АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ МЕДИЦИНСКИХ ДАННЫХ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДОВ КОГНИТИВНОЙ ГРАФИКИ

О.Г. Берестнева, И.А. Осадчая, Е.В. Немеров

Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г.Томск

E-mail: ogb6@yandex.ru

Традиционные инструменты в области визуализации (графики и диаграммы) плохо справляются со своей задачей, когда возникает необходимость изобразить более трех взаимосвязанных величин.

Применение компьютерной графики в исследовательских работах не только увеличивает скорость передачи информации и повышает уровень ее понимания, но и способствует развитию таких важных для специалиста любой отрасли качеств, как интуиция, образное мышление. Воздействие интерактивной компьютерной графики привело к возникновению нового направления в проблематике искусственного интеллекта, названного когнитивной компьютерной графикой.

Когнитивная графика - это совокупность приемов и методов образного представления условий задачи, которое позволяет либо сразу увидеть решение, либо получить подсказку для его нахождения.

Отдельное направление когнитивная графика образует в медицине. Визуализация текущего состояния объекта и характерных особенностей позволяет обеспечить непрерывный контроль над состоянием групп лиц, либо отдельного человека. В данной работе проведен анализ показателей физиологических реакций бронхолегочной системы в ответ на психофизиологическое воздействие (аудиовизуальная стимуляция). Технология получения экспериментальных данных подробно изложена в [3].

Бронхиальная астма (БА) – болезнь, при которой у больных наблюдается приступы экспираторного удушья различной тяжести [4].

Исходная информация представляет собой данные о пациентах с четырьмя типами бронхолегочных заболеваний: бронхиальная астма непсихогенная (BANP); бронхиальная астма сомато-психогенная (BASP); бронхиальная астма психогенно индуцированная (BAPI); психогенная одышка (PD).

Для представления информации когнитивным образом нами был использован подход, предложенный В.А. Воловоденко [5], позволяющий отображать многомерные объекты как в виде кривых, так и в виде «спектров». "Спектральные представления" в данном методе подчеркивают отличительные характеристики каждой кривой и помогают более детально исследовать их визуальные свойства. Цветная палитра акцентирует уровни изменения значений кривых. Производя воображаемое растяжение кривых вдоль Z-оси и глядя сверху на результат этой операции, можно получить цветные полоски, представляющие собой спектр каждого наблюдения [5].

Сравним выборочные данные для четырех форм БА (рис.1-4). Результаты получены в пакете «NovoSparkVisualizer».

Рис. 1. Спектральное представление данных о пациентах с диагнозом BAPI

Рис. 2. Спектральное представление данных о пациентах с диагнозом BASP

Рис. 3. Спектральное представление данных о пациентах с диагнозом BANP

Рис. 4. Спектральное представление данных о пациентах с диагнозом PD

Каждая цветная полоска в спектральном виде соответствует показателям одного пациента. В нашем случае, на рис.1-4 представлено по пять цветных полосок, соответственно представляющих по пять пациентов с различными формами бронхиальной астмы. Цветовые «спектры» пациентов с диагнозом BAPI и пациентов с диагнозом PD схожи. Тоже можно сказать и о пациентах с диагнозом BASP и BANP.

На основе проведенного структурного анализа медицинских данных можно сделать следующие выводы:

С точки зрения структуры показателей бронхолегочной системы имеющиеся группы пациентов можно объединить в две группы:

- пациенты с диагнозами BAPI и PD

- пациенты с диагнозами BANP и BASP.

Таким образом, использование средств когнитивной графики позволило выявить некоторые не известные ранее закономерности физиологических реакций бронхолегочной системы в ответ на психофизиологическое воздействие.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дюк В., Эмануэль В. Информационные технологии в медико-биологических исследованиях. – СПб.: Питер, 2003. – 528 с.

2. Зенкин А.А. Когнитивная компьютерная графика/Под ред. Д.А.Поспелова. – М.: Наука, 1991. – 187с.

3. Немеров Е.В., Языков К.Г. К вопросу изучения личностных свойств в психофизиологической реактивности больных бронхиальной астмой на аудиовизуальную стимуляцию// Вестник ТГПУ. – 2011. – Вып. 6 (108). –С.134 – 137.

4. Бронхиальная астма. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.candidoz.ru/allergologiya/astma.html

5. Воловоденко В.А. Визуализация и анализ многомерных данных с использованием пакета «NovoSparkVisualizer». [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.tsu.ru/storage/iro/k020410/s4/s4.doc