name: Метод и устройство для диагностики патологических изменений системы микроциркуляции крови на основе анализа спектров допплеровского уширения лазерного излучения
keyword_list: лазерная допплеровская флоуметрия неинвазивная оптическая диагностика сахарный диабет второго типа обработка сигнала
abstract: Работа посвящена актуальной задаче диагностики патологических изменений системы микроциркуляции крови в стопах пациентов с сахарным диабетом 2 типа.
  Целью работы является повышение качества диагностики патологических изменений в системе микроциркуляции крови за счёт разработки усовершенствованного метода, устройства и программного обеспечения ЛДФ с возможностью декомпозиции распределения сигнала по частотам допплеровского уширения и обоснование подходов для оценки патологических изменений системы микроциркуляции крови без использования дополнительных каналов регистрации информации.
  Задачами исследования являются:
    1) обзор существующих инструментальных методов оценки патологических изменений в системе микроциркуляции крови, а также анализ подходов к обработке сигнала и проведению измерений методом ЛДФ;
    2) разработка устройства для диагностики патологических изменений системы микроциркуляции крови с возможностью анализа распределения показателя перфузии по частотам допплеровского уширения;
    3) разработка БТС на основе усовершенствованного устройства для диагностики и проведении тепловой пробы с последующим анализом сигнала с использованием декомпозиции показателя перфузии по частотам допплеровского уширения;
    4) обоснование пространства диагностических признаков на основе декомпозиции показателя перфузии ткани кровью по частотам допплеровского уширения и расчете кумулятивных кривых распределения показателя перфузии ткани кровью по частотам допплеровского уширения;
    5) разработка модели классификации для выявления патологических изменений системы микроциркуляции крови на основе анализа распределения вычисляемого показателя перфузии ткани кровью по частотам допплеровского уширения лазерного излучения;
    6) апробация разработанного устройства для диагностики в клинических условиях эндокринологического отделения больницы, подтверждающая возможность выявления патологических изменений системы микроциркуляции крови в нижних конечностях пациентов с СД2;
    7) разработка метода диагностики патологических изменений системы микроциркуляции крови, основанная на декомпозиции вычисляемого показателя перфузии ткани кровью по частотам допплеровского уширения лазерного излучения и последующей обработке с применением частотно-временного анализа.
  Методы исследования. Результаты работы получены на основе методов математического анализа, теории динамического рассеяния света, математической статистики, цифровой обработки сигналов, линейного дискриминантного анализа. 
  Научная новизна работы заключается в том, что при решении задач по повышению качества диагностики и расширению диагностических возможностей метода ЛДФ, впервые предложены:
    1) пространство диагностических признаков, базирующееся на декомпозиции показателя перфузии ткани кровью по частотам допплеровского уширения и расчете кумулятивных кривых распределения показателя перфузии ткани кровью по частотам допплеровского уширения, отличающееся возможностью учёта изменения формы распределения данного параметра и распределения осцилляций показателя перфузии по частотам допплеровского уширения;
    2) модель классификации для выявления патологических изменений системы микроциркуляции крови, базирующаяся на анализе распределения вычисляемого показателя перфузии ткани кровью по частотам допплеровского уширения лазерного излучения, отличающаяся повышенными показателями чувствительности и специфичности выявления патологических изменений системы микроциркуляции крови в сравнении с известными современными методами обработки сигнала ЛДФ;
    3) метод диагностики патологических изменений системы микроциркуляции крови, базирующийся на декомпозиции вычисляемого показателя перфузии ткани кровью по частотам допплеровского уширения лазерного излучения и последующей обработке с применением частотно-временного анализа, а также на предложенной модели классификации, позволяющий выявлять патологические изменения в микроциркуляторном русле без использования дополнительных каналов регистрации информации.
  Теоретическая значимость работы состоит в том, что предложена модель классификации для выявления патологических изменений системы микроциркуляции крови, а также базирующийся на нём метод диагностики нижних конечностей пациентов при СД2.
  Практическая значимость работы состоит в том, что:
  - разработано устройство для диагностики, позволяющее выявлять патологические изменения системы микроциркуляции крови с повышенным качеством диагностики без использования дополнительных каналов регистрации информации, что снижает затраты на медицинское обслуживание пациентов с сахарным диабетом 2 типа;
  - проведена апробация разработанного метода и устройства в клинических условиях эндокринологического отделения больницы, подтвердившая возможность выявления патологических изменений системы микроциркуляции крови в нижних конечностях пациентов с сахарным диабетом 2 типа; 
  - проведена апробация предложенного метода регистрации изменений параметров микроциркуляции крови в модели на малых лабораторных животных в условиях вивария, что подтверждает возможность применения полученных результатов в задачах медико-биологических исследований, в том числе на этапе доклинических испытаний новых фармакологических препаратов.  
