Кудаева Ф.Х. «Математическая модель низкотемпературного воздействия на биоткани» Математическая физика и компьютерное моделирование (до 2017 г. Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 1: Математика. Физика), 28, № 2, с. 27-38 (2025)

Работа посвящена моделированию процесса низкотемпературного воздействия на биоткани при деструкции тканей сферическими и полусферическими аппликаторами в одномерном приближении. Решена стационарная задача с фазовыми переходами для модели на основе уравнения типа Эмдена–Фаулера. Решение нестационарной задачи найдено в виде суммы тепловых потенциалов. Обсуждаются алгоритмы, которые легли в основу программных комплексов. Проведены некоторые численные решения при различных условиях. Построена математическая модель гипотермии, основанная на интегральном уравнении.

Кудаева Ф.Х. «Сравнительный анализ методов фильтрации шума при низкотемпературном воздействии на биоткани» Математическая физика и компьютерное моделирование (до 2017 г. Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 1: Математика. Физика), 28, № 3, с. 50-66 (2025)

Проблема с помехами и шумами возникает при воздействии низких температур на слоистую структуру эпидермиса биологических тканей. Фильтрация шума необходима для получения точного сигнала, который используется для анализа и интерпретации данных. В работе проводится сравнительный анализ методов фильтрации шума, применяемых при изучении низкотемпературного воздействия на биологические ткани. Проведенный анализ учитывает уникальные аспекты низкотемпературного воздействия, характеристики шума, а также требования к точности и интерпретации данных. Новизна результатов заключается в систематическом и комплексном подходе к оценке эффективности и применимости методов фильтрации шума именно в контексте области исследования тепловых процессов, связанных с низкотемпературным воздействием на биологические ткани. Полученные результаты сыграют важную роль для повышения точности диагностики и лечения в здравоохранении, будут способствовать расширению возможности биологических исследований, а также разработке более эффективных методов фильтрации шума и более достоверным результатам исследования в таких важных областях

Зайцев В.Ю. «Исследование упругих свойств биотканей методами оптической когерентной томографии» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 3-4 (2025)

Оптическая когерентная томография (ОКТ) была предложена в 1991 г., на несколько десятилетий позднее, чем такие хорошо известные методы биомедицинской визуализации как УЗИ и МРТ. Сами ОКТ сканы во многом напоминают УЗИ сканы, но имеют существенно более высокое разрешение (до единиц микрон). Соответственно, размеры области ОКТ визуализации существенно меньше, чем в УЗИ, – примерно 1–2 мм в глубину биоткани и 4–8 мм в латеральном направлении. Тем не менее визуализация на таких масштабах весьма востребована и хорошо соотносится с размерами гистологических изображений. При этом во многом первоначальной идеей создания ОКТ как раз было ожидание, что такой высокоразрешающий метод визуализации позволит выполнять оптическую биопсию, не требуя специальной времяи трудозатратной подготовки биотканей. ОКТ уже нашла широкое применение в офтальмологической диагностике, где она фактически стала «золотым стандартом», особенно для визуализации глазного дна, откуда брать биопсийные образцы в принципе невозможно. Другие области применения ОКТ остаются достаточно ограниченными, хотя в последние годы здесь происходят значительные сдвиги, особенно связанные с рядом функциональных расширений ОКТ, развитие которых было во многом стимулировано аналогиями с УЗИ, в котором, наряду с обычными структурными изображениями, важную роль стали играть УЗИ-ангиография, а также УЗИ-эластография, обеспечившая на эластографических сканах значительное повышение контраста между злокачественными и нормальными тканями за счет различия их упругих (жесткостных) свойств. Идея переноса эластографических принципов из УЗИ в ОКТ была высказана еще в конце 1990-х гг., однако практически работоспособные реализации ОКТ-эластографии были продемонстрированы лишь в последние 5–7 лет. Подобно УЗИ, в ОКТ-эластографии сформировались два основных направления, отличающиеся типом вспомогательного стимула, прикладываемого к тканям для визуализации их упругих свойств, – волновой и квазистатический компрессионный подходы. В данном докладе основное внимание уделено компрессионной ОКТ-эластографии (К-ОКЭ) развитой в ИПФ РАН за последние годы. В частности, представлены принципы визуализации деформаций на основе фазочувствительных ОКТ сигналов без использования распространенного в УЗИ корреляционного трекинга смещений рассеивателей. Также рассмотрены вариант количественной К-ОКЭ для получения воспроизводимых оценок модуля Юнга биотканей, обычно демонстрирующих ярко выраженную нелинейность упругих свойств, и решение проблемы получения нелинейных кривых «напряжениедеформация» и их использование в задачах дифференциальной диагностики различных типов биотканей. Продемонстрировано, как с помощью К-ОКЭ удается выполнять сегментирование ОКТ-сканов, сравнимое с результатами сегментирования традиционных гистологических изображений. В заключение отмечены перспективы дальнейшего развития ОКТ-эластографии и родственных модальностей. Ключевые слова: оптическая когерентная томография, упругие свойства биоткани

Дмитриев К.В. «Возможности и проблемы пассивного акустического мониторинга биоразнообразия» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 9-10 (2025)

Разнообразие видов птиц, обитающих в том или ином регионе, является важным показателем экологической обстановки. Быстрое его изменение может свидетельствовать о чрезмерном антропогенном влиянии, которое угрожает стабильности экосистемы и несет риск вымирания отдельных видов. Традиционно экологи осуществляют контроль за биоразнообразием, непосредственно наблюдая птиц в их среде обитания. Однако это требует существенных усилий, привлечения квалифицированных специалистов и зачастую решения ряда логистических проблем. Альтернативным подходом, получившим развитие в последнее время, является размещение в исследуемом регионе пассивных автономных регистраторов звука; анализ и распознавание сделанных ими записей. Несмотря на то, что применение нейросетей позволило продвинуться в решении этой задачи, оно сталкивается с рядом трудностей. С одной стороны, требуется учитывать большое количество видов птиц, разнообразие их песен и подражание друг другу. Шумы окружающей среды, включая звуки насекомых, погодные явления и антропогенные факторы, реверберация и неопределенное расстояние до источника усложняют условия наблюдения. Кроме того, зачастую несколько птиц присутствуют на записи одновременно. С другой стороны, записи из имеющихся в открытом доступе баз данных сильно отличаются от данных автономных наблюдений и превосходят их по качеству. Это связано с применением направленных микрофонов и удалением неудачных или неразборчивых сигналов. В настоящей работе рассматриваются методы преодоления описанных трудностей и приводятся результаты работы разработанных алгоритмов. Исследование поддержано грантом РНФ № 24-22-00192, https://rscf.ru/project/24-22-00192/. Ключевые слова: пассивный акустический мониторинг, нейронные сети, обработка сигналов