Отзыв ведущей организации (Методы и алгоритмы обработки, анализа и визуализации данных ультразвукового доплеровского измерителя скорости кровотока)

исх. 'гв от «Ж» ~~й:Ф -1.' 2017 г. УТВЕРЖДАЮ директор сс» М. Цыбин ОТЗЫВ ВЕДУЩЕ на диссертационную работу р ны «Методы и алгоритмы обработки, анализа и визуализации данных ультразвукового доплеровского измерителя скорости кровотока», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальностям 05.13.01 — «Системный анализ, управление и обработка информации (в технических системах)» и 05.11.17 — «Приборы, системы и изделия медицинского назначения» 1. Актуальность и новизна для науки и практики Диссертационная работа Н.

С. Конновой посвящена исследованию нелинейно- динамических и квазипериодических свойств сигналов кровотока и разработке методики исследования сложных физиологических систем с нелинейной динамикой на примере обработки данных ультразвуковых доплеровских измерителей скорости кровотока с использованием методов нелинейной ЦОС и вейвлет-анализа, Актуальность темы определяется существенной социальной значимостью лечения и диагностики заболеваний сердечно-сосудистой системы человека, а также высокой долей данных патологий среди причин смертности. В связи с этим необходим системный подход при исследовании сигнала скорости кровотока человека, основанный на применении как традиционных для данной сферы методов и средств цифровой обработки сигнала (ЦОС), так и новых методов нелинейной динамики, фрактального анализа, вейвлет-анализа, кластерного анализа и др. В центре внимания диссертационной работы Н.

С. Конновой была конкретная проблема создания методики и алгоритмов исследования сложных физиологических систем на примере обработки данных ультразвуковых доплеровских измерителей скорости кровотока с учетом особенностей, обусловленных, в т. ч., наличием нелинейных компонент и множества циклов в динамике их флуктуаций. Все учитываемые в работе аспекты и определяют научную новизну проведенных исследований и научно-технические перспективы внедрения полученных результатов в практику. Отметим некоторые важные оригинальные аспекты полученных результатов: — Впервые предложено использование метода вариации Аллана ~АВЕУ) при определении шумовых характеристик сигнала ультразвукового доплеровского АО "НЛФ "БИОСТ" измерителя скорости кровотока. Выявлена корреляция показателей нелинейной динамики (показатель Херста) и АВЕ'Ч.

Разработан алгоритм фазового анализа кривых кровотока с использованием кластерного анализа и автокорреляционного метода, позволяющий разбить кривую скорости кровотока на фазы при отсутствии синхронизирующих данных электрокардиограммы, фонокардиограммы и артериального давления. Предложена модификация алгоритмов расчета скоростных характеристик потока, уровней периферического сопротивления и показателей кинематики, повышающая точность и устойчивость их вычисления. Предложена новая методика комплексирования разработанных и модифицированных алгоритмов цифровой обработки кривых СК, включая первичную обработку, исследование внутренней организации рядов, спектральных и частотно-временных характеристик сигналов, для реализации поддержки принятия решений в кардиохирургии.

2. Достоверность научных положений и выводов и практическая значимость полученных результатов Достоверность положений, выводов и результатов, полученных в диссертационной работе Конновой Н. С., обусловлены корректным использованием существующего и разработанного математического аппарата, обеспечиваются апробацией результатов исследований на научных конференциях различного уровня, публикацией в печати и подтверждаются соответствием полученных в диссертационной работе результатов экспериментальных исследований теоретическим положениям, а также апробацией на реальных клинических данных при исследованиях в НИИ общей патологии и патофизиологии (г. Москва), в Центре сердечно-сосудистой хирургии ГУЗ «Белгородская областная клиническая больница Св.

Иоасафа». Практическая значимость полученных в диссертации результатов состоит в том, что: — разработанные и модифицированные методы, алгоритмы и представленная методика ЦОС могут быть использованы в ультразвуковой доплеровской флоуметрии при анализе данных после оперирования пациента для подтверждения положительной динамики лечения, интраоперационно и дооперационно для поддержки принятия решения о необходимости оперирования; — появилась возможность постановки технологической задачи разработки эффективного программно-аппаратного комплекса анализа сигнала кровотока нового поколения на основе нелинейно-динамических свойств данных физиологических систем.

