автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.17, диссертация на тему:Биотехническая система автоматизированных дерматоглифических исследований наследственной предрасположенности к шизофрении

На правах рукописи

Хрулев Андрей Александрович

БИОТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ДЕРМАТОГЛИФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ НАСЛЕДСТВЕННОЙ ПРЕДРАСПОЛОЖЕННОСТИ К ШИЗОФРЕНИИ

Специальность 05 11 17 - Приборы, системы и изделия

медицинского назначения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

00316044 1

Москва - 2007

003160441

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете им НЭ Баумана

Научный руководитель дтн, профессор Спиридонов И Н

Официальные оппоненты дтн, профессор Бурлаков Р И

к т.н , доцент Одинокое С Б

Ведущая организация Всероссийский научно-исследовательский и

испытательный институт медицинской техники (ВНЙИИМТ)

Защита диссертации состоится пР2." кол&ря- 2007 г

ао

в tO часов на заседании диссертационного совета Д 212 141 14 приМГТУ им Н.Э Баумана по адресу 105005 г Москва, 2-ая Бауманская улица, д 5

Ваш отзыв в одном экземпляре просим выслать по указанному адресу

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им Н Э Баумана

Автореферат разослан "_"_2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета дтн, профессор И

С,

Спиридонов И Н

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

По данным Всемирной организации здравоохранения более 1% населения страдает различными формами шизофрении На протяжении последних 170 лет клинические представления о механизмах развития шизофрении претерпевали неоднократные изменения В настоящее время в качестве основных причин шизофрении, проявляющейся в нарушении эмоционально-волевой сферы личности, психиатры рассматривают три фактора наличие травмирующих событий, длительное воздействие неблагоприятной обстановки и наследственную предрасположенность организма При этом доминирующим фактором в механизме развития шизофрении является фактор наследственной предрасположенности (МешковаТ А, 1998)

В клинической практике и научных исследованиях для оценки наследственной предрасположенности к шизофрении используются четыре метода клинико-генеалогическое обследование, метод близнецов, молекулярно-генетический метод и метод информативных морфогенетических вариантов (Делоне Н Л, 2001, Солониченко В Г, 2003)

В результате анализа существующих подходов и методов оценки наследственной предрасположенности к шизофрении показано, что они имеют ряд недостатков многочисленные социально-этические проблемы, усредненный характер данных о конкордантности шизофрении, не учитывающий индивидуальные особенности пробанда, полигенный характер наследования шизофрении, а также отсутствие методик выявления вовлеченных локусов (Мешкова Т А, 1998, Делоне Н Л , 2001)

Определение генотипа человека для оценки наследственной предрасположенности к шизофрении можно проводить с помощью метода информативных морфогенетических вариантов, основанного на измерении антропометрических особенностей в области лица, головы, шеи, радужной оболочки глаз, ладоней и пальцев рук (Солониченко В Г , 2003)

В результате анализа результатов исследований антропометрических особенностей больных шизофренией и больных психическими расстройствами с наследственной отягощенностью установлено, что наибольшую практическую значимость для определения роли наследственной компоненты в психических расстройствах имеют такие параметры дерматоглифического фенотипа, как распределение типов узоров, локальная и тотальная узорная асимметрия на пальцах рук (Богданов Н Н, Желовак Ж, Рейлли Ж ) Перечисленные параметры однозначно определяются комплексом дерматоглифических параметров (КДП) типом, подтипом, ориентацией и локализацией узора (Абрамова Т Ф, 2003, Солониченко В Г, 2001)

Таким образом, для исследований наследственной предрасположенности к шизофрении необходимо определять тип, подтип, ориентацию и локализацию узора

Существующие аппаратно-программные комплексы для дерматоглифи-ческих исследований (Аполлонова И А, 1999, Карасев ИВ , 2001) предназначены для медико-генетического консультирования и не позволяют объективно измерять параметры характерных точек, узорную асимметрию и автоматически определять подтип узора, при этом отсутствие возможности численной оценки качества дерматоглифических изображений приводит к значительным ошибкам при определении типа узора

Таким образом, разработка биотехнической системы автоматизированных дерматоглифических исследований наследственной предрасположенности к шизофрении на основе объективного измерения КДП, распознавания типа и подтипа узора, автоматической оценки качества является, несомненно, актуальной

В результате проведенного анализа были сформулированы и решены следующие задачи

Цель и задачи исследования

Целью данной работы является разработка биотехнической системы автоматизированных дерматоглифических исследований наследственной предрасположенности к шизофрении

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи

1 Разработка комплекса дерматоглифических характеристик, адекватного комплексу дерматоглифических параметров для исследований наследственной предрасположенности к шизофрении,

2 Определение требований к биотехнической системе автоматизированных дерматоглифических исследований наследственной предрасположенности к шизофрении,

3 Исследование качества дерматоглифических изображений и разработка численных критериев качества дерматоглифических изображений,

4 Разработка метода оценки значений комплекса дерматоглифических характеристик для исследований наследственной предрасположенности к шизофрении,

5 Создание и апробация макета аппаратно-программного комплекса для автоматизированных дерматоглифических исследований наследственной предрасположенности к шизофрении

Методы исследования

Поставленные задачи решались на основе теории биотехнических систем, методов цифровой обработки изображений, методов теории вероятностей и математической статистики, методов обработки сигналов, теории автоматическо-

го управления, методов проектирования автоматизированных систем, методов проектирования программного и информационного обеспечения

Научная новизна

1 Разработана математическая модель пальцевого узора, обеспечивающая численное описание комплекса дерматоглифических параметров и распознавание пальцевых узоров

2 Предложен комплекс характеристик пальцевого узора количество дельт и ядер, приведенные углы смещения и ориентации характерных точек, расстояния между характерными точками и средняя пространственная частота папиллярных линий, адекватный комплексу дерматоглифических параметров для исследований наследственной предрасположенности к шизофрении

3 Установлено, что качество дерматоглифического изображения характеризуется значением максимума амплитуды нормированного выборочного радиального пространственно-частотного спектра в полосе пространственных частот от 0,7 до 3 мм"1

4 Определены дерматоглифические маркеры наследственной предрасположенности к шизофрении на основе результатов апробации аппаратно-программного комплекса автоматизированных дерматоглифических исследований

Практическая значимость

Практическая значимость диссертационной работы заключается в разработке требований к регистрируемым дерматоглифическим изображениям, интегрального и локального критериев качества дерматоглифических изображений, что позволяет стандартизировать условия регистрации и анализа дерматоглифических изображений

Разработанный метод численного определения КДП и алгоритм анализа дерматоглифических изображений позволяют повысить достоверность и эффективность исследования наследственной предрасположенности к шизофрении на основе автоматического распознавания типа и подтипа пальцевого узора

Разработанная методика проектирования позволяет определять технические характеристики подсистем программного и информационного обеспечения аппаратно-программного комплекса автоматизированных дерматоглифических исследований, а также оценить возможность применения существующих аппаратно-программных комплексов для исследований наследственной предрасположенности к шизофрении

Результаты статистической обработки полученных данных по численной оценке качества и определения КДП подтвердили эффективность разработанных критериев качества, комплекса дерматоглифических характеристик, метода

численного определения КДП и макета аппаратно-программного комплекса автоматизированных дерматоглифических исследований

Результаты работы позволяют рекомендовать аппаратно-программный комплекс автоматизированных дерматоглифических исследований к применению в центрах медико-генетического консультирования различных уровней и специализаций для решения задач медико-генетического консультирования, спортивной медицины и психиатрии, а разработанный метод оценки качества для стандартизации условий регистрации дерматоглифических изображений

Положения, выносимые на защиту

1 Тип, подтип и ориентация пальцевого узора определяется комплексом дерматоглифических характеристик, включающим количество характерных точек, расстояния между ядрами и дельтами, углы ориентации и смещения характерных точек

2 Дерматоглифические изображения для исследований наследственной предрасположенности должны быть зарегистрированы с пространственным разрешением не менее 460 точек/дюйм и коэффициентом контраста не менее 0,3

3 Качество дерматоглифического изображения характеризуется значением максимума амплитуды нормированного выборочного радиального пространственно-частотного спектра в полосе пространственных частот от 0,7 до 3 мм"1 и значениями нормированной выборочной дисперсии уровней интенсивности

Апробация работы

Апробация работы проведена на базе Центра медико-генетического консультирования городской детской клинической больницы №13 им Н Ф Филатова и НИИ психиатрии Росздрава Результаты представлены на выставках «Здравоохранение-2004», «Мир биотехнологий-2004», «НТТМ-2005», «Здравоохранение-2005» Результаты работы внедрены в учебный процесс факультета «Биомедицинская техника» МГТУ им Н Э Баумана, научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы НИИЦ биометрической техники МГТУ им Н Э Баумана и НИИ биомедицинской техники МГТУ им Н Э Баумана Результаты работы использованы при разработке государственных стандартов ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-2-2005, ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-42006 и международного стандарта КОЛЕС

Основные положения работы доложены и обсуждены на V РНТК «Медико-технические технологии на страже здоровья», (г Шарм Эль Шейх (Египет), 2003), IV Всероссийском научно-техническом семинаре «Проблемы метрологического обеспечения в здравоохранении и производстве медицинской техники» (г Сочи, 2003), XIV РНТК «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение» (Москва, 2004), V Всероссийском научно-техническом семинаре «Проблемы метрологического обеспечения в здравоохранении и производстве меди-

цинской техники» (г Сочи, 2004), Всероссийской научно-технической конференции «Биотехнические системы в XXI веке» (г Санкт-Петербург, 2004), VI МНТК «Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии» (г Владимир,

2004),VI РНТК «Медико-технические технологии на страже здоровья», (г Ираклион (Греция), 2004), научно-технической конференции «Технологии живых систем» (Москва, 2004), 29-м Международном Стокгольмском семинаре молодых ученых (г Стокгольм (Швеция), 2004), XV РНТК «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение» (г Москва, 2005), Международной конференции «Образование через науку» (г Москва, 2005), II евразийском конгрессе по медицинской физике и инженерии «Медицинская физика-2005» (г Москва,

