Створення оптико-електронної системи визначення кінетичних і морфологічних характеристик сперміїв людей і тварин у реальному часу. Математична модель сигналу на телевізійному мікроскопі, що використовує освітлювальну систему Келера в прохідному світлі.
Аннотация к работе
Застосування оптико-електронних і обчислювальних засобів для одержання й обробки оптичної інформації про біологічні обєкти, що спостерігаються при мікроскопії, дозволить підвищити точність виміру різних параметрів, виключити фактор субєктивності, одержувати інформацію в електронному вигляді, зручному для подальшої компютерної обробки. Застосування оптико-електронних і обчислювальних засобів при оцінці якості еякуляту дозволить отримувати обєктивні, документовані результати досліджень кінетичних і морфологічних характеристик сперміїв при діагностиці різних ступенів патології і коригуванні курсу лікування. Висока точність вимірів кінетичних і морфологічних характеристик сперміїв, характерна для оптико-електронних засобів, дозволить значною мірою знизити втрати нативної сперми тварин. Застосування оптико-електронних засобів для дослідження якості сперми дозволить за рахунок підвищення точності виміру кінетичних і морфологічних характеристик сперміїв підвищити на 25 - 30 % вихід якісної спермопродукції з підвищеною біологічною активністю і запліднюючою здатністю. Для досягнення поставленої мети був вирішений ряд задач: вивчені функціональні і морфологічні особливості сперміїв; проведено аналіз методів дослідження параметрів руху і методів одержання морфологічних портретів сперміїв; проведено аналіз існуючих оптико-електронних методів дослідження якості сперми; сформульовані медико-технічні вимоги до розроблюваної оптико-електронної системи; проведено аналіз оптичних сигналів, сформованих в оптико-електронних системах при спостереженні біологічних обєктів, що використовують освітлювальну систему Келера в прохідному світлі; розроблено математичну модель сигналу, сформованого оптико-електронним трактом телевізійного мікроскопа; розроблено методики обробки телевізійної інформації в реальному масштабі часу; розроблено рекомендації з технічної реалізації оптико-електронної системи визначення кінетичних і морфологічних характеристик сперміїв; розроблено рекомендації з розширення функціональних можливостей оптико-електронної системи.У вступі обґрунтована актуальність теми дисертації, проведено короткий огляд стану проблеми, визначені задачі дослідження, звязок із програмами і темами НДР, сформульовані розвязувані науково-технічні задачі і мета роботи, визначені наукова новизна і практична значимість роботи, визначений особистий внесок здобувача в опублікованих роботах, дана інформація про апробації результатів дисертаційних досліджень і публікації. Однак, вони мають ряд недоліків: низька точність, субєктивність, тривалий час проведення аналізу - для візуального методу оцінки якості сперми за допомогою рахункових камер; тривалість часу обробки результатів, ручне знімання інформації - для фотографічних методів і методу відеомікрографії; неможливість визначення індивідуальних кінетичних характеристик і відсутність можливості морфологічних досліджень - для методу допплерівської кореляційної спектрометрії. Інформація про оптичну щільність обєктів, що спостерігаються (сперміїв), міститься в різниці інтенсивностей променя, що пройшов через обєкт, і променя, що пройшов через пробу в місці, де обєкт відсутній. На підставі розробленої математичної моделі, що описує процес формування сигналу в оптико-електронних системах з необмеженим і обмеженим динамічним діапазоном, і отриманих виразів для сигналів і величини відношення сигнал/шум на виході цих систем зроблені насаступні висновки. Збільшення інтенсивності випромінювання підсвітлення вище граничного значення приводить до зменшення величини сигналу і величини відношення сигнал/шум , тобто погіршує характеристики оптико-електронної системи цілому.Проведений аналіз вітчизняних і закордонних публікацій показав, що традиційні методи дозволяють одержувати кінетичні і морфологічні характеристики досліджуваних сперміїв. Зроблено висновок про доцільність розробки оптико-електронної системи, яка вирішить задачу визначення характеристик сперміїв, що корелюють із запліднюючою здатністю в реальному масштабі часу, і сформульовані медико-технічні вимоги, поставлені до системи. Теоретичні дослідження, засновані на використанні корпускулярної теорії світла, теорії імовірностей, статистичної теорії випадкових потоків, теорії побудови оптико-електронних систем, дозволили розробити математичну модель сигналу на виході телевізійного мікроскопа, що використовує освітлювальну систему Келера в прохідному світлі. Математична модель дозволяє врахувати імовірнісний характер взаємодії світлового потоку з досліджуваним обєктом і елементами оптико-електронного тракту телевізійного мікроскопа. Використання математичної моделі для опису сигналів в оптико-електронній системі лабораторної медичної діагностики дозволяє оцінити такі важливі характеристики, як середнє значення сигналу, величина відношення сигнал/шум на виході телевізійного мікроскопа та оптимальним образом здійснювати вибір складових частин системи.