ЖИВЫХ ТКАНЕЙ», Целью настоящего исследоваиия являлась

ОТЗЫВ
официального оппонента на диссертацию
Долгановой Ольги Юрьевны
«МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И УПР АВЛЕНИЕ РОСТОМ
ЖИВЫХ ТКАНЕЙ»,
представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук
по специальности
05.13.18 -
«Математическое моделирование, численные
методы и комплексы программ»
в условиях постоянного совеРlllенствования медицинских технологий,
отмечаемого в настоящее время, все Болыllеe число ученых обращаются к
проблемам
живых
математического
тканях,
в
моделирования
особенности
у
процессов,
человека.
Этот
протекающих
факт
позволяет
в
с
уверенностью сказать, что особый интерес не случаен, и вызван поиском
объективных
причин
математического
клинических
эмпирических
обоснования
многочисленных
Проблема
математического
наблюдений.
моделирования роста костной ткани в детском возрасте, рассматриваемая в
данной работе, является новой и ее актуальиость не вызывает сомнения.
Целью настоящего исследоваиия являлась разработка и реализация
математической
ростовыми
модели
деформациями
позволяющей
в биологических
целью исследования были поставлены и
1.
прогнозировать
системах.
pellleHbI
В
и
управлять
соответствии
с
следующие задачи:
Постановка и реlllение задачи математического моделирования ростовой
деформации в изотропном линейно-упругом теле.
2.
Формулировка задачи управления ростовыми деформациями в изотропном
линейно-упругом теле.
3.
Разработка, обоснование и тестирование математического алгоритма для
реlllения задачи
независимого управления (без изменения напряжений в
системе) деформированным состоянием исследуемой системы с помощью
ростовой деформации.
4.
Проведение
вычислительных
экспериментов
для
определения
оптимального режима воздействия ортопедического устройства на костную
ткань, с целью создания в ней адаптивного роста при лечении врожденного
несращения твердого нёба у детей.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти
глав, заключения, списка использованной литературы, содержит
55
рисунков. Библиографический список включает
Во
введении
изложено
167
обоснование
126
страниц,
источников.
актуальности
темы
диссертационной работы. Сформулированы цели и задачи работы, её новизна
и
,
практическая
ценность.
Приведен
краткий
•
литературный
обзор,
отражающий современное состояние вопросов исследования.
В
первой
главе
проанализировано
понятие
биологического
роста,
проведен анализ преДlllествующих подходов и исследований, касающихся
.~
рассматриваемой
существующей
проблемы.
Предложена
биомеханической
модели ,
новая
формулировка
допускающая
возможность
развития ростовых деформаций без изменения собственных напряжений.
Во второй главе представлена дифференциальная постановка з адачи
ростового деформирования изотропного линейно-упругого биологического
тела и предложен способ её решения методом конечных элементов в пакете
ANSYS,
дополненном самостоятельно разработанными блоками на языке
С++. Предложенная вычислительная процедура
опробована при решении
тестовых задач, в которых получено изменение формы тела и показано
отсутствие напряжений.
Третья
лечения
глава
посвящена
врожденной
исследованию
расщелины
нёба
с
проблемы
ортопедического
помощью
вычислительных
экспериментов, основанных на Саd-модели полугодовалого пациента. На
основании предварительных расчетов высказана идея оптимального задания
и управления параметрами активной ортопедической аппаратуры.
Четвертая
глава
посвящена
разработке
алгоритма
управления
деформированным состоянием исследуемой системы. В качестве параметров
управления
границе
и
ортопедическим
время
их
аппаратом
приложения.
выбраны усилия
Для
решения
создаваемые на
задачи
управления
применяется теория независимого управления собственными деформациями
в гильбертовом простран<;тве тензоров деформаций .
В
пятой
главе
сформулированы
основные
положения
методики
биомеханического сопровождения дохирургического лечения врожденной
расщелины
нёба,
предполагающей
индивидуальное
планирование
ортопедического лечения и визуализацию результатов лечения до его начала.
Разработан
проблемно-ориентированный
позволяющий
в
сопровождения
рамках
предложенной
назначать
программный
методики
оптимальные
комплекс,
биомеханического
режимы
воздействия
ортопедического устройства на костную ткань .
В выводах по работе перечислены основные результаты, полученные
автором, пред ставлен их подробный анализ.
К наиболее важным новым результатам следует отнести:
•
Предложена новая
деформации
скорости
формулировка определяющего
роста,
для
которой
показано,
соотношения для
что
остаточные
напряжения в процессе роста костной ткани не возникают.
