Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника»

Введение. Изложена методика обработки экспериментальных данных, полученных в виде изменяющегося во времени нестационарного сигнала. При экспериментальном изучении переходных процессов, связанных с изменением сердечного ритма у школьников, при прове дении корректурной пробы возникла необходимость в разработке новой эффективной методики обработки результатов динамических измерений. Цель исследования. Рассмотреть основные положения указанной методики, в основе которой лежит метод Прони, и возможности ее использования в области исследований изменений вариабельности сердечного ритма (ВСР) в ответ на различные функциональные пробные воздействия. Материалы и методы. Традиционные подходы, связанные с вычислением спектральной плотности мощности (СПМ) и основанные на классических спектральных методах, получили в настоящее время очень широкое распространение. Для нестационарных зависимостей ВСР модель постоянных ритмов неприменима. Для спектрального анализа временных зависимостей ВСР, отражающих переходные процессы (нестационарные процессы), предлагается применять спектральный анализ на плоскости комплексных частот (СКЧ). СКЧ является обобщением обычного спектра. В основе расчета СКЧ лежит процедура Прони, основанная на параметрическом моделировании. Результаты. СКЧ отражает частотную структуру колебаний нестационарных физиологических сигналов, поэтому может использоваться для их классификации. Показано, что применение спектрального анализа на плоскости комплексных частот для переходных процессов сердечного ритма делает возможным (по параметрам СКЧ) расчет в целях диагностики, числовых значений параметров, характеризующих реакции различных регуляторных механизмов ритма сердца в ответ на различные функциональные пробные воздействия. Заключение. Лучшие результаты, по сравнению с методами классического спектрального анализа, для анализа переходных процессов в виде сигнала ВСР дали подходы, основанные на использовании спектрального анализа на плоскости комплексных частот.

Baevskiy R.M. [Scientific and Theoretical Basis of Using Heart Rate Variability Analysis to Assess the Degree of Voltage of the Body's Regulatory Systems]. Tez. dokl. mezhdunar. simp. “Komp'yuternaya elektrokardiografiya na rubezhe stoletiy XX–XXI” [Proc. of Int. Simp. “Computer Electrocardiography at the Turn of the XX–XXI Centuries”]. Moscow, 1999, pp. 116–119. (in Russ.)

Baevskiy R.M., Berseneva A.P. Otsenka adaptatsionnykh vozmozhnostey organizma i risk razvitiya zabolevaniy [Assessment of the Adaptive Capabilities of the Body and the Risk of Developing Diseases]. Moscow, Medicine Publ., 1997, 233 p.

Dotsoev L.Ya., Usynin A.M., Vagner N.I., Tutatchikov A.T. [Functional State of Students 11–12 Years in Conditions of Intensive Training Loads According to the Analysis of Heart Rate Variability]. Human Physiology (RAN), 2003, vol. 29, no. 4, pp. 62–65 (in Russ.) DOI: 10.1023/A:1024977406829

Bezrukikh M.M. [School Risk Factors and Children's Health]. Manestr, 1999, no. 3, pp. 30–38. (in Russ.)

Veyn A.M., Ayrapetyants M.G., Haspekova N.B., Kuterman E.M., Kamenetskaya B.I. [Types of Heart Rhythm Reactions to Short-Term Loads and Their Connection with Psychophysical Personality Traits (Formalized Approach)]. Human Physiology, 1988, vol. 14, no. 26, p. 977. (in Russ.)

Marple Jr. S.L. Tsifrovoy spektral'nyy analiz i ego prilozheniya [Digital Spectral Analysis and Its Applications]. Moscow, World Publ., 1990, 584 p. (in Russ.)

Hayutin V.M., Lukoshkova E.V. [Spectral Analysis of Fluctuations in Heart Rate: Physiological Foundations and Its Complicating Phenomena]. Russian Physiological Journal I.N. Sechenova, 1999, vol. 85, no. 7, pp. 893–909. (in Russ.)

Svyatosh Y. [Analysis of Biological Signals in the Spectral Region]. Radio Electronics (News of Universities), 1996, vol. 39, no. 12, pp. 44–49. (in Russ.)

Ragozin A.N. [Informativeness of Spectral Indicators of Heart Rate Variability]. Bulletin of Arrhythmology, 2001, no. 22, pp. 38–40. (in Russ.)

Ragozin A.N., Kononov D.Yu., Usynin A.M., Mikhailov M.V. [A Computer Program to Assess the Functional State of High School Students]. Educational and Information Technology in Education, 2001, no. 4. Available at: https://journals.susu.ru/pit-edu/article/view/308/0. (in Russ.)

Ragozin A.N. [Computer Methods of Analyzing the Structure of Fluctuations in Heart Rate Variability]. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Education, Health, Physical Culture, 2003, vol. 2, no. 5, pp. 194–195. (in Russ.)

