Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The use of recurrence plots and beat recordings in chronic heart failure detection

Lewenstein K., Jamroży M., Leyko T.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2016

|

Vol. 64, nr 2

339--345

EN

Chronic heart failure is a syndrome consisting in clinical symptoms that arise as a result of complications of many disease entities. According to the definition it is a condition in which, as a consequence of permanent heart dysfunction, cardiac output is reduced in relation to tissues’ metabolic demand. This results in subjective symptoms or proper cardiac output is sustained over higher filling pressure of the left heart ventricle. The occurrence of disease among adults in Europe and North America is 0.4-2%. Heart dysfunction detected by echocardiography appears with the frequency of 3%, and in people over 60 years of age it doubles with each decade of life, reaching 10% after 80 years of age. The aim of the study is to make an acquisition of fremitus in apex beat place and quantitative evaluation of some of their features which are correlated with the advanced syndrome. We have built the apparatus for the heart signal recording and proposed the original method of its analysis based on the theory of chaos and recurrence plots. It gave us, on the group of 85 patients, sensitivity equal to 0.896 specificity equal to 0.676 and the accuracy of diagnostics of the chronic heart failure equal up to 80%.

2

Verification of the functionality of device for monitoring human tremor

Szumilas M., Lewenstein K., Ślubowska E.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2015

|

Vol. 35, no. 4

240--246

EN

Tremor accompanying the Parkinson's disease is perceived as one of its most disturbing symptoms. Among available treatments there is a deep brain stimulation, which effectively reduces unwanted oscillations of patient's muscles. Nevertheless, setting parameters of the stimulation is a highly empirical process and the final outcome depends primarily on the experience of involved medical personnel. We present a device which is meant to provide a clinician with feedback based on the measurable parameters of tremor, monitored in many points of the body simultaneously. Functionality of the device was verified at a basic level. During the verification, the vibrations were recorded: (1) in a relaxed arm, (2) during voluntary contraction of muscles and (3) after being damped by tissues (in this case the vibrations were introduced from an external generator). Moreover, a method of selecting optimal place for mounting vibration probes is presented.

3

Analiza wpływu wymuszenia posiłek - dawka insuliny na przebieg krzywych cukrowych komputerowych modeli pacjentów

Hawłas H. J., Lewenstein K.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2012

|

R. 58, nr 12

1124-1128

PL

Końcowym celem badań, których fragment zaprezentowano w niniejszej pracy jest opracowanie inteligentnego algorytmu pozwalającego na automatyczne sterowanie osobistą pompą insulinową na podstawie sygnałów otrzymywanych z urządzenia do ciągłego pomiaru stężenia glukozy. Wstępne badania przeprowadzone zostały w formule in silico czyli przy użyciu modelu komputerowego odzwierciedlającego funkcjonowanie żywego organizmu. W rozpatrywanym przypadku zastosowano model opracowany przez zespół dr. Boris Kovatchev'a z University of Virginia, USA. Analizowano przebiegi odpowiedzi modelu - krzywe cukrowe BG, na zmieniane wymuszenia w postaci zróżnicowanych posiłków i dawek insuliny. W efekcie stwierdzono silne zindywidualizowanie odpowiedzi a ponadto konkretny jakościowy wpływ czasu posiłku i wielkości dawki insuliny (w tym także podziału tej dawki na części), na możliwość utrzymania poziomu glukozy w przedziale pożądanym - pomiędzy 70mg/dl a 180 mg/dl, umożliwiające uniknięcie występowania groźnych dla pacjenta stanów hipoglikemi i hiperglikemi. Zakładamy, że otrzymane rezultaty pomogą przy późniejszym wdrażaniu gotowego systemu sterowania pompy insulinowej kontrolującego poziom stężenia glukozy we krwi chorego.

EN

The material presented in this paper describes one of the steps in design of our control algorithm for Closed Loop Insulin Delivery. Such a system would consist of Insulin Pump with Continuous Glucose Monitoring Device and Control Algorithm. The presented work gives information about the qualitative influence of treatment parameters on blood glucose (BG) traces. The study utilises computer model tests (in-silico) for obtaining the BG level information. The great advantage of such computer tests is possi-bility to conduct several similar examinations leading to the family of traces that are different by a single parameter, while the other parameters are constant. The used computer simulator was delivered by the University of Virginia [3, 4]. Fig. 1 shows interspecies differences for subjects, which proves the need for control algorithm individualisation. Fig. 2 presents the impact of the bolus delivery time regarding the meal delivery time for an adult subject. Delivering the insulin in advance to meal reduces the BG. In Fig. 3 the influence of the meal duration time on the BG response is shown. Extending the meal duration slightly lowers the BG, but does not influence noticeably the fall ratio. Fig. 4 depicts the changes due to the bolus value, a higher bolus causes the lower BG and faster fall rate of change. Fig. 5 illustrates the test result of bolus distribution into 3 doses delivered within some period. Scheme 10/20/70 every 60min means that a single bolus is split into 10%, then 20% and 70% doses within the period of 60 minutes. There can be noted the response similarity between 10/20/70 every 15min and 70/20/10 every 60min, in spite of the fact that the drug delivery schemes are significantly different . This proves the possibility of long term BG regulation. None of the above tests show noticeable changes of the BG rise ratio, thus it cannot be easily controlled by insulin or meal delivery. The main purpose of the control algorithm isto avoid harmful extreme values of the BG. The presented study allows the better algorithm planning because the influence of a different type of meal and insulin scenario on the BG trace is known.

4

System aparaturowy do pomiaru i rejestracji cyfrowej sygnałów mechanograficznych serca oraz EKG

Jamroży M., Lewenstein K.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2011

|

R. 57, nr 6

591-594

PL

Na podstawie badania osłuchowego klatki piersiowej możliwe jest zdiagnozowanie wielu dolegliwości kardiologicznych w tym także niewydolności mięśnia sercowego. W artykule omówiono problemy napotkane podczas przygotowywania toru pomiarowego mającego za zadanie dokonywanie jednoczesnego pomiaru i akwizycji cyfrowej sygnałów akustycznych, wibracyjnych rejestrowanych na powierzchni skóry pacjenta oraz sygnałów EKG. Przedstawiono rozwiązania układowe zastosowane przy budowaniu stanowiska pomiarowego oraz autorskie oprogramowanie komputerowe - interfejs użytkownika, pozwalający na łatwą i sprawną obsługę wszystkich urządzeń składowych. W szczególności omówiono zagadnienie jednoczesności rejestracji sygnałów próbkowanych w urządzeniach z różnymi generatorami zegarowymi.

EN

Medical signal measurement and analysis is still a big challenge for engineers. Despite a technological development and increase in processing speed, we still have problems with designing the dedicated measurement devices and proceeding with patient's examination. It is very important to guarantee patient's safety and to obey the law with describe conditions of using medical devices. Heart auscultation is conducted during almost each appointment with the doctor. It is possible to diagnose on its basis many cardiological diseases, including cardiac muscle insufficiency. This article discusses problems, which arise while preparing measuring track for simultaneous measurement and acquisition of the digital acoustic data, vibrations registered on the patient's skin surface and ECG signals. We present system solutions applied during constructing measurement station, as well as author's computer software - interface allowing easy and effective service of all the constituent devices. We attach particular importance to the issue of simultaneous registration of sampling signals in the case of devices with different clockwork generators. The aim of the following work is a description of a station which can be used for the data acquisi-tion. After further processing the data will be used for automatic support of the cardiac muscle insufficiency diagnosis and also for enabling early detection of this disease. This problem, although it seems to be simple to solve in the case of detecting strong lesions, becomes complicated when we speak of patients with slight disorders.

5

Porównanie transmisji sygnału telewizji cyfrowej SD i HD przewodem miedzianym i linią światłowodową

Lewenstein K., Wojtczuk A.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2010

|

Vol. 51, nr 10

150-153

PL

W pracy przedstawiono ocenę porównawczą parametrów sygnałów telewizji cyfrowej standardowej i wysokiej rozdzielczości (SD-SDI i HD-SDI) po ich transmisji torem światłowodowym i miedzianym kablem koncentrycznym wysokiej jakości na odcinku 270 m. Zgodnie z przewidywaniem wykazano, że do przy transmisji sygnału HD na tak duże odległości, jedynym możliwym do wykorzystania torem przesyłowym jest światłowód. Kabel miedziany nawet przy transmisji sygnału standardowego wprowadza silne tłumienie i błędy praktycznie uniemożliwiające jego bezpieczne zastosowanie [1].

