-

004.891.3: 51-76: 616.12-07: 621.6.021

-

, Щ Є Ь

05.13.09 –

– 2015

є є .

« ».

: ,

,

« »

: , , ,

,

,

,

,

,

«___» ______________ 2015 . ___ 26.171.03 -

: 03680 , , . , 40,

№ 11.

є -

: 03680 , . , . , 40, № 11.

«___» _______________ 2015 .

26.171.03 . .

1

Ь

. , 2014 - ( ) 67%,

, . є ,

. , C ,

, .

І

-

( ), ( ’ , - )

. є

, , є

, є (І ), ґ є

.

І є

, є , ’

, .

, є , є ( . Amann, M. Bofan, J.P. Gisbert,

W. Kuster, T.H. Risby, . . , . . , . .) ( . . , І. . Є , . . , . . , Є. . ,

. . , . . , . . .) . ( . . , . . , . . , . . ,

. . , . . , . . , . . , C. . , . . , .)

. І , є ,

: ,

, .

є ,

є .

2

,

,

, , , , ,

.

’ , , .

« » ,

«

» ( є №0110U001467, 2010

– 2012 ); « - » (

є №0113U002334, 2013 – 2015 ). є

-

, є .

:

1. - , ,

є , . 2.

( , ,

). 3.

, є , - .

4.

, є , .

5. -

- . ’є – ,

є , - .

– -

, -

,

є .

3

:

; ;

– , ; І

’ .

І LabView 7.1.

MySQL (Community Server 5.5.13), є .

: -

, є ( , ),

є

, ; -

, є , ,

-

; -

, є , є , є ,

є , є - ,

є .

.

- ,

, є

. -

є .

І ,

, « -

. . . » « -

».

4

« ».

, є ,

, . . є

, . , , :

[1] – ,

- ’є ,

;

[2] – ґ ,

, є

; [6] – ,

LabView, є ’є ; [13] –

- ;

[17] –

; [22] –

ROC- .

. :

- « : » ( , 2010, 2012, 2013, 2015 .), - « ELNANO» ( , 2010-2012, 2014 .),

« , , » ( , 2010 .), -

« » ( , , 2010, 2011 .), «

» ( , 2011, 2012 .), IV - « І - » ( , 2012), ІІ

« ’ » ( , 2013),

« – 2013» ( , 2013), - «

» ( , 2015). . 22 ,

5 ( 3 – ),

5

, 1 , 16 - .

. є , ’

, , 163 , 7

(26 ). – 184 , 132

, 11 4

.

ґ ,

, , .

,

(І ) , є , .

є , .

, є

,

. ,

, , .

є , , ,

. є

. є . ( 2) є

, є , , .

, , , є ,

, , (CO2), (NO2), (NO),

(NH3), (HF), (H2S) .

– . ( 4200 zNose, Vergassola, ENose Jet

6

Propulsion Laboratory’s .) , , ’є

( ’є ). (І ) є

, , є є ,

( ,

). І

. є

: , - , . :

І , є

, .

, є .

- « -

. . . ». , ,

( , , , , .)

, є ( 2, CO2, NO2, NO, NH3, HF H2S).

, :

1: (І ) – 122 ; 2: ( ) – 40 ; 3: ( ) – 58 .

є , ,

. І

’ ( ); –

( , є , ); –

,

, є .

« І» – , 83 .

, .

1 .

, є 5 .

7

303 , 200 (66%) 103 (34%) .

:

і і і є 150 (49,5%), 105 ( 36 60 ) 45 ( 36 55 );

і і є 153 (50,5%), 95

( 61 74 ) 58 ( 56 74 ).

.

.

. : (NO2) (NH3).

, є ,

, , є .

,

, ( ).

, є .

є ( . 1).

- і :

* * - і і :

* є ,

- і і і і :

* - :

* - і і :

* є ( )

- і і і :

- - :

*

. 1. І .

.

8

, : ( , : 0,0025±0,00035 –

1,6±0,016 /ppm), , ( 30 250 ), ,

( 2 5 ), , .

