Главная » 2014»Сентябрь»1 » Скачать Лазерный аппаратно-программный офтальмологический комплекс. Благодатских, Дмитрий Павлович бесплатно
04:48
Скачать Лазерный аппаратно-программный офтальмологический комплекс. Благодатских, Дмитрий Павлович бесплатно
Лазерный аппаратно-программный офтальмологический комплекс
Диссертация
Автор: Благодатских, Дмитрий Павлович
Название: Лазерный аппаратно-программный офтальмологический комплекс
Справка: Благодатских, Дмитрий Павлович. Лазерный аппаратно-программный офтальмологический комплекс : диссертация кандидата технических наук : 05.27.03, 14.00.08 Москва, 2006 130 c. : 61 07-5/1195
Объем: 130 стр.
Информация: Москва, 2006
Содержание:
1 Введение
2 Ра}рабо1ка аппаратной части лазерного офтальмологического комплекса
21 Разработка лазерных излучателей
211 Разработка требовапий к лазерным нзлучателям
212 Модернизацня инжекцнонных лазерных диодов
22 Разработка лазерного офтальмологического комплекса
221 Комнлекс для получения п анализа лазерно-индуцированных и цветиых изображений глазного дна
222 Комплекс дли получения цветных изображений сетчатки с помощью лазерного излучепия
223 Комплекс для получения лазерно-индуцировапиых флуоресцентных изображений глазного дна
3 Разработка программной частн лазерною офтальмологнческого комнлекса
32 Разработка математнческих моделей раснространення лазерного излучепия Разработка математических моделей формирования цветного изображения
321 Моделирование формировапия цветного изображения
322 Моделирование измеиення цвета тканн после лазерного облучения
4 Разработка информационных технологий анализа и синтеза лазерпо-индуцированпых и цветных изображепнй тканей глазного дна
41 Ипформационпые критерни, используемые при диагпостике натологнй на изображениях тканей глазного дна
42 Разработка информационных техиологий анализа лазерно-ипдуцнрованных и цветных нзображепий тканей глазного дна
43 Разработка ииформационных техноло! ий синтеза лазерпо-индуцнрованных и цветных изображений тканей глазного дна
5 Заключение
6 Синеок исиользоваппой литературы и авторских публикаций
7 Приложеиие
Введение:
Трудно найти другую область лазерной медицины, успехи в которой за почти полувековой период развития лазерной техники были бы сравнимы с достижениями в области офтальмологии. Это, прежде всего, фантастические результаты в области хирургии, терапии и диагностики, прежде всего фотодинамической диагностики и терапии. Долгое время в мировой практике самым распространенным для этих целей оставался лазер на красителе с накачкой арюновым лазером Затем для накачки стали использовать лазеры на нарах металлов, например, лазер накачки на парах меди Данные лазерные системы были громоздкими, требовали мо1цного трехфазного нитания, водяного охлаждения и имели высокую стоимость Им на смену пришли лазеры на парах золота, генерирующие свет с длиной волны 628 нм. В текущем десятилетии в лазерах на красителях в качестве лазера накачки стали использовать КТР-лазер Это довольно щироко нрименяемый в хирургии и хорошо известный высокоэнергетический YAG-Nd лазер с длиной волны излучения 1064 нм. За счет удвоения частоты используют зеленый свет с длиной волны 532 нм. Для приспособления этого серийного хирургического лазера для целей офтальмологической фотодинамической терании нотребова;юсь дополнение его модулем с красителем, обеспечивающим требуемую перестраиваемую длину волны света Менее i-ромоздкий и более удобный для клинического применения лазер на красителе с накачкой КТР-лазером оставался дорогим. Наконец, новым эгапом в развитии лазерной техники для фотодинамической терапии явилось появление компактных недорогих диодных лазеров. Диодные лазеры обеспечивают адекватную для целей офтальмологической фотодинамической терапии плотность мощности Однако, для создания недорогих, комнактных офтальмологических комплексов требуется создать одномодовые лазерные диоды не только адекватной мощности для генерации излучения с длиной волны 630 нм, но и лазерные диоды, обладающие малой расходимостью излучения Это одна из наиболее актуальных задач. Лазерные офтальмолошческие комплексы должны быть оснащены не только современными лазерными излучателями, но и использовать возможности современной комньютерной техники для создания интеллектуальных систем офтальмосконии. Достижения в области офтальмоскопии являются несоизмеримыми и нредставляю1ся куда более скромными. По-прежнему, врач вынужден визуально оценивать состояние тканей глазного дна нри постановке диагноза. Этот дисбаланс становится все более нетерпимым в условиях возрастания потребностей в создании информационных интеллектуальных систем, нриближающихся гю возможностям к человеку. В развитых странах наметился значительный росг публикаций и финансирования в направлении ликвидации этою нротиворечия.Все большее распространение получают системы автоматизированного ввода офтальмоскопической информации через различные тины сканеров, а также цифровых фото- и видеокамер При этом по разрешающей способности такие системы ввода вполне ближайпюй технической приближаются к зрению человека, а с учетом быстродействия моделью глаза, очевидно, являются видео- и цифровые фотокамеры. Так ПЗС матрица цифровой фотокамеры обеспечивает разрешение до 3 млн. пикселей па кадр Тем не менее, возможпости интеллектуального анализа изображений с помощью компьютеров оставляют желать большего Пеобходимость углубленной их обработки и мониторинг изменений распознавания требуют, по крайней мере, две области приложений: состояния тканей глазного дна в процессе лазерной хирургии и терапии, экспертпые системы диагпостики. Интеллектуальные информационные системы, снабжеппые компьютерпым зрением позволят сравпи1ельпо быстро определять дозы лазерпого излучения в процессе проведения терапии или хирургии, определять зоны необходимого воздействия лазерного излучения регистрировать в реальном масштабе времени изменения в тканях глазного дна, контролировать отдаленные последствия проведенных лазерных воздействий, а также обеспечивать диагпостику и идентификацию патологических образований. Экспертные изображения патологических системы, опирающиеся па базы данных, включающие образований, для поиска и распознавания патологий требуют быстрого и надежною анализа оцифрованной видеоинформации в специализированных архивах изображений офтальмологических центров либо в базах Интернет. Цель диссертационной работы; Разработка принципов создания лазерных полупроводпиковых излучателей, обладающих малой расходимостью, для офтальмологических комплексов Проведение теоретических и эксперимептальных исследований по разработке методов обработки лазерно индуцированных и цветных изображений биологических тканей глазного дна, которые позволили бы определить наличие патологии, выявить ее локализацию и, одновременно с этим провести оценку состояния тканей в ее глубине. Задачн исследованнй; 1. Разработка принципов создания одномодовых полупроводниковых лазеров, обладающих малой расходимостью излучения 2 [азработка математической модели распространения лазерного излучения и излучения флуоресценции в биологических тканях глазного дна.Разработка математической модели формирования цветною изображения тканей глазного дна с учетом неоднородного распределения оптических характеристик тканей* коэффициентов рассеяния, HOI лощения и фактора анизотропии рассеяния. 4. Разработка методов анализа флуоресцентных и цветных изображений, позволяющих выявить достоверные диагностические критерии наличия патологических областей 5. Разработка методов количественной оценки степени патологии тканей, определения ее границ 6. Проведение экспериментальных и клинических исследований по верификации разработанных математических моделей и оценки чувствительности и специфичности разработанных информационных технологий. Научная новизна работы: Разработаны новые принципы построения инжекционных лазерных излучателей, использующих эффект нарушенного Френелевского отражения Предложены новые схемы построения инжекционных лазерных излучателей, используюн1их эффект нарушенного Френелевского отражения, обладающие высокими селектирующими свойствами диэлектрических резонаторов Предложены новые схемы построения систем когерентного сложения излучения нескольких инжекционных лазеров, использующих эффект нарушенного Френелевского отражения Разработана математическая модель распространения лазерного излучения и излучения в биологических тканях глазного дна, позволяющая учесть флуоресценции пространственную неоднородность оптических свойств тканей Проведено моделирование распространения лазерного излучения и излучения флуоресценции