EN

In the paper the estimation of the parameters of the digital television signals of standard and high definition after transmission by 270 meters long copper and fiber-optic lines are presented. In conclusion the superiority of fiber technology is shown. High level of the signal attenuation and the transmission errors disquality the copper line of this longitude.

6

Wykrywanie uzależnienia alkoholowego na podstawie analizy polisomnogramu z wykorzystaniem sieci neuronowych

Lewenstein K., Ślubowska E., Ślubowski R.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2009

|

R. 85, nr 9

226-231

PL

W pracy przedstawiono wyniki zastosowania sztucznych sieci neuronowych (ANN) do diagnozowania uzależnienia alkoholowego na podstawie analizy snu. Standardowe zapisy snu zwane polisomnogramami pobrane od 172 osób w połowie zdrowych a w połowie uzależnionych, mężczyzn i kobiet, zostały odpowiednio przetworzone na parametry charakteryzujące pacjentów i zebrane w bazie danych. W naszych badaniach z systemami ANN zestawy danych opisujących pacjenta zostały zoptymalizowane i uproszczone. Z początkowych 26 parametrów udało się zejść do 6 naprawdę niezbędnych do postawienia diagnozy znacznie trafniejszej niż dokonywana przez lekarza (ok. 70%). Nasze systemy neuronalne zweryfikowane 20-podziałową oceną krzyżową pozwoliły osiągnąć trafność wskazania uzależnienia bliską 90%.

EN

The paper presents the outcomes of the neural networks (ANN) application in diagnosing alcohol addiction on the basis of the sleep analysis. Common sleep records, called polysomnograms of 172 people (men and women, half of them healthy, another half- addicted)were then adequately processed into parameters, which are characteristic for the patients and gathered in the data base. In our research including ANN systems, the data describing particular patients is optimized and simplified. The initial 26 parameters were reduced to the most essential 6, which are crucial in making diagnosis much more accurate than those given by a doctor (about 70%). Our neural systems verified by 20 fold cross validation allowed us to reach the accuracy in detecting addiction on the level of about 90 %.

7

The design of an insulin pump concept of closing the loop

Hawłas H., Lewenstein K.

Journal of Automation Mobile Robotics and Intelligent Systems

|

2009

|

Vol. 3, No. 4

195-198

EN

This paper explains what insulin pump is and outlines basic requirements for such device. The material presented in this paper is an attempt to collect actual knowledge about closed loop insulin delivery systems. From scientific point of view we are going to propose the closed loop insulin-dispensing device with control built on the base of predictive neural network system. The blocks of such systems are listed, and main problems to overcome are defined.

8

Minimum Distance Classifiers in Coronary Artery Disease Diagnosing

Lewenstein K., Chojnacki M.

Machine Dynamics Problems

|

2004

|

Vol. 28, No. 4

27-33

EN

Results of application "minimum distance classifiers" buillt according the "k-nearest neighours" and "set's space covering", created without and with using several "feature selection" strategies for diagnosis of coronary artery disease on base of ECG exercise test have been presented in the paper. Correctness of the patient state diagnosis for the best classifier presented below estimated by "leave one out" method came to 99.8%.

9

Neural network and fuzzy logic for analysis of eye-bottom vasculature

Łubkowski P., Lewenstein K., Chojnacki M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2004

|

Vol. 45, nr 8-9

96-98

EN

In the paper we're presenting the results of our work on use of neural networks and fuzzy logic for analysis such eye-bottom images. We propose the methods of analysis of vasculature parameters and the automatic algorithm for detection of the mikroarteries. In this case the process of segmentation, binarization and Fourier transformation on the image was described as well as the influence of parameters of Fourier spectrum on obtained results. Finally we have got correct detection of microarteries: 75% for Fahlmans and perception-type neural network and 80% for fuzzy logic.

