name: Пространственно-временной анализ колебаний кровотока в микроциркуляторном русле человека по данным оптических и термометрических измерений
keyword_list: микроциркуляция крови лазерная допплеровская флоуметрия фотоплетизмография термометрия вейвлет-анализ сахарный диабет
abstract: Диссертация направлена на разработку единого биофизического подхода для решения группы задач исследования нарушения функции системы микроциркуляции, основанного на пространственно-временном анализе колебаний кровотока в микрососудах, регистрируемых различными оптическими и термометрическими методами. В диссертации впервые предложен алгоритм анализа вариации спектральной плотности энергии колебаний течения крови в микрососудах, вызванной функциональными пробами, без предварительного выделения частотных диапазонов. Экспериментально установлена немонотонная связь вариации среднего значения и амплитуды колебаний перфузии, измеренной методом лазерной допплеровской флоуметрии. Показано, что физиологические особенности системы микроциркуляции, связанные с уменьшением амплитуды колебаний кровотока при переходе от артериол к капиллярам и нелинейная связь между концентрацией эритроцитов в кровеносном русле и величиной перфузии влияют на характеристики сигнала лазерной допплеровской флоуметрии. Определено влияние локализации датчика и оказываемого им давления на измеряемые характеристики микрокровотока. Определены функциональные маркеры вазомоторных нарушений, рассчитанные на основе вариации спектрального состава сигнала лазерной допплеровской флоуметрии во время теплового нагрузочного теста у пациентов с ревматическими заболеваниями и сахарным диабетом. На основе вейвлет-анализа электрокардиограммы и фотоплетизмограммы создан новый метод определения времени распространения пульсовой волны. Показано, что предложенный метод позволяет определить искомую величину в случае значительно сниженной амплитуды сигнала и наличия крупномасштабных трендов, что делает его предпочтительным при проведении динамических физиологических тестов. Впервые проведен подробный сравнительный анализ кожного кровотока, зарегистрированного различными оптическими методиками (лазерной допплеровской флоуметрией, фотоплетизмографией и лазерной спекл-контрастной визуализацией). Установлена высокая корреляция колебаний сигналов, характеризующих колебания перфузии в микрососудах, в диапазоне частот, связанных с факторами регуляции сосудистого тонуса. Предложен новый метод скрининговой диагностики хронической артериальной недостаточности нижних конечностей, основанный на анализе спектрального состава фотоплетизмограмм. Впервые показано, что учет экспериментально измеренных фазовых соотношений колебательных составляющих сигналов, полученных методами лазерной допплеровской флоуметрии и кожной термометрии, позволяет проводить восстановление низкочастотных колебаний кровотока в микроциркуляторном русле по данным термометрии. Построена одномерная математическая модель распространения температурной волны от уединенного сосуда, позволяющая исследовать связь характеристик кожного кровотока, и температуры поверхности кожи. Методы анализа сигналов, разработанные и развитые в ходе теоретических исследований в рамках диссертационной работы, имеют фундаментальное значение для исследования различных биомедицинских систем. При интерпретации экспериментальных данных получены значимые теоретические результаты, расширяющие фундаментальные представления о функционировании исследуемых биофизических систем.
chairman_dissertation_council.name: Валерий
chairman_dissertation_council.surname: Тучин
chairman_dissertation_council.patronymic: Викторович
chairman_dissertation_council.position: заведующий кафедрой
chairman_dissertation_council.degree: Доктор физико-математических наук
chairman_dissertation_council.rank: Член-корреспондент РАН
chairman_dissertation_council.wos_research_id: C-7865-2013
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 36048347000
chairman_dissertation_council.rinc_id: 20243
chairman_dissertation_council.url: https://www.sgu.ru/person/tuchin-valery-viktorovich
chairman_dissertation_council.orcid: 0000-0001-7479-2694
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Алексей
organization_supervisor.surname: Чумаченко
organization_supervisor.patronymic: Николаевич
organization_supervisor.position: ректор
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 34.17.05
rubrics.name: Методы и аппаратура в биофизике
rubrics.code: 76.13.17
rubrics.name: Медицинские комплексы, системы, приборы, аппараты и устройства для интроскопических исследований
oecds.code: 01.06.DA
oecds.name: BIOPHYSICS
oecds.code: 01.03.UI
oecds.name: PHYSICS, MULTIDISCIPLINARY
speciality_codes.name: Биофизика
speciality_codes.code: 03.01.02
opponents.fio: Камшилин А.А.
opponents.scientific_degree: Доктор физико-математических наук
opponents.speciality_code: Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Постников Е.Б.
opponents.scientific_degree: Доктор физико-математических наук
opponents.speciality_code: Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Киселев А.Р.
opponents.scientific_degree: Доктор медицинских наук
opponents.speciality_code: Кардиология
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "САРАТОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.Г. ЧЕРНЫШЕВСКОГО"
protection_organization.ogrn: 1026402674935
protection_organization.supervisor_name: АЛЕКСЕЙ
protection_organization.supervisor_surname: ЧУМАЧЕНКО
protection_organization.supervisor_patronymic: НИКОЛАЕВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "САРАТОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.Г. ЧЕРНЫШЕВСКОГО"
author_organization.ogrn: 1026402674935
author_organization.supervisor_name: АЛЕКСЕЙ
author_organization.supervisor_surname: ЧУМАЧЕНКО
author_organization.supervisor_patronymic: НИКОЛАЕВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения