350 руб
Журнал «Биомедицинская радиоэлектроника» №12 за 2010 г.
Статья в номере:
Оценка значимости кратковременной и долговременной зависимости при прогнозировании кратковременной динамики физиологических ритмов
Ключевые слова: прогнозирование физиологические ритмы кратковременная зависимость долговременная зависимость предикторы интервальные статистики
Авторы:
М.И. Богачев - к.т.н., докторант кафедры радиотехнических систем; Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ». E-mail: rogex@mail333.com
Аннотация:
Представлены два подхода к прогнозированию динамики физиологических ритмов в части оценки вероятности выбросов изучаемых процессов за пределы фиксированных пороговых значений. Первый подход основан на поиске характерных предикторов таких выбросов, второй подход использует информацию о долговременной зависимости физиологических процессов и базируется на интервальных статистиках предыдущих выбросов. Рассматривается возможность обучения алгоритмов прогнозирования на доступных реализациях реальных процессов, а также на основе математических моделей. Предлагается способ оценки вероятности превышения физиологическим процессом заданного порога, основанный на интервальных статистиках и не требующий специального обучения Показано, что предложенный способ во всех случаях не уступает, а в при наличии шумов измерения превосходит традиционную оценку на основе поиска характерных предикторов. Эффективность предложенного спо-соба подтверждается результатами статистического моделирования и анализа реальных суточных записей физиологических ритмов.
Страницы: 3-11
Список источников
  1. Ivanov P.C., Rosenblum M.G., Amaral L.A., Struzik Z., Havlin S., Golberger A.L., Stanley H.E. Multifractality in human heartbeat dynamics // Nature. 1996. V. 399. P. 461.
  2. Ashkenazy Y., Lewkowicz M., Levitan J., Havlin S., Saermark K., Moelgaard H., Bloch Thomsen P.E., Moller M., Hintzel U., Huikuri H.V. Scale specific and scale independent measures of heart rate variability as risk indicators // Europhys. Lett. 2001. V. 53. P. 709.
  3. Pikkujamsa S.M., Makikallio T.H., Sourander L.B., Raiha I.J., Puukka P., Skytta J., Peng C.-K., Goldberger A.L, Huikuri H.V., Huikuri H.V. Cardiac heartbeat intervals from childhood to senescence: Comparison of conventional and new measures based on fractals and chaos theory // Circulation. 1999. V. 100. P. 303.
  4. Turcott R.G., Teich M.C. Fractal character of the electrocardiogram: Distinguishing between heart-failure and normal patients // Ann. Biomed. Eng. V. 24. 1996. P. 269.
  5. Hausdorff J.M., Purdon P.L., Peng C.-K., Ladin Z., Weil J.Y., Goldberger A.L. Fractal dynamics of human gait: Stability of long-range correlations in stride universal fluctuations // J. Appl. Physiol. V. 80. 1996. P. 1448.
  6. Goldberger A.L., Amaral L.A., Hausdorff J.M., Ivanov P.C., Peng C.-K., Stanley H.E. Fractal dynamics in physiology: Alternations with disease and aging // Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 2002. V. 99. P. 2466.
  7. Ivanov P.C., Amaral L.A.N., Goldberger A.L., Havlin S., Rosenblum M.G., Stanley H.E., Struzik Z.R. From 1/f noise to multifractal cascades in heartbeat dynamics // Chaos. 2001. V. 11. P. 641.
  8. Hallerberg S., AltmannE.G., HolsteinD., KantzH. Precursors of extreme increments // Phys. Rev. E. 2007. V. 75. Р. 016706.
  9. Bunde A., Eichner J.F., Kantelhardt J.W., Havlin S. Return intervals of rare event in records with long-term persistence // Physica A. 2004. V. 342. P. 308 - 314.
  10. Eichner J.F., Kantelhardt J.W., Bunde A., Havlin S. Statistics of return intervals in long-term correlated records // Phys. Rev. E. 2007. V. 75. P. 011128.
  11. Stefanovska A., Lotric M. B., Strle S., Haken H. The cardiovascular system as coupled oscillators // Physiol. Meas. 2001. V. 22. P. 535-550.
  12. Bogachev M.I., Eichner J.F., Bunde A. Effect of nonlinear correlations on the statistics of return intervals in multifractal data sets // Phys. Rev. Lett. 2007. V. 99. P. 240601.
  13. Bogachev M.I., Eichner J.F., Bunde A. Effect of multifractality on the statistics of return intervals // Eur. Phys. J. - Spec. Topics. 2008. V. 161. P. 181-193.
  14. Bogachev M.I., Eichner J.F., Bunde A. On the occurrence of extreme events in long-term correlated and multifractal data sets // Pure Appl. Geophys. 2008. V. 165. P. 1195-1207.
  15. Kantelhardt J.W., Zschiegner S.A., Koscielny-Bunde E., Havlin S., Bunde A., Stanley H.E. Multifractal detrended fluctuation analysis of nonstationary time series // Physica A. 2002. V. 316. P. 87-114.
  16. Богачев М.И. Статистический анализ и прогнозирование динамики случайных процессов в телекоммуникационных сетях с использованием мультифрактальных моделей трафика // Известия вузов России. Сер. Радиоэлектроника. 2008. №2. С. 34-45.