PL

W pracy zaprezentowane są wyniki badań nad komputerowa analizą obrazów sieci naczyniowej dna oka wykorzystującą systemy z sieciami neuronowymi i logiką rozmytą. Zaproponowano metody analizy parametrów geometrycznych naczyń oraz działający w oparciu o 2-wymiarową transformację Fouriera system detekcji mikrotętniaków.

10

Neural net vs. minimum distance classifier : choice of an intelligent computer tool or the diagnosis of the coronary artery disease based on ECG exercise tests

Lewenstein K.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2004

|

Vol. 45, nr 8-9

104-105

EN

Choice of an intelligent tool for computer-aided diagnosis of the coronary artery disease on the basis of the ECG exercise test has been the subject of the paper. Results of application different models of neural networks as feedforward perceptions, Fahlman's network and RBF network in comparison to minimum-distance classifiers built according the k-nearest neighbours and set's space covering rules, created without and with using feature selections have been presented in the paper. Correctness of the patient state diagnosis pointing the particular narrowing in coronary vessel for the best neural model has been equal 95% and for presented below traditional classifier came to 99,8%. It means that traditional not as popular method could sometimes be better.

PL

Przedmiotem pracy jest wybór inteligentnego narzędzia do komputerowego wspomagania diagnostyki choroby wieńcowej. W pracy przedstawiono wyniki zastosowań różnych modeli neuronowych a mianowicie: jednokierunkowych, wielowarstwowych sieci typu perceptronowego, trenowanych wg metody wstecznej propagacji błędu, sieci Fahlmana i sieci o Radialnych Funkcjach Bazowych w porównaniu do klasyfikatorów minimalno-odległościowych, tworzonych baz i z selekcją cech, zgodnie z metodami k-najbliższych sąsiadów i metodą pokrywania się zbiorów. Trafność diagnozy z dodatkowym wskazaniem szczegółowej lokalizacji zwężenia dla najlepszego modelu neuronowego wyniosła 95% a dla klasyfikatora 99,8%. Okazało się, że klasyczna, stara i nie tak współcześnie popularna metoda może być skuteczniejsza.

11

Modele sztucznych sieci neuronowych do oceny testów wysiłkowych stosowanych w diagnostyce choroby wieńcowej

Lewenstein K.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2002

|

z. 140

3-158

PL

W pracy zaprezentowano wyniki wieloletnich badań autora nad zastosowaniem sieci neuronowych do wspomagania diagnostyki choroby wieńcowej serca na podstawie wyników elektrokardiograficznej próby wysiłkowej. Praca składa się z siedmiu rozdziałów. Rozdział pierwszy to wstęp, a dwa kolejne zawierają przegląd literatury dotyczącej medycznej strony problemu - elektrokardiograficznych testów wysiłkowych oraz komputerowego wspomagania diagnostyki choroby wieńcowej, ze szczególnym uwzględnieniem zastosowań sieci neuronowych. Cel podjęcia badań, a w ich następstwie cel napisania niniejszej monografii oraz tezę sformułowano w rozdziale czwartym. Rozdział piąty zawierający wyniki oceny testów wysiłkowych z zastosowaniem różnych modeli sieci neuronowych jest zasadniczą częścią pracy. Przedstawiono w nim najważniejsze rezultaty pracy badań autora nad sieciami typu perceptronowego, sieciami automatycznie konstruowanymi, w tym siecią Fahlmana, siecią Grossberga trenowaną bez nadzoru, sieciami RBF - o radialnych funkcjach bazowych. W każdym z wymienionych przypadków dokonywano optymalizacji sieci, mając na celu zbudowanie narzędzia umożliwiającego uzyskanie najtrafniejszej diagnozy. Aby porównać wyniki uzyskane z zastosowaniem modeli neuronowych z rezultatami innych metod, w rozdziale szóstym zamieszczono wyniki badań "klasycznych" klasyfikatorów minimalno-odległościowych. Podsumowanie, zawierające dokonaną przez autora całościową ocenę pracy, przedstawiono w ostatnim, siódmym rozdziale. W wyniku badań zbudowano systemy potrafiące wskazywać obecność choroby wieńcowej na poziomie lepszym od statystycznie podawanej w literaturze średniej trafności diagnozowania lekarza specjalisty. Ponadto zbadano możliwości, jakie daje zastosowanie różnych modeli sieci neuronowych, co było uzasadnione tym, że wskazania literaturowe były zdecydowanie niewystarczające. Niezależnie od wymienionego powyżej celu pracy, postawiono tezę, że w wynikach elektrokardiograficznej próby wysiłkowej znajduje się ukryta informacja pozwlająca na wskazanie konkretnego zwężonego naczynia. Aby to zbadać, postanowiono rozszerzyć zakres stawianej przez sieć diagnozy na dokonanie pełnej oceny pacjenta, czyli właśnie wskazanie konkretnych zwężonych naczyń. Tak szczegółowej diagnozy nie stawiaja lekarze, a niektórzy nawet negują możliwość jej postawienia. Tymczasem w wyniku badań problem wydobycia i wykorzystania odpowiedniej informacji okazał się do pokonania dla systemów komputerowego wspomagania diagnostyki. Najlepsze systemy zbudowane na podstawie sieci RBF i na podstawie stosowanych dla porównania klasyfikatorów minimalno-odległościowych identyfikowały zwężone naczynia z bardzo wysoką, bo sięgającą ponad 95% trafnością.

