Control Systems and Computers

https://doi.org/10.15407/csc.2022.01.044

Файнзільберг Л.С. 25-річний досвід створення та впровадження інтелектуальних інформаційних технологій оброблення біометричних сигналів складної форми. Control Systems and Computers. 2022. № 1.  C. 44-63

УДК 616.12-07

Л.С. ФАЙНЗІЛЬБЕРГ, доктор технічних наук, професор, головний науковий співробітник, Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій та систем НАН та МОН України, 03187, м. Київ, просп. Академіка Глушкова, 40, Україна, fainzilberg@gmail.com

25-РІЧНИЙ ДОСВІД СТВОРЕННЯ ТА ВПРОВАДЖЕННЯ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНИХ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ОБРОБЛЕННЯ БІОМЕДИЧНИХ СИГНАЛІВ СКЛАДНОЇ ФОРМИ

Представлено результати фундаментальних та прикладних досліджень, які забезпечили створення інтелектуальних інформаційних технологій аналізу та інтерпретації біомедичних сигналів складної форми, зокрема, методу фазаграфії для оброблення ЕКГ. В основу технології покладено генеративну модель породження штучного сигналу в умовах внутрішніх та зовнішніх спотворень. Надано інформацію про базові обчислювальні процедури та технічні засоби, які забезпечили формування інформаційних продуктів. Представлено результати успішного впровадження комплексу ФАЗАГРАФ^® у різних сферах застосування.

Завантажити повний текст в PDF (українською).

Ключові слова: інформаційна технологія, ЕКГ, обчислювальний алгоритм, фазові траєкторії сигналу.