. є

, є . є

- ( ). :

1) , є ;

2) ’є ( , є );

3) , є ( );

4) ( );

5) . (NI USB-6009)

є ’є . ( )

І ( ). , ,

, є ,

. ( ) , є

, є

, .

,

,

- . є

, ( ) -

, є ( 14-bit 48 kS/s). ,

є 1%, .

, є ,

.

9

.

і і , ( 2) є є ’ : (HF, r = -0,357) ( 2,

r = -0,377). ’є є , є

. І є є ’ (N )

: (NO2, r = 0,374),

(NH3, r = 0,250) (r = 0,182), є .

і : є (r = -0,372)

(r = -0,262); є є ’

(r = 0,226).

і і ’є є . є є ’

( ),

є . є ’

, є , є ( . 1).

я 1.

є ’

І (n=122) (n=40) (n=58)

. ,

n=62

. ,

n=60

. ,

n=21

. ,

n=19

. ,

n=30

. ,

n=28

O2 0,320* 0,294* 0,228* -0,070 0,315* 0,411*

NO2 -0,028 0,224* -0,055 0,063 -0,048 -0,282*

NH3 0,078 0,299* -0,102 -0,001 0,055 -0,047

NO 0,117 -0,059 -0,089 0,109 -0,108 -0,227*

HF -0,219* -0,311* 0,131 0,130 -0,242* -0,315*

H2S -0,124 -0,107 0,052 0,037 -0,005 -0,043

CO2 -0,259* -0,281* -0,380* -0,237* -0,294* -0,399*

* < 0,05.

, я і і ,

.

Д я і : (І ) (

), ; ( ) ; ( ) є , , , .

10

ROC- . , є І , ( . 2),

ROC- AUC (Se)

(Sp).

я 2.

,

Se, % Sp, % AUC

І

(n=122)

. ,

n=62

O2 44,84 86,54 96,30 0,945 0,000

HF 2,98 63,46 85,19 0,787 0,000

CO2 3,46 90,38 70,37 0,799 0,000

. ,

n=60

O2 44,6 86,00 61,11 0,759 0,000

NO2 0,06 58,00 75,00 0,632 0,029

NH3 0,12 76,00 55,56 0,675 0,004

HF 2,89 70,00 83,33 0,813 0,000

H2S 0,07 78,00 47,22 0,621 0,049

CO2 3,67 88,00 66,67 0,799 0,000

(n=40)

. ,

n=21

O2 44,33 100,00 81,48 0,971 0,000

CO2 4,30 90,91 62,96 0,778 0,000

. , n=19 CO2 3,97 88,89 58,33 0,744 0,003

(n=58)

. ,

n=30

O2 44,08 90,00 74,07 0,906 0,000

HF 4,16 85,00 66,67 0,789 0,000

CO2 4,08 95,00 66,67 0,794 0,000

. ,

n=28

O2 43,06 100,00 39,89 0,696 0,005

NO2 0,01 44,44 88,89 0,688 0,024

NO 0,11 66,67 80,56 0,778 0,000

HF 2,38 61,11 88,89 0,797 0,000

CO2 4,59 94,44 52,78 0,780 0,000

, ROC- є

.

є .

є

(Se) (Sp) (80% ), (20%), ,

( O2 CO2). , –

.

11

, . , є І , < 0,05.

( ) ( ),

( ) . -

(cross validation test), .

, ( . 3).

я 3.

Se Sp % .

. Se Sp % .

. Se Sp % .

.

(n=113)

І 0,92 0,92 92,4 0,84 0,92 89,9 0,93 0,94 93,8

0,94 0,89 86,8 0,92 0,81 89,5, 0,93 0,90 92,1

0,96 0,92 87,2 0,92 0,80 87,2 0,86 0,89 87,2

(n=107)

І 0,78 0,78 77,9 0,83 0,94 87,2 0,79 0,89 84,7

0,67 0,68 66,7 0,90 0,94 96,3 0,93 0,90 92,1

0,85 0,79 83,3 0,91 0,68 91,6 0,82 0,73 79,6

, , . .

, , Se,

Sp .

, . ,

Se, Sp , ( ,

, , , ),

.

.

