name: Биотехническая система видеоплетизмографического мониторинга сердечного ритма
keyword_list: Видеоплетизмография сердечный ритм биотехническая система бесконтактные измерения частота сердечных сокращений фотоплетизмография обработка изображений нейронные сети аритмия биомеханические свойства
abstract: Объект исследования: Методы и технические системы измерений частоты сердечных сокращений с применением технологии видеоплетизмографии.
  Цель исследования: Разработка метода и биотехнической системы для измерения и анализа сердечного ритма по видеоизображению лица.
  Методы исследования. При решении поставленных задач были использованы основные положения теории биотехнических систем, методы математической статистики, методы обработки и анализа видеоизображения лица, методы построения и анализа видеоплетизмографических сигналов, оценки эффективности разработанных методов при различных условиях регистрации видеоизображений.
  Теоретические результаты и их новизна. Представлена методика оценки эффективности алгоритмов выделения информативных областей изображения лица в задаче видеоплетизмографии, проведены исследования алгоритмов при различных условиях регистрации. Определено, что изменение освещенности биологического объекта в диапазоне от 100  лк до 1500 лк, а также расстояния между биологическим объектом и средством регистрации в диапазоне от 0.4  м до 1 м не оказывает влияние на показатели эффективности метода. Разработан метод определения качества отдельных участков видеоплетизмографических сигналов, основанный на бинарной классификации с использованием вектора признаков, содержащего амплитудно-частотные характеристики сигнала. Применение данного метода для классификации участков видеоплетизмограмм с последующим исключением некачественных участков, позволяет более чем в два раза снизить погрешность измерения частоты сердечных сокращений: с 5,7±0,9 уд./  мин до  2,6±0,5 уд./ мин. Разработанный метод детекции переднего фронта пульсовой волны в сигнале видеоплетизмограммы, основанный на применении сверточных нейронных сетей, обеспечивает F1-меру детекций равную 0,5, что в 1,7 раза больше по сравнению с методом детекции, основанном на вейвлет-анализе. Кроме того, установлено, что в качестве входных данных в разработанном нейросетевом детекторе необходимо совместно использовать отсчеты видеоплетизмограммы и ее производной, что позволяет повысить точность детекции точек, соответствующих середине переднего фронта пульсовой волны. Экспериментально подтверждена возможность использования метода видеоплетизмографии для мониторинга частоты сердечных сокращений и детекции нарушений сердечного ритма. Оценки чувствительности и специфичности разработанной биотехнической системы в задаче детекции событий тахикардии и брадикардии составили не менее 0,81 (95 % доверительный интервал [0,48; 0,97]) и 0,82 (95 % доверительный интервал [0,63; 0,93]), соответственно.
  Степень и эффективность внедрения. Результаты диссертации использованы в учебном процессе факультета биомедицинской техники МГТУ им. Н.Э. Баумана и в научно-исследовательской деятельности Научно-образовательный медико-технологический центр МГТУ им. Н.Э Баумана.
  Область применения: Научно-исследовательские и конструкторские работы по созданию систем видеоплетизмографического мониторинга сердечного ритма.
chairman_dissertation_council.name: Сергей
chairman_dissertation_council.surname: Щукин
chairman_dissertation_council.patronymic: Игоревич
chairman_dissertation_council.position: заведующий кафедрой
chairman_dissertation_council.degree: Доктор технических наук
chairman_dissertation_council.rank: Профессор
chairman_dissertation_council.wos_research_id: -
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 6505852080
chairman_dissertation_council.rinc_id: 91842
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Сергей
organization_supervisor.surname: Чернышев
organization_supervisor.patronymic: Леонидович
organization_supervisor.position: ученый секретарь
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 76.13.15
rubrics.name: Медицинские комплексы, системы и приборы для функциональной диагностики
rubrics.code: 34.57.23
rubrics.name: Методы получения биомедицинской информации
rubrics.code: 34.53.47
rubrics.name: Биотехнические системы
oecds.code: 03.03.PT
oecds.name: MEDICAL INFORMATICS
oecds.code: 03.02.DQ
oecds.name: CARDIAC & CARDIOVASCULAR SYSTEMS
oecds.code: 02.06.IG
oecds.name: ENGINEERING, BIOMEDICAL
speciality_codes.name: Приборы, системы и изделия медицинского назначения
speciality_codes.code: 2.2.12.
supervisors.fio: Муравская Н.П.
supervisors.scientific_degree: Доктор технических наук
supervisors.speciality_code: Приборы, системы и изделия медицинского назначения
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Рогаткин Д.А.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Приборы, системы и изделия медицинского назначения
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Анисимов А.А.
opponents.scientific_degree: Кандидат технических наук
opponents.speciality_code: Приборы, системы и изделия медицинского назначения
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: МГТУ ИМ. Н.Э. БАУМАНА
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.Э. БАУМАНА (НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)"
protection_organization.ogrn: 1027739051779
protection_organization.supervisor_name: МИХАИЛ
protection_organization.supervisor_surname: ГОРДИН
protection_organization.supervisor_patronymic: ВАЛЕРЬЕВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: МГТУ ИМ. Н.Э. БАУМАНА
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.Э. БАУМАНА (НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)"
author_organization.ogrn: 1027739051779
author_organization.supervisor_name: МИХАИЛ
author_organization.supervisor_surname: ГОРДИН
author_organization.supervisor_patronymic: ВАЛЕРЬЕВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения