Введение к работе
'. . ;' Актуальность темы. Существующие пакеты прикладных программ /ГОП/ в большинство случаев не позволяют выявлять и анализировать тонкие эффекты в изучаемых явлениях и вынуждают исследователя неоправданно упрощать исходную постановку задачи. Применение излишне строгих и мощных методов анализа данных приводит к повышению уровня абстракции получаемых моделей и становится не-"приемлемым для исследователя медико-биологического объекта ДїБО/.
Практическое использование непараметрического критерия Вилкоксона /ШСВ/ в АРМах медико-биологического профиля имезт ряд" 'особенностей. Одно из них связано с наличием в.реальных системах регистрации параметров МБО шумов измерителей и преобразователей," несогласованности первичных датчиков и параметров МБ0-, сбоев функционирования измерительной и регистрирующей аппаратуры.
В этой связи создание методов автоматической классификация и распознавания состояний МБО, обеспечивающих обработку данных эксперимента по совокупности регистрируемых парги.1вт.ров и допускающих оодеряательную интерпретацию получаемых результатов, оценку лх статистической достоверности, является актуальной научной задачей.
Работа выполнена з рамках целевой комплексной программы, а также в соответствия с основными научными направлениями Воронежского государственного технического'университета и Воронежской государственной мєі.ишпюкой Академии "Биомедкибернетика, компьютеризация, в медюшне".
Цель и задачи исследования. Целью исследования является разработка методов, алгоритмов, моделей и методик, обеспечиваю-; тих повышение эффективности распознавания, классификации и определения состояний ыедию-биологическгос объектов, обеспечивающих 'повышение обоснованности и достоверности практических выводов и рекомендаций по результатам медико-биологических экспериментов. Исходя из цели работы определены следующие задачи исследования:
создание автоматизированного рабочего ьеста для исследования показателей здоровья коллективов - спортсменов, предприятий, учебных заведений, для повышения эффективности научно-исследовательской работы в области медашны и биологии;
разработать .для практического использования в составе автоматизированного рабочего места обработки данных медико-биологичэ --свах экспериментов модификаций непараметрическбго критерия Вил-
,2
коксона, предложенного в качестве основы решающего правила алгоритмов классификации и распознавания;
провести оценку эффективности непараметрического критерия Вил- ' коксона в автоматизированной обработке медико-биологических данных;
разработать алгоритм автоматической классификации состояний ме дико-биологических объектов по выборкам измерений их параметров; разработать алгоритм контроля однородности групп медико-биологических объектов по совокупности качественных и количественных признаков;
разработать программы, реализующие модифицированный непарамет
рический критерий Вилкокоона для обработки медико-биологических
данных. ". /':;.';
Методы исследования. В работе используются аппарат математической статистики и теории вероятностей, метода теории планирования экспериментов, теории обучения и самообучения классификации и распознавания, математическое моделирование на ЭВМ;
Научная новизна. Разработана модификация статиотйки непара*-
метрического критерия Вилкоксона, отличающаяся тем, что ее вычис
лительная и временная сложность не зависит от объемов сравнивае
мых выборок, распространяется на задачи оценки разделяющих
свойств признаков; ^
предложены варианты обобщения статистики неяараметричеокого критерия Вилкоксона для многомерных выборок с коррелированными компонентами, позволяющие повысить быстродействия вычислительных процедур и економить память ЭВМ при реализации статистики крите^ рия;
предложена дихотомическая схема разбиения описаний исходно*
го множества медико-биологических объектов, обеспечивающая их ав
томатическую классификацию и последующее распознавание, позволяю
щая решать задачу автоматической классификации объектов на не за
данное число классов; "'.
разработан алгоритм автоматической классификации, обеспечи
вающий обработку из совокупностей произвольной длины,? при после
довательном их предъявлении совмещает в рамках одной и той же
реализующей его программы режимы самообучения Ж с Лучения но ука
заниям о эратора исследователя; v "
разработан алгоритм оценки однородности груші медико-биологических объектов, позволяющий учитывать признаки различного ха-ра;г :а в рамках одной вычислительной пррпедуры, автоматически а цап, :>у»чцейся к уолот«м< проведения мед, "..о- биологического
вкбпёрймента. '.-.
Практическая ценность и реализация результатов. Практическая ценность полученных в диссертации результатов заключается в следующем:
для использования в АРМ и обработки данных медико-биологических экспериментов /МБЭ/ предложены статистические методы,гарантирующие статистическую достоверность результатов обработки на длинах выборок данных, в несколько раз меньших, определяемых в соответствии с теоремой Чебышева и центральной предельной тео-ремой^т.е. нереальных для практически имеющих место условии МБЭ;
модифицированные варианты НКВ ориентированы на условия оперативного получения результатов на ПЭВМ при ограничениях на время обработки и емкость памяти ПЭВМ;
разработанный пакет прикладных программ является интегрированной самодокументированной системой, ориентированной на массовое применение пользователем, не .имеющим специальной подготовки в области щюграммирования для обработки данных МБЭ, имеет средства ведения общих и индивидуальных баз данных;
программа, реализующая разработанные в диссертации и другие соп;Т5твущие процедуры^используется при выполнении плаковых научно-исследовательских работ по тематике ЦНМ ВГМА, в учебном процессе кафефэн медицинской и биологической физики ВШк, а также но программам подготовки аспирантов и соискателей.
Результаты диссертационных исследованийапробированы на эк-. сперимент'адьном ъ клиническом материале з хирургии, кардиологии, стоматологии,-акутёрстп'а *'. геоэкологии, патологической физиологии, патологической анатомии, физиологии спорта. Алгоритм автоматической классификации МБО и их состояний отмечен дипломом на Всесоюзной научно-технической конференции и выставке "Техника и спорт -У.
Внедрение результатов работы подтверждается 9 актами. Результаты работы- внедрены на.кафедрах и подразделениях Воронежской государственной медицинской Академии с экономическим эффектом 1С0 тысяч рублей в год /в ценах 1992 -ода/, полученным за счет повышения надежности я достоверности результатов, сокращении времени процесса исследования, а также за счет внедрения количественного анализа в клинической практике.
Внедрение в учебный процесс в ВША, институт физкультуры, педагогический университет.дозволило повысить качество подготов-:ки специалистов в области медико-биологических исследовании,
Аігробапия работу. Результаты работы обсуждались на Всесоюз .
ной научно-технической конференции и выставка "Техника я спорт
-У" /Москва, 1989 г./, на Всесоюзной научно-методической конфе-
ренции "Пути повышения педагогического мастерства преподавателя
высшей школы /Белгород, '1990 г./.'Х юбилейной региональной науч
но-методической конференции по проблемам физического воспитания
и спортивной медицины на Севере /Архангельск, 1990' г./, на Все
союзном семинаре "Вычислительная техника в практике физкультур
но-оздоровительной работы" /Ростов-на-Дону, 1990 г./, на реслуб
ликанской научной конференции по использованию компьютерной тех
ники в учебном процессе медицинских вузов /Днепропетровск,1991г/(
на втором Всесоюзном симпозиуме с международным участием "Меди
цинские микрокомпьютерные системы" /Ростов-на-Дону, 1991 г./,
на второй Всесоюзной научно-практической конференции "Техниче-
окне средства обучения" /Челябинск, 1991 г./, на Всесоюзной науч
но-практической конференции "Медицинские, социальные, апологи
ческие проблемы при добыче, транспортировке и переработке газа"
/Тюмень, 1991 г./, ^- V
Публикации. Результаты проведенных автором исследований опубликованы в 21 печатной работе.