Отзыв официального оппонента (Биофизические механизмы формирования твердофазных структур биологических жидкостей человека)

ОТЗЫВ ОФИЦИАЛЬНОГО ОППОНЕНТА на диссертационную работу Шабалина Владимира Владимировича с<Виофизические механизмы формировании твердофазных структур биологических жидкостей человека», представленную на соискание ученой степени доктора биологических наук по специальности 03.01.02 — биофизика Актуальность темы диссертационной работы.

Диссертационное исследование Шабалина Владимира Владимировича посвящено важной проблеме — испарению биологических жидкостей человека и ее структуризации при переходе в твердую фазу. В последние годы анализ биологических объектов, каким и являются биологические жидкости стал одной из основных областей применения математических и компьютерных методов анализа. Такие исследования актуальны при диагностике врожденных патологий, экологически обусловленных заболеваний, профессиональных заболеваний, связанных со спецификой промышленного производства, и др.

Относительно недавно в медицинской диагностике нашел применение метод клиновидной дегидратации. Метод позволяет на основании визуального анализа структур, образовавшихся при высыхании капли биологической жидкости, выявлять различные заболевания человека на доклинической стадии. Исследования ведутся по качественным особенностям на феноменологическом уровне. Тем не менее, остается ряд проблем в практическом применении морфологии твердой фазы биологических жидкостей. В первую очередь это касается перевода данных методов из теоретических в практическую деятельность медицины. Весомым минусом методов является недостаточная обоснованность механизмов дегидрационной самоорганизации биологических жидкостей.

Ведь в данном случае особо ценным является не феноменологическое описание типа «вид патологии — наблюдаемые структуры», а анализ обменных процессов, обуславливающих особенности механизмов формирования структуры твердой фазы биологических жидкостей, Механизмы переноса коллоидных частиц в высыхающих каплях в настоящее время достаточно хорошо изучены как теоретически, так и экспериментально. Однако влияние диффузии на перемещение внутри капли молекул малого размера (соли) изучено еще недостаточно.

На настоящий момент исследованы структурные макропортреты различных биологических жидкостей как в норме, так и при различных патологических процессах. Но взаимосвязь между особенностями нарушения структурообразова- ния биологических жидкостей и их биохимическим составом белков изучены недостаточно. Хотя проблема и требует более глубокого изучения, выявленные эмпирические закономерности активно используются в медицинской практике. Это дает основание утверждать, что научная проблема, сформулированная автором в диссертации, является актуальной. Степень обоснованности научных положений, выводов и рекомендаций.

Автор достаточно корректно использует известные научные методы обоснования полученных результатов, выводов и рекомендаций. Автором изучены и критически анализируются известные опытные данные и теоретические положения других авторов по вопросам численных расчетов динамики фазовых переходов биологических жидкостей и модельных растворов. Исследования проведены автором на большом количестве различных образцов биологических жидкостей разных видов и модельных жидкостей. Сравнительный анализ процессов структурной организации в этих объектах при клиновидной дегидратации позволил оценить детали механизмов переходных этапов трансформации биологических жидкостей в структуры твердой фазы.

Сравнение изображений твердой фазы биологических жидкостей, полученных как от здоровых людей, так и пациентов с различными видами патологии показал значительные различия в структуре твердой фазы переходах этих биологических жидкостей и в наличии определенных маркеров, характерных для определенной патологии. Оценка новизны и достоверностп. Существенным достоинством диссертационной работы является полнота проведенного исследования, охватывающего широкий спектр методов компьютерного анализа изображений. Научная новизна работы сводится к обоснованию новых подходов к оценке формирования портрета твердой фазы биологических жидкостей и механизмов, регулирующих разновидности ее структуры. Достоверность результатов, приведенных в работе, не вызывает сомнений.

В диссертации используется строгий математический аппарат, предлагаемые методы и алгоритмы апробированы на практике. Список использованной литературы объемен и содержит 369 наименования, что показывает на большой объем обработанной информации. Выводы и результаты, полученные диссертантом, обоснованы и достоверны, так как опираются на существующую теоретико-методологическую и базу, результаты анализа обширного статистического материала. По теме представленной диссертации автором опубликовано 45 печатных трудов, 1 монография, 18 статей в журналах, включенных в перечень ВАК, 6 статей в рецензируемых журналах, 15 статей, опубликован- 2 ных в сборниках научных трудов и в материалах конференций.

Получено 5 патентов РФ на изобретения. Диссертация состоит из состоит из введения, обзора литературы, 4 глав результатов собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка цитированной литературы, включающего 1бЗ источников отечественных и 20б зарубежных авторов приложения. Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи, перечислены методы исследования, указаны область, объект и предмет исследования, сформулирована научная новизна, выделены шесть положений, которые выносятся на защиту, отмечаются практическая и теоретическая ценность полученных результатов данной работы.

Отмечу также четко структурированное построение диссертационного исследования. Первая глава посвящена обзору и анализу публикаций различных теорий структурной организации жидкостей, и большое внимание уделил работам по изучению свойств биологических жидкостей человека (сыворотка крови, ротовая жидкость, носовой секрет и др.), Рассмотрены методы компьютерного анализа изображений.

Во второй главе описывается материал для исследований, материально-техническое обеспечение и методы собственных исследований. Подробно описаны методики, разработанные автором, в том числе компьютерная обработка изображений фаций биологических жидкостей, методы математического моделирования процессов структурирования биожидкостей. Третья глава посвящена исследованиям гидродинамики течений внутри капли биологических жидкостей и построена математическая модель анализа изменений параметров капли (объем, масса, контактный угол, скорость) и модель движения фазового фронта.

Результаты, полученные автором, показали, что транспортная динамика тонкой капли, испаряющейся непрерывно с учетом диффузии и с учетом конвекции при испарении, дает простую и достаточно ясную картину для описания общих явлений движения контактной линии и определения профиля осадка.

В четвертой главе исследуются процессы структурообразования при клиновидной дегидратации модельных растворов с различной концентрацией ХаС1 и альбумина и рассмотрены механизмы формирования краевого валика. Проведенные исследования процессов высыхания капли модельных растворов показали, что в них формируются структуры, аналогичные возникающим в растворах биологических жидкостей. В заключительной пятой главе, как в фокусе, концентрируются усилия на разработку методики компьютерной идентификации маркерных 3 структур в фациях биологических жидкостей и создание методики автоматизированного анализа текстур твердой фазы биологических жидкостей. Использование компьютерной обработки изображений позволяет определять тип маркеров в фациях биологических жидкостей.

Автором выделены информативные признаки, установленные для каждого класса маркерных текстур фаций биологических жидкостей„и разработанная классификация этих текстур, что дало возможность более точного определения маркеров патологии с помощью компьютерной обработки изображений по сравнению с из визуальным морфологическим анализом. Результаты, полученные автором, довольно оригинальны, обладают научной новизной и практически значимы, демонстрируют вклад автора в области математического моделирования процессов молекулярной динамики и компьютерного анализа сложных изображений, подтверждают его понимание практической целесообразности повышения эффективности медицинской диагностики. В целом, результаты, полученные автором, являются новыми„ полученные на стыке биологии и физики с широким использованием современных методов моделирования и анализа.