Биомедицинские и когнитивные технологии

Определение биомаркеров речевых и ЭЭГ сигналов и исследование их взаимосвязи для экспресс-диагностики психогенных состояний

Проект поддержан РФФИ «Мой первый грант», ФГБОУ ВО ПГУ, № 16-31-00194 мол_а, 2016-17 гг.

Исполнители: Тычков А.Ю., Алимурадов А.К., Агейкин А.В.

Аннотация

Научно-технический проект направлен на проведение поисковых и эмпирических исследований способов и алгоритмов, программных и инструментальных средств обработки медицинских сигналов различной природы для определения сигнальных биомаркеров психогенных состояний у подростков (школьников), трудоспособного населения с высокой психоэмоциональной нагрузкой на человека и пожилых людей. В работе, авторами предполагается обобщить уникальный накопленный опыт в области обработки и обнаружения информативных параметров речевых, ЭКГ сигналов и флюорографических изображений для разработки новых алгоритмов и программ обнаружения и распознавания биомаркеров речевых и ЭЭГ сигналов и проведения соответствующих корреляционных исследований. В работе в сравнительном аспекте с точки зрения диагностики психогенных состояний впервые анализируется материал по структуре исследуемых сигналов в амплитудном, частотно-временном и энергетическом пространствах.

Особенностью проекта является междисциплинарный характер исследований на стыке медицинских и инженерных наук. При реализации проекта предполагается использовать синтез математических методов и алгоритмов регистрации и цифровой обработки медицинских сигналов, методы спектрального и статистического анализа, теоретические основы биоэлектрических сигналов, программирование в среде математического моделирования Matlab и графического проектирования LabView, кросс-платформенный инструментарий разработки программного обеспечения QT, а также клинические и психологические методы.

В 2016 году в рамках выполнения проекта, получены следующие результаты:

1. Проведены критические исследования современных достижений отечественной и зарубежной науки в области разработки способов и алгоритмов, инструментальных и программных средств предварительной обработки и определения сигнальных биомаркеров речевых и ЭЭГ сигналов (исследуемых сигналов).

2. Проведена систематизация и аналитическое исследование известных способов и алгоритмов, инструментальных и программных средств фильтрации, сегментации, обнаружения и распознавания сигнальных биомаркеров, отражающих психогенное состояние личности для различных возрастных и половых групп.

3. Опубликованы научные труды по теме исследований в журналах ВАК (3 статьи), в журналах, индексируемых Scopus и WoS (1 статья):

- Тычков А.Ю., Чураков П.П., Алимурадов А.К. Метод адаптивной обработки сигналов для диагностики органов речевого аппарата / Измерительная техника. - 2016. - № 5. - С. 26 – 29;

- Tychkov A.Yu., Churakov P.P. Alimuradov A.K. Adaptive Signal Processing Method for Speech Organ Diagnostics / Measurement techniques, Volume 59, Issue 5, 2016. pp. 485 - 490. DOI 10.1007/s11018-016-0994-1

- Тычков А.Ю. Применение технологии виртуального проектирования для разработки медицинских диагностических систем / Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки.  - 2016. - № 3. C. – 18-26;

- Тычков А.Ю., Ю.С. Квитка, А.К. Алимурадов, П.П. Чураков Алгоритм адаптивной субполосной фильтрации акустических эхо-сигналов на основе комплементарной множественной декомпозиции на эмпирические моды / Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль, № 4, 2016. C. – 87-90.

4. Разработана электронно-цифровая верифицированная база речевых и ЭЭГ сигналов отобранной группы здоровых пациентов и пациентов с психогенными расстройствами при различных внешних раздражителях.

5. Подготовлены документы для отправки заявки в Федеральный институт промышленной собственности на получение свидетельства о государственной регистрации базы данных «Верифицированная база данных медицинских электрических и акустических сигналов».

Задачи Проекта, которые должны быть решены в 2017 году

Тычков А.Ю. (руководитель проекта, ответственный исполнитель всех этапов работ по проекту)

Участие в разработке усовершенствованных алгоритмов предварительной обработки (фильтрации и сегментации) и определения сигнальных биомаркеров (обнаружения и распознавания) исследуемых сигналов за счет устранения недостатков известных способов и применения новых методов цифровой обработки сигналов.

Участие в исследовании разработанных алгоритмов предварительной обработки и определения сигнальных биомаркеров с использованием электронно-цифровой верифицированной базы речевых и ЭЭГ сигналов здоровых пациентов и пациентов с психогенными расстройствами.

Принятие участия в корреляционных исследованиях для изучения взаимосвязи сигнальных биомаркеров речевых и ЭЭГ сигналов у здоровых пациентов и пациентов с психогенными расстройствами.

Принятие участия в разработке способа экспесс-диагностики психогенных состояний на основе предложенных и исследованных алгоритмов предварительной обработки и определения сигнальных биомаркеров речевых и ЭЭГ сигналов.

Принятие участия в публикации четырех научных работ по результатам разработки и исследований усовершенствованных алгоритмов в журналах.

Алимурадов А.К. (исполнитель проекта)

Участие в разработке усовершенствованных алгоритмов предварительной обработки (фильтрации и сегментации) и определения сигнальных биомаркеров (обнаружения и распознавания) исследуемых сигналов за счет устранения недостатков известных способов и применения новых методов цифровой обработки сигналов.

Участие в исследовании разработанных алгоритмов предварительной обработки и определения сигнальных биомаркеров с использованием электронно-цифровой верифицированной базы речевых и ЭЭГ сигналов здоровых пациентов и пациентов с психогенными расстройствами.

Принятие участия в публикации четырех научных работ по результатам разработки и исследований усовершенствованных алгоритмов в журналах.

Агейкин А.В. (исполнитель проекта)

Принятие участия в корреляционных исследованиях для изучения взаимосвязи сигнальных биомаркеров речевых и ЭЭГ сигналов у здоровых пациентов и пациентов с психогенными расстройствами.

Принятие участия в разработке способа экспесс-диагностики психогенных состояний на основе предложенных и исследованных алгоритмов предварительной обработки и определения сигнальных биомаркеров речевых и ЭЭГ сигналов.

Краткое назначение конечной продукции

Программно-аппаратный комплекс определения важнейших показателей состояния здоровья человека с выдачей рекомендаций о здоровом образе жизни и on-line регистрацией к специалисту, для применения в государственных и частных медицинских учреждениях различного профиля; реабилитационных центрах, дома инвалидов и престарелых, оздоровительных центров; военных организациях РФ (в первую очередь: вооружённые силы, министерство внутренних дел, федеральная служба безопасности, служба внешней разведки, министерство по чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий); предприятий с высокой психоэмоциональной нагрузкой на человека; предприятий и заводы оборонной промышленности России, СНГ (в т.ч. экспорт); научно-исследовательских институтов и университетов для обучения и повышения квалификации специалистов, в исследовательских целях; физических лица (военнослужащие, люди экстремальных профессий, люди с психическими отклонениями).

Дата создания: 02.12.2016 16:01
Дата обновления: 02.12.2016 16:08