|
линейный случайный процесс, который можно интерпретировать как результат прохождения чисто случайного процесса через линейную динамическую систему; импульсный случайный процесс, для которого показательно то обстоятельство, что информативными являются форма и расположение составляющих этот процесс импульсов; точечные процессы (импульсные потоки), определенные на дискретном множестве точек, которые, как и в предыдущем случае, представляют собой последовательности импульсов, разделенных случайными интервалами времени, однако здесь форма импульсов уже не играет никакой роли, а информативным является сам факт появления импульсов в те или иные моменты времени. Векторный случайный процесс это совокупность нескольких скалярных процессов: x(t)={x,(t),x2(t),...,x„(t),} (1.1) Случайное поле X(£,,£2,...,£k,t) является функцией не одного, а нескольких аргументов £,,£2,...,^к , интерпретируемых обычно как координаты k-мерного пространства и, быть может, времени t. В табл. 1.2 [39] указаны различные методы функциональных клинических исследований и классы процессов, к которым относятся сигналы, характерные для тех или иных методов. Кроме того, для каждого такого сигнала указывается диапазон информативных частот и типовая амплитуда сигнала, конечно, лишь для тех методов, для которых перечисленные параметры определяются достаточно естественным образом, а не целиком зависят от характеристик вторичного преобразования сигнала. Анализ сигналов, характерных для различных методов функциональной диагностики, показывает, что для большинства методов эти сигналы относятся к классу случайных процессов той или иной разновидности. С учетом того, что в настоящее время наиболее широкое развитие получают методы, позволяющие оценивать состояние сердечно-сосудистой и центральной нервной систем человека, будем рассматривать в основном сигналы, получаемые при электроэнцефалографических и кардиографических исследованиях. Указанный выше факт обусловлен в 29 |
4 ВВЕДЕНИЕ Развитие средств радиоэлектроники, автоматики, вычислительной техники позволило поднять на качественно новый уровень работу медицинских учреждений как в области лечебно-профилактической деятельности, так и в научноисследовательской. Оборудование, работа которого основана на достижениях в других областях науки и техники, позволяет в некоторых случаях существенно упростить задачи, решаемые медиками, а в ряде случаев дает возможность проникнуть в некоторые тайны человеческого организма. Сложное радиоэлектронное оборудование нашло широкое применение во всех главных направлениях современной медицины: диагностике заболеваний, терапии и медицинских исследованиях. Несомненно, каждое из данных направлений является чрезвычайно важным, более того, во многих случаях они дополняют друг друга, комбинируются. Однако многовековая практика показывает, что своевременное и правильное диагностирование заболевания есть залог успеха в дальнейшем его лечении. Поэтому проблемам диагностики заболеваний уделяется достаточно большое внимание. Специфика диагностики заболеваний состоит в том, что на ранних стадиях многие заболевания обладают плохой симптоматичностью, даже опытному врачу достаточно сложно выявить признаки, указывающие на наличие недуга. В таких случаях приходит на помощь медицинское диагностическое оборудование, позволяющее объективно оценить состояние пациента. Среди всех остальных видов диагностики заболеваний одним из главных является функциональная диагностика, основанная на определении параметров функционирования различных систем организма [62]. Методы функциональной диагностики являются наиболее сложными, с точки зрения технической реализации, но в то же время дают наиболее объективные результаты (по сравнению, например, с методами диагностики, основанными на анализе внешних симптомов). При этом развитие новых методов или усовершенствование уже существующих во многом определяется уровнем медицинского технического оборудования, предназначенного для их реализации. Среди множества методов функциональной диагностики в настоящее время наиболее широкое развитие получают методы, позволяющие оценивать состояние сердечно-сосудистой и центральной нервной систем (ЦНС) человека. Это обусловлено резким усложнением технических систем, используемых в процессе производства, в состав которых входит человек как неотъемлемый элемент. При этом значительно возрос уровень воздействия этих систем на человека. Наиболее чувствительными к этим воздействиям являются центральная нервная и сердечно-сосудистая системы, контроль и анализ параметров которых позволяет предупредить ситуации, которые могли бы привести к опасным изменениям в организме. Обобщенная структурная схема диагностического исследования приведена на рис. В.1 [39]. 22 импульсный случайный процесс, для которого показательно то обстоятельство, что информативными являются форма и расположение составляющих этот процесс импульсов; точечные процессы (импульсные потоки), определенные на дискретном множестве точек, которые, как и в предыдущем случае, представляют собой последовательности импульсов, разделенных случайными интервалами времени, однако здесь форма импульсов уже не играет никакой роли, а информативным является сам факт появления импульсов в те или иные моменты времени. Векторный случайный процесс это совокупность нескольких скалярных процессов: ких аргументов £l,£2,...,£k , интерпретируемых обычно как координаты к-в мерного пространства и, быть может, времени t. В табл. 1.1 [39] указаны различные методы функциональных клинических исследований и классы процессов, к которым относятся сигналы, характерные для тех или иных методов. Кроме того, для каждого такого сигнала указывается диапазон информативных частот и типовая амплитуда сигнала, конечно, лишь для тех методов, для которых перечисленные параметры определяются достаточно естественным образом, а не целиком зависят от характеристик вторичного преобразования сигнала. Анализ сигналов, характерных для различных методов функциональной диагностики, показывает, что для большинства методов эти сигналы относятся к классу случайных процессов той или иной разновидности. С учетом того, что в настоящее время наиболее широкое развитие получают методы, позволяющие оценивать состояние сердечно-сосудистой и центральной нервной систем человека, будем рассматривать в основном сигналы, получаемые при электроэнцефалографических и кардиографических исследованиях. Указанный выше факт обусловлен в основном быстрым развитием человеко-машинных систем с высоким уровнем воздействия этих систем на параметры функционирования организма человека [62, 69]. Особенно уязвимыми в данном случае являются центральная нервная и сердечно-сосудистая системы. Этим также обусловлено бурное развитие в последнее время алгоритмов и аппаратуры экспресс-анализа состояния человека, применяемые в самых различных областях его деятельности (спорт, медицина, исследование космического пространства, военное дело и т.д.). При этом основной целю экспресс-диагностики является оценивания параметров функционирования сердца и ЦНС [46, 5,53,43, 70]. Анализируя данные табл. 1.1 и работы по практическому применению методов исследования ЭЭГ и ЭКГ [47, 27,42, 44] можно сделать вывод, что многообразие исследуемых в данной работе сигналов заключено в группе случайных процессов векторные случайные процессы. Хотя не исключено, что в процессе обработки исследуемые векторные случайные процессы могут быть преобразованы в изображения (например в рамках подхода к решению задач разделения клас(1.1) Случайное поле X(£x,£2,...,£k,t) является функцией не одного, а несколь |