авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Исследование методов статистического анализа данных тональной аудиометрии и разработка на их основе системы диагностики нарушений слуха

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи










бондаренко Роман Павлович

исследование методов статистического анализа ДАННЫХ тональной аудиометрии и разработка на их основе СИСТЕМы ДИАГНОСТИКИ НАРУШЕНИЙ СЛУХа

Специальность: 05.11.17 «Приборы, системы и изделия медицинского назначения»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Таганрог 2011

Работа выполнена в Технологическом институте Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» в г. Таганроге (ТТИ ЮФУ) на кафедре электрогидроакустической и медицинской техники

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Н.П. ЗАГРАЙ (ТТИ ЮФУ, г. Таганрог)
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор И.И. ТУРУЛИН (ТТИ ЮФУ, г. Таганрог)
кандидат технических наук, заведующий отделом А.Я. ЧЕРЧАГО (ЗАО ОКБ «Ритм», г. Таганрог)
Ведущая организация: Ростовский государственный медицинский университет (ГОУ ВПО РостГМУ Минздравсоцразвития России, г. Ростов-на-Дону)

Защита состоится « » 2011 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 212.208.23 при Южном федеральном университете по адресу:

Ростовская обл., г. Таганрог, ул. Шевченко, 2, ауд. Е-306

С диссертацией можно ознакомиться в зональной библиотеке Южного федерального университета.

Автореферат разослан « » 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета И.Б. Старченко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ


Актуальность темы диссертации


Задачи исследования восприятия звуковых сигналов, совершенствование методов диагностики слуха и создание систем исследования и анализа слуховой функции человека наиболее актуальны в современной аудиологии. Это объясняется, прежде всего, тем, что все способы диагностики и реабилитации тугоухости направлены в конечном итоге на достижение улучшения восприятия разборчивости речи у больных. Выявлению патологии органа слуха посвящены многочисленные исследования в России и за рубежом: Таварткиладзе Г.А., Загорянская М. Е., Сагалович Б.М., Коломийченко А.И, Шейнман Н.С., Григорьева О.М., Джафек Б.У. Решение представленных выше задач обуславливает необходимость проведения клинических, методологических и теоретических исследований, с целью повышения эффективности диагностики и профилактики лечения патологии слуховой системы.





Актуальность диссертации определяется: особенностями методов оценки функционального состояния, использующих, в основном, косвенные оценки слуха, вытекающие из субъективных ощущений пациента; применением качественных показателей оценки слуха; необходимостью повысить точность решения задачи по определению отклонения от нормы; отсутствием эффективных алгоритмов статистической обработки тональных аудиограмм.

На кафедре электрогидроакустической и медицинской техники Технологического института Южного федерального университета в течение последних лет проводятся работы по исследованию физиологии системы слуха, в частности рассматривались вопросы анализа речевых сигналов методами нелинейной динамики и выявление на их основе классификационных признаков, позволяющих выявить различные эмоции в сигнале или состояние стресса/покоя (Хроматиди А.Ф., 2005 г., Перервенко Ю.С., 2009 г.). В этих работах разработан и апробирован аппарат и алгоритмы анализа физиологических сигналов методами нелинейной динамики.

В данной диссертационной работе предлагается применить методы регрессионного и кластерного анализа к данным тональной пороговой аудиометрии с целью определения новых классификационных признаков.

Цели и задачи работы

Целью диссертационной работы является исследование и разработка методик и алгоритмов статистического анализа данных тональной аудиометрии и разработка на их основе приборов для диагностики нарушений слуха.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи диссертационной работы:

  1. Сформулировать правила определения конфигурации тональных аудиограмм.
  2. Разработать методику и алгоритм регрессионного анализа данных тональных аудиограмм.
  3. Разработать методику и алгоритм кластерного анализа данных тональных аудиограмм.
  4. Определить на основе результатов регрессионного и кластерного анализа данных аудиометрии новые признаки отклонения от нормы при статистическом анализе данных тональной аудиометрии.
  5. Разработать принципы построения системы диагностики нарушений слуха и выполнить моделирование элементов системы.

Методики исследования


В работе использованы методы регрессионного и кластерного анализа данных тональной аудиометрии, полученных в результате исследования слуховой функции у пациентов для различных типов нарушения звукопроводимости и звуковосприятия, с целью определения новых диагностических признаков отклонения выходных параметров аудиометрии от нормы. Проводилась статистическая обработка и ранжирование данных тональной аудиометрии. На базе приложений в среде LabVIEW разработаны виртуальный прибор для регрессионного анализа данных аудиометрии и виртуальный прибор, реализующий алгоритм k-внутригрупповых средних для анализа тональных аудиограмм. Достоверность вычислений обеспечивалась статистической значимостью.