Astakhov A.A., Ragozin A.N. [Compare Method Heart Variability (HRV) for Preanesthesia Control]. Proc. of 9th European Congress of Anesthesiology, Ierusalem, Israel, October 2–7, 1994.

Dotsoev L.Ya., Ragozin A.N., Usynin A.M., Astakhov A.A., Telezhkin V.F. [Study of Integrative Activity of the Heart and Blood Vessels Using Amplitude-Phase Frequency Characteristics]. Bulletin of Science and Education of Northwest Russia. Series “Applied Physics”, 2017, vol. 3, no. 3, pp. 1–15. Available at: http://vestnik-nauki. ru/2017-t-3-No3-2017-v-3-No3/. (in Russ.)

Astakhov S., Nenasheva A., Astakhov A., Ragozin A. [Heart Rate Variability and Photoplethysmogram Indicators in Assessment of Adaptation Levels in Students Experiencing Examination Loads]. Gazzetta Medica Italiana Archivio per le Scienze Mediche, 2018 March; 177 (3 Suppl 1): 1–8. DOI: 10.23736/S0393-3660.17.03722-6

Astakhov A.A., Ragozin A.N., Bubnova N.D., Govorov B.M. [Comparison of Absolute Values of the Five Parameters of Circulation, Their Variance, Spectral Analysis Data and Complex Frequencies in Healthy Young Men Alone]. Sbornik nauchnykh trudov simpoziuma “Medlennye kolebatel'nye protsessy v organizme cheloveka: teoriya, prakticheskoe primenenie v klinicheskoy meditsine i profilaktike” [Collection of Scientific Works of the Symposium “Slow Vibrational Processes in the Human Body: Theory, Practical Application in Clinical Medicine and Prevention”]. Novokuznetsk, 1999, pp. 23–33. (in Russ.)

Ragozin A.N. [Analysis of the Spectral Structure of Non-Stationary Physiological Signals on the Plane of Complex Frequencies]. Digital Electronic Systems (Electronic Journal), 1999–2000, no. 3, pp. 34–44. (in Russ.)

Ragozin A.N. [Identification of Low-Frequency Vibration Parameters VLF and ULF Ranges and Analysis of Transitions on 5-minute Heart Rate Recordings Using Spectral Analysis on the Plane of Complex Frequencies] Sb. nauchnykh trudov simpoziuma. “Kolebatel'nye protsessy gemodinamiki. Pul'satsiya i flyuktuatsiya serdechno-sosudistoy sistemy” [Scientific Work of the Symposium. “The Vibrational Processes of Hemodynamics. Pulse and Fluctuation of the Cardiovascular System”]. Chelyabinsk, 2002, pp. 300–307. (in Russ.)

Ragozin A.N. [Increased Reliability of the Assessment of the State of the Autonomic Nervous System by the Dynamics of the Heart Rate]. Sb. nauchnykh trudov simpoziuma “Kolebatel'nye protsessy gemodinamiki. Pul'satsiya i flyuktuatsiya serdechno-sosudistoy sistemy” [Scientific Work of the Symposium “The Vibrational Processes of Hemodynamics. Pulse and Fluctuation of the Cardiovascular System”]. Chelyabinsk, 2002, pp. 307–313. (in Russ.)

Ragozin A.N., Astakhov Al.A. [Analysis on the Plane of Complex Frequencies and Classical Spectral Analysis in Assessing the Structure of Heart Rate Fluctuations]. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Education, Health, Physical Culture, 2009, vol. 21, no. 39, pp. 75–82. (in Russ.) DOI: 10.14529/ozfk09.39.16

Astakhov Al.A., Nagornaya A.S., Naumova V.V. [Regulation of Adaptation of Hemodynamics to Aging]. Modern Technology in Medicine, 2011, vol. 1, pp. 55–60. (in Russ.)

Ragozin. A.N. [Spectral Analysis of Heart Rate Variability on the Plane of Complex Frequencies]. Ural Cardiology Journal, 2000, no. 2, pp. 16–20. (in Russ.)

Shchelokova O.I. [Safety in Anesthesia, Intensive Care and Resuscitation]. Bulletin of the Council of Young Scientists and Specialists of Сhelyabinsk Region, 2014, no. 3 (Sept.), pp. 57–66. (in Russ.)

Astakhov A.A. Adaptatsionnyye protsessy gemodinamiki pri razlichnykh variantakh anestezii I intensivnoy terapii u patsiyentov otdeleniy reanimatsii. Dis. doktora meditsinskikh nauk [Adaptation Processes of Hemodynamics with Various Variants of Anesthesia and Intensive Care in Patients of Intensive Care Units. Doct. sci. diss.]. Ekaterinburg, 2012, 264 p.