Потлов А.Ю. Методы и средства оптической когерентной эластографии мягких биологических тканей с использованием экзогенных и эндогенных деформирующих воздействий

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук: 2.2.12. Приборы, системы и изделия медицинского назначения (технические науки). — Тамбовский государственный технический университет. — Тамбов, 2024. — 464 с.
Научный консультант: доктор технических наук профессор Фролов С.В.Цель исследования. Разработка методологического, аппаратного и программного обеспечения для повышения достоверности оценки и последующего пространственного картирования механических свойств биологических тканей при медицинской интроскопии на основе оптической когерентной эластографии с использованием экзогенных и эндогенных деформирующих воздействий.Введение.
Анализ проблем разработки методологии и систем для оценки механических свойств биологических тканей оптическими методами.
Актуальность оптической когерентной эластографии для реальной клинической практики
Физическое и компьютерное моделирование биологических тканей.
Оптическая когерентная томография со стационарным плечом образца.
Оптическая когерентная томография сменными волоконно-оптическими зондами.
Эластография на основе оптической когерентной томографии.
Методы и технические средства для уменьшения негативного влияния спекл-шумов в задачах оптической когерентной томографии и эластографии.
Методы и технические средства для коррекции волнового фронта в задачах оптической когерентной томографии и эластографии.
Спектроскопические подходы к оптической когерентной томографии и эластографии.
Специфика сканирования внутрисосудистого пространства при оптической когерентной томографии и эластографии.
Многоканальные зонды и мультимодальные системы на основе оптической когерентной томографии и эластографии.
Текущее состояние дел и перспективы автоматизированной оценки внутренней структуры стенок кровеносных сосудов посредством оптической когерентной томографии и эластографии.
Постановка задач исследования.
Теоретические основы, математические модели и тканеимитирующие фантомы для оптической когерентной эластографии с экзогенными и эндогенными деформирующими воздействиями.
Построение геометрической модели исследуемого объекта.
Математическое моделирование фотонного транспорта в биологических тканях.
Моделирование процесса формирования интерференционных сигналов при ОКТ.
Моделирование гидродинамики в мягких биологических тканях.
Объединение разработанных математических моделей для комплексного описания процессов, происходящих при оптической когерентной томографии и эластографии.
Проверка адекватности разработанных математических моделей на фантомах оптических и механических свойств биологических тканей.
Разработка дополнительных мультимодальных фантомов и сопутствующих устройств.
Разработка методов и технических средств для оптической когерентной эластографии с коррекцией артефактов объемных движений.
Разработка базовой версии системы для оптической когерентной томографии сменными волоконно-оптическими зондами.
Разработка системы локального позиционирования волоконно-оптического зонда.
Дополнительные опции для оптической когерентной томографии.
Технические средства и программное обеспечение для коррекции волнового фронта.
Методология снижения общего уровня спекл-шумов на изображениях оптической когерентной томографии.
Построение и использование топологических скелетов для оценки артефактов объемного движения.
Разработка методов и технических средств для оптической когерентной эластографии с оценкой профиля деформирующего воздействия.
Оценка величины деформирующего воздействия в заданных точках.
Построение профиля деформирующего воздействия.
Методология оказания пригодных для количественной оценки деформирующих воздействий на исследуемый биообъект.
Согласование метода коррекции артефактов движения и метода оценки профиля деформирующего воздействия.
Учет особенностей использования движения систолического объекта крови в качестве деформирующего воздействия.
Эксперименты по изучению влияния характеристик потока биологической жидкости сквозь плоскость ОКТ-сканирования на интерференционный сигнал. Анализ полученных данных. Выявленные закономерности.
Режим ангиографии на основе оптической когерентной томографии.
Режим цветового доплеровского картирования на основе оптической когерентной томографии.
Спектроскопический подход к оптической когерентной томографии.
Методология оценки основных биомеханических свойств живых систем.
Оценка целесообразности учета модуля сдвига при определении биомеханических свойств стенок церебральных сосудов.
Базовая версия предложенного метода оптической когерентной эластографии.
Упрощенная версия предложенного метода оптической когерентной эластографии.
Неразрушающая оценка глубины инвазии областей атеросклеротических отложений на основе интраваскулярной оптической когерентной томографии.
Методология оценки вязкости сильно рассеивающих биологических жидкостей и фармацевтических препаратов.
Практическая реализация и биомедицинские применения системы для оптической когерентной эластографии сменными волоконно-оптическими зондами без механической фиксации исследуемого образца.
Зонд для совместного использования прицельной биопсии и оптической когерентной томографии.
Зонд для совместного использования ротационной атерэктомии и оптической когерентной томографии.
Методология выбора оптимальной модели потоконаправляющего стента для процедуры имплантации.
Разработка метода автоматизированной оценки структуры и состава областей атеросклеротических отложений при атерэктомии.
Разработка метода оценки стабильности атеросклеротических бляшек.
Разработка способа оценки эффективности эндоваскулярных операций церебрального стентирования.
Оценка факторов риска разрыва церебральной аневризмы после установки потоконаправляющего стента.
Тестирование разработанных способов определения основных биомеханических характеристик на медицинских фантомах и на реальных биологических тканях ex vivo и in vivo.
Заключение.
Список сокращений.
Список литературы.
Приложения