні імітаційні моделі пристроїв мобільного голтерівського телемоніторингу для верифікації результатів дослідження. Вперше синтезовано характеристики оптимального оброблення прийнятого повідомлення про кардіоритмосигнал для зменшення впливу завад тонального каналу при його автоматичному передаванні. Побудовано лінійні оптимальні фільтри з врахуванням нестаціонарності впливу завад у мобільних тональних каналах зв’язку. Результати роботи уможливили побудову автоматичного, вірогідного голтерівського телемоніторингу ритмокардіосигналу на базі систем мобільного телефонного зв’язку. Зменшено вплив каналу передачі, наприклад, на 4 дБ для значення оцінки вірогідності 0.9 визначеної дисперсії ритмокардіосигналу при імовірності помилки 0.01. Результати впроваджено у системах клінічного мобільного голтерівського телемоніторингу та телеконтролю електроенергомереж. В диссертационной работе решено важное научное задание — разработаны методы обеспечения автоматической, достоверной передачи ритмокардиосигнала в системах холтеровского мобильного телемониторинга. Проанализированы и систематизированы методы и средства передачи данных в известных системах холтеровского мониторинга мобильного, удаленного пациента. Установлено, что в случае мобильного телемониторинга применяются пассивные, принудительные методы и средства передачи электрокардиосигнала, что уменьшает технико-экономическую эффективность мониторинга, а информационные возможности ритмокардиосигнала позволяют применить его для повышения этой эффективности путем обеспечения автоматичности его передачи, оптимальности приема и упрощения технических средств. Разработан код ритмокардиосигнала для обеспечения автоматической передачи его через каналы мобильной телефонной связи широкого применения. Экспериментально исследовано влияние канала мобильной телефонной связи широкого применения на этот код и получены статистические параметры этого влияния. Построена новая математическая модель принятых данных в виде суммы детерминированного и нестационарного, случайного процессов. Получено выражение для их спектрального представления в базисах собственных функций оператора, ядром которого есть автокорреляционная функция принятых данных. Построены методы, средства реализации мобильного тестирования канала и оптимальной обработки принятых данных. Получен критерий оптимальности обработки — отношение мощностей код/шум. На базе статистической теории принятия решений за критерием Неймана-Пирсона определена достоверность приёма ритмокардиосигнала. Разработана система компьютерного имитационного моделирования устройств мобильного холтеровского телемониторинга для верификации результатов исследования. Впервые синтезированы характеристики линейной, оптимальной обработки принятого сообщения о ритмокардиосигнале с целью уменьшения влияния канала при его автоматической передаче. Построены линейные, оптимальные, перестраиваемые фильтры для исключения нестационарного влияния канала передачи на код ритмокардиосигнала в каналах обычной телефонной связи. Разработан метод автоматической адаптации обработки к изменяющемуся влиянию канала передачи. Результаты работы сделали возможным построение автоматического, с гарантированной достоверностью, экономически эффективного холтеровского кардиотелемониторинга на базе систем мобильной телефонной связи широкого применения. Стоимость системы мобильного, холтеровского телемониторинга уменьшена на порядок. Уменьшение влияния канала передачи оценено величиной отношения мощности сигнал/шум от 4 дБ для значения оценки достоверности приема от 0.9 при вероятности ошибки менее 0.01. Для нестационарной помехи уменьшение влияния канала передачи на принятый ритмокардиосигнал оценено величиной отношения мощности сигнал/шум от 2 дБ для значения оценки достоверности приема от 0.9 при вероятности ошибки менее 0.01 Выполненные исследования сделали возможным усовершенствование систем холтеровского кардиотелемониторинга типа CardioSens путем доработки их программного обеспечения, что позволило модернизировать эти системы на случай автоматического выполнения кардиотелемониторинга с гарантированной достоверностью с незначительным увеличением его стоимости. Результаты исследования внедрены в системах мобильного кардиомониторинга, телеконтроля психофизиологического состояния человека-оператора в сложных технических системах, а также в системах энергопотребления. In the dissertation an important scientific task was solved. Methods for establish of confidence and automation transmitting of the heart rhythmic signal in systems of mobile Holter telemonitoring was created. Methods and means for data transmitting under the Holter telemonitoring are parsed and systematized. The code of message about the heart rhythmic signal is automation transmit throw mobile elecommunication channels was invented. Experimental research of influence of channel onto the code has been done. As a result a mathematical model of receiving data as a non stationary process was got up. Methods and means for optimal processing of receiving data have been developed. The confidence of heart rhythmic signal has been received was determined. The system for computer simulations of devices of the mobile Holter telemonitoring for the verification of results of probing was developed. For the first time the problem of synthesis of the characteristic of processing of the signal in the channel of automation transmitting of the heart rhythmic signal on the basis of a statistical theory of a decision selection was formulated. Parameters of the new mathematical model of the channel interferences was determined and optimized. Linear filters for processing of the heart rhythmic signal code for optimum decreasing of effect from interferences in mobile transmitting channels are obtained. The estimation of the confidence of the heart rhythmic signal has been received consisted more than 0.9 at the probability of error less than 0.01. The decreasing of channel influence consisted more than 4 dB of the power signal to noise ratio at a worse case. Fulfilled probing has made possibility for modernize of systems of the mobile heart Holter monitoring are like аs CardioSens by providing their automation regimes at a low price.