Полученные в диссертации результаты опубликованы в 24 печатных работах, в т. ч. 4 статьи (из них 3 — в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК при Министерстве образования и науки РФ, 1 — в зарубежном издании, входящем в базы данных Ясорцз и ФеЬ о(' Яс1епсе), 20 тезисов докладов, которые были представлены и прошли обсуждение научной общественностью на международных и российских конференциях. 3.

Рекомендации по использованию результатов и выводов диссертации Результаты, полученные Конновой Н. С. в диссертационной работе, могут быть рекомендованы для использования при разработке и модификациях конструкций приборов, используемых в ультразвуковой доплеровской флоуметрии, а также сопутствующего программного обеспечения, служащего для количественного выражения системных свойств физиологических систем, их визуализации и, в конечном счете, для осуществления поддержки принятия решений в диагностике заболеваний сердечно-сосудистой системы.

Также представляется целесообразным включение материалов диссертации в учебные курсы по подготовке специалистов соответствующих специальностей. 4. Оценка содержания и оформления диссертационной работы Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и результатов, списка сокращений и условных обозначений, словаря терминов и списка использованной литературы. Общий объем работы составляет 203 страницы машинописного текста, включая 61 рисунок и 9 таблиц.

Список использованных источников включает 120 наименований. Текст диссертации написан квалифицированно, литературно-техническим языком, все материалы изложены логично и аргументировано. Во введении дана общая характеристика диссертационной работы. Обоснована актуальность темы, раскрыты научная новизна и практическая значимость работы, приведены основные положения, выносимые на защиту. В первой главе обсуждается актуальность исследований, рассмотрено современное состояние разработок в данном направлении. Центральное место занимает подробный обзор литературы, посвященной исследованиям кровотока. Описаны достижения в области разработки оборудования и методик снятия показаний для исследований, а также обработки данных и анализа полученных результатов. В заключительной части главы сформулированы основные цели и определены дальнейшие задачи исследования.

Во второй главе приводится описание прибора, исследуемых исходных данных, а также обсуждается принципиальная схема проведения эксперимента по снятию, оцифровке и сохранению показаний СК. В главе обсуждаются методы анализа исследуемых квазипериодических процессов и их специфические особенности, в том числе основные рассчитываемые количественные показатели кровотока, отличия коронарного кровотока от периферического и микроциркуляторного. Приводится обзор методов регистрации сердечной деятельности и их место в исследованиях кровотока.

Сформулированы основные проблемы исследований с использованием существующих методик регистрации сердечной деятельности. В третьей главе приведен подробный обзор используемых в исследовании методов ЦОС, применяемых как для первичной обработки сигнала, так и для последующего анализа. Приведено описание модификаций используемых в исследовании алгоритмов и их адаптации с учетом особенностей изучаемых данных.

Обсуждаются возможности использования вычислительно наиболее эффективных алгоритмов и применения программных средств для их высокопроизводительной реализации. Описываются особенности реализации методов в рамках разработанного программного комплекса с обсуждением основных функциональных модулей приложения. В четвертой главе рассматривается практическое применение предложенной методики. В пятой главе обсуждается возникающая при измерении линейной и объемной СК актуальная практическая задача визуализации поля его скорости внутри сосуда. Предложен алгоритм такой визуализации.

В заключении сформулированы общие выводы и основные результаты диссертации. 5. Замечания 1. В диссертационной работе целесообразно было бы сократить объем общеизвестного материала, относящегося к классическим методам ЦОС, в частности, Фурье-анализу. 2. Отсутствует обзор специализированных программных средств и их функциональных возможностей, позволяющих выполнить визуализацию и оценку параметров кровотока (Мейз1пп, БИОСС и др.). Отмеченные недостатки, однако, не влияют на положительную оценку работы в целом, которая представляет собой полноценное и завершенное исследование.

Работа содержит решение актуальной проблемы, имеющей важное прикладное значение, характеризующееся научной новизной и практической ценностью. 6. Заключение Диссертационная работа Н. С. Конновой представляет собой завершенную научно-исследовательскую работу на актуальную тему с хорошим потенциалом практического применения. Полученные диссертантом новые результаты имеют важное значение для науки и практики исследований кровотока, а также разработки методик и программно-математического обеспечения обработки данных сигналов кровотока. Автореферат соответствует содержанию диссертации.