NON-LINEAR ANALYSIS OF CARDIAC SIGNALS PARAMETERS WITH CHAOTIC DYNAMICS
https://doi.org/10.34822/1999-7604-2022-3-32-38
Abstract
The article studies and evaluates the chaotic dynamics parameters of complex non-stationary biosystems, in particular, a specific chaos type occurring in the parameters that describe the systems mentioned. Contrary to Lawrence deterministic chaos, these systems provide neither the process of repetition nor the repetition of the system’s initial state. The study is based on the evaluation of the degree of chaotic time series of cardiac signals of a human cardiovascular system using methods of non-parametric mathematical statistics and those of non-linear dynamics. On the example of elements of cardiac signals (time series cardiac intervals) of a cardiovascular system and with autocorrelation analysis, the study shows that biosystem parameters have a strictly chaotic structure and non-linear trend. The chaotic processes in cardiac performance are demonstrated by computing the largest Lyapunov exponent and, as a result, a con-stant sign (+, −) change in each cardiac signal recording. The study can be used to identify parameters of the functional state of a human organism.
About the Authors
V. V. Grigorenko
Surgut State University, Surgut
Russian Federation
Russian Federation
Senior Lecturer
E-mail: grigv_84@mail.ru
N. B. Nazina
Surgut State University, Surgut
Russian Federation
Russian Federation
Associate Professor
E-mail: nnb@mail.ru
References
1. Чемпалова Л. С., Яхно Т. А., Манина Е. А., Игнатенко А. П., Оразбаева Ж. А. Гипотеза W. Weaver при изучении произвольных и непроизвольных движений // Вестн. новых мед. технологий. 2021. Т. 28, № 1. С. 75–77.
2. Grigorenko V. V., Eskov V. M., Filatov M. A., Pavlyk A. V. New Information Technologies in the Analysis of Electroencephalograms // J Phys: Conf Ser. 2020. Vol. 1679. P. 032081.
3. Grigorenko V. V., Eskov V. M., Nazina N. B., Egorov A. A. Information-Analytical System of Cardio-graphic Information Functional Diagnostics // J Phys: Conf Ser. 2020. Vol. 1515. P. 052027.
4. Еськов В. М., Еськов В. В., Гавриленко Т. В., Вохмина Ю. В. Формализация эффекта «повторение без повторения» Н. А. Бернштейна // Биофизика. 2017. Т. 62, № 1. С. 168‒176.
5. Филатова О. Е., Русак С. Н., Майстренко Е. В., Добрынина И. Ю. Возрастная динамика параметров сердечно-сосудистой системы населения Севера РФ // Сложность. Разум. Постнеклассика. 2016. № 2. С. 40–49.
6. Filatova O. E., Bashkatova Yu. V., Shakirova L. S., Filatov M. A. Neural Network Technologies in System Synthesis // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. Vol. 1047. P. 012099.
7. Филатова О. Е., Хадарцева К. А., Филатова Д. Ю., Живаева Н. В. Биофизика сложных систем – complexity // Вестн. новых мед. технологий. 2016. Т. 23, № 2. С. 9–17.
8. Григоренко В. В. Обработка кардиографической информации на основе стохастического и хаотического подходов // Вестник НГИЭИ. 2019. № 4 (95). С. 78–88.
9. Vokhmina Yu. V., Eskov V. M., Gavrilenko T. V., Filatova O. E. Measuring Order Parameters Based on Neural Network Technologies // Measurement Techniques. 2015. Vol. 58. P. 462‒466.
10. Аль-Хулейди Н. А. Система обработки и нейросетевого анализа биоэлектрических сигналов для решения задач медицинской диагностики : дис. … канд. техн. наук. Владимир, 2014. 150 с.
11. Антипов О. И., Нагорная М. Ю. Показатель Херста биоэлектрических сигналов // Инфокоммуникационные технологии. 2011. № 1 (9). С. 75–77.
12. Хачатрян К. С., Манило Л. А. Метод анализа псевдофазового портрета в задаче распознавания биомедицинских сигналов // Биотехносфера. 2016. № 5 (47). С. 14–18.
13. Physiological Basis of Heart Rate Variability (HRV). URL: https://www.vitalscan.com/dt_hrv1.html (дата обращения: 03.06.2022).
14. Старченкова К. С., Манило Л. А. Оценка энтропии ритмограмм для разных видов сердечных аритмий // Биотехнические, медицинские и экологические системы, измерительные устройства и робототехнические комплексы : сб. тр. XХХII Всерос. науч.-техн. конф. студентов, молодых ученых и специалистов. Рязань, 2019. С. 206–209.
15. Беспалов А. В., Поляхов Н. Д., Якупов О. Э. Алгоритм оценки первого показателя Ляпунова по временному ряду // Междунар. конф. по мягким вычислениям и измерениям. 2010. Т. 1. С. 151–155.
16. Поляхов Н. Д., Беспалов А. В. Сравнительный анализ методов оценки первого показателя Ляпунова // Современ. проблемы науки и образования. 2012. № 6. С. 7.
Review
For citations:
Grigorenko V.V., Nazina N.B. NON-LINEAR ANALYSIS OF CARDIAC SIGNALS PARAMETERS WITH CHAOTIC DYNAMICS. Proceedings in Cybernetics. 2022;(3 (47)):32-38. (In Russ.) https://doi.org/10.34822/1999-7604-2022-3-32-38
Views:
124
Email this article 