Iskanje po katalogu digitalne knjižnice

Opis: V doktorski disertaciji raziskujemo nove pristope, ki za nemoteče spremljanje človekovih vitalnih funkcij temeljijo na razgradnji optičnih interferenčnih in inercijskih signalov. Uporabljamo optični interferometer. Gre za izredno občutljiv senzor, ki je ob posrednem ali neposrednem stiku s človeškim telesom sposoben zaznati še tako majhne perturbacije, povzročene z mehanskimi in akustičnimi vplivi človekovih vitalnih funkcij. Njihovi prispevki so superponirani v interferenčnem signalu. Uvajamo nove dekompozicijske postopke, ki iz takega sestavljenega signala izluščijo prispevke posameznih opazovanih vitalnih funkcij. Inercijske signale, ki opredeljujejo človekovo gibanje, zajemamo s pospeškometrom. Izmerjeni pospeški so primerni za analizo in identifikacijo hoje. Analizni postopek poudarja ciklostacionarne lastnosti hoje s pomočjo statistik višjih redov. V začetnem poglavju pregledamo trenutno stanje tehnike na področju nemotečega spremljanja in analize vitalnih funkcij. Razložimo fiziološke značilnosti, ki so pomembne pri spremljanju človekovih vitalnih znakov. Razpoznavamo jih z razvitimi algoritmi iz nemotečih meritev, hkrati pa jih uporabljamo za referenco. Posvečamo se predvsem srčnemu utripu, dihanju in gibanju. V posebnem poglavju podrobneje predstavimo tudi optični interferometer, ki ima kot senzor najpomembnejšo vlogo pri naših raziskavah. Pri snovanju metodološkega aparata smo morali najprej razviti različne pristope za demodulacijo interferenčnih signalov. Ti so namreč frekvenčno modulirani, zato pomeni demodulacija uvodni korak v njihovo razgradnjo. Metode za razgradnjo optičnih interferenčnih signalov temeljijo na različnih fizioloških značilnosti vitalnih funkcij, katerih energijska vsebina prevladuje v različnih frekvenčnih pasovih. Pristopi, ki smo jih razvili in raziskali, temeljijo na skupinah filtrov, časovno-frekvenčni analizi, časovno-merilni analizi, nelinearnem razširjanju in večkanalni dekompoziciji, nevronskih mrežah ter nazadnje še večmetodnem pristopu. Točnost razpoznavanja srčnih utripov dodatno izboljšamo z optimiziranim določanjem njihovih pojavljanj v času. Optimizacijo opravimo s statističnima analizama dvodimenzionalnih histogramov in največje izkustvene verjetnosti. Predstavimo tudi nov postopek za analizo hoje, ki temelji na statistikah višjih redov in je sposoben razpoznavati različne osebe in načine hoje, hkrati pa sklepati o njihovi medsebojni podobnosti. Uspešnost razvitih metod ovrednotimo z več eksperimenti. Optični interferometer uporabljamo kot posteljni in telesni senzor, meritve pa smo izvedli v nadzorovanih laboratorijskih pogojih. Sledili smo dvema protokoloma: opazovanci so mirovali ali pa so bili telesno aktivni, tako da smo dosegli spremenljiv pulz. S pospeškometri smo merili tudi parametre hoje. Potrdili smo, ali je možno samo iz pospeškov pri hoji ugotavljati identiteto opazovancev in razločevati med njihovimi različnimi načini hoje, pa tudi, kakšen vpliv imajo na hojo različne trdne podlage. Rezultati, ki smo jih dobili z ovrednotenjem eksperimentalnih podatkov, so pokazali visoko učinkovitost in točnost. Predlagani pristopi za razgradnjo optičnih interferenčnih signalov so povsem primerljivi z rezultati obstoječih metod za nemoteče spremljanje vitalnih funkcij ali pa jih celo presegajo. Podobno pokažemo tudi za postopek, ki analizira in identificira hojo.
Ključne besede: biomedicinska tehnika, obdelava signalov, sestavljeni biomedicinski signali, posteljni senzor, telesni senzor, optični senzor, interferometrija, pospeškometer, človekove vitalne funkcije, razpoznavanje srčnega utripa, razpoznavanje dihanja, analiza hoje, balistokardiogram, fonokardiogram, elektrokardiogram, filtri, časovno-frekvenčna analiza, večločljivostna analiza, indeks aktivnosti, kompenzacija konvolucijskih jeder, nevronske mreže, večmetodni pristop, največja izkustvena verjetnost, statisti
Objavljeno v DKUM: 12.04.2013; Ogledov: 2510; Prenosov: 267
Celotno besedilo (9,56 MB)