Оптичні методи та інтерактивні засоби контролю в діагностиці неоднорідних середовищ

д) оригінальна конструкція інфрачервоного газоаналізатора токсичних газових викидів, який впроваджено на підприємстві теплоенергетики;

ж) оптичний засіб контролю та неінвазивної діагностики поверхні біотканини на основі виносного інтегрувального зонда, що суттєвим чином вирішує проблему об’єктивного визначення наявності і стадійності багатьох поверхневих патологій, а також встановлення точного терміну нанесення тілесних ушкоджень.

Для кожного із розроблених інтерактивних засобів контролю детально аналізуються джерела методичних і інструментальних похибок, шляхи їх усунення, а також сумарні похибки, які не перевищують 0. 5-3%, що свідчить про досягнення значної точності у порівнянні з відомими методами контролю такого роду специфічних середовищ.

П’ятий розділ присвячений аналізу результатів контролю реальних неоднорідних середовищ та оцінці їх достовірності. У ньому відзначається, що оскільки більшість об’єктів в природі внаслідок суттєвої неоднорідності володіють властивістю світлорозсіяння, то це впливає як на вид спектра поглинання і абсолютну величину показника поглинання, так і призводить до певних особливостей методичного і метрологічного характеру, які потрібно ретельно враховувати в процесі досліджень. Найважливішим тут результатом є експериментальне обгрунтування механізму антистоксового поглинання гуморальними середовищами з позиції координаційної теорії кристалічного поля, завдяки якому виявлено причину антистоксової флуоресценції протопорфиринів в червоній та ближній ІЧ-області (650-900 нм) та підтверджено той факт, що червоне свічення переважає для злоякісних новоутворень у порівнянні із доброякісними та донорами крові. Досліджено також на спектрах поглинання, що “від’ємне поглинання” за останні 10 років зростає і появляється навіть у донорських гемозразках, що, можливо, зумовлене поглибленням екологічного дисбалансу, негативним впливом наслідків Чорнобильської аварії та іншими канцерогенними факторами.

Отже, виявлене з допомогою розроблених засобів антистоксове поглинання вже само по собі має велике діагностичне значення. Крім того, в результаті грунтовного вивчення цього явища був розроблений спосіб ранньої онкодіагностики гістоцитологічних препаратів, який підтверджено відповідними свідоцтвами і патентами та впроваджено у практику онкодиспансерів.

У цьому розділі також досліджено особливості поляризаційних матриць переносу дисперсними моношарами в умовах розсіяння світла малих кратностей, де зроблено висновок, що формування поляризованих світлових полів у середовищах з витягнутими індикатрисами типу Хень’ї-Грінстейна, як це має місце для більшості природних об’єктів у видимому діапазоні спектру описується в основному діагональними елементами матриці. Роль недіагональних елементів в описі процесу багатократного розсіяння тим менша, чим більший пік індикатриси і на порядок-два менші коефіцієнтів розкладання діагональних елементів матриці переносу, тобто матрицю можна розкласти на діагональну і недіагональну частини. При цьому значення діагональних елементів матриці зменшуються по мірі збільшення оптичної товщини шару.

Проведена також експериментальна перевірка поля яскравості у глибинному режимі в процесі локації мутних середовищ. Доведено, що індикатриси вибраних модельних середовищ (молочний розчин, поліхлорвініловий латекс, латекс типу “Ревультекс”, зразки річкової та морської води) у значній мірі адекватні природним об’єктам, тому результати локації світлового режиму, одержані у лабораторних умовах, можна використовувати стосовно реальних водних басейнів, якщо в обох випадках змоделювати однакові ймовірності виживання фотона. Цікавим результатом при цьому виявилось те, що контраст предмета на глибині гідрологічного середовища залежить від його істинного контрасту, кута спостереження, безрозмірного глибинного показника послаблення елементарного об’єму середовища і спадає з відстанню за експоненційним законом. Для того, щоб підвищити дальність виявлення предметів, потрібно у розчин посилати поляризоване світло. В результаті шуми, зумовлені розсіянням предмета і середовищем, будуть подавлені аналізатором, а інтенсивність корисного сигналу послабиться приблизно лиш у два рази.

Отже, дослідження поля яскравості модельних мутних середовищ можуть бути незамінними засобами контролю морських та атмосферних явищ, у харчовій промисловості, екологічному моніторингу довкілля тощо.

Далі приводяться результати вивчення кінетики деструкції гемоглобіну за коефіцієнтами дифузного відбивання нормальної і травмованої поверхні біотканини. При цьому спектрам усіх реципієнтів характерні два “провали” у області 530-570 нм, які можна пояснити поглинанням гемоглобіну крові у кровеносних судинах.

Подається також аналіз спектрів поглинання хлоридних комплексів міді, одержаних з допомогою розроблених оптичних засобів, і визначення ефективних умов для її осадження на металевій поверхні. При цьому з’ясовано, що кисле середовище спонукає до більш активного гальмування електрохімічного процесу і більш сильної адгезії міді до сталевої поверхні.

Насамкінець, приводиться оцінка достовірності одержаних результатів з розрахунком помилок першого і другого роду на прикладі основного інформативного параметра – показника питомого поглинання m елементарного об’єму дослідних середовищ. В результаті одержано такі значення помилок першого і другого роду:

 

  і  ,

 

звідки випливає нижнє граничне значення абсолютної достовірності результатів контролю:

 

Д(13)

 

В реальному процесі контролю оцінювалась також умовна достовірність на предмет прийняття правильного рішення з допомогою такого виразу:

 

 , (14)

 

що дозволяє зробити висновок про високий ступінь достовірності контролю розробленими оптичними засобами і необхідної надійності одержаних з їх допомогою експериментальних результатів.

Методологія створення експертних систем (ЕС) неінвазивної діагностики у складі інтерактивних засобів контролю (програмна реалізація) представлена у шостому розділі. У ньому здійснено аналіз програмних моделей медичних процедур неінвазивної діагностики, які зводяться до моделі дерева розв’язків, коли кожна вершина такого дерева являє собою певне запитання, що виясняється експертом у даній медичній області, а розгалуження, які виходять із вершини, є альтернативними відповідями