Программно-алгоритмическое обеспечение измерительно-вычислительного комплекса для исследования потоков жидкости с инородными включениями (на примере комплекса медицинского назначения) - Автореферат

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наукРешение задачи включает разработку измерительной аппаратуры, позволяющей определить наличие этих включений в потоке, и разработку программно-алгоритмического обеспечения, позволяющего проанализировать инородные включения и повысить надежность и достоверность обнаружения в условиях действия различных помех. Особое значение эта задача имеет в медицине, где ставится как задача обнаружения эмбола в кровотоке. Эмбол - патологическое образование неопределенной структуры и состава (чаще пузырек газа или кусочек материи), циркулирующее в кровотоке и вызывающее серьезные последствия для здоровья и даже жизни человека. Таким образом, разработка эффективных средств автоматической регистрации эмболии, анализ ее качественных и количественных характеристик на этапах медицинского освидетельствования, лечения и реабилитации летного и диспетчерского состава воздушной авиации является востребованной на практике актуальной задачей, имеющей огромное значение для снижения уровня инвалидализации всех категорий авиационных специалистов с заболеваниями сердечнососудистой системы. При разработке и испытании измерительно-вычислительных комплексов с показателем «чувствительность» совпадает принятое в технике понятие «вероятность события» (в данном случае вероятность обнаружения эмбола в кровотоке), выраженное в процентах; а с показателем «специфичность» - «вероятность неложных срабатываний» (в данном случае вероятность обнаружения артефактов), также выраженная в процентах.В первой главе диссертационной работы проведен анализ современного состояния проблемы обнаружения эмбола и опыта разработки информационно-вычислительных комплексов медицинского назначения для обнаружения эмболов, проведен сравнительный анализ различных методов, применяемых на сегодняшний день для решения задач эмболодетекции в кровотоке. Современная постановка задачи автоматической детекции эмболий с позиций математической обработки ТКДГ-сигналов включает рассмотрение нескольких уровней анализа: анализ характеристик фонового кровотока и выделение транзиторных сигналов высокой интенсивности - high-intensity transient signals (HITS); анализ характеристик HITS и выделение микроэмболических сигналов (МЭС); классификацию эмболов как материальные и газовые; детализацию характеристик эмбола - определение его размера и морфологии. По результатам проведенного анализа аппаратных, математических и алгоритмических средств, применяемых на сегодняшний день для решения задач определения эмболов в кровотоке, сформирован набор методов, использование которых позволяет решить поставленные задачи, согласно которым вероятность обнаружения эмбола должна составлять более 90%, вероятность неложных срабатываний - более 95%. Во второй главе поставлена задача обнаружения эмболов в кровотоке, как задача, идеологически близкая к задаче распознавания образов и включающая два шага: проверку наличия выделенных признаков в результатах медицинских измерений и отнесение результатов первого шага к одному из классов: эмбол, артефакт или неопределенный тип. , (12) где - мгновенная мощность отраженного ТКДГ-сигнала, - фоновая средняя мощность кровотока, - длительность МЭС, - скорость движения эмбола, - максимальная скорость кровотока, - мгновенная мощность отраженного ТКДГ-сигнала в опорном окне, - средняя мощность в опорном окне, - пиковая частота материального эмбола, - пиковая частота газового эмбола, - мощность ТКДГ-сигнала материального эмбола, - мощность ТКДГ-сигнала газового эмбола, - мощность ТКДГ-сигнала положительной составляющей кровотока, - мощность ТКДГ-сигнала отрицательной составляющей кровотока, - мощность ТКДГ-сигнала эмболического ядра, - мощность фонового кровотока в период обнаружения эмбола.

Краткое содержание работы