Імітаційне моделювання добового пульсового сигналу для задачі верифікації алгоритмів роботи систем довготривалого моніторингу

Анотація

Розроблено імітаційну модель добового пульсового сигналу людини на основі його математичної моделі у вигляді періодично подовжених сум двох функцій нормального розподілу із експоненціальним затуханням. На відміну від існуючих ця модель враховує випадковість, яка виникає в результаті впливу внутрішніх та зовнішніх завад, періодичність пов’язану з природою породження пульсового сигналу, зміну фази коливання як результат зміни жорсткості судин, величину амплітуд прямої та відбитої хвиль кровонаповнення судин людини й структуру доби (тобто зміну функціонування серцево-судинної системи та мозку людини впродовж доби). Імітаційна модель дає можливість за відомими медичними параметрами моделювати добові пульсові сигнали патологій і норми для задачі верифікації методів опрацювання таких сигналів у системах довготривалого моніторингу. Це є важливим при своєчасному діагностування стану судин людини задля коректності лікування та профілактики захворювань. На базі імітаційної моделі розроблено алгоритми опрацювання добового пульсового сигналу та відповідне програмне забезпечення із графічним інтерфейсом користувача у середовищі Matlab. Вхідними даними для моделювання таких сигналів є величини їх амплітуд, моментів часу максимального кровонаповнення та ряд інших параметрів, характерних для прямої та відбитої хвиль пульсового сигналу, а також кількість стадій доби та їх тривалості. Здійснено процедуру тестування розробленого програмного забезпечення для моделювання добових пульсових сигналів. Установлено, що отримані імітовані реалізації добових пульсових сигналів забезпечують повне відтворення форми експериментальних сигналів за часовими та амплітудними параметрами прямої та відбитої хвиль. Це дає підстави стверджувати, що розроблена імітаційна модель придатна для використання у системах довготривалого моніторингу.