|
ЧИСТЯКОВА И.К.
ВОЗМОЖНОСТЬ ПОЛУЧЕНИЯ ДАННЫХ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ
ДИАГНОСТИКИ ПАТОЛОГИИ СЕТЧАТКИ ГЛАЗА НА ОСНОВЕ
НЕЙРОСЕТЕВОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
Чистякова И.К., магистрант, ir.chistyakova@mail.ru
г. Тюмень, Тюменский индустриальный университет
Аннотация.
В статье рассматриваются вопросы построения основных расчетов
параметров проведения неогенезиса сетчатки на данных диагностики, полученных с
использованием искусственной нейронной сети.
Ключевые слова:
нейросетевое моделирование, неогенезис, сетчатка
Организм человека характеризуется наличием процессов обновления
и восстановления, которые проявляются на протяжении всей его жизни.
При условии нормального функционирования организма проявляется
физиологическая регенерация, основной задачей которой является
сохранение целостной структуры и нормальной жизнедеятельности
отдельных тканей и органов. Репаративная регенерация базируется на
основе механизмов физиологической, но проявляется в случаях
повреждения ткани, органа или других структур. Данный тип
характеризуется
большей
интенсивностью
воспроизведения
специфических тканевых элементов.
В настоящее время зарубежные источники выделяют понятие
«неогенезис» – регенерация поврежденной ткани или органа посредством
медицинского вмешательства [1]. При стандартных условиях ряд органов
не проявляет регенеративных свойств или восстановительные процессы
проявляются слабо. В таких ситуациях используются медицинские методы
воздействия, которые стимулируют регенерационные механизмы, тем
самым помогая достигать полноценного восстановления отдельных
органов.
Учитывая экспериментальные данные, репаративная регенерация
сетчатки невозможна [2]. Светочувствительный аппарат глаза, как и
77
центральная нервная система, допускает только заместительную
регенерацию, в осуществлении которой особую роль играют глиальные
элементы (микроглия, олигодендроциты, астроциты). Размножение,
дифференциация и синтез волокнистого компонента данных клеток
способствуют формированию глиального рубца сетчатки.
Согласно современному уровню техники распространенными
способами
лечения
патологий
сетчатки
являются
локальное
пломбирование, лазерная коагуляция и витреоретинальная хирургия.
Эффективность хирургического лечения отслойки сетчатки напрямую
зависит от своевременного выявления заболевания. Постановка диагноза
на ранней стадии и срочное оказание хирургической помощи позволяют
достигать успеха операции в 95% случаев [3]. Однако проведение
операции по устранению дегенеративных заболеваний сетчатки не
гарантирует полноценного восстановления зрения. Поэтому актуальным
направлением современной офтальмологии является разработка
технологий регенерации сетчатки посредством использования стволовых
клеток.
Необходимо учесть тот факт, что заместительная регенерация может
носить патологический характер в двух ситуациях:
1)
при избыточном размножении глиальных клеток и
пролиферации соединительнотканных элементов возможно образование
тяжей в стекловидном теле, что приводит к повторной отслойке сетчатки;
2)
бесконтрольное деление большого числа разнотипных клеток
активизирует не только чрезвычайно быстрое разрастание сетчатки (что
может спровоцировать развитие раковых опухолей), но также и
конкуренцию клеток между собой, которая является причиной дистрофии
тканей.
Следовательно, при разработке методики лечебного процесса
необходимо учитывать ряд особенностей. Во-первых, проведение
неогенезиса должно носить поэтапный характер, предполагающий
послойное восстановление поврежденных участков сетчатки. Во-вторых,
требуется подробная диагностика, с указанием зон расположения и
степени поражения глазного дна для точного расчета количества вводимых
растворов, скоростей проведения оперативного вмешательства и других
параметров.
Вышеуказанные требования могут быть выполнены при
использовании программного обеспечения, основанного на работе
искусственной нейронной сети. Нейронные сети – это нелинейные
системы, которые позволяют классифицировать данные гораздо лучше,
чем обычно используемые линейные методы [4]. В приложении к
распознаванию заболеваний они дают возможность значительно повысить
специфичность метода диагностики, не снижая его чувствительности.
78
Реализация основной функции – осуществление неогенезиса
сетчатки глаза – требует проведения ряда действий: внесение информации
пациента в специальное диалоговое окно программы, в том числе данных
осмотра глазного дна; расчет параметров проведения неогенезиса,
непосредственно сам процесс хирургического вмешательства и
составление отчетов [5].
В перечень расчетов помимо определения общих объемов
используемых питательных веществ и скоростей их введения, входит
вычисление объема клеточного материала
𝑉
с
.
к
, который требуется для
неогенезиса сетчатки:
𝑉
с
.
к
=
𝜋
×
𝑑
2
4
×
ℎ
,
(1)
где
d
–
диаметр засеваемой области;
h
–
толщина слоя сетчатки
(колеблется от 186 до 320 мкм).
При этом исходные данные для расчета параметров, такие как
глубина поражения и площадь разрыва сетчатки, предполагается получать
в результате работы нейронной сети, обученной анализировать
изображение глазного дна и автоматически распознавать зоны
дистрофических изменений (рис. 1).
Рис. 1. Снимок оптической когерентной томографии макулы. Отслойка пигментного
эпителия сетчатки с накоплением жидкости и неоваскуляризацией под ней.
Стоит отметить, что при нейросетевом моделировании в данном
случае требуется предусмотреть возможность врача-офтальмолога
корректировать выявленные зоны поражения вручную на этапе
предпросмотра для предотвращения неточных расчетов доз введения
клеточного материала и вспомогательных растворов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Collins English Dictionary / S. Anderson [
и др.]. – 12th ed. – New
York City : HarperCollins Publishers LLC, 2014. –342
р.
79
2.
Вит, В. В. Строение зрительной системы человека / В. В. Вит. –
Одесса : Астропринт, 2003. – 666 с.
3.
Бойко, Э. В. Органосохранная хирургия при тяжелой травме глаза
/ Э. В. Бойко, Д. В. Шамрей // Вестник национального медико-
хирургического центра им. Н.И. Пирогова : сборник тезисов. – Москва :
Национальный медико-хирургический Центр им. Н. И. Пирогова, 2011. –
С. 105-110.
4.
Ежов, А. И. Нейронные сети в медицине / А. И. Ежов, В. В.
Чечеткин. – Троицк : Институт инновационных и термоядерных
исследований, 2003. – 117 с.
5.
Чистякова, И. К. Исследование функциональной структуры
технической системы проведения неогенезиса сетчатки глаза / И. К.
Чистякова // Состояние, тенденции и проблемы развития нефтегазового
потенциала Западной Сибири : материалы Международной академической
конференции. – под ред. С. И. Грачева. – Тюмень, 2017. – С. 468-472.
80
Do'stlaringiz bilan baham: |
