Максим Дмитриевич Алёхин - лаборант-исследователь, лаборатория дистанционного зондирования, Научно-исследовательская часть научно-учебного комплекса «Фундаментальные науки», МГТУ им. Н.Э. Баумана

E-mail: malekhin@rslab.ru

Леся Николаевна Анищенко -  к.т.н., ст. науч. сотрудник, лаборатория дистанционного зондирования, Научно-исследовательская часть
научно-учебного комплекса «Фундаментальные науки», МГТУ им. Н.Э. Баумана

E-mail: anishchenko@rslab.ru

Андрей Викторович Журавлёв - к.ф.-м.н., ст. науч. сотрудник, лаборатория дистанционного зондирования, Научно-исследовательская часть научно-учебного комплекса «Фундаментальные науки», МГТУ им. Н.Э. Баумана

E-mail: azhuravlev@rslab.ru

Предложен метод классификации дыхательных паттернов биорадиолокационного сигнала на основе технологии искусственных нейронных сетей и вейвлет-анализа. Пространство признаков паттернов формируется с использованием последовательности абсолютных значений детализирующих коэффициентов вейвлет-декомпозиции квадратурных компонент сигнала. В качестве классификатора применяется многослойный перцептрон с алгоритмом обучения, основанным на обратном распространении ошибки и нелинейной функцией активации нейронов сигмоидального вида. Анализ эффективности метода на моделях биорадиолокационных сигналов показал высокую точность на тестовой выборке при классификации дыхательных паттернов, соответствующих трем классам: обструктивное сонное апноэ, центральное сонное апноэ и нормальный спокойный сон.

1. Вейн А.М. Синдром апноэ во сне и другие расстройства дыхания, связанные со сном: клиника, диагностика, лечение. М.: Эйдос Медиа. 2002. 310 с.
2. American Academy of Sleep Medicine Task Force. Sleep-related breathing disorders in adults: recommendations for syndrome definition and measurement techniques in clinical research // Sleep. 1999. V. 22. P. 667-689.
3. American Sleep Disorders Association Standards of Practice Committee Practice parameters for the indications for polysomnography and related procedures. Polysomno­graphy Task Force // Sleep. 1997. V. 20. P. 406-422.
4. Черникова А.Г., Слепченкова И.Н., Ковров Г.В. Оценка качества сна по данным бесконтактной регистрации физиологических сигналов и сравнение с результатами полисомнографии // Сб. трудов VII Всеросс. конф. «Актуальные проблемы сомнологии». Москва. 2010. С. 69-70.
5. Биорадиолокация. Коллективная монография / под. ред. А.С. Бугаева, С.И. Ивашова, И.Я. Иммореева. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2010. 396 с.
6. Алёхин М.Д., Анищенко Л.Н., Корчагина Д.А. Метод биорадиолокации в анализе перемещений грудной клетки при спокойном дыхании // Биомедицинская радиоэлектроника. 2009. № 10. С. 56-61.
7. Alekhin M.D., Anishchenko L.N. Non-contact Remote Bio-Radiolocation Method of Sleep Monitoring // Proceedings of the 5th Russian-Bavarian Conference on Biomedical Engineering. Munich, Germany. 2009. P. 145-146.
8. Sezgin N., Tagluk M. Energy Based Feature Extraction for Classification of Sleep Apnea // Computers in Biology and Medicine. 2009. V. 39. P. 1043-1050.
9. Fontenla-Romero O., Guijarro-Berdinas B., Alonso-Betanzos A., Moret-Bonillo V. A New Method for Sleep Apnea Classification Using Wavelets and Feedforward Neural Networks // Artificial Intelligence in Medicine. 2005. V. 34. P. 65-76.
10. Терехов С.А. Лекции по нейроинформатике. Снежинск: Всероссийский НИИ технической физики. 2008. 40 с.
11. Дьяконов В.П. Вейвлеты: от теории к практике. М.: Солон-П. 2002. 448 с.
12. Яковлев А.Н. Основы вейвлет-преобразования сигналов. М.: Радиотехника. 2003. 80 с.
13. Митрофанов Д.Г., Сафонов А.В. Применение вейвлет-анализа для сохранения структуры дальностных портретов воздушных целей при повышении уровня шумов // Электромагнитные волны и электронные системы. 2005. № 9. С. 19-24.
14. Alekhin M.D., Anishchenko L.N. Wavelet Analysis in Bio-radiolocation Signal Movement Artefacts Discerning // Proceedings of the 6th Russian-Bavarian Conference on Biomedical Engineering. Munich, Germany. 2010. P. 11-13.
15. Parallel Distributed Processing: Explorations in the Microstructures of Cognition / ed. by D.E. Rumelhart and J.L. McClelland. M.: MIT Press. 1986 .1190 p.
16. Хайкин С. Нейронные сети: полный курс. Изд-е 2-е / пер. с английского. М.: Вильямс. 2006. 1104 с.
17. Потапов А.С. Распознавание образов и машинное восприятие. М.: Изд-во Политехника. 2007. 552 с.
18. Охотников Д.А. Особенности радиолокационного обнаружения целей, совершающих возвратно-поступательное движение // Всеросс. радиофизические чтения-конферен­ции памяти Н.А. Арманда. Муром. 2010. С. 176-181.
19. Sheen D., McMakin D., Hall E. Three-Dimensional Millimeter-Wave Imaging for Concealed Weapon Detection // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2001. V. 49. № 9. P. 1581--1592.
20. Muehlsteff J, Pinter R., Morren G. Comparison of Respiration Rate Monitoring with a Low-cost Doppler-Radar Sensor and Inductive Thorax-Plethysmography // IFMBE Proceedings 25/VII. 2009. P. 768-771.
21. MIT-BIH Polysomnographic Database (http://www.physionet.org/physiobank/database/slpdb)