  Результаты диссертационного исследования использованы в БУЗ Орловской области «Орловская областная клиническая больница» (г. Орёл), а также приняты к внедрению в ООО НПП «ЛАЗМА» (г. Москва) и в учебный процесс ФГБОУ ВО «ОГУ имени И.С. Тургенева» (г. Орёл) при подготовке магистров по направлению 12.04.04 «Биотехнические системы и технологии» (направленность «Фотоника и электроника в медико-биологической практике»). Отдельные результаты диссертационного исследования использованы при выполнении научных исследований, поддержанных грантом «РФФИ-Аспиранты» № 19-32-90253 на тему «Метод декомпозиции спектров допплеровского уширения лазерного излучения для оценки распределения осцилляций микрокровотока»; Фондом содействия инновациям по конкурсу «У.М.Н.И.К», договор № 0033759; грантом РНФ № 18-79-00237 на тему «Гибкая сенсорная матрица для регистрации капиллярного кровотока в задачах носимой электроники»; грантом Правительства Российской Федерации для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих учёных в российских образовательных организациях высшего образования, научных учреждениях и государственных научных центрах Российской Федерации № 075-15-2019-1877 на тему «Митохондрии как мишени в механизме нейродегенеративных заболеваний»; грантом РФФИ № 20-08-01153 на тему «Разработка фундаментальных основ создания и применения носимых многоканальных лазерных допплеровских сенсоров микроциркуляции крови для диагностики нарушений сердечно-сосудистой системы»; грантом Президента Российской Федерации № МК-3400.2018.8 на тему «Носимый сенсор для неинвазивного мониторинга компонентов кожного кровотока, основанный на анализе динамического рассеяния лазерного излучения». Результаты проведённых исследований были отмечены победой в областном конкурсе «Лучшая научно-исследовательская работа молодых учёных-2020».
chairman_dissertation_council.name: Сергей
chairman_dissertation_council.surname: Филист
chairman_dissertation_council.patronymic: Алексеевич
chairman_dissertation_council.position: Профессор кафедры БМИ
chairman_dissertation_council.degree: Доктор технических наук
chairman_dissertation_council.rank: Профессор
chairman_dissertation_council.wos_research_id: O-4610-2015
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 6603139063
chairman_dissertation_council.rinc_id: 4238-5609
chairman_dissertation_council.orcid: 0000-0003-1358-671X
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Сергей
organization_supervisor.surname: Емельянов
organization_supervisor.patronymic: Геннадьевич
organization_supervisor.position: Ректор
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 76.13.15
rubrics.name: Медицинские комплексы, системы и приборы для функциональной диагностики
oecds.code: 02.06.IG
oecds.name: ENGINEERING, BIOMEDICAL
speciality_codes.name: Приборы, системы и изделия медицинского назначения
speciality_codes.code: 2.2.12.
supervisors.fio: Жеребцов Е.А.
supervisors.scientific_degree: Кандидат технических наук
supervisors.speciality_code: Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Фролов С.В.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Применение вычислительной техники, математического моделирования и математических методов в научных исследованиях
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Волынский М.А.
opponents.scientific_degree: Кандидат технических наук
opponents.speciality_code: Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "ЮГО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
protection_organization.ogrn: 1034637015786
protection_organization.supervisor_name: СЕРГЕЙ
protection_organization.supervisor_surname: ЕМЕЛЬЯНОВ
protection_organization.supervisor_patronymic: ГЕННАДЬЕВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ОГУ ИМЕНИ И.С. ТУРГЕНЕВА, ФГБОУ ВО "ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ И.С. ТУРГЕНЕВА", ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ И.С. ТУРГЕНЕВА, ФГБОУ ВО "ОГУ ИМ. И.С. ТУРГЕНЕВА", ОГУ ИМ. И.С. ТУРГЕНЕВА
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ И.С. ТУРГЕНЕВА"
author_organization.ogrn: 1025700786462
author_organization.supervisor_name: АЛЕКСАНДР
author_organization.supervisor_surname: ФЕДОТОВ
author_organization.supervisor_patronymic: АНАТОЛЬЕВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения