Применение метода газоразрядной визуализации (ГРВ) для экспресс-диагностики и мониторинга состояния биологических объектов (БО)
К.Г. Коротков
Технический университет "СПИТМО". Центр энерго-информационных технологий, С.-Петербург
{jcomments on}
1.1. Разработан и экспериментально проверен новый подход к изучению состояния, процессов жизнедеятельности и реакции на воздействия БО по характеристикам свечения газового разряда, развивающегося вблизи поверхности БО при помещении последнего в электромагнитное поле высокой напряженности.
1.2. Развиты научные принципы новой предметной области: газоразрядной визуализации, для чего создана система представлений и моделей взаимодействия БО с газовым разрядом, предложены и обоснованы принципы интерпретации информации о состоянии БО путем анализа газоразрядных характеристик, заложены основы классификации состояний БО в зависимости от типа кирлианограмм. Использование комплекса независимых параметров, определяющих геометрические, яркостные, спектральные и токовые характеристики газоразрядного процесса, позволило применить широкий арсенал методов и средств обработки данных, существенно повысить достоверность классификации.
1.3. Разработан комплекс методов, моделей, аппаратуры и алгоритмических подходов, позволяющих производить компьютерную ГРВ БО различной природы: жидкофазных объектов, растительных объектов, животных и человека.
1.4. Заложены основы научной кирлианометрии вне зависимости от типа используемой аппаратуры и методов получения информации.
2. Экспериментальные и прикладные результаты. Разработанный подход и реализующие его методы использованы для экспериментального исследования широкого класса БО, в результате чего:
2.1. Развита методика кирлианографии микробиологических объектов и продемонстрирована возможность слежения за стадиями роста культуры в процессе культивирования с построением характеристической кривой роста на примере культур C.quillieirmondii.
2.2. Исследовано газоразрядное свечение образцов плазмы крови пациентов с первичным и метастазированным раком (саркома желудка, шейки матки, предстательной железы, легких) в сравнении с образцами крови здоровых доноров. Различие газоразрядных параметров раковой и донорской крови позволяет говорить о перспективе создания системы ранней диагностики патологических процессов, в частности, ракового состояния по характеристикам газоразрядного свечения образцов крови.
2.3. Продемонстрирована перспективность применения метода ГРВ для целей экологического мониторинга растительных объектов на примере изучения ингибирования развития проростков кукурузы под влиянием ксенобиотков с последующим восстанавливающим действием витамина В2.
2.4. Показана перспективность слежения за степенью предпосевной готовности и жизнедеятельности зерновой массы по характеристикам газоразрядного свечения.
2.5. Развиты методические подходы и создан комплекс прикладных программ для исследования психофизиологического состояния человека в норме и патологии, в прижизненных и посмертных состояниях, и его мониторинга под влиянием широкого спектра воздействующих факторов.
2.6. Выявлены основные типы кирлианограмм относительно здоровых пациентов, больных, принадлежащих к различным нозологическим классам, и определены характерные особенности изменения параметров изображении под влиянием терапии.
2.7. Развита методика построения изображений распределения комплексного поля вокруг тела человека, позволяющая получить обобщенную информацию о состоянии исследуемого пациента и динамике его изменения.
2.8. Развита автоматизированная система классификации состоянии БО на базе самообучающейся интеллектуальной системы нечетко структурируемых вероятностных информационных баз данных кирлианограмм, реализованная на основе Байесовской стратегии принятия решений. Заложена основа и создан прикладной аппарат для создания автоматизированных диагностических систем конкретных нозологических классов.
Заключение:
Результаты работы открывают новые теоретико-методические возможности для получения информации о функциональном состоянии, процессах жизнедеятельности и реакции на воздействия метода исследования БО, позволяют получать качественно новую информацию о протекающих в них процессах и явлениях, что имеет важное прикладное значение. Таким образом, совокупность полученных результатов свидетельствует о создании нового научного направления, которое может быть сформулировано как компьютерная кирлианография объектов биологической природы.