Специалисты Петербургского государственного электротехнического университета (СПбГЭТУ) «ЛЭТИ» создали генератор искусственной электрокардиограммы (ЭКГ), который способен имитировать естественный ритм сердца, сообщили в пресс-службе вуза.
«Модернизировали известную модель генерации ЭКГ, снабдив ее хаотической динамикой, а затем сравнили полученные искусственные ЭКГ с ЭКГ реального человека. Результаты показали, что с помощью новой модели можно достигнуть более правдоподобного распределения интервалов между отдельными сердечными сокращениями, то есть модель способна воспроизводить ключевые особенности данных кардиограммы человека без использования генератора случайных чисел», – привели в пресс-службе слова доцента кафедры систем автоматизированного проектирования, старшего научного сотрудника Молодежного научно-исследовательского института СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Екатерины Копец.
В используемой сегодня модели вариации ритма вводятся искусственно с помощью генератора случайных чисел, который изменяет параметры модели в соответствии с заранее заложенной программой, что ограничивает ее применение в таких приложениях, как фильтрация сигнала ЭКГ от шума и машинное обучение. По этой причине востребованы новые динамические модели, способные генерировать искусственную ЭКГ, схожую с реальной.
Модель для генерации искусственной ЭКГ работает на основе гармонического осциллятора – системы, способной совершать гармонические колебания. Визуально процесс ее работы можно представить в виде цилиндра, на который наматывается веревка. В этой модели есть определенный цикл, который всегда одинаковый, но при сравнении с реальными данными можно заметить, что пики не совпадают с теми пиками, что сгенерированы моделью. Это происходит по той причине, что у реальных данных период может быть разным и они не укладываются идеально в круг одного диаметра. Чтобы исправить этот недостаток, параметры такой модели периодически меняются, следуя заранее заложенной программе.
Для решения проблемы ученые ЛЭТИ добавили в модель генератор хаоса. Это внедрение со временем вносит небольшие изменения в параметры сигнала подобно тому, как работает генератор случайных чисел. При этом модернизированная модель работает в паре с алгоритмом для удаления нежелательных помех и может адаптироваться под входной сигнал за счет своей естественной вариативности.
Исследователи сравнили полученную с помощью новой модели искусственную ЭКГ с 90 образцами реальных записей. Результаты испытаний модели продемонстрировали ее эффективность в воспроизведении ключевых особенностей данных.
Ранее ученые из Петербурга выяснили, как распознавать усталость по движению глаз.