1. Файнзильберг Л. С. Информационные технологии обработки сигналов сложной формы. Теория и практика. Киев : Наукова Думка, 2008. 333 с.
2. Гриценко В. И., Файнзильберг Л. С. Интеллектуальные информационные технологии в цифровой медицине на примере фазаграфии. Киев : Наукова Думка, 2019. 423 с.
3. Поспелов Д. А. Когнитивная графика – окно в новый мир. Программные продукты и системы. 1992. С.4–6.
4. Файнзильберг Л. С. Основы фазаграфии. Киев : Освита Украины, 2017. 264 с.
5. Файнзильберг Л. С. Компьютерная диагностика по фазовому портрету электрокардиограммы. Киев : Освита Украины, 2013. 192 с.
6. Fainzilberg L. S., Potapova T. P. Computer Analysis and Recognition of Cognitive Phase Space Electro-Сardio Graphic Image. CAIP’95: Proceeding of the 6th International Conference on Computer Analysis of Images and Patterns. Prague (Czech Republic). P. 668–673.
7. Biel L., Pettersson O., Philipson L., Wide P. ECG Analysis: a New Approach in Human Identification. IEEE Trans. on Instrumentation and Measurement. 2001. 50 (3). P. 808–812. DOI: 1109/19.930458.
8. Israel S. A., Irvine J. M., Cheng A., Wiederhold M. D. ECG to Identify Individuals. Pattern Recognition. 2005. 38 (1). P. 133–142. DOI: 1016/j.patcog.2004.05.014.
9. Wtibbeler G., Stavridis M., Kreiseler D., Bousseljot R. D., Elster C. Verification of Humans using the Electrocardiogram. Pattern Recognition Letters. 2007. 28 (10). P. 1172– DOI: https://doi.org/10.1016/j.patrec.2007.01.014.
10. Boumbarov O., Velchev Y., Sokolov S. ECG Personal Identification in Subspaces using Radial Basis Neural Networks. IEEE Int. Workshop on Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems. 2009. P. 446– DOI: 10.1109/IDAACS.2009.5342942.
11. Odinaka I., Lai. P.-H., Kaplan A., O’Sullivan J., Sirevaag E., Kristjansson S., Sheffield A., Rohrbaugh J. ECG Biometrics: A Robust Short-time Frequency Analysis. IEEE International Workshop on Information Forensics and Security. 2010. P. 1–6.
12. Poree F., Gallix A. Carrault Biometric Identification of Individuals based on the ECG. Which conditions? Computing in Cardiology. 2011. 38. P. 761–
13. Noureddine B., Amine N. A., Régis F., Fethi B. R. ECG based Human Authentication using Wavelets and Random Forests. International Journal on Cryptography and Information Security (IJCIS). 2012. 2 (2). P. 1–
14. Singh Y. N., Singh S. K. Evaluation of Electrocardiogram for Biometric Authentication. Journal of Information Security. 2012. 3. P. 39– DOI: 10.4236/jis.2012.31005.
15. Tseng K-K., Fu L., Liu L., Lee D., Wang C., Li L. Human identification with electrocardiogram. Interprise Information Systems. 2018. 12. P. 798– DOI: https://doi.org/10.1080/17517575.2018.1450526.
16. Hamza S, Yassine BenAyed Svm for human identification using the ECG signal. Procedia Computer Science. 2020. 176. P. 430–439. DOI: https://doi.org/10.1016/j.procs.2020.08.044.
17. Файнзильберг Л. С., Семергей Н. А. Индивидуальные особенности фазового портрета ЭКГ как средство идентификации личности. Автоматика-2005: Матеріали 12-ї міжнародної конференції з автоматичного управління, м. Харків, 30 травня – 3 червня 2005 р. : в 3-х т. Харків : Вид-во НТУ «ХПИ», 2005. Т.1. С. 99.
18. Файнзільберг Л. С., Корчинська З. А., Семергей М. О. Програмно-технічний комплекс для дослідження нового методу біометричної ідентифікації особистості за фазовим портретом ЕКГ. Криміналістичний вісник. 2015. 1 (23). С. 63–71.
19. Нікітчук Т. М. Метод фазової площини як спосіб дослідження стану серцево-судинної системи на основі аналізу пульсової хвилі. Вісник Національного технічного університету України «КПІ». Серія Радіотехніка. Радіоапаратобудування. 2012. 48. С. 179–185.
20. Куценко Л. М., Балтаєва Г. Ю. Геометричне моделювання електрокардіограм з метою діагностики захворювань серця. Сучасні проблеми моделювання. 2014. 3. С. 78–86.
21. Логов А. Б., Замараев Р. Ю. Метод информационно-фазовых диаграмм для оценки функционального состояния cердечно-сосудистой системы. Cистемный анализ и управление в биомедицинских системах. 2016. 15 (5). С. 310–314.
22. Dori G., Denekamp Y., Fishman S., Roisenthal A., Lewis B. S. Evaluation of the Phase-plane ECG as Technique for Detecting Acute Coronary Occlusion. International Journal of Cardiology. 2002. 84. P. 161–170.
23. Plesnik E., Milenković J., Malgina O., Zajc M., Tasič J. F. Določanje Značilk in Klasifikacija Signalov EKG na Osnovi Zaznavanja Točk R v Faznem Prostoru. ERK-2010: Devetnajsta Mednarodna Elektrotehniška in Računalniška Konferenca (20–22 September 2010, Portorož, Slovenija). 2010. Zv. B. S. 323–326.
24. Файнзильберг Л. С. Имитационные модели порождения искусственных электрокардиограмм в условиях внутренних и внешних возмущений. Journal of Qafgaz University. Маthемаtics and Computer Science. 2012. 34. С. 92–104.
25. Шилинскайте З. И. Дифференцирование электрической активности сердца. Кардиология. 1965. 3. С. 67–72.
