6 часа назад
7
Ученые Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета (СПбГЭТУ) "ЛЭТИ" создали генератор искусственной электрокардиограммы (ЭКГ), который способен имитировать естественный ритм сердца. Разработка важна для калибровки кардиографов и обучения медицинского персонала, сообщили ТАСС в пресс-службе вуза.
ЭКГ - это графическое изображение электрической активности сердца, по которой врачи выявляют признаки, указывающие на различные проблемы. Технология создания искусственной ЭКГ напоминает биологические сигналы и может изменять свою форму и характеристики по желанию оператора. Эти сигналы необходимы для калибровки кардиографов, обучения медперсонала, а также для обучения систем искусственного интеллекта. Однако наиболее известная сегодня модель для имитации сигнала ЭКГ имеет существенный недостаток - сгенерированным ею сигналам ЭКГ не свойственна естественная изменчивость сердечного ритма.
По данным пресс-службы, в используемой сегодня модели вариации ритма вводятся искусственно с помощью генератора случайных чисел, который изменяет параметры модели в соответствии с заранее заложенной программой, что ограничивает ее применение в таких приложениях, как фильтрация сигнала ЭКГ от шума и машинное обучение. По этой причине востребованы новые динамические модели, способные генерировать искусственную ЭКГ, схожую с реальной.
Модель для генерации искусственной ЭКГ работает на основе гармонического осциллятора - системы, способной совершать гармонические колебания. Визуально процесс ее работы можно представить в виде цилиндра, на который наматывается веревка. В этой модели есть определенный цикл, который всегда одинаковый, но при сравнении с реальными данными можно заметить, что пики не совпадают с теми пиками, что сгенерированы моделью. Это происходит по той причине, что у реальных данных период может быть разным и они не укладываются идеально в круг одного диаметра. Чтобы исправить этот недостаток, параметры такой модели периодически меняются, следуя заранее заложенной программе.
Как сообщили в пресс-службе, для решения этой проблемы ученые ЛЭТИ добавили в модель генератор хаоса. Это внедрение со временем вносит небольшие изменения в параметры сигнала подобно тому, как работает генератор случайных чисел. При этом модернизированная модель работает в паре с алгоритмом для удаления нежелательных помех и может адаптироваться под входной сигнал за счет своей естественной вариативности.
Исследователи сравнили полученную с помощью новой модели искусственную ЭКГ с 90 образцами реальных записей. Результаты испытаний модели продемонстрировали ее эффективность в воспроизведении ключевых особенностей данных ЭКГ реального пациента.