•
Предложен
новый
подход,
позволяющий
использовать
теорию
управления НДС в системах с собственными деформациями (напряжениями).
•
в
Предложена постановка задачи о моделировании ростовой деформации
изотропном
линейно-упругом
теле .
Разработан
Вjlешний
к
ANSYS
алгоритм расчета накопления ростовой деформации.
•
С помощью предложенного алгоритма моделирования роста проведены
вычислительные
э ксперименты
по
анализу
современных
ортопедического лечения врожденной расщелины нёба.
методик
-
•
Предложена постановка задачи управления ростовыми деформациями и
формулировка
целевой . функции
в
гильбертовом . пространстве.
Это
позволило получить аналитический минимум целевой функции
•
На основе механизма управления ростом, обусловленным механическим
воздействием
ортопедического
управления
ростовыми
аппарата
на ткань,
де формациями.
разработан
При
этом
алгоритм
управление
деформированным состоянием исследуемой системы осуществляется без
изменения её поля напряжений .
•
На
основе
возможность
численных
экспериментов
оптимальной
вычисления
по казана
принципиальная
управляющего
величины
воздействия, создаваемого ортопедическим устройством на костную ткань, с
I
учетом индивидуальных геометрических параметров тела и возраста.
•
Задействовано
комплексов,
большое
таких
как ·
количество
современных
программных
ANSYSMechanical, ANSYSWorkbench, SolidWorks,
Matlab, С++, AutoCad.
•
Использование технологии 3D
сканирования для максимальной степени
достоверности расчетной области по отношению к исходному оригиналу.
Практическая
применения
ценность
построенного
биомеханических
задач,
в
работы
алгоритма
которых
заключается
в
управления
необходимо
возможности
при
про водить
решении
управление
деформированным состоянием исследуемой системы без изменения её поля
напряжений. Методика биомеханического сопровождения дохирургического
этапа
леч ения
использована
в
детей
с
врожденной
клинической
практике
расщелиной
при
нёба
планировании
может
быть
лечения
таких
пациентов. Это позволит визуализировать результаты лечения до его начала,
сократить сроки лече ния и улуч шить качество оказания медицинских услуг.
Достоверность
результатов
соответствием результатов,
!
математической
продолжительности
модели,
подтверждается
полученных с
известным
ортопедического
удовлетворительным
использованием разработанной
клиническим
лечения
и
данным
величине
о
усилий,
создаваемых ортопедическим аппаратом.
Публикации. Результаты дисс ертационной работы опубликованы в
16
печатных работах, из них четыре в журналах, входящих в пер ечень изданий,
рекомендованных ВАК и одна в журнале, индексируемом в
SCOPUS.
Получены свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ
N2 2013617410
де формации» .
«Оптимальное усилие» и
N2 2014611279
«Расчет ростовой
Основные замечания по работе:
1.
В
разделе
2.1
введены
понятия
«ростовых
напряжений»,
«макронапряжений», «собствен ных напряжений», «остаточных напряжений»
'-
(стр.
44-46), но
в дальнейшем часто используются просто «напряжения» и не
всегда ясно, о каких напряжениях идет речь?
2.
Ростовые
деформации
непрерывно
растут
во
времени.
Управление
ростовыми деформациями с помощью активного ортопедического аппарата
является
дискретным.
Обеспечивает
ли
это
управление
отсутствие
напряжений в любой момент времени?
3.
На стр.56 параметру В присваивается значение с размерностью [lIс] , что
не соответствует размерности членов уравнения
(2.8).
Возможно вместо В
должен быть параметр М=В/Е?
4.
В соотношение
и
(2.14)
(4 .12)
входят одни и те же, или различные
напряжения?
Указанные
недочеты
не
снижают научную
полученных автором результатов
Содержание
полностью
в
практическую
ценность
..
диссертационной
отражены
и
работы
публикациях
и
и
основные
достаточно
результаты
апробированы .
Автореферат правильно и полно отражает основное содержание диссертации.
Рассматриваемая
свидетельствует
о
диссертационная
высокой
квалификации
работа
Долгановой
соискателя
и
о.ю.
соответствует
требованиям, предъявляемым ВАК к диссертационным исследованиям на
соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности
05.13.18 -
«Математическое моделирование, численные методы и комплексы
программ»
.
r.;;в~~
О.И. Скульский
Инспектор по кадрам
ИМССУрОРАН
Л.А. Ушакова
--