2005), VII РНТК «Медико-технические технологии на страже здоровья» (о Родос, 2006), VII Всероссийский научно-технический семинар «Проблемы метрологического обеспечения в здравоохранении и производстве медицинской техники» (г Сочи, 2006)

Публикации

По материалам диссертации опубликованы 3 научных статьи, из них в журналах, рекомендованных ВАК, - 3 статьи и 15 тезисов докладов на научных конференциях

Объем и структура работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений Текст диссертации изложен на 118 страницах В приложения вошли результаты экспериментальных исследований и сведения справочно-сопроводительного характера Список литературы включает 138 библиографических источников Диссертация проиллюстрирована рисунками, таблицами, графиками

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, научная новизна и практическая значимость исследования, сформулированы цель и задачи, а также положения, выносимые на защиту

В первой главе представлен литературный обзор по дерматоглифическим исследованиям наследственной предрасположенности к шизофрении Формализованы медицинские требования к дерматоглифическим исследованиям и КДП для исследований наследственной предрасположенности к шизофрении Исследованы типы дефектов дерматоглифических изображений, оказывающих существенное влияние на достоверность результатов дерматоглифического исследования

На основании анализа литературных данных сформулированы медицинские показатели назначения для дерматоглифических исследований наследственной предрасположенности к шизофрении, включающие распределение ти-

пои узора, узорную асимметрию. Показано, что параметры дер м а го г л и фи ч ее кого фенотипа для исследований наследственной предрасположенности к шизофрении определяются КДП, включающим тип (дуговой, петлевой, залиткоаый, сложный узор), подтип (классическая, шатровидная, петлевиДная дуга; классическая, высокая петля; «павлиний глаз»; классический, высокий, спиралевидный завиток; двойная петля; сложный узор), ориентацию (ульоарная, радиальная, симметричная) и локализацию узора (табл. 1, рис. 1).

Таблица 1.

Параметры дерматоглифического фенотипа для исследований

наследственной предрасположенности к шизофрении

Параметры дерматог-лифического фенотипа Связь параметров дерматоглифического фенотипа с комплексом дер-матогл ифи чес к и х параметров Комплекс дерм ато 1-лмфических гшрамет-РОВ (КДП)

Распределение типои уторов (РТУ) РТУ определятся количеством ТУ на десяти пальцах {10А, 1ОЦ Ю\У, А1ЛУ, ОД У/Ц ЬА, А[,} Тип узора (ТУ)

Локальная узорная асимметрия (ЛУА) ЛУА определяется степенью различия 11У и ОУ на паре пальцев Подтип узора (ПУ)

Ориентация узора (ОУ)

Тотальная узорная асимметрия (ТУА) ТУА определяется суммарной степенью различия и количеством различий ПУ и ОУ на нарах пальцев

Локализация узора (ЛУ)

Рис. 1. Типы пальцевых узоров: а) дуговой узор; б) петлевой узор; в) завитковый узор; г) сложный узор

а) б)

Рис. 2. Типы ХТ: а) ядро узора; б) дельта узора

На основе проведенных ранее исследований (Гусева И С , 1973, Гладко-ваТД, 1989) установлено, что КДП определяется взаимным расположением областей характерных точек (ХТ) ядра и дельты (рис 2) и особенностями потока папиллярных линий Показано, что для определения типа, подтипа и ориентации узора необходимо измерять расположение и ориентацию ядра и дельты

На основании исследований методов регистрации изображений пальцевых узоров определены основные типы дефектов дерматоглифических изображений, возникающих из-за нарушений методики регистрации в ходе исследования Показано, что наличие дефектов типа залипание, непропечатка и нечеткость приводит к интегральному или локальному нарушению структуры папиллярных линий на изображении и к повышению ошибок распознавания пальцевого узора

Вторая глава посвящена разработке математической модели пальцевого узора, обеспечивающей численное описание параметров структуры и формы и распознавание пальцевых узоров

Для разработки модели пальцевого узора, впервые было построено математическое описание потока папиллярных линий ХТ (1), учитывающее их тип (), локализацию (, у0,), ориентацию (<р0,)

у(хуУ^=1ч'Лап&1<х-хъ,>У-Уъ,)>9ь) ПРИ (,=<с> \уАап81е(х-хо,>У-Уо,)><Ро,) при =< с/ > где а^1е(Ах, Ау) - функция определения угла наклона, У, - вектор данных г-ой ХТ, вычисляемый по формуле (2)

Г,=[(Хо„Уо,), *,> <Ро,Т (2)

где х01, ут _ координаты локализации ХТ, <Ро, - ориентация ХТ,

- тип ХТ (для ядра - = с, для дельты = (I) По результатам экспериментальных исследований получены уравнения регрессии угла наклона папиллярных линий на полярный угол (3,4)

УЛ<Р,-<Ро,) = Ъ5 {<Р,-<Ро,) (3)

(<Р, ~<Ро,) = ~0-5 (<Р, -<Ро,) + я (4)

Нормированное среднеквадратическое отклонение математической модели папиллярных узоров в окрестности ХТ не превышает 5%

В результате экспериментального исследования потока папиллярных линий впервые установлено, что направления папиллярных линий в пальцевом узоре представляют собой суперпозицию локальных комплексных полей на-

правлений ХТ с учетом ограничения на равенство нулю направления в области флексорной складки (рис. 3).

