zpravodaj ČSKI - prosinec 2002 [ pdf ]
[ zaslat oznámení o přednášce ]
leden|únor|březen|duben|květen|červen|říjen|listopad|prosinec


datum: 2.12.2002 v 11:00
název: Fraktální a multifraktální analýza variability srdečního rytmu
přednášející: Pavel Smrčka (FEL ČVUT)
místo konání: FEL, 1.patro, místnost č.112 (Vyčichlova knihovna)

souhrn: (Multi)fraktální analýza variability srdečního rytmu je poměrně mladým oborem, který ještě neopustil prostředí výzkumných zpráv a odborných časopisů. V teoretické části jsem proto stručně shrnul nejzákladnější podklady, nezbytné k praktickému provedení analýzy. V textu jsou zdůrazněny historické kořeny evoluční linie jednotlivých metod. Experimentální část: Cílem pilotních experimentů bylo získání střednědobého číslicového elektrokardiogramu od pokusných osob 1) v prokazatelně čilém stavu, 2) ve stavu spánkové deprivace a 3) ve stavu alkoholové intoxikace. Všechny experimenty byly řízeny a proběhly za předem stanovených podmínek; výsledkem této fáze je 23 kompletních záznamů EKG s průměrnou délkou 80 minut. Následovalo číslicové předzpracován hrubých EKG dat ­zvýšení odstupu signál/šum, poloautomatická segmentace a extrakce signálu variability srdečního rytmu (HRV).
Fraktální analýza dat: Jádrem práce je fraktální a multifraktální analýza takto získaného HRV signálu. K parametrizaci závislosti rozložení signálu na velikosti měřítka jsem použil monofraktální DFA-estimátor, WAV-estimátor a multifraktální WTMM-estimátor. Dílčím teoretickým problémem byla detekce falešných extrémů při konstrukci stromu maxim ve vlnkovém skalogramu u WTMM-estimátoru. Navržené řešení vede na prahování v průměrovaném vlnkovém spektru; k odhadu konfidenční úrovně spektrálního pozadí používám konvenční chi-kvadrát test.
Praktické výsledky: Z výsledků analýzy vyplynuly následující poznatky:
1) HRV-signál lze považovat za multifraktální, odhady jednotlivých ukazatelů jsou kompaktní ­ k jeho popisu je tudíž možné použít příslušné fraktální deskriptory.
2) při párovém srovnání jednotlivých ukazatelů v čilém stavu a v obou sledovaných stavech extrémních je významný rozdíl mezi velikostmi některých fraktálních ukazatelů. Jev nastává u fluktuací, dlouhých řádově stovky a tisíce srdečních tepů; informace o příslušnosti k extrémním stavům tedy je v HRV-signálu obsažena, a to v pásmu růžového šumu. Nejvýraznějí je rozlišení pomocí multifraktálního ukazatele, který byl získán z rozdělovací funkce 3. řádu. Gaussovský formalismus, který operuje výhradně se statistickými momenty 2. řádu, zde tudíž vede pouze k suboptimálním výsledkům. Jednotlivé extrémní stavy navzájem ovšem použitou metodikou odlišit nelze ­ spánková deprivace i alkoholová intoxikace vede ke srovnatelným velikostem testovaných fraktálních ukazatelů.