1.4 Информационная ценность биологических сигналов, как источников данных об организме
Информационное единство внутриорганизменных связей дает основание использовать многие биологические сигналы организма, как отражение тех или иных реакций, для интегрального суждения не только о состоянии конкретного органа, являющегося источником данного сигнала, но и о состоянии иных органов и систем, и организма, как целого.
В биологии и медицине большинство методов исследований направлены на оценку тех или иных реакций или биологических сигналов. Ряд методов может быть использован для выявления заболеваний в режиме скрининга. В качестве примеров достаточно привести работы, посвященные изучению квантовых характеристик клеток, собственной люминесценции живых тканей, генетических структур клеток, диагностика по Фолю, иридодиагностика, тепловидение и т.д. Подобные примеры можно было бы продолжить, однако вопросы клинического применения этих и иных способов ограничены, прежде всего, узко направленным спектром выявляемой информации и, в большинстве случаев, невозможностью интегрального суждения о состоянии макроорганизма.
Среди множества биосигналов, выявляемых в клинико-диагностической практике, особое внимание привлекают кардиосигналы не только потому, что они наиболее доступны для информационно-математического анализа, но и в связи с тем, что сложились представления о сердечно-сосудистой системе, как индикаторе адаптационных реакций организма и состояния вегетативной нервной системы.
Применение математического анализа сердечного ритма (кардиоритмографии) и комплексной оценки сердечно-сосудистой системы (включая характеристики пульса, сердечного ритма, артериального давления, минутного объема, гомеостаза и т.д.) на практике доказало свою эффективность и перспективность для донозологической диагностики заболеваний, в том числе при проведении массовых обследований населения. В этом отношении уместно вспомнить, что еще древние китайские врачи, оценивая особенности пульса пациентов, диагностировали многие соматические заболевания. Поэтому сердце и сердечно-сосудистая система (в отличие от традиционного - анатомо-физиологического, понимания их функций) составляют мощный информационный канал, несущий значительный объем информации, первичным источником которой могут быть все без исключения органы и системы организма.
Известно, что оценка сердечного ритма и тонуса ВНС по Р.М. Баевскому позволяет судить: об удовлетворительной адаптации организма; о функциональном напряжении механизмов адаптации; о неудовлетворительном состоянии процессов адаптации с уменьшением функциональных резервов; о срыве адаптации с истощением функциональных резервов. Нетрудно убедиться, что варианты дисадаптации организма могут иметь связь с патогенетическими механизмами многих патологических синдромов и заболеваний (и не только сердечно-сосудистых).
Разработка данного направления позволила подойти к пониманию того, что амплитудно-частотные характеристики и ритмы кардиосигналов могут нести закодированную диагностическую информацию о конкретных патологических состояниях, синдромах и заболеваниях как на клинической, так и доклинической стадиях развития патологии. Это положение создало возможности выделения информационно-кодовых признаков как нормы, так и будущей патологии. Подробный анализ кардиосигнала совместно с физиологическими показателями дает возможность обнаружить наличие и, прежде всего, предрасположение к тому или иному заболеванию. По этой причине столь важно, чтобы процесс регистрации физиологического сигнала, последующая его передача (т.е. неизбежное сопутствующее преобразование) и анализ были произведены наиболее щадящими и сохранными методами по отношению к входному сигналу независимо от его типа и формы - ведь количество физиологических показателей человека и животных чрезвычайно велико и с развитием биологической науки общее число физиологических, биохимических, биофизических показателей, как и количество биомедицинских параметров ускоренно возрастает. В табл. 1 [1] представлены основные физиологические показатели, подлежащие первичному преобразованию или приему до ввода в измерительно-информационные системы.
Таблица 1. Основные физиологические показатели, подлежащие первичному преобразованию.
Физиологические показатели |
Диапазон частот, Гц |
Величина биосигнала, мкВ |
Вид приемного устройства |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Электрокардиосигнал (ЭКС) Фонокардиография (ФКГ) Электрокимография (ЭКИ) Баллистокардиография (БКГ) Динамокардиография (ДКГ) Реокардиография (РКГ) Ультрозвуковая кардиография (УКГ) Ультрозвуковая вальвулокардиография (УВГД) Пульсовая осцилляция при регистрации артериального давления (АД) Регистрация АД по тонам Короткова Регистрация АД прямым методом Регистрация венозного давления прямым методом (ФД) Флебография (венный пульс) Объемная скорость крово-тока |
0,3 - 300 20-1000 1-10 0,1-30 0,1-30 0,3-30 0,5 - 10 0,5 - 10 0,3 - 10 0,3 - 10 0,1 - 20 |
300 - 3000 100-1000 500-2000 100 - 104 100 - 104 100 - 2000 104 - 105 |
Электроды Датчики Датчики Датчики Датчики Электроды Датчики Датчики Датчики Датчики Датчики |
|
Линейная скорость кровотока Температура крови в полости сердца и сосудах Температура кожного покрова Температура в полости пищевода и желудка Электроэнцефалограмма Альфа-ритм Бета-ритм Гамма-ритм Дельта-ритм Тета-ритм Электромиограмма (ЭМГ) Электронистагмограмма Элекроокулограмма (ЭОГ) Пневмограмма (ПГ) Объемная сфигмограмма Электроплетизмограмма Импедансная плетизмография Электроретигография Внутриглазное давление Легочная вентиляция Кожно-гальванический рефлекс (КГР) По Тарханову По Фере Перемещение кожного по-крова Контактное давление Вибрационное смещение Вибрационная скорость Вибрационное ускорение Статическое давление мор-ской воды при движении животных Перемещение кожного по-крова морских животных при движении Скоростной напор в погра-ничном слое при движении морских животных |
0,1 - 20 8-13 14-35 30-80 0,5-3 4-7 0,1-1000 3-7 0,1-3 0,1-10 0,3-30 0,3-30 0-10 0,1-20 0,1-200 0,1-10 0,1-10 0,5-100 5-1000 5-1000 5-100 до 50 1-500 до 500 |
104 - 105 100 - 5000 100 - 5000 100-1000 20-100 5-30 2-10 10-80 20 и более 20-3000 20-100 20-200 20-100 20-100 30-400 100-10000 100-50000 100-2000 100-104 100-104 зависит от типа ДБИ 100-104 100-104 100-104 |
То же Катетерные датчики Датчики Датчики Электроды Датчики Датчики Датчики Датчики Датчики Датчики Датчики Датчики-электроды Датчики Датчики Датчики Датчики Датчики Датчики Датчики для гидробиони-ческих исследова-ний |
- Введение
- Глава 1. Информационная организация структур организма
- 1.1 Общие представления об информационной организации структур организма
- 1.2 Клиническая информатика как инструмент для анализа состояния организма
- 1.3 Основные требования к информационным диагностическим системам
- 1.4 Информационная ценность биологических сигналов, как источников данных об организме
- 1.5 Принципы передачи регистрируемой физиологической информации от биообъекта к средствам обработки
- Выводы по главе 2
- Выводы по главе 3
- Выводы по главе 5
- Выводы по главе 1
- Выводы по главе 2
- Глава 10 применение вейвлет-преобразования для сжатия изображения
- 10.1.1. Выбор вейвлетов для сжатия изображения
- 10.6. Современные направления исследований
- 4.7Шифрование, кодирование и сжатие информации
- 7.3. Применение вейвлет-преобразований для сжатия изображения
- 5.1.2. Принципы сжатия изображений
- Сжатие видеоинформации на основе вейвлетов
- 26)Шифрование, кодирование и сжатие информации
- 4.3 Вейвлет-преобразования