УДК 681.3.016:612.1

ПРОГРАММА АНАЛИЗА МИКРОСОСУДИСТЫХ УЗЛОВ (МИКРОСОСУДИСТЫХ БИФУРКАЦИЙ И СОУСТИЙ)*

© 1997г. И. В. Малашенкова, Е. А. Панкратова, С. В. Юшков, В. А. Глотов

В настоящее время существует тенденция к расширению сферы применения персональных компьютеров и компьютерных технологий. В качестве основной причины использования персонального компьюера можно назвать возможность переработки больших объёмов даных с существенным сокращением времени работы. При этом практически универсальной структурой хранения информации является реляционная база данных. Набор реляционных баз данных послужил основой программы анализа микрососудистых узлов.
Программа анализа предназначена для сбора, хранения, просмотра и обработки информации о конфигурации микрососудистых узлов (микрососудистых бифуркаций и соустий), а также для исследования и проверки математических моделей, описывающих конфигурации данных структур.
При рассмотрении микрососудистых сетей их структурно-функциональными единицами являются микрососудистые узлы и соединяющие их микрососуды.
Степень ветвления микрососудистых узлов n можно считать постоянной и равной 3. Образование узла со степенью ветвления n>3, теоретически возможно, но маловероятно.
Если двигаться по сосудистым каналам от аорты вдоль разветвлений, то постепенно макропространство просветов сосудов переходит в микропространство просветов микрососудов. Дальнейшее продвижение по микрососудистым сетям приводит к переходу в макропространство сосудов вен.
Под конфигурацией микрососудистого  узла   [1] понимают форму внутреннего  просвета области разветвления микрососудов,   представляющую  собой  стык трёх микрососудов с прилегающими к нему под определёнными углами _i (i=1,2,3) участками определённой минимальной длины l_i круглых цилиндрических просветов этих микрососудов, имеющих диаметры d_i  (рис. 1). При  этом    используется
допущение о постоянстве углов и диаметров в пределах длин участков l_i.
Для классификации узлов вводится понятие класса. Каждый из  52 существующих классов включает в себя узлы с различными отношениями параметров. Узел входит в первый класс, если выполняются неравенства d₁>d₂>d₃ и ₁>₂>₃ (неоднозначность нумерации вызывает пересечение нескольких классов друг с другом).

Результатом данной работы является приложение, позволяющее учитывать вышеперечисленные особенности, и структура баз данных, используемых приложением.
Для оптимальной работы справочника, а также для исключения дублирования информации,  все данные разбиты на две реляционные базы данных [2]:
1. База данных параметров микрососудистых узлов, включающая в себя:
1) основную таблицу Info, содержащую всю введённую информацию об узлах;
2) таблицу снимков Cards, включающую в себя фотографии сети сосудов до фильтрации и после;
3) таблицу графических моделей узлов Mod;
2. База данных (таблица) классов Temp.
Длины полей баз данных определяются хранимой   в них информацией.
Структура файла  c:\medichi\info.dbf представлена в таблице 1.

Таблица 1
c:\medichi\info.dbf

Каждая запись основной таблицы описывает один узел.Символьное поле Узел содержит идентификатор узла.Им может быть любая комбинация до 19 символов. Поля Диаметр1, Диаметр2, Диаметр3 содержат соответственно измеренные значения d₁, d₂ и d₃. Соответствие поля и диаметра определяется начальным выбором первого микрососуда и может изменяться в процессе работы. Угол1, Угол2, Угол3 определяют измеренные значения углов между микрососудами.Рс_угол1, Рс_Угол2, Рс_угол3, Рс_Угол4, Рс_угол5 и Рс_угол6 определяют их расчётные эквиваленты согласно различным теориям [1].Поле Номер содержит идентификационный номер фотоснимка в базе данных снимков  Cards. Для ускорения доступа обе базы проиндексированы по данному полю. X и Y указывают определённую точку на фотоснимке. Координаты измеряются в процентах от всего снимка. Альфа определяет угол поворота микрососудасосуда номер один относительно начала координат. От данного угла зависит графическая модель узла, хранящаяся в базе данных Mode. Для ускорения доступа базы проиндексированы по данному полю. Начальное значение угла содержится в поле  Arrow. И, наконец, Взк1 .. Взк6 определяют введённые и расчётные значения коэффициента динамической вязкости крови в микрососудах. Структура таблицы снимков c:\medichi\cards.dbf представлена в таблице 2.

Таблица 2
c:\medichi\cards.dbf

Поля Номер и Снимок однозначно идентифицируют снимок.  Номер связывает данную таблицу с основной базой данных. Для уменьшения размера индексных файлов и ускорения доступа выбрано числовое поле. Снимок может содержать любые 10 символов. Дата соответственно включает дату фотоснимка, а поля Фото1 и Фото2 - микрофотографию и результат ее фильтрации. Структура таблицы графических моделей    c:\medichi\mod.dbf определяется таблицей 3.

Таблица 3
c:\medichi\mod.dbf

Число записей данных в таблице постоянно и равно   12 (12 моделей для углов 0, 30, 60, …330°). Хранение графических моделей для всех значений угла  неэффективно и нерационально. Альфа служит идентификатором модели, а Модель содержит сам графический файл. Для ускорения доступа таблица проиндексирована по полю Альфа. Структуре таблицы   классов   c:\medichi\temp.dbf соответствует таблица 4.

Таблица 4
c:\medichi\temp.dbf

Число записей данных в данной таблице равно 13. Каждая запись соответсвует строке таблицы классов [1]. Числовые поля содержат количество узлов, относящихся к данному классу, а символьное поле NN  определяет идентификатор условия выбора в класс.Разработанное приложение   внедрено в Смоленской государственной медицинской академии (СГМА). Программа анализа   работает вместе с  "Системой ввода и обработки микрофотограмм", позволяющей считывать в компьютер и фильтровать снимки сосудов; в автоматизированном режиме выделять   на снимках узлы и измерять их параметры. Приложение может быть полезно анатомам, гистологам, биофизикам, гистофизиологам, патофизиологам, специалистам в области бионики, гидравлики, физической химии, математической биологии, компьютерной томографии, а также студентам и аспирантам медицинских и биологических специальностей.

ЛИТЕРАТУРА

1. Глотов В.А. Структурный анализ микрососудистых бифуркаций. (Микрососудистый узел и гемодинамический фактор).- Смоленск: Амипресс, 1995. - 251с.

2. Каратыгин С.А., Тихонов А.Ф., Тихонова Л.Н. Программирование в FoxPro для Windows на примерах: М.:БИНОМ.- 496с.: ил.

Исследование выполнено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (Проект РФФИ №96-04-50991).

Кафедра вычислительной техники

Смоленского филиала Московского энергетического института

(Технического университета)

Поступила в редакцию 12.10.97.