«і і я» я і

і : z

eP

1

1, Z=-4,013-O2*21,131+HF*1,457+CO2*7,252.

« і ь » я

і і : z

eP

1

1, Z=-2,198-O2*16,850+CO2*3,901.

12

« ь » я

і і : z

eP

1

1, Z=-3,042-O2*16,127+HF*6,019+CO2*5,058.

«і і я» я

і : z

eP

1

1, Z=-1,551-O2*2,918-NO2*2,401-NH3*1,658+HF*6,666+CO2*5,281.

« і ь » я

і : z

eP

1

1, Z=0,305+CO2*4,241.

« ь » я і :

ze

P

1

1, Z=-1,087+O2*0,192+NO2*1,433-NO*16,019+HF*15,180+ O2*5,372.

,

, , (H2S)

,

. є ,

. є

. . ,

3%, .

я і і ( . 2).

1. : , ;

, ;

;

, є ;

; ,

.

2. :

; ;

( );

;

.

13

. 2.

.

14

3. :

;

;

. є

, І . І є є , є

.

є є , , є . , є

,

-

, І . М я і є: 1.

:

, є ; ; є . 2. :

; :

, ;

.

3. , :

є ;

;

. є є

, ( 2

2).

- . ,

є

.

15

’ -

, є І .

І є ( . 3):

1) – є ;

2) .

1.1. є

1.2. є

2.3.

2.2.

2.1.

2.3.1.

2.3.2. є

1.3.

1.

2.4.

2.

2.5.

1.4. є

2.3.3.

. 3. І .

І є : , , , ,

, , , .

є , І - ,

є . І є ’є

. – , , є

16

( ). є . є .

І І є є , є ,

( . 4).

. ( є ) є ,

є ,

( . 4, , , ). ( ) є є ,

( . 4, ).

.

( . 4, ). є (50 ) .

є .

(80% ) (

92%). ( 50% , є )

, є (25% ).

. є (5%

),

( 50%).

І ,

.

- .

.

17

. 4.

( –

,

–

є

, –

, –

, –

).

18

’

, -

( , )

, є . 1. -

, :

, . 2. ,

, , , , , ,

( є – 88,87%, –

89,2%, – 84,3% 91,69%, –

87,9%, – 85,2% ), є

.

3. , ( ), :

є , , ( , ,

), є - є ,

. 4. , є,

, , є

, є .

5. , ’є ( ),

є , , ,

. 6. ,

є -

19

, ,

є ( = 0,76), є ( = 0,92) є

( = 0,005),

- .

Ь

Ф і я: 1. . . -

/ . . , . . , . . // . – 2010. – №3. – . 104-107.

2. - / .І. , . . , . . , . . //

. – 2011. – №3. – . 140-145.

3. . . - / . . // . –

2012. – №8 (106). – . 162-165.

4. . . - / . . // -

. – 2013. – №1/9 (61). – . 44-48.

5. . . -

- / . . // -Є . – 2015. –

№2/9 (74). – . 52-58.

і і я : 6. .І. - -

/ .І. , . . , . . // - . « ». – 2011. – №1. – . 44-49.

і - і і і :

7. . . LabView / . . , . . // ІІІ «

, , », , 2010 .: . . – ., 2010. – . 76-79.

8. - / . . , . . , . . , . . . //

- . . « 2010», , 2010 .: . . – ., 2010. – . 225-229.

9. « » / . . , . . , . . , . . // IX

20

- . « 2010: », , 2010 .: . . – ., 2010. – . 197-198.

10. . . - -

/ . . , . . , . .

// - . . « 2011», , 2011 .: . . – ., 2011. – №3. –

. 191-195.

11. . . - - / . . , . . , . . // IІ

. « », , 2011 .: . . – ., 2011. – . 68-69.

12. . . / . . , . . // IІІ

. « », , 2012 .: . . – ., 2012. – . 75. 13. FОКЭЮrОs ШП EХОМЭrШМСОЦТМКХ SОЧsШrs ТЧ ЭСО “EХОМЭrШЧТМ NШsО” DОЯТМО / V.I.