в биологических тканях глазного дна. Показано, что использование модели слоистой структуры тканей, в которых основными поглотителями являются меланин и гемоглобин крови, позволяет предсказать основные оптические характеристики диффуз1Ю1 о рассеяния от тканей глазною дна Впервые разработана математическая модель формирования цветного изображения тканей глазного дна с учетом неоднородного распределения оптических характеристик тканей коэффициентов рассеяния, поглощения и фактора анизотропии рассеяния Проведено моделирование формирования цветного изображения тканей Установлено, что основными поглотителями, определяющими цвет тканей глазного дна, являются меланин и гемоглобин крови. Найдены информационные параметры, позволяющие выявить достоверные диагностические критерии наличия патологических областей, изменение формы и положения на диаграмме коэффициентов цветности результатов преобразования цветного изображения, изменение скорости нарастания интенсивности флуоресценции при флуоресцентной ангиофафии. Разработаны новые методы анализа и синтеза цветных и лазерно индуцированных изображений. Показано, что корреляционные методы оценки флуоресцентных распределений коэффициентов цветности позволяют находить границы и локализовать расположение патологических областей на изображениях глазного дна с более высокой чувствительностью и снецифичностью по сравнению с другими методами Впервые проведены экспериментальные и клинические исследования по верификации математических моделей, оценки чувствительности и специфичности разработанных разработанных информационных технологий. Показано, что разработанные методы анализа цвега, могут быть использованы для диагностики заболеваний и оценки динамики лечения. Установлено, что скорость нарастания и характер временного изменения интенсивности флуоресценции также могут быть иснользованы для диагностики заболеваний и оценки динамики лечения Практическая ценность и внедрение результатов работы: В диссертационной работе решена важная научно-техническая и прикладная задача разработки лазерного офтальмологического аннаратпо-нрограммного комплекса и информационных технологий анализа и синтеза лазерно-индуцированных флуоресцентных и цветных изображений тканей глазного дна Предложены и практически реализованы: новые схемы диэлектрических резонаторов инжекционных лазеров и методы оценки их селективных свойств новые информационные критерии оценки и мониторип1а изменения оптических характеристик тканей глазного дна новые методики, алгоритмы и программы расчета распространения лазерного излучения в оптически неоднородных, рассеивающих тканях глазного дна новые методики, агноритмы и программы расчета формирования цвета изображения тканей глазного дна новые методики, алгоритмы и программы синтеза цветных ангио1рафических изображений Основные результаты диссертационной работы внедрены в НИИ Глазных Болезней РАМН РФ и в учебный процесс МИРЭА. Положения, выноснмые на защнту; Диэлеетрические резонаторы ипжекционных лазеров могут быть модернизированы без нарушения технологии их изготовления с помощью использования эффектов нарушенного Френелевского отражения 2 Используя селеетивные свойства модернизированных инжекиионных лазеров, можно получать одномодовое излучение, требуемое для офтальмолог ических комплексов 3. Формирование цветного изображения в офтальмологическом комплексе с помощью трехцветного лазерного источника излучения создает для пациентов более комфортные условия проведения офтальмологической диагностики 4. Цветное изображение глазного дна обладает достаточной информационной емкостью для проведения диагностики заболеваний и мониторинга процесса лечения 5 Корреляционные методы анализа цвета являются наиболее чувствительными к изменению картины распределения цвета 6 Синтез цветного изображения из ангиографических флуоресцентных изображений оценивать динамику кровеспабжения тканей глазного дна. Анализ позволяет синтезированных цветных ангиографических изображений корреляционными методами гюзволяет проводить диагностику заболеваний и мониторинг процесса лечения 7. Фотодинамическая лазерная диагностика и терапия являются наиболее перспективными методами диагностики и лечения многих заболеваний тканей глазного дна, включая онкологические заболевания. Краткая аннотация по