Рис. 3. Формирование потока папиллярных линий Поле направлений пальцевого уЗора определяется по формуле (5):

н

/■1 **

0$! -ехр(/7 г0) (6)

Ч/(х,У,У) = ехр(2 ]у{х,у,Г)) (7)

где I '*(,) - весовая функция, ограничивающая влияние ХТ, рассчитываемая по формуле (6);

Ц/(х,у, У) — комплексное поле направлений, по формуле (7). В ходе экспериментальной верификации построенной модели на выборке из изображений пальцевых узоров статистически достоверно установлено, что погрешность модели не превышает 7%.

В процессе исследования вариантов расположения и ориентации ядер и дельт сформирован комплекс дерматоглифических характеристик (КДХ), который включает количество ХТ, приведенные углы смещения и ориентации ХТ, расстояния между Х"Г и среднюю пространственную частоту папиллярных линий (табл. 2).

Таблица 2

Комплекс дерматоглифических характеристик_

Комплекс дерматоглифических параметров Взаимосвязь комплекса дерматоглифических параметров и комплекса дерматоглифических характеристик Комплекс дерматоглифических характеристик

Наименование Обозначение Обозначение Наименование

Тип узора ТУ (хст,уа„) = ^(хс„ух,)Ш1 Lai = К, La, =р(< cnt >> < d, >) Lcc = Lcc v,, Lcc — p(< c{ >,< c2 >) «„o = A«JI -sл}, Yc =A%- Ycc} YcO = AYc, + Yc2 } > Ycc = A< C1 >»'< C2 >} ¡7= jj(vr)vrdv j 'jj(yr)dvr No Количество ядер

Led Расстояние дельта-ядро

Lcc Расстояние ядро-ядро

«</о Общий приведенный угол смещения дельт

Подтип узора ПУ Y ей Общая приведенная ориентация ядер

v rcc Средняя пространственная частоту

sd Приведенный угол смещения дельты

Ориентация узора ОУ (< U > a,, > 0 , oy={<*>

Локализация узора ЛУ ЛУ<г-ИН NH Номер области

В третьей главе приведены результаты разработки биотехнической системы автоматизированных дерматоглифических исследований наследственной предрасположенности к шизофрении, обоснованы требования к регистрируемым дерматоглифическим изображениям, разработаны алгоритм определения КДП и анализа дерматоглифических изображений

На основе анализа литературных данных установлено, что требования к обрабатываемым дерматоглифическим изображениям необходимо рассматривать на физическом и структурном уровнях (Спиридонов И Н, 2001) В результате проведенных экспериментальных и теоретических исследований на выборке из 500 изображений установлено, что дерматоглифические изображения должны быть зарегистрированы с пространственным разрешением не менее 460 dpi, размерами не менее 20x22 ммхмм с коэффициентом контраста не менее 0,3

На основе проведенных экспериментальных исследований и предложенной в первой главе систематизации основных типов дефектов установлено, что качество дерматоглифического изображения определяется значением максиму-

ма амплитуды нормированного выборочного радиального пространственно-частотного спектра в полосе пространственных частот от 0,7 до 3 мм"1 и значениями нормированной выборочной дисперсии уровней интенсивности Был разработан интегральный критерий качества дерматоглифических изображений (8)

ЮЬ-\1 1в1У>ПвЬ (8)

[о /01К < 270£

10ЬУ = шах (9)

Уге(Угтп ,УГ тах)

1 fr+ÜVr

J(*r)=ivrr--I Е1/(д« И

2 Ц/(А« ».гЦ-

(10)

где TIQL - пороговое значение интегрального критерия качества, IQLV- значение максимума нормированного выборочного амплитудного радиального пространственно-частотного спектра (10) в полосе пространственных частот от 0,7 до 3 мм"1, определяемое по формуле (9)

Для определения локальных дефектов был разработан локальный критерий качества дерматоглифических изображений (11)

„ [1 w (k.l)>TQL

s„2(k,l)

2,. А 100 (12) a +sg (к, I)

где ТОЬ — пороговое значение локального критерия качества, а — нормировочный коэффициент,

(£,/)- значение нормированной выборочной дисперсии интенсивности, определяемое по формуле (12) из выборочной дисперсии интенсивности

Для определения КДП разработан алгоритм иерархической классификации типа, подтипа, ориентации и локализации пальцевого узора, отличительной особенностью которого является численное определение КДП для исследований наследственной предрасположенности к шизофрении В результате проведенной идентификации параметров алгоритма впервые определены границы классов КДП в пространстве КДХ, позволяющие в автоматическом режиме определять подтип пальцевого узора

Для определения значений КДХ разработан алгоритм обработки дерма-тоглифических изображений, позволяющий по исходным изображениям определять введенные выше параметры ХТ узоров и рассчитывать КДХ

На основе сформированных требований и алгоритмов разработана биотехническая система дерматоглифических исследований наследственной предрасположенности к шизофрении, отличительной особенностью которой является автоматизированная оценка качества дерматоглифических изображений, численное определение КДХ и оценка значений КДП для исследований наследственной предрасположенности к шизофрении (рис 4)

ной предрас- пасположенности

ппппженнпгти

ПЛПУ — папиллярные линии пальцевых узоров

ДС-дактилоскопический сканер Энергетическая связь

БОК - блок оценки качества '"""Информационная связь

ВБ - вычислительный блок

БПРИ — блок представления результатов исследования В - врач-генетик

Рис 4 Схема БТС дерматоглифических исследований наследственной предрасположенности к шизофрении

В четвертой главе проведен обоснованный выбор технических средств регистрации дерматоглифических изображений, разработан и апробирован макет аппаратно-программного комплекса автоматизированных дерматоглифических исследований

Для определения параметров подсистем программного и информационного обеспечения комплекса разработана методика проектирования программного и информационного обеспечения для автоматизированных дерматоглифических исследований Методика проектирования позволяет выполнять разработку программного и информационного обеспечения комплексов автоматизи-

рованных дерматоглифических изображений пальцев и ладоней для решения задач дерматоглифических исследований

В соответствии с методикой проектирования и разработанными алгоритмами было спроектировано и реализовано программное обеспечение автоматизированных дерматоглифических исследований «Малахит 3 0», предназначенное для управления процессами регистрации дерматоглифических изображений, автоматизированной обработки и определения КДП для исследований наследственной предрасположенности к шизофрении Разработан макет аппаратно-программного комплекса автоматизированных дерматоглифических исследований По результатам испытания определено, что характеристики макета находятся в пределах, установленных техническими требованиями к биотехнической системе

В результате экспериментальной апробации разработанного макета аппаратно-программного комплекса на выборке верифицированных изображений установлено, что вероятности правильной классификации подтипов узоров составляют 88-94%, типов узоров - 92-97%, ориентации узоров - 95-98% (табл 3) Вероятности ошибок оценки качества для интегрального и локального критерия не превышают, соответственно, 3% и 1%

Таблица 3

ТУ/ПУ Дуговые узоры Петлевые узоры Завитковые узоры Сложные узоры С

Ac At A1 Lc Lh Lw Wc Wh Ws WL2

Результат классификации Ас 0,91 0,0 0,05 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

At 0,04 0,92 0,00 0,00 0,03 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

А1 0,03 0,00 0,88 0,04 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Lc 0,02 0,04 0,07 0,92 0,06 0,06 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Lh 0,00 0,04 0,00 0,04 0,91 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Lw 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,91 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Wc 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,03 0,94 0,00 0,03 0,00 0,04

Wh 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,02 0,94 0,00 0,00 0,00

Ws 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,02 0,00 0,94 0,06 0,04

WL2 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,03 0,03 0,94 0,00

С 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,02 0,03 0,00 0,00 0,92

Достигнутые результаты позволяют статистически достоверно оценивать наследственную предрасположенность к шизофрении Достоверность полученных результатов подтверждена результатами апробации разработанного макета аппаратно-программного комплекса, на основе которого проведено исследование особенностей дерматоглифического фенотипа больных шизофренией с наследственной отягощенностью Исследуемая группа больных включала 150 па-

циентов, страдающих шизофренией с отмеченной наследственной отягощенно-стью Контрольная группа включала 310 человек

Сравнение исследуемой и контрольной группы по параметрам дерматог-лифического фенотипа позволили установить наличие статистически значимых различий по узорным асимметриям Группа больных шизофренией характеризуются повышенным количеством узорных асимметрий, в частности значимым повышением количества левосторонних асимметрий

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 В результате анализа научно-технических данных и современного состояния проблемы показана актуальность, практическая значимость и возможность создания биотехнической системы автоматизированных дерматоглифических исследований наследственной предрасположенности к шизофрении

2 На основе результатов экспериментальных исследований разработана математическая модель пальцевого узора В процессе теоретического исследования разработанной модели сформирован комплекс дерматоглифических характеристик, адекватный комплексу дерматоглифических параметров для исследований наследственной предрасположенности к шизофрении

3 Определены требования к изображениям пальцевых узоров по размеру, коэффициенту локального контраста, пространственному разрешению, позволяющие стандартизировать условия регистрации дерматоглифических изображений

4 Разработаны численные критерии качества дерматоглифических изображений на основе максимума выборочного радиального пространственно-частотного спектра и нормированной выборочной дисперсии уровней интенсивности, позволяющие статистически достоверно обнаруживать дефекты дерматоглифических изображений

5 Разработан алгоритм анализа дерматоглифических изображений на основе характерных точек, обеспечивающий статистически достоверное определение КДП, распознавание типа, подтипа и ориентации узора

6 В ходе апробации разработанного макета комплекса автоматизированных дерматоглифических исследований проведены исследования особенностей дерматоглифического фенотипа больных шизофренией с наследственной отя-гощенностью, позволившие выделить дерматоглифические маркеры наследственной предрасположенности к шизофрении

7 Разработанный алгоритм анализа на основе характерных точек может быть адаптирован к обработке изображений сосудистого русла руки в инфракрасном диапазоне, изображений ладони и плантоскопических изображений

В Предложенная методика проектирования позволяет на основе заданных технических требований биотехнической системы выполнять разработку инфор-

мационного и программного обеспечения для задач дерматоглифических исследований

9 Предложенные критерии качества могут быть использованы для оценки качества сложноструктурированных медико-биологических изображений, таких как изображения отпечатков ладони

10 Сформированные требования к дерматоглифическим изображениям и критерии качества использованы при разработке двух действующих государственных стандартов РФ и одного международного стандарта Разработанные стандарты регламентируют требования к изображениям пальцевых узоров, методику численной оценки качества дерматоглифических изображений, информационное представление изображений и могут быть использованы при разработке биометрических систем паспортно-визовых документов нового поколения

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Карасев И В , Хрулев А А, Спиридонов И Н Распознавание характерных точек дерматоглифических изображений //Биомедицинские технологии и радиоэлектроника -2003 -№11 -С 39-43

2 Морфометрия папиллярных узоров/ А А Хрулев, И В Карасев, И А Аполлонова, И Н Спиридонов //Фотометрия и ее метрологическое обеспечение Тез докл XIV РНТК - М, 2004 -С 166-167

3 Хрулев А А, Карасев И В , Спиридонов И Н Распознавание типа папиллярного узора методом поля направлений //Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии Сб докл VIМНТК - Владимир, 2004 -Книга 1 -С 170-171

4 Биотехническая система для дерматоглифических исследований /А А Хрулев, И В Карасев, И А Аполлонова, И Н Спиридонов //Биотехнические системы в XXI веке Материалы ВНТК - С -Пб , 2004 - С 53-55

5 Хрулев А А , Аполлонова И А , Спиридонов И Н Автоматизированная обработка дерматоглифических изображений на аппаратно-программном комплексе «Малахит» //Биомедицинские технологии и радиоэлектроника -2004- №10 -С 50-54

6 Хрулев А А, Аполлонова И А, Спиридонов И Н Формирование требований к системе обработки дерматоглифических изображений //Медико-технические технологии на страже здоровья Сб трудов VI РНТК, г Ираклион (Греция), 10

- 17 октября 2004 г - М , 2004 - С 132-133

7 Хрулев А А , Аполлонова И А, Спиридонов И Н Программное обеспечение автоматизированных дерматоглифических исследований для диагностики наследственных заболеваний //Проблемы метрологического обеспечения в здравоохранении и производстве медицинской техники Тез докл V Всероссийского научно-технического семинара, г Сочи 21—24 сентября 2004 г — М , 2004 -С 54-56

8 Хрулев А А , Аполлонова И А, Спиридонов И Н Биометрическая система оценки качества и повышения дешифровочных свойств изображений отпечатков пальцев //Фотометрия и ее метрологическое обеспечение Тез докл XV РНТК — М , 2005 - С 137-139

9 Хрулев А А , Аполлонова И А Разработка математической модели формирования направлений папиллярных линий //Образование через науку Тез докл межд конф - М , 2005 - С 360-361

10 Хрулев А А , Аполлонова И А, Спиридонов И Н Биометрическая система автоматизированных дерматоглифических исследований //Медико-технические технологии на страже здоровья Сб докладов VII РНТК, г Салоники (Греция), 2

- 9 октября 2005 г -М,2005 -С 153-155

11 Хрулев А А, Аполлонова И А, Спиридонов ИН Разработка алгоритма формирования изображений пальцевых узоров //Биомедицинские технологии и радиоэлектроника -2005-№9 -С 61-66

12 Биотехническая система дерматоглифических исследований наследственно обусловленных психических расстройств //Медико-технические технологии на страже здоровья Сб трудов VIII ВНТК, о Родос (Греция), 24 сентября - 1 октября 2006 г - М, 2006 - С 94-96

13 Хрулев А А, Аполлонова И А, Спиридонов ИН. Алгоритм формирования направлений папиллярных линий пальцевых узоров //Радиоэлектроника в медицине Сб докл VI межд конф - М, 2005 -С 57-60

Подписано к печати 27 09 07 Заказ № 665 Объем 1,0 печ л Тираж 100 экз Типография МГТУ им Н Э Баумана 105005, Москва, 2-я Бауманская ул , д 5 263-62-01

Список принятых сокращений.

Введение.

Глава 1. Дерматоглифические исследования наследственной предрасположенности к шизофрении.

1.1 .Эволюция клинических представлений о шизофрении.

1.2. Методы оценки наследственной предрасположенности к шизофрении.

1.3. Метод дерматоглифических исследований наследственной предрасположенности к шизофрении.

1.3.1. Параметры дерматоглифического фенотипа для исследований наследственной предрасположенности к шизофрении.

1.3.2. Комплекс дерматоглифических параметров для исследований наследственной предрасположенности к шизофрении.

1.3.3. Погрешности определения КДП.

1.3.4. Дефекты дерматоглифических изображений.

1.4. Аппаратно-программные комплексы для автоматизированных дерматоглифических исследований.

Выводы к главе 1.

Глава 2. Разработка комплекса дерматоглифических характеристик для исследований наследственной предрасположенности к шизофрении.

2.1. Разработка математической модели пальцевого узора.

2.1.1. Разработка математической модели характерных точек.

2.1.2. Идентификация параметров модели характерных точек пальцевого узора.

2.1.3. Разработка математической модели направлений папиллярных линий.

2.2. Комплекс дерматоглифических характеристик для исследований наследственной предрасположенности к шизофрении

Выводы к главе 2.

Глава 3. Разработка биотехнической системы дерматоглифических исследований наследственной предрасположенности к шизофрении.

3.1. Требования к дерматоглифическим изображениям.

3.2. Разработка критериев качества дерматоглифических изображений.

3.2.1. Интегральный критерий качества дерматоглифических изображений.

3.2.2. Локальный критерий качества дерматоглифических изображений.

3.3. Определение комплекса дерматоглифических параметров.

3.3.1. Алгоритм определения КДП.

3.3.2. Идентификация параметров алгоритма определения КДП.

3.4. Разработка алгоритма обработки дерматоглифических изображений.

3.5. Схема биотехнической системы автоматизированных дерматоглифических исследований наследственной предрасположенности к шизофрении.

Выводы к главе 3.

Глава 4. Разработка и исследование макета аппаратнопрограммного комплекса автоматизированных дерматоглифических исследований.

4.1. Разработка макета аппаратно-программного комплекса автоматизированных дерматоглифических исследований.

4.1.1. Функциональная схема аппаратно-программного комплекса автоматизированных дерматоглифических исследований.

4.1.2. Выбор технических средств регистрации дерматоглифических изображений.

4.1.3. Программное обеспечение макета аппаратно-программного комплекса автоматизированных дерматоглифических исследований

4.2. Исследование макета аппаратно-программного комплекса автоматизированных дерматоглифических исследований.

4.2.1 Экспериментальное определение вероятностей правильной классификации пальцевых узоров.

4.2.2 Исследование критериев оценки качества дерматоглифических изображений.

4.3. Исследования наследственной предрасположенности к шизофрении.

4.3.1. Формирование исследуемой и контрольной групп.

4.3.2. Особенности параметров дерматоглифического фенотипа у больных шизофренией. ^

Выводы к главе 4.

По данным Всемирной организации здравоохранения более 1% населения страдает различными формами шизофрении. На протяжении последних 170 лет клинические представления о механизмах развития шизофрении претерпевали неоднократные изменения. В настоящее время в качестве основных причин шизофрении, проявляющейся в нарушении эмоционально-волевой сферы личности, психиатры рассматривают три фактора: наличие травмирующих событий, длительное воздействие неблагоприятной обстановки и наследственную предрасположенность организма. При этом доминирующим фактором в механизме развития шизофрении является фактор наследственной предрасположенности [36,47, 85].

В клинической практике и научных исследованиях для оценки наследственной предрасположенности к шизофрении используются четыре метода: клинико-генеалогическое обследование, метод близнецов, молекулярно-генетический метод и метод информативных морфогенетических вариантов [47, 74, 85].

В результате анализа существующих подходов и методов оценки наследственной предрасположенности к шизофрении показано, что они имеют ряд недостатков: многочисленные социально-этические проблемы, усредненный характер данных о конкордантности шизофрении, не учитывающий индивидуальные особенности пробанда, полигенный характер наследования шизофрении, а также отсутствие методик выявления вовлеченных локусов [32, 74, 85].

Определение генотипа человека для оценки наследственной предрасположенности к шизофрении можно проводить с помощью метода информативных морфогенетических вариантов, основанного на измерении антропометрических особенностей в области лица, головы, шеи, радужной оболочки глаз, ладоней и пальцев рук

В результате анализа результатов исследований антропометрических особенностей больных шизофренией и больных психическими расстройствами с наследственной отягощенностью установлено, что наибольшую практическую значимость для определения роли наследственной компоненты в психических расстройствах имеют такие параметры дерматоглифического фенотипа, как распределение типов узоров, локальная и тотальная узорная асимметрия на пальцах рук [25, 29, 31, 37, 87, 125]. Перечисленные параметры однозначно определяются комплексом дерматоглифических параметров (КДП): типом, подтипом, ориентацией и локализацией узора [43, 23, 76].

Таким образом, для исследований наследственной предрасположенности к шизофрении необходимо определять тип, подтип, ориентацию и локализацию узора.

Существующие аппаратно-программные комплексы для дерматоглифических исследований [3, 43, 44, 94] предназначены для медико-генетического консультирования и не позволяют объективно измерять параметры характерных точек, узорную асимметрию и автоматически определять подтип узора, при этом отсутствие возможности численной оценки качества дерматоглифических изображений приводит к значительным ошибкам при определении типа узора.

Таким образом, разработка биотехнической системы автоматизированных дерматоглифических исследований наследственной предрасположенности к шизофрении на основе объективного измерения КДП, распознавания типа и подтипа узора, автоматической оценки качества является, несомненно, актуальной.

