Биотехнические системы и технологии (Семенова ФИБС БТС 11 семестр) / Лекции 1-6
.pdf
ФОРМИРОВАНИЕ КОМПЛЕКСА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕКУЩЕГО СОСТОЯНИЯ ПАЦИЕНТА
|
|
[ ] Пациент |
[ ] |
|
|
[ ] |
|
|
|
ТСВ |
|
|
|
|
СРС |
|
ОБМСД |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[ тс ] |
|
|
|
|
|
Врач |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
АДЗП |
[ мс ] |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ВЗ |
|
|
|
МС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Формирование комплекса диагностически значимых показателей и признаков |
3 |
КЛАССИФИКАЦИЯ СОСТОЯНИЙ ПАЦИЕНТА В МНОГОМЕРНОМ ПРОСТРАНСТВЕ ПРИЗНАКОВ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∆ |
|
|
|
∆1 |
|
2 |
|
|
1 |
∆2 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
2 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Многомерное пространство признаков заболеваний 1, 2, … , где – количество диагностически значимых признаков.
Области, описывающие конкретные заболевания (модели состояний пациента)
1, 2, … , , где – количество диагностируемых состояний пациента.
∆ = −
Формирование комплекса диагностически значимых показателей и признаков |
4 |
ДИАГНОСТИКА СОСТОЯНИЯ ПАЦИЕНТА
Этап 1. Формирование комплекса диагностически значимых показателей, характеризующих состояния здоровья человека (состояния нормы и заболевания)
НЕ
ИСПОЛЬЗОВАТЬ
Этап 2. Разработка моделей состояния здоровья человека (пациента), в том числе модели индивидуальной нормы
Этап 3. Разработка решающих правил и критериев для классификации состояния пациента
Формирование комплекса диагностически значимых показателей и |
5 |
|
признаков |
||
|
ЭТАП 1. ФОРМИРОВАНИЕ КОМПЛЕКСА ДИАГНОСТИЧЕСКИ ЗНАЧИМЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
Функционирование систем |
|
1. Привлечение медицинских экспертов, которые выделят |
|
организма человека |
|
||
|
значимые признаки заболевания для формирования |
||
характеризуется большим |
|
||
|
комплекса диагностически значимых показателей |
||
количеством биомедицинских |
|
||
|
|
||
сигналов как |
|
|
|
|
|||
электрофизиологической, так и |
|
|
|
2. Оценка веса факторов и формирование |
|||
не электрофизиологической |
|
||
природы |
|
некоррелированных факторов |
|
|
|
|
Диагностически значимые |
≠ |
Диагностически значимые |
|
признаки |
показатели |
||
|
|||
|
|
|
Формирование комплекса диагностически значимых показателей и признаков |
6 |
Константин Болсунов, Евгения Семенова
АВТОМАТИЗАЦИЯ БИОМЕДИЦИНСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Модуль 4. Автоматизация анализа биомедицинских сигналов и данных Блок 2. Метод главных компонент
НЕ
ИСПОЛЬЗОВАТЬ
МЕТОД ГЛАВНЫХ КОМПОНЕНТ
Метод главных компонент – это технология многомерного статистического анализа, используемая для снижения размерности пространства признаков с минимальной потерей полезной информации.
(1), (2), … , ( ) → (1), (2), … , ( ′)
′ <
Метод главных компонент |
2 |
ЭТАПЫ ВЫЧИСЛЕНИЯ ГЛАВНЫХ КОМПОНЕНТ
1 Подготовительный этап
1.1Центрирование и нормирование переменных
1.2Вычисление матрицы ковариаций
2 Решение характеристического уравнения
− λ = 0
2.1 Нахождение собственных значений
2.2 Нахождение собственного вектора
3 Переход к новым переменным
= T
Метод главных компонент |
3 |
1. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП
•1, 2, … , – исследуемые наблюдения.
•Если величины (1), (2), … , ( ) – составляющие вектора X – измеряются в различных физических единицах, то необходимо перейти к безразмерным признакам ( ).
•Ковариационная матрица = [ ],
где |
= |
( ) − ( ) |
( ) − ( ) |
, , = 1, 2, … , , |
|
|
|
|
|
( ) – компоненты вектора средних значений признаков ( ).
Метод главных компонент |
4 |
НЕ
ИСПОЛЬЗОВАТЬ
ГЛАВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Определение. -я главная компонента исследуемой
генеральной совокупности ( = 1, 2, 3, … , ) – такая
нормированная линейная комбинация исходных
признаков (1), (2), … , ( ):
|
|
( ) = |
(1) |
+ |
(2) |
+ + |
= T , |
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
которая |
среди всех |
прочих |
линейных нормированных |
||||
(2 |
+ 2 |
+ + 2 |
= 1) комбинаций, не коррелированных со |
||||
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
всеми |
предшествующими |
главными |
компонентами |
||||
(1), … , ( −1) (т. е. ( ), ( ) |
= ( ) ( ) |
= 0 для < ), |
|||||
обладает наибольшей дисперсией.
Метод главных компонент |
5 |
ГЛАВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Следствие 1. Главные компоненты |
(1), (2), … , ( ) пронумерованы |
в |
порядке |
||||||||
убывания их дисперсий, т.е. (1) ≥ (2) ≥ ≥ ( ), где |
|
|
|||||||||
|
( ) |
|
T |
2 |
T |
|
T |
T |
|
|
|
|
|
= ( ) = |
|
|
= . |
|
|
||||
Следствие 2. Вектор , определяющий переход |
от (1), (2), … , ( ) к ( ), является |
||||||||||
-м собственным вектором ковариационной |
|
матрицы , т.е. его |
компоненты |
||||||||
1, 2, … , определяются |
как |
нормированное |
(σ =1 2 = 1) решение |
системы |
|||||||
уравнений |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− λ = 0.
Метод главных компонент |
6 |