Сегментация и визуализация изображений легких с патологией СOVID-19

Резюме: Исследование посвящено описанию разработанного вычислительного инструментария для визуализации рентгеновских снимок и изображений компьютерной томографии легких, применительно к задаче диагностики патологии, включая патологии, связанные с СOVID-19. Для этих целей предлагается использовать алгоритмы шумоподавления, повышения контраста, сегментации и спектральной декомпозиции (шиарлет-преобразование). На этой вычислительной основе предлагается методика геометрического (текстурного) анализа, выделение и контрастирование локальных объектов интереса с учетом цветового кодирования. В результате экспериментального исследования показано, что разработанная вычислительная методика является эффективным инструментом для визуализации и анализа изменчивости геометрических (текстурных) особенностей изучаемых изображений.

Ключевые слова: рентгеновский снимок, КТ изображение, патологии легких от СOVID-19, шумоподавление, повышение контрастности, сегментаця, спектральная декомпозиция, геометрический (текстурный) анализ изображений, контрастирование цветовым кодированием.

K.V. Simonov, А.S. Kents, Y.A. Hamad, L.A. Karnaukhova, M.S. Khabibulloev

Segmentation and visualization of lung images with pathology СOVID-19

Summary: The study is devoted to the description of the developed computational tools for the visualization of X-ray images and images of computed tomography of the lungs in relation to the task of diagnosing pathology including pathology associated with COVID-19. For these purposes it is proposed to use algorithms for noise reduction, contrast enhancement, segmentation and spectral decomposition (shearlet transform). On this computational basis a geometric (texture) analysis technique is proposed the allocation and contrasting of local objects of interest taking into account color coding. As a result of experimental research it is shown that the developed computational technique is an effective tool for visualizing and analyzing the variability of geometric (texture) features of the studied images.

Keywords: Keywords: X-ray, CT image, lung pathology from СOVID-19, noise reduction, contrast enhancement, segmentation, spectral decomposition, geometric (texture) image analysis, color coding contrast.

Кабаев Е.М. 

Применение биомеханической роботизированной механотерапии в системе повышения работоспособности спортсменов

Резюме: Представлены основные технологии и средства повышения работоспособности в спорте высших достижений, в том числе наиболее актуальные и современные научные методики по изучению биомеханики движений. Описаны возможности применения роботизированной механотерапии на комплексе Con-trex в тренировочном процессе и восстановительном лечении спортсменов после реконструктивных операций. Описаны основные элементы методики для повышения эффективности и ускорения процесса тренировки и реабилитации.

Ключевые слова: спорт, видеоанализ, реабилитация, роботизированная механотерапия, Con-trex, изокинетический тренинг, биомеханика.

E.M. Kabaev 

Application of the biomechanical robotic mechanotherapy in the system of increasing the working ability of athletes 

Summary: The basic technologies and means of improving performance in sports of the highest achievements are presented, including the most relevant and modern scientific methods for studying the biomechanics of movements. The possibilities of using robotic mechanotherapy at the Con-trex complex in the training process and rehabilitation treatment of athletes after reconstructive operations are described. The main elements of the technique are described to increase efficiency and speed up the training and rehabilitation process.

Keywords: sports, video analysis, rehabilitation, robotic mechanotherapy, Con-trex, isokinetic training, biomechanics.

Кабаев Е.М., Симонов К.В., Хамад Ю.А. 

Совершенствование методов анализа биомеханики плечевого сустава в послеоперационной реабилитации

Резюме: Представлены результаты исследований в области биомеханики плечевого сустава на основе опыта работы зарубежных лабораторий. Особое внимание уделено методам лучевой диагностики и их совершенствованию для изучения биомеханики. Показаны возможности применения биомеханической роботизированной механотерапии на тренажерно-диагностическом комплексе Con-trex с биологической обратной связью в восстановительном лечении пациентов после артроскопических операций на плечевом суставе. Представлены возможности дополнительной визуализации данных магнитно-резонансной томографии с помощью методов спектральной декомпозиции (шиарлет-преобразование и контрастирование цветовым кодированием). Приведены типовые эксперименты при проведении разработки новой улучшенной методики диагностики. На этой основе разработана методика улучшающая качество и доступность данных МРТ-исследования при изучении биомеханики плечевого сустава при проведении восстановительного лечения.

Ключевые слова: плечевой сустав, роботизированная механотерапия, Con-trex, биомеханика, реабилитация, визуализация, анализ изображения.

E.M. Kabaev, K.V. Simonov, Y.A. Hamad

Improvement of methods for analysis of the shoulder joint biomechanics in postoperative rehabilitation 

Summary: The results of studies in the field of biomechanics of the shoulder joint based on the experience of foreign laboratories are presented. Particular attention is paid to methods of radiation diagnostics and their improvement for the study of biomechanics. The possibilities of using biomechanical robotic mechanotherapy at the Con-trex training and diagnostic complex with biological feedback in the rehabilitation treatment of patients after arthroscopic operations on the shoulder joint are shown. The possibilities of additional visualization of magnetic resonance imaging data using spectral decomposition methods (shialet conversion and color coding contrasting) are presented. Typical experiments are given during the development of a new improved diagnostic technique. On this basis, a technique has been developed that improves the quality and accessibility of MRI data when studying the biomechanics of the shoulder joint during rehabilitation treatment.