Основные выводы и положения сравнивались с известными результатами и были теоретически обоснованы. Анализируемый объем данных тональной аудиометрии включал аудиограммы с экспертной оценкой (по А.И. Коломийченко и Н.С. Шейнману) и тестовые аудиограммы, полученные в общекурортном сурдологическом центре ЗАО санаторий «Дружба» (г. Геленджик) с использованием медицинской аппаратуры, сертифицированной Минздравсоцразвития России.


Научная новизна диссертационной работы


  1. Предложена методика регрессионного анализа данных тональных аудиограмм, которая позволила определить диапазоны значений коэффициентов корреляции, направление и силу корреляционной связи для выборок, характеризующих потери воздушной и костной проводимости тонов речевой зоны для нарушений звукопроводимости и звуковосприятия.
  2. Предложена методика кластерного анализа данных тональных аудиограмм на основе метода k-средних, которая позволила определить область решений нечетких правил для совокупности значений атрибутов отклонения потерь воздушной и костной проводимости от нормы.
  3. Разработаны принципы построения подсистем статистического и кластерного анализа для диагностики нарушений слуха.

Практическая значимость работы


  1. Разработаны ранее не применявшиеся алгоритмы регрессионного и кластерного анализа данных аудиограмм.
  2. Система диагностики слуха дополнена функциями регрессионного и кластерного анализа.
  3. Сформулированы правила определения конфигурации тональных аудиограмм.
  4. Выполнено моделирование подсистем регрессионного и кластерного анализа для диагностики нарушений слуха в среде LabVIEW.

Внедрение результатов работы


Разработанные методики анализа данных тональной аудиометрии и алгоритмы были использованы в НМФ «Нейротех» (Россия, г.Таганрог) для внедрения в компьютерную систему акустических вызванных потенциалов головного мозга. Методы оценки корреляционной зависимости и кластерного анализа и база данных тональных аудиограмм были использованы в учебном процессе кафедры ЭГА и МТ ТТИ ЮФУ для студентов специальности 200401 «Биотехнические и медицинские аппараты и системы» и магистрантов направления 200300 «Биомедицинская инженерия» в рамках курсов «Теория биотехнических систем», «Системный анализ и принятие решений» и «Узлы и элементы медицинской техники».


Апробация работы

Основные результаты работы обсуждались на научных конференциях и семинарах:

    1. Всероссийская НТК «Медицинские информационные системы» c международным участием, (Россия, г. Таганрог, 2006г., 2008г., 2010г.);
    2. VI Всероссийская научная конференция «Информационные технологии, системный анализ и управление» (Россия, г. Таганрог, 2008г.);
    3. Всероссийская НТК с элементами научной школы для молодежи «Перспективы фундаментальной и прикладной науки в сфере медицинского приборостроения», (Россия, г. Таганрог, 2009г.);
    4. VII Всероссийская научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых c международным участием «Молодежь и современные информационные технологии», (Россия, г. Томск, 2009г.);
    5. 14-я Пущинская международная школа-конференция молодых ученых, (Россия, г. Пущино, 2010г.);
    6. Х и ХI научно-практические семинары «Практика и перспективы развития партнерства в сфере высшей школы», (Украина, г. Донецк, 2009г., 2010г.);
    7. 8-я Всероссийская научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь XXI века — будущее Российской науки», (Россия, г. Ростов-на-Дону, 2010г.).
    8. Научно-технические конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов и сотрудников ТТИ ЮФУ (Россия, г.Таганрог, 2008-2011гг.

Работа была обсуждена на совместном заседании кафедр электрогидроакустической и медицинской техники (ЭГА и МТ) и автоматизированных систем научных исследований и экспериментов (АСНИ и Э) Технологического института Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет» в г.Таганроге от 8 июня 2011г.


Публикации


По материалам диссертационной работы опубликовано 15 печатных работ, среди которых 6 работ в журналах из Перечня ВАК.

Структура и объем диссертации


Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка, включающего 141 наименование, приложений. Содержание диссертационной работы изложено на 189 страницах.

Научные положения, выносимые на защиту


  1. Результаты исследований данных тональной аудиометрии методами регрессионного анализа и сформулированные на их основе признаки отклонения от нормы.
  2. Результаты исследований данных тональной аудиометрии методами кластерного анализа и сформулированные на их основе признаки отклонения от нормы.
  3. Принципы построения структурных схем подсистем регрессионного и кластерного анализа для диагностики нарушений слуха на основе разработанных алгоритмов формирования базы данных тональной аудиометрии, ранжирования аудиограмм, классификации аудиограмм по конфигурации, регрессионного и кластерного анализа аудиограмм.

