BioScience Blog – Научный Биологический блог

Одним из перспективных направлений исследования физиологических процессов является анализ т.н. нестационарных элементов биологических и медицинских сигналов. С 1998 года в ходе совместной работы сотрудников Воронежского государственного университета и Воронежской государственной медицинской академии было разработано несколько вариантов алгоритмов обработки ЭЭГ, ЭКГ (в т.ч. и высокого разрешения), ЭОГ, ЭМГ, вариабельности сердечного ритма (ВСР), лазерной доплеровской флоуметрии(ЛДФ), эпидемических показателей и т.д. Объектами с которых регистрировались сигналы были плоды человека в гестационном возрасте 34-40 недель как в норме, так и при хронической внутриутробной гипоксии и фетоплацентарной недостаточности (120 наблюдений, исследовалась вариабельность сердечного ритма регистрируемая методом кардиотографии), новорожденные (105 наблюдений, родоразрешение через естественные родовые пути и кесаревым сечением, регистрация RR-интервалограмм и ЛДФ), дети различных возрастных групп (210 наблюдений, регистрация RR-интервалограмм как в норме, так и при ВСД, ИЗСД), взрослые в возрасте до 55 лет (290 наблюдений из них 210 – студенты, как условно здоровые, так и с ИБС, аритмиями различного происхождения, геморрагическими инсультами, исследовались ВСР, ЛДФ, ЭМГ, ЭЭГ, ЭОГ), отдельную группу составляли беременные (60 наблюдений, как с нормальным протеканием беременности так и с гестозом II половины беременности). Анализировались эпидемические показатели по заболеваемости рядом инфекций верхних дыхательных путей, микрофлоре кишечника при полостных операциях, динамика обращений больных за медицинской помощью.

Как известно, один из стандартных подходов в анализе кривых, к примеру, ВСР, ЭЭГ или ЛДФ заключается в спектральном анализе с последующим расчетом показателей спектральной плотности мощности в четко обозначенных частотных диапазонах. Между тем наблюдаемая на спектрах данных сигналов картина распределения локальных максимумов и минимумов может весьма сильно отличаться от классического разделения на спектральные диапазоны. Действительно, если интерпретировать пики на спектрах как наиболее выраженные частотные компоненты сигнала, связанные с теми или иными физиологическими системами, то границы в частотном пространстве между этими системами должны пролегать по локальным минимумам спектра. Между тем это, при разделении на классические частотные диапазоны это условие не всегда выполняется, что приводит к искаженным результатам исследования. Для устранения подобных недостатков нами был разработан набор алгоритмов для анализа перечисленных выше групп сигналов. Самым простым вариантом является анализ исходя из результатов широко применяемого преобразования Фурье (включая его оконный вариант), однако для оценки динамических и нестационарных процессов мы рекомендуем применять непрерывное вейвлет-преобразование. В результате после расчета набора локальных спектров строятся частотные диапазоны отражающие динамику переходных процессов, как в покое, так и при различных функциональных пробах. Выделение физиологически значимых диапазонов между локальными минимумами позволяют выявить даже малые по амплитуде ритмические активности на различных этапах онтогенеза, в норме и патологии, как в покое, так и при переходных процессах, что качественным образом повышает информативность и точность способа оценки сигналов. По результатам разработанных методик получен ряд патентов. Предложенные алгоритмы показали свою высокую прогностическую и диагностическую информативность как применительно к здоровому организму, так и применительно к патологическим процессам различной

этиологии. Выявлен ряд физиологических феноменов, ЭЭГ, ВСР, ЛДФ и ряда других временных рядов которые требуют более детального исследования.