Розробка імітаційної моделі фотоплетизмографічного сигналу при психоемоційному стресі
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.227001Ключові слова:
гармонічна функція, імітаційна модель, періодичний сигнал, психоемоційний стрес, фотоплетизмографічний сигналАнотація
Розроблено імітаційну модель фотоплетизмографічного сигналу при психоемоційному стресі із врахуванням природи сигналів біологічного походження та стадій перебігу стрес-реакції. Основою методу побудови імітаційної моделі є відтворення форми та кодуючих точок сигналу із врахуванням кривої перебігу стрес-реакції шляхом використання гармонічних функцій на характерних часових інтервалах. Застосування імітаційної моделі фотоплетизмографічного сигналу при психоемоційному стресі із наперед відомими параметрами дає змогу здійснювати валідацію методів та алгоритмів опрацювання таких даних. Встановлено, що в процесі імітаційного моделювання потрібно враховувати періодичність сигналу, наявність випадкової складової та криву перебігу стрес-реакції при психоемоційному стресі. Це призводить до ускладнення алгоритму моделювання сигналу. Проте використання імітаційної моделі із змінними вхідними параметрами, дозволяє відтворювати сигнал із акцентом на етапи перебігу стрес-реакції. Однією із особливостей запропонованої імітаційної моделі є можливість відтворення сигналу за кодуючими точками по амплітуді та часових інтервалах із використанням гармонічних функцій. Відносна похибка для розкиду амплітуди такої моделі та експериментальних даних складає 3,97 %, а для періоду – 3,41 %. Розрахунок t-критерію Стьюдента показав, що різниця є статистично незначущою: p=0,296 – для амплітуди та p=0,275 – для періоду. Це свідчить, що імітаційна модель враховує основні характеристики фотоплетизмографічного сигналу при психоемоційному стресі: періодичність, випадкову складову та криву перебігу стрес-реакції. Використання запропонованої імітаційної моделі є адекватним способом оцінки методів та алгоритмів аналізу стану серцево-судинної системи при психоемоційному стресі
Посилання
- Burgonskyi, V., Вurgonskaya, S. (2014). Changes in stress as a prerequisite for psychosomatic disorders dental patients. Sovremennaya stomatologiya, 4, 13–20.
- Dem'yanenko, C. A., Avdonina, L. I., Boyko, V. V. (2004). Kardiomonitoring pri razlichenii boyazni i straha i prinyatii resheniya o premedikatsii na stomatologicheskom prieme. Institut ctomatologii, 3 (24), 8–12. Available at: https://instom.spb.ru/catalog/article/8594/?view=pdf
- Demyanenko, S. A. (2014). Psycho-emotional stress of hypertensive reaction to dental reception. Vyatskiy meditsinskiy vestnik, 3-4, 53–56. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/psihoemotsionalnoe-napryazhenie-v-razvitii-gipertenzivnyh-reaktsiy-na-stomatologicheskom-prieme/viewer
- Vagner, V. D., Nimaev, B. Ts. (2005). Kontseptual'nye osnovy dal'neyshego razvitiya obschey (semeynoy) praktiki v stomatologii. Institut stomatologii, 4, 20–21. Available at: https://instom.spb.ru/catalog/article/8762/?view=pdf
- Mintser, O. P. (Ed.) (2011). Suchasni metody i zasoby dlia vyznachennia i diahnostuvannia emotsiynoho stresu. Vinnytsia: VNTU, 228. Available at: http://dspace.wunu.edu.ua/jspui/bitstream/316497/2138/1/Monografiya_Syergyeyeva.pdf
- Moraes, J., Rocha, M., Vasconcelos, G., Vasconcelos Filho, J., de Albuquerque, V., Alexandria, A. (2018). Advances in Photopletysmography Signal Analysis for Biomedical Applications. Sensors, 18 (6), 1894. doi: https://doi.org/10.3390/s18061894
- Tkachenko, P. I., Lokhmatova, N. M., Byеlokon, S. A., Dobroskok, V. A. (2017). The intensity of emotional tension in children with cleft palate in response to situational stress. Ukrainskyi stomatolohichnyi almanakh, 1, 75–78. Available at: http://elib.umsa.edu.ua/jspui/bitstream/umsa/10292/1/Vyrazhenist_psykhoemotsiinoho_napruzhennia.pdf
- Moshkevich, V. S. (1970). Fotopletizmografiya (Apparatura i metody issledovaniya). Moscow: Meditsina, 208. Available at: https://www.twirpx.com/file/1537026
- Akulov, V. A. (2006). Model' pul'sovoy volny i ee realizatsiya v srede Excel. Proceedings of the Third All-Russian Scientific Conference. P. 4, Matem. Mod. Kraev. Zadachi. Samara, 13–16. Available at: http://www.mathnet.ru/links/7fb61787446959c52d59306ab30dee10/mmkz693.pdf
- Samkov, C. B., Chernenko, A. I. (2006). Sverhshirokopolosnyy radar dlya izmereniya parametrov serdechno-sosudistoy sistemy cheloveka pri fizicheskih nagruzkah. II Vseros. nauchnaya konf.-seminar. Murom, 475–479.
