Ю.А. Челебаева1, О.В. Мельник2, С.В. Челебаев3
1–3 Рязанский государственный радиотехнический университет им. В.Ф. Уткина (г. Рязань, Россия)
Постановка проблемы. Задачей анализа сердечного ритма в режиме реального времени является обнаружение ранних аритмий с целью их лечения и предотвращения угрожающих жизни аритмий. Для решения задачи классификации особенностей сердечного ритма на основе обработки кардиоритмограммы может быть использован аппарат искусственных нейронных сетей. Для более детального анализа требуется комплексная интерпретация выявленных признаков. Это связано с тем, что единичный выявленный признак может не являться причиной заболевания, а может быть обусловлен особенностями организма обследуемого либо неточностями измерений. Для этого выбран математический аппарат на основе нечеткой логики.
Цель работы – разработка правил нечеткого вывода для модели комплексной интерпретации признаков сигналов кардиоритмограммы.
Результаты. Предложены аналитические зависимости для фаззификации входных четких числовых значений нечеткой системы комплексной интерпретации выявленных признаков.
Разработаны правила нечеткого вывода для вычисления результирующих функций принадлежности выходных значений модели. Проиллюстрировано формирование признаков нормального синусового ритма, мерцательной аритмии, аритмии, преждевременного сокращения желудочков, предсердной экстрасистолы.
Выполнена дефаззификация выходных переменных нечеткой модели.
Проведен анализ соответствия выявленных нечеткой моделью признаков аннотациям кардиоритмограмм базы данных https://physionet.org/cgi-bin/atm/ATM.
Практическая значимость. Разные аритмии могут существовать вместе, и разработанные правила нечеткого вывода позволяют обнаруживать это сочетание параллельно. Данный подход к построению систем контроля сердечного ритма в режиме реального времени может быть использован как для мониторинга уже диагностированных сердечно-сосудистых заболеваний, особенно в палатах интенсивной терапии, так и для профилактики и ранней диагностики признаков аритмии у лиц с высоким миокардиальным риском.
Челебаева Ю.А., Мельник О.В., Челебаев С.В. Разработка правил нечеткого вывода для модели комплексной интерпретации признаков сигналов кардиоритмограммы // Биомедицинская радиоэлектроника. 2022. T. 25. № 4. С. 87-97. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604136-202204-11
- Березный Е.А., Рубин А.М., Утехина Г.А. Практическая кардиоритмография. М.: Нео. 2005. 140 c.
- Руководство по кардиологии: Учебное пособие в 3 томах / Под ред. Г.И. Сторожакова, А.А. Горбаченкова. 2009. Т. 3. 512 с.
- Мельник О.В., Челебаев С.В., Челебаева Ю.А. Анализ сердечного ритма в режиме реального времени на основе искусственных нейронных сетей // Биотехносфера. 2016. № 6. С. 33–39.
- Челебаева Ю.А. Разработка нечеткой модели комплексной интерпретации признаков на основе анализа сигналов кардиоритмограммы // Биомедицинская радиоэлектроника. 2020. Т. 23. № 4. С. 85–93.