26. Карамов К. С., Базиян Ж. А., Алехин К. П. К диагностике свежих очаговых поражений миокарда. Кардиология. 1978. 10. С. 109–112.
27. Халфен Э. Ш, Сулковская Л. С. Клиническое значение исследования скоростных показателей зубца T ЭКГ. Кардиология. 1986. 6. С. 60–62.
28. ВолковаЭ. Г., Калаев О. Ф., Ковынев А. Р. Диагностические возможности первой производной ЭКГ в оценке состояния коронарной артерии у больных ишемической болезнью сердца. Терапевтический архив. 1990. 3. С. 35–38.
29. Ахметшин А. М., Ахметшин К. А. Информационные возможности анализа и отображения электрокардиограммы в базисах сингулярного разложения вложенных векторов. Клиническая информатика и телемедицина. 2011. 7 (8). С. 58–64.
30. Файнзильберг Л. С. Эффективная процедура подавления сосредоточенных гармонических помех при цифровой обработке сигналов сложной формы. Управляющие системы и машины. 2008. 4. С. 49–57, 67.
31. Файнзильберг Л. С. Адаптивное сглаживание шумов в информационных технологиях обработки физиологических сигналов. Математичні машини і системи. 2002. 3. С. 96–104.
32. Fainzilberg L., Lerche D. Computer-aided technology of cardio inflammatory disturbance analysis based on phase space cognitive ECG. Final report to the project no 01 KX 96115/1. Transform program. End of project : November, 1999. URL: http://www.worldcat.org/search?q=no:247734709.
33. Файнзильберг Л. С., Клубова А. Ф., Стаднюк Л. А., Чайковский И. А., Лерхе Дитмар. Новый метод анализа ЭКГ больных ревматоидным артритом. Український ревматологічний журнал. 2001. 2. С. 48–51.
34. Дячук Д. Д., Гриценко В. І., Файнзільберг Л. С., Кравченко А. М. та ін. Застосування методу фазаграфії при проведенні скринінгу ішемічної хвороби серця. Методичні рекомендації МОЗ України № 163.16/13.17. Київ : Український центр наукової медичної інформації і патентно-ліцензійної роботи, 2017. 32 с.
35. Файнзильберг Л. С., Сорока Т. В. Мобильные приложения для виртуального взаимодействия врача и пациента при дистанционном мониторинге сердечной деятельности. Кибернетика и вычислительная техника. 2016. C. 8–24.
36. Файнзильберг Л. С. Компьютерный анализ и интерпретация электрокардиограмм в фазовом пространстве. System Research & Information Technologies. Системні дослідження та інформаційні технології. 2004. 1. С. 32–46.
37. Гриценко В. И., Файнзильберг Л. С. Компьютерная диагностика по сигналам сложной формы в условиях внутренних и внешних возмущений. Доповіді Національної академии наук України. 2013. 12. С. 36–44.
38. Файнзильберг Л. С., Минина Е. Н. Исследование диагностической ценности угла ориентации фазового портрета одноканальной ЭКГ как индикатора функционального состояния миокарда. Клиническая информатика и телемедицина. 2013. 9 (10). С. 33–42.
39. Файнзильберг Л. С., Минина Е. Н. Оценка функционального состояния сердечно-сосудистой системы по величине разброса фазовых траекторий одноканальной ЭКГ. Кибернетика и вычислительная техника. 2014. 175. С. 5–19, 88.
40. Файнзильберг Л. С. Новая информационная технология обработки ЭКГ для выявления ишемической болезни сердца при массовых обследованиях населения. Управляющие системы и машины. 2005. 3. С. 63–71.
41. Файнзильберг Л. С. Математические методы оценки полезности диагностических признаков. Киев : Освита Украины, 2010. 152с.
42. Чайковський І. А., Нещерет О. П., Файнзільберг Л. С., Ровенец Р. А., Мойбенко О. О. Дослідження функції серця при ішемії міокарда за допомогою нового методу обробки електрокардіограми. Фізіологічний журнал. 2008. 54 (6). С. 42–48.
43. Fainzilberg L. S. New Approaches to the Analysis and Interpretation of the Shape of Cyclic Signals. Cybernetics and Systems Analysis. 2020. 56 (4). P. 665–67 DOI: https://doi.org/10.1007/s10559-020-00283-0.
44. Fainzilberg L., Orikhovskа K., Vakhovskyi I. Analysis of Subtle Changes in Biomedical Signals Based on Entropy Phase Portrait. Биомедицинская инженерия и электроника. 2017. C. 44–66. DOI: 10.6084/m9.figshare.5230339.
45. Спосіб діагностики ризику наявності серцево-судинного захворювання за електрокардіограмою : пат. 122633 Україна. 2021 р., Бюл. № 42.
46. Файнзильберг Л. С. Оценка эффективности применения информационной технологии ФАЗАГРАФ^® по данным независимых исследований. Управляющие системы и машины. 2014. 2. С. 84–92.
47. Файнзильберг Л. С. Интеллектуальные средства цифровой медицины для домашнего применения. Клиническая информатика и телемедицина. 2020. 15 (16). С. 45–56. DOI: https://doi.org/10.31071/kit2020.16.03.
48. Fainzilberg L. S. Expanding of intellectual possibilities of digital tonometers for home using. Control Systems and Computers. 2020. 1. P. 60–70. DOI: https://doi.org/10.15407/csc.2020.01.060.
49. Fainzilberg L. S., Solovey S. R. Self-learning information technology for detecting respiratory disorders in home conditions. Cybernetics and computer engineering. 2021. 2 (204). P. 64–83. DOI: https://doi.org/10.15407/kvt204.02.064.

Надійшла 01.02.2022