- Gnilitskyy, V. V., Muzhitska, N. V. (2010). Refinement of the harmonic model of pulse wave for the express-diagnosis of pulsogram. Visnyk ZhDTU. Seriya "Tekhnichni nauky", 4 (55), 28–38.
- Wu, H.-T., Wu, H.-K., Wang, C.-L., Yang, Y.-L., Wu, W.-H., Tsai, T.-H., Chang, H.-H. (2016). Modeling the Pulse Signal by Wave-Shape Function and Analyzing by Synchrosqueezing Transform. PLOS ONE, 11 (6), e0157135. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0157135
- Hvostivska, L. V., Oksukhivska, H. M., Hvostivskyy, M. O., Shadrina, H. M. (2019). Imitation Modeling of the Daily Pulse Signal for Long-Term Monitoring Systems. Visnyk NTUU KPI Seriia - Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia, 77, 66–73. doi: https://doi.org/10.20535/radap.2019.77.66-73
- Trigranyan, R. A. (1988). Stress i ego znachenie dlya organizma. Moscow: Nauka, 175.
- Kokun, O. M., Ahaiev, N. A., Pishko, I. O., Lozinska, N. S. (2015). Osnovy psykholohichnoi dopomohy viyskovosluzhbovtsiam v umovakh boiovykh diy. Kyiv: NDTs HP ZSU, 170. Available at: https://lib.iitta.gov.ua/11222/1/%D0%9F%D0%BE%D1%81%D1%96%D0%B1%D0%BD%D0%B8%D0%BA_2015.pdf
- Wawrzyniak, A. J., Dilsizian, V., Krantz, D. S., Harris, K. M., Smith, M. F., Shankovich, A. et. al. (2015). High Concordance Between Mental Stress-Induced and Adenosine-Induced Myocardial Ischemia Assessed Using SPECT in Heart Failure Patients: Hemodynamic and Biomarker Correlates. Journal of Nuclear Medicine, 56 (10), 1527–1533. doi: https://doi.org/10.2967/jnumed.115.157990
- Shevchenko, V. V., Osadchiy, A. V., Esipenko, E. S. (2012). Sposob vydeleniya informativnyh parametrov fotopletizmosignala dlya opredeleniya sistemnyh reaktsiy na MLT. Sovremennye nauchnye issledovaniya i innovatsii, 5. Available at: http://web.snauka.ru/issues/2012/05/12640
- Hvostivska, L. V. (2016). The human vascular pulse signal imitation model. Herald of Khmelnytskyi national university. Technical sciences, 2, 94–100. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Vchnu_tekh_2016_2_18
- Teng, Y., Ge, L., Chou, Y. (2018). A Novel Abnormal Segments Detection Method for Photopletysmography Signal. 2018 37th Chinese Control Conference (CCC). doi: https://doi.org/10.23919/chicc.2018.8483815
- Takazawa, K., Tanaka, N., Fujita, M., Matsuoka, O., Saiki, T., Aikawa, M. et. al. (1998). Assessment of Vasoactive Agents and Vascular Aging by the Second Derivative of Photoplethysmogram Waveform. Hypertension, 32 (2), 365–370. doi: https://doi.org/10.1161/01.hyp.32.2.365
- Askarian, B., Jung, K., Chong, J. W. (2019). Monitoring of Heart Rate from Photoplethysmographic Signals Using a Samsung Galaxy Note8 in Underwater Environments. Sensors, 19 (13), 2846. doi: https://doi.org/10.3390/s19132846
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Евгения Богдановна Яворская, Оксана Ивановна Стрембицкая, Михаил Алексеевич Стрембицкий, Ирина Михайловна Панькив
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