Zubchuk, O.V. Linyucheva, V.F. Stashkevych, V.S. Iakymchuk // XXXII International

Scientific Conference «ELNANO 2012», Kiev, april 2012: proceedings of the

conference. – K., 2012. – . 168-169.

14. . . / . . , . . // БІ -

. « : », , 2012 .: . . – ., 2012. – . 187. 15. . .

- / . . // IV -

. « І - », , 2012 .: . . – ., 2012. – . 264-265.

16. .І. - / .І. ,

. . , . . // ІІ « ’ », ,

2013 .: . – ., 2013. – . 90-91.

17. .І. є / .І. , . . // БІІ -

. « : », , 2013 .: .

. – ., 2013. – . 181-182.

18. - -

/ . . // . «І », , 2013 .: . . – ., 2013. – №5. –

. 206. 19. . . -

« » / . . // . « – 2013», , 2013 .: . . – .,

2013. – . 360.

21

20. Iakymchuk V. Results of processing of chemical sensors signals in the

sШПЭаКrО КЧН СКrНаКrО МШЦpХОб “EХОМЭrШЧТМ NШsО” / V. Iakymchuk // Electronics and

Nanotechnology (ELNANO), 2014 IEEE 34th International Scientific Conference,

Kiev, april 2014: proceedings of the conference. – K., 2014. – P. 351–355.

21. .І. -

/ .І. , . . , . . // - . « :

», , 2015 .: . . – ., 2015. – . 148-149.

22. .І. / .І. , . . , . . // - .

. « », , 2015 .: . . – ., 2015. – . 29-30.

. . -

, є . – .

05.13.09 – . –

- , , 2015.

’ -

-

- , є , , є

.

, ,

, , , є

, .

- , є - , -

. : ;

- ; ; , є ; .

22

. .

- . – .

ё

05.13.09 – . – -

, , 2015.

-

-

- ,

,

, .

.

. ,

1%, .

,

. ROC-

, .

, ,

.

, .

, , ,

, , .

, -

. .

23

: ( 2), ( 2) (HF),

: (NO2), (NO) (NH3).

-

: ,

- , .

-

( ,

.), .

-

- - .

-

, .

- ,

, , , .

- -

.

.

: ; - ; ;

; .

ABSTRACT

V.S. Iakymchuk. Information technology research on the state of the human

cardiovascular system by the composition of exhaled air. – Manuscript.

Dissertation for the degree of a doctoral candidate in technical sciences on

specialty 05.13.09 – Medical and Biological Informatics and Cybernetics. –

International Research and Training Centre of Information Technologies and Systems

of the National Academy of Sciences of Ukraine and Ministry Education and Science of

24

Ukraine, Kyiv, 2015.

This dissertation addresses an important scientific and technical problem: the

diagnosis of cardiovascular disease through the creation of an information technology

study of the cardiovascular system. The technology was based on determining the

concentration indices of the chemical composition of exhaled air, which is implemented

as an information system definition of the decision support unit, which included the

definition of mathematical models of the studied pathologies.

On the basis of binary logistic regression, taking into account the age and gender

of patients, mathematical models of definition, and the cardiovascular pathologies, this

study will provide further improvement of diagnostic and therapeutic processes of

diseases studied. These models take into account not only the absorption of oxygen and

the production of carbon dioxide and hydrogen fluoride, but also nitrogen oxide,

nitrogen dioxide and ammonia, which allows us to identify problems in the operation of

the heart and vessels, and the risk of coronary heart disease, mitral and aortic valves

stenosis.

The method of determining the state of the cardiovascular system analyzes the

concentration of the exhaled air as on auxiliary surgical method of cardiovascular

disease, with the possibility of evaluating the functional state of the cardiovascular

system.

Based on the results of this research, a database of the human cardiovascular

system was created, which allows real-time tracking of the change in sensors’ concentration, and enables us to create additional methods of diagnosis of

cardiovascular diseases based on data analysis, ensuring the improvement of health care

processes in hospitals.

Keywords: information technology; information system for definition of

cardiovascular system state; mathematical models; chemical composition of exhaled air;

electrochemical sensors.