Целью диссертационной работы является разработка биотехнической системы автоматизированных дерматоглифических исследований наследственной предрасположенности к шизофрении.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработка комплекса дерматоглифических характеристик, адекватного комплексу дерматоглифических параметров для исследований наследственной предрасположенности к шизофрении;

2. Определение требований к биотехнической системе автоматизированных дерматоглифических исследований наследственной предрасположенности к шизофрении;

3. Исследование качества дерматоглифических изображений и разработка численных критериев качества дерматоглифических изображений;

4. Разработка метода оценки значений комплекса дерматоглифических характеристик для исследований наследственной предрасположенности к шизофрении;

5. Создание и апробация макета аппаратно-программного комплекса для автоматизированных дерматоглифических исследований наследственной предрасположенности к шизофрении.

Научная новизна.

1. Разработана математическая модель пальцевого узора, обеспечивающая численное описание комплекса дерматоглифических параметров и распознавание пальцевых узоров.

2. Предложен комплекс характеристик пальцевого узора: количество дельт и ядер, приведенные углы смещения и ориентации характерных точек, расстояния между характерными точками и средняя пространственная частота папиллярных линий, адекватный комплексу дерматоглифических параметров для исследований наследственной предрасположенности к шизофрении.

3. Установлено, что качество дерматоглифического изображения определяется значением максимума амплитуды нормированного выборочного радиального пространственно-частотного спектра в полосе пространственных частот от 0,7 до 3 мм"1.

4. Определены дерматоглифические маркеры наследственной предрасположенности к шизофрении, на основе результатов апробации аппаратно-программного комплекса автоматизированных дерматоглифических исследований.

Практическая значимость диссертационной работы заключается в разработке требований к регистрируемым дерматоглифическим изображениям, интегрального и локального критериев численной оценки качества дерматоглифических изображений, что позволяет стандартизировать условия регистрации и анализа дерматоглифических изображений.

Разработанный метод численного определения КДП и алгоритм анализа дерматоглифических изображений позволяют повысить достоверность и эффективность исследования наследственной предрасположенности к шизофрении за счет определения узорной асимметрии на основе автоматического распознавания типа и подтипа пальцевого узора.

Разработанная методика проектирования позволяет определять технические характеристики подсистем программного и информационного обеспечения аппаратно-программного комплекса автоматизированных дерматоглифических исследований, а также оценить возможность применения существующих систем для исследований наследственной предрасположенности к шизофрении.

Результаты статистической обработки полученных данных по численной оценке качества и определения КДП подтвердили эффективность разработанных критериев качества, комплекса дерматоглифических характеристик, метода численного определения КДП и макета аппаратно-программного комплекса автоматизированных дерматоглифических исследований.

Результаты работы позволяют рекомендовать аппаратно-программный комплекс автоматизированных дерматоглифических исследований к применению в центрах медико-генетического консультирования различных уровней и специализаций для решения задач медико-генетического консультирования, спортивной медицины и психиатрии, а разработанный метод оценки качества для стандартизации условий регистрации дерматоглифических изображений.

Положения, выносимые на защиту.

1. Тип, подтип и ориентация пальцевого узора определяется комплексом дерматоглифических характеристик, включающим количество характерных точек, расстояния между ядрами и дельтами, углы ориентации и смещения характерных точек.

2. Дерматоглифические изображения для исследований наследственной предрасположенности должны быть зарегистрированы с пространственным разрешением не менее 460 точек/дюйм и коэффициентом локального контраста не менее 0,3.

3. Качество дерматоглифического изображения определяется значением максимума амплитуды нормированного выборочного радиального пространственно-частотного спектра в полосе пространственных частот от 0,7 до 3 мм"1 и значениями нормированной выборочной дисперсии уровней интенсивности.

Апробация работы проведена на базе Центра медико-генетического консультирования городской детской клинической больницы №13 им. Н.Ф.Филатова и НИИ психиатрии Росздрава. Результаты представлены на выставках «Здравоохранение-2004», «Мир биотехнологий-2004», «НТТМ-2005», «Здравоохранение-2005». Результаты работы внедрены в учебный процесс факультета «Биомедицинская техника» МГТУ им. Н. Э. Баумана, научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы НИИЦ биометрической техники МГТУ им. Н. Э. Баумана и НИИ биомедицинской техники МГТУ им. Н. Э. Баумана. Результаты работы использованы при разработке государственных стандартов ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-2-2005, ГОСТ Р ИСО/МЭК 19794-42006 и международного стандарта ISO/IEC.

Основные положения работы доложены и обсуждены на V РНТК «Медико-технические технологии на страже здоровья», (г. Шарм Эль Шейх (Египет), 2003), IV Всероссийском научно-техническом семинаре «Проблемы метрологического обеспечения в здравоохранении и производстве медицинской техники» (г. Сочи, 2003), XIV РНТК «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение» (Москва, 2004), V Всероссийском научно-техническом семинаре

Проблемы метрологического обеспечения в здравоохранении и производстве медицинской техники» (г. Сочи, 2004), Всероссийской научно-технической конференции «Биотехнические системы в XXI веке» (г. Санкт-Петербург,

2004), VI МНТК «Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии» (