RUS | ENG |ДонНТУ| Портал магістрів ДонНТУ
Магістр ДонНТУ Кириллова Лизавета Андріївна

Кириллова Лизавета Андріївна

Факультет комп'ютерних наук і технологій

Кафедра автоматизованих систем управління

Спеціальність: Комп'ютерні системы діагностики


Науковий Керівник: Секірін Олександр Іванович


Про автора

Реферат з теми магістерської роботи

Розробка комп'ютерної системи дослідження ретино-гіпоталамічної функціональної системи у пацієнток із погранічними станами, які перебувають у безплідному шлюбі

Цілі і завдання

Ця робота присвячена розробці методики прицільної дії на структури гіпоталамуса за допомогою проекції стабільних оптичних стимулів на ретино-рефлексогені зони. Комп'ютерна система дослідження ретино-гіпоталамічної функціональної системи (КС РГФС) дозволить реалізувати специфічний метод діагностики стану гіпоталамуса, що, у свою чергу, дасть можливість розробити ефективну методику специфічної терапії таких важких захворювань, як алкоголізм, наркоманію, безпліддя, ішемічну хворобу серця, цукровий діабет, гіпертонічну хворобу, бронхіальну астму та ін.[1]

Актуальність

Існує прямий зв'язок між сітківкою ока і гіпоталамусом. Гіпоталамус регулює роботу практично усіх органів і систем. Саме тому він виступає основною мішенню для діагностичних і терапевтичних впливів у пацієнтів з нейропатологічними синдромами. В основі цих захворювань лежить поразка або порушення функції гіпоталамуса. Розробками в зоні пошуку способів "адресних" діагностичних і терапевтичних впливів на окремі структури гіпоталамуса займаються фахівці ДонДМУ і НДІ медичних проблем сім'ї. Метою досліджень є виявлення ретино-рефлексогених зон, розташованих на сітківці ока, впливаючи на які оптичним стимулом здійснюється стимуляція структур гіпоталамуса, який, у свою чергу, регулює роботу певних органів або структур. Для вирішення цього завдання розроблена комп'ютерна система дослідження ретино-гипоталамічної функціональної системи людини. Розроблена у рамках цієї роботи комп'ютерна система дослідження ретино-гипоталамической функціональної системи людини являє собою складову частину більшого проекту дослідження ретино-гипоталамической функціональної системи людини в медицині органічних станів і гінекології. Серед значного переліку захворювань, обумовлених поразкою або порушенням функції гіпоталамуса, в цій роботі робиться акцент на розробку нової методики лікування пацієнток, які знаходяться у безплідному шлюбі у галузі медицини пограничних станів.

Цілі і завдання дослідження

- Пошук адекватних параметрів оптичних стимулів, що викликають реакції гіпоталамуса.
- Складання карти ретинорефлексогенных зон.

Очікувані результати від впровадження

КС РГФС дозволить:
- істотно підвищити ефективність діагностики, лікування і профілактики цілого ряду різних захворювань;
- значно скоротити витрати на діагностику і лікування цих захворювань;
- скоротити економічні втрати внаслідок тимчасової непрацездатності і інвалідності;
- істотно підвищити рівень можливостей психофізичної адаптації населення до негативних соціально-психологічних дій;

Реалізація методики

Для пошуку параметрів стимулюючих оптичних стимулів (СОС), які викликають реакції гіпоталамусу, у рамках цієї роботи розроблена нейромережева модель ретино-гипоталамічної функціональної системи (РГФС) людини. Ця модель дозволяє прогнозувати і формувати разом з генетичним алгоритмом очікувані відповідні реакції організму на стимулюючі впливи сітківки за обраним заздалегідь критерієм. Модель здатна в цьому доповненні замінити собою досліджувану систему (РГФС). Критеріями оцінки ефективності рішення може виступати відхилення від очікуваної реакції при впливі СОС порівняно з фоновою.[4] В якості методу реалізації моделі РГФС запропоновано використати нейромережеве моделювання, оскільки нейронні мережі успішно застосовують при рішенні завдань прогнозування. Дія на структури гіпоталамуса здійснюється за допомогою проекції на ретино-рефлексогені зони безліччю світлопроводів, розташованих на контактній лінзі, за допомогою світлодіодів. Система управління дозволяє регулювати координати, спектральний склад, щільність енергії і експозицію (тривалість дії) СОС. Пошук оптимальних параметрів оптичних стимулів являється завданням великої розмірності. Оскільки число світлопроводів досить велике, обчислювальна складність такої процедури очевидна. Складність обчислювальної процедури розраховується по формулі:

де m -кількість світлопроводів;
С - кількість режимів роботи одного світлопровода.
Кількість режимів роботи одного світлопровода можна визначити по формулі:

де Кф- кількість регульованих параметрів;
i - порядковий номер параметра;
ni - кількість рівнів i -го параметра.
У даному випадку складність об'єкту складає 2048 для одного світлопровода. Тоді складність об'єкту в цілому:

Для пошуку оптимальних параметрів оптичних стимулів необхідно вирішити завдання комбінаторної оптимізації. Існує декілька підходів до вирішення цієї проблеми. В якості таких алгоритмів можна використати метод повного перебору, евристичний метод і еволюційний метод. Евристичний метод також може застосовуватися до завдань такого класу. У основі цих алгоритмів лежить використання набору певних правил, складеного групою експертів конкретної проблемної області. Основним недоліком цього методу є його суб'єктивність. Тобто вживані правила складають експерти, які грунтуються на власний досвід, знання і інтуїцію. Тим самим алгоритм, розроблений за цими правилами, може працювати з деякою погрішністю. Оскільки поставлене завдання відноситься до комбінаторної оптимізації багатопараметричних функцій, жоден з перерахованих методів не дозволяє знайти оптимальне рішення за прийнятний час. Для вирішення цієї проблеми використаний ефективніший еволюційний метод- генетичні алгоритми. Для пошуку оптимальних параметрів оптичних стимулів розроблений модифікований ГА. Для реалізації модифікованого ГА були вирішені питання, пов'язані з кодуванням особини, вибором цільової функції і оператора репродукції, розробкою проблемно-орієнтованих операторів кросинговера і мутації, а також вибраний критерій зупинки алгоритму. В якості цільової (Fitness) функції, яка дозволяє оцінити якість отриманого рішення, запропоновано використати нейромережеву модель РГФС людини. Висновки: в ході проведення теоретико-практических досліджень був розроблений модифікований ГА. Спільне використання ГА і НС як цільова функція дозволяє за допустимий час отримати субоптимальне рішення. Отримані результати будуть використані для розробки ефективну методики специфічної терапії ряду важких захворювань.

Литература:

  1. Бусурин М.Ю., Копылова Т.Г.Ретинорефлекторные реакции: висцеросенсорные или вегетовисцеральные. http://www.acem.dsmu.edu.ua/show_text.php?text_id=164
  2. Скобцов Ю.А., Секирин А.И., Бусурин М.Ю., Цыба И.В. Принцип доминанты и генетические алгоритмы при исследовании ретинорефлексогенных зон // Нейронауки: теоретические и клинические аспекты. - 2005 - Т.1, №1. - С.113.
  3. Казаков В.Н., Уманский В.Я., Лях Ю.Е., Бусурин М.Ю., Цыба И.В. Медицина пограничных состояний: междисциплинарный подход и ретино-гипоталамическая функциональная система // Матеріали спільного засідання колегії Донецької обласної державної адміністрації та Президії Національної академії наук України і науково-практичної конференції "Донбас-2020: наука і техніка – виробництву". – Донецьк: ДОДА, 2004. – С. 153-157.
  4. Бусурин М.Ю., Копылова Т.Г. Приоритетные направления в разработке методов терапии и диагностики нейропатологических синдромов. Ретино-гипоталамическая функциональная система. //Архив клинической и экспериментальной медицины. - 2002. - Т.11, №3. - С. 376-386.
  5. Рутковская М., Плинский Л. Нейронные сети, генетические алгоритмы и нечеткие системы: Пер. с польск. И.Д.Рудинского. - :Горячая линия - Телеком, 2006. - 452 с.
  6. Вороновский Г.К. Гненетические алгоритмы, искусственные нейронные сети и проблемы виртуальной реальности - Х.:ОСНОВА, 1997. - 112с.
  7. Бриндли К. Измерительные преобразователи: Справочное пособие: Пер. с англ.- М.: Энергоатомиздат, 1991.-144 с.:ил.
  8. Прэтт У. Цифровая обработка изображений. Кн.2. / М.:Мир, 1982. -784с.
  9. Техническое описание и инструкция по эксплуатации щелевой лампы ШЛ-56. http://ru-patent.info/20/20-24/2022521.html
  10. Руководство по применению устройства LAB-10.1. www.unidu.co.il/.../Array-ec0ca9184bd82b33a6a3f313113b4932_04022010094156.pdf

При написанні даного автореферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: 1 грудня 2011. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.