EN

The results of the author's research on the application of artificial neural networks computer aided diagnosis of coronary artery disease (CAD) based on ECG exercise tests are shown in the present work. This work consists of seven chapters. The first is an introduction; the two following are a review of the available literature on the medical side of the problem - coronary artery disease and its diagnosis including ECG exercise tests, and computer aided diagnosis of coronary artery disease, especially with the application of neural network models. The aim of the research and the thesis are defined in chapter four. Chapter five, the fundamental chapter of the work, includes the most important results of the research on perceptron NN, automatically constructed NN (with the best Fahlman's NN), unsupervised Grossberg`s ART NN and Radial Basis Function NN models. In all cases the goal of the research was the creation of a system with the optimum diagnosis correctness. For the comparison of the above results in chapter six the classical classifiers k-nn have been checked. Chapters five and six conclude with a summary including conclusions. Final conclusions are collected in chapter seven, the final chapter. As a result of mis research diagnostic systems built on different kinds of NN models are proposed. All of them give better correctness of diagnosis of CAD than the "statistical" medical consultant and similar systems from literature. Additionally the work proves the thesis that in ECG exercise test data there is information about the particular narrowings in the coronary artery vessels. Some cardiologists over that there is no such information in the results of an ECG exercise test for such a diagnosis, and they therefore not perform it. The diagnostic systems presented in the work did do so, and the correctness of the identification of the stenosed coronary vessel for the best RBF NN system was better than 95%.

12

Artificial medical data generation for the neural network coronary artery disease diagnosing system

Lewenstein K.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2000

|

Vol. 20, no. 2

17-30

EN

In applications of the neural networks in medical diagnosis researchers faced the problem of a finished medical data set which was too smalI for the network learning and testing. We started our research with 200 results of an exercise test confirmed by an objective coronarography result and we wanted to use neural network for estimating the state of the patient's main coronary vessels. Because the database was smalI we decided to generate artificial data. In this paper the original method of generating additional artificial data and using it for training and testing of the neural network is described.

PL

W pracy przedstawiono i przedyskutowano sposób sztucznego generowania danych medycznych niezbędnych do trenowania sieci neuronowych stosowanych w systemie wspomagania diagnostyki choroby wieńcowej serca. System wykorzystujący wielowarstwową nieliniową sieć uczoną metodą wstecznej propagacji błędu działa z wykorzystaniem wyników próby wysiłkowej weryfikowanych danymi z koronarografii. Stosowane są zatem dane o charakterze cyfrowym i analogowym. Ze względu na fakt, że dane analogowe są przykładowo obarczone odpowiednimi błędami pomiaru można było zaproponować ich "sztuczne generowanie" w granicach pewnych tolerancji. W pracy dokonano dyskusji tych tolerancji, a ponadto przedstawiono wyniki - trafność diagnozowania, uzyskaną przy zastosowaniu sieci trenowanych "sztucznie generowanymi" danymi.