Keywords: shoulder joint, robotic mechanotherapy, Con-trex, biomechanics, rehabilitation, visualization, image analysis.

Веревкин В.С. 

Бисимметричные матрицы в моделях вибрационной генетической биомеханики 

Резюме: статья посвящена применению матричного анализа в моделях генетически наследуемых биомеханических систем. При этом особое внимание уделяется тем матричным формализмам, которые традиционно используются механиками и инженерами в теории резонансов колебательных систем со многими степенями свободы, поскольку аналогичные формализмы используются в современной биоинформатике для изучения молекулярно-генетических структур и наследуемых физиологических феноменов в интересах вибрационной медицины.

Ключевые слова: теория резонансов; вибрации в биосистемах; вибрационная медицина; генетическая биомеханика; матрица Фибоначчи; золотое сечение; дважды стохастические матрицы; унитарные матрицы.

V.V. Verevkin

Bisymmetric matrices in models of vibratio nal ge netic biomec hanics 

Summary: The article is devoted to the application of matrix analysis in models of genetically inherited biomechanical systems. Particular attention is paid to those matrix formalisms that are traditionally used by mechanics and engineers in the theory of resonances of oscillatory systems with many degrees of freedom, since similar formalisms are used in modern bioinformatics to study molecular genetic structures and inherited physiological phenomena in the interests of vibrational medicine.

Keywords: resonance theory; vibrations in biosystems; vibration medicine; genetic biomechanics; Fibonacci matrix; golden ratio; doubly stochastic matrices; unitary matrices.

Ершов А.В., Капсаргин Ф.П., Симонов К.В. 

Клиническое обоснование выбора хирургического лечения камней почек с использованием нейросетевых оценок

Резюме: Определена прогностическая значимость клинически выявляемых параметров при лечении пациентов с МКБ. В определении тактики лечения больных с МКБ применена разработанная методика нейростевого оценивания. Показана возможность применения методики нейросетевых оценок, практически, на любом этапе лечебно-диагностического процесса у больных с камнями почек, как на этапе дообследования, так и в раннем послеоперационном периоде. Разработана экспертная система, позволяющая выбирать лечебную тактику при МКБ на основе оценки возможных ранних послеоперационных осложнений.

Ключевые слова: диагностика мочекаменной болезни, мочевые камни, химический состав мочевых камней, методика нейростевого оценивания.

A.V. Ershov, F.P. Kapsargin, K.V. Simonov

Clinical justification of choice of surgical treatment of kidney stones using neural network assessments 

Summary: The prognostic value of clinically detected parameters in the treatment of patients with urolithiasis was determined. In determining the tactics of treating patients with urolithiasis the developed method of neural assessment was applied. The possibility of using the technique of neural network assessments practically at any stage of the treatment and diagnostic process in patients with kidney stones both at the stage of additional examination and in the early postoperative period has been shown. An expert system has been developed that makes it possible to choose a treatment tactics for urolithiasis based on an assessment of possible early postoperative complications.

Keywords: diagnosis of urolithiasis, urinary stones, chemical composition of urinary stones, neural assessment technique.

Зуева Л.Ф. , Капсаргин Ф.П., Симонов К.В. 

Метафилактика камней почек на основе компонентного состава, выявленного методами ДЭКТ и КЭ 

Резюме: Определение компонентного состава мочевых камней на догоспитальном этапе методом ДЭКТ позволяет выбрать оптимизировать и персонифицировать подход к лечению камней почек. Оценка персонифицированного подхода к метафилактическому лечению камней почек методом капиллярного электрофореза показала высокую эффективность у пациентов с нефролитиазом, особенно у больных с уратным типом камнеобразования. Она позволяет своевременно вносить изменения в персонифицированную программу метафилактического лечения, тем самым добиваться ремиссии в процессе камнеобразования. Комплексное обследование пациента, направленное на определение типа камнеобразования позволяет не только выбрать оптимальную тактику лечения, но и эффективно препятствовать формированию новых камней почек или росту уже имеющихся.

Ключевые слова: двухэнергетическая компьютерная томография, диагностика мочекаменной болезни, мочевые камни, химический состав мочевых камней, метод капиллярного электрофореза, метафилактика.

L.F. Zueva, F.P. Kapsargin, K.V. Simonov 

Metaphylaxis of kidney stones based on component composition detected by DECT and CE methods 

Summary: Determination of the component composition of urinary stones at the prehospital stage by the DECT method allows you to choose to optimize and personalize the approach to the treatment of kidney stones. Evaluation of a personalized approach to metaphylactic treatment of kidney stones by capillary electrophoresis showed high efficiency in patients with nephrolithiasis especially in patients with urate type of stone formation. It allows you to make timely changes to the personalized program of metaphylactic treatment thereby achieving remission in the process of stone formation. A comprehensive examination of a patient aimed at determining the type of stone formation allows not only choosing the optimal treatment tactics, but also effectively preventing the formation of new kidney stones or the growth of existing ones.

Keywords: dual-energy computed tomography, diagnosis of urolithiasis, urinary stones, chemical composition of urinary stones, capillary electrophoresis method, metaphylaxis.