CC BY
40
ФЛИККЕР-ШУМОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ В МЕДИЦИНСКОЙ ДИАГНОСТИКЕ
С.Ф. Тимашев
Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я.Карпова, Москва
При медицинских обследованиях состояния организма, динамики изменения его функциональных характеристик, в том числе, в условиях внешних воздействий (принятие лекарств, различные виды стимуляции), возникают проблемы выделения информационно значащих данных из измеряемых сложных сигналов, содержащих хаотически изменяющиеся компоненты. Как в этих случаях следует отделять полезную информацию от мешающего «шума», какие расчетные процедуры могут рассматриваться как адекватно выделяющие полезный сигнал?
В докладе представлены основы фликкер-шумовой спектроскопии (ФШС) -общего феноменологического подхода к анализу динамики и структуры сложных нелинейных систем с целью извлечения информации, содержащейся в хаотических сигналах разной природы, продуцируемых этими системами. Основная идея ФШС состоит в придании информационной значимости корреляционным связям, которые реализуются в последовательностях различных нерегулярностей (всплески, скачки, изломы производных различных порядков) измеряемых динамических переменных на всех уровнях пространственно-временной иерархии исследуемых систем. Соответствующая информация извлекается при анализе спектров мощности и переходных разностных моментов разных порядков. Для указанных зависимостей в случае стационарной и нестационарной динамики приведены расчетные формулы, на основании которых находятся информационные параметры, характеризующие потерю «памяти» (корреляционных связей) для нерегулярностей разного типа, а также определяются индикаторы (факторы) нестационарности, позволяющие выявлять моменты времени наиболее заметных изменений состояния исследуемой системы.
Возможности ФШС продемонстрированы на двух примерах - анализе влияния медикаментозной терапии и электромагнитной стимуляция определенного участка головного мозга пациента с болезнью Паркинсона на динамику тремора указательного пальца, и выявлении специфических особенностей сигналов ЭЭГ, полученных при медицинском обследовании ряда подростков 11-14 лет с предполагаемым расстройством шизофренического спектра. Последний пример демонстрирует возможности ФШС в установлении состояния «нормы» и «патологии» организма для ранней диагностики болезней, связанных с нарушением функциональных связей между участками коры головного мозга - шизофрении, болезней Альцгеймера и Паркинсона.