Содержание диссертационной работы

Во введении обосновывается актуальность темы исследования, кратко изложено содержание диссертации, сформулированы основные научные положения, выносимые на защиту.

В первой главе на основе выполненного аналитического обзора методов и систем диагностики слуха сформулированы цель и задачи работы. Рассмотрены особенности слухового восприятия и виды нарушений слуха. Проведен анализ методов диагностики нарушений слуха и результатов аудиометрических исследований. Проведен анализ параметров субъективных методов исследования слуха и концепции построения систем диагностики слуха. Представлены результаты оценки параметров, их связь с состоянием органов слуха и признаки отклонения от нормы, результаты анализа основных выходных параметров, наиболее часто используемых для субъективной оценки слуховой функции по виду оценки и характеристикам оценки параметра. Обосновывается потребность в разработке современных, информативных и объективных методов диагностики самых ранних изменений в состоянии слухового анализатора и изучении особенности показателей слуховой функции. Сформулированы основные функции, необходимые для реализации системы диагностики на основе анализа данных пороговых тональных аудиограмм.

Во второй главе проводится теоретическое исследование статистических методов обработки тональных аудиограмм и определение оценки значимости различия статистических показателей. Приводятся результаты анализа графических методов обработки данных тональной аудиометрии и теоретических исследований статистических методов обработки данных тональной аудиометрии, соответствующих результатам исследования слуховой функции больных с диагнозом неврит слуховых нервов, гипертоническая болезнь, отеросклероз, отит, болезнь Меньера. Результаты оценки необходимого объема данных показали, что имеющийся набор данных, состоящий из 146 аудиограмм с экспертной оценкой (по А.И. Коломийченко и Н.С. Шейнману) и 170 тестовых аудиограмм, удовлетворяет с заданной доверительной вероятностью 0,95 условию, определяющему минимальный объем данных, необходимых для достоверного анализа аудиограмм.

На основе данных тональной аудиометрии формируется информация, представляющая собой набор сведений о текущем исследовании – массивы значений воздушной проводимости (ВП) и костной проводимости (КП). Также формируется ранжированный массив (ИМ), который представляет собой набор параметров, определяющих степень расхождения полученной аудиограммы от нормы. Данный процесс выполняется для каждого значения или ранга частоты i. Значения уровней для проверки соответствия норме поступают из банка данных оценочных критериев диагностирования. В анализируемой тональной аудиограмме интервалы заменяются значениями чувствительности в децибелах и частотами в герцах в линейной либо преобразованной шкале в формате fi =2(fi-1), где f – частота. Значения диапазонов рангов уровней по текущей аудиограмме сохраняются в индексном массиве, где i – номер диапазона частот, а ВП, КП – индексные значения соответствия или несоответствия норме. По данным созданных массивов КП, ВП строится ранжированная аудиограмма.

Рассмотрена задача по установлению корреляционной связи результатов исследования слуховой функции и использованию коэффициента корреляции для произвольной тональной аудиограммы и тональной аудиограммы нормального слуха в качестве результативного признака отклонения потерь слуха от нормы. Направление и сила корреляционной связи характеризуется коэффициентом линейной корреляции Пирсона. Полагалось, что средняя потеря слуха до 20 дБ находится в нормальном слуховом диапазоне. Расчет значений коэффициента корреляции выполнялся с помощью программы Mathcad.

При регрессионном анализе данных полный частотный диапазон (ЧД) 50–8000 Гц был разбит на три поддиапазона: низких частот (НЧ) 50–500 Гц, средних частот (СЧ) 500–2500 Гц и высоких частот (ВЧ) 2500–8000 Гц. Результаты статистической обработки и рассчитанные средние значения коэффициента корреляции для ЧД, НЧ, СЧ, ВЧ и средние квадратичные отклонения ВП (СКОв) и КП (СКОк) представлены в табл. 1.

Таблица 1

Средние значения коэффициента корреляции для выделенных частотных интервалов на примере аудиограмм, соответствующих диагнозу неврит слуховых нервов
Частотный диапазон ВП СКОв КП СКОк
Полный частотный диапазон 50-8000 Гц - 0,08 0,45 0,47 0,29
НЧ 50-500 Гц 0,44 0,25 0,81 0,14
СЧ 500-2500 Гц - 0,82 0,16 - 0,78 0,21
ВЧ 2500-8000 Гц - 0,36 0,12 - 0,43 0,14


Pages:   || 2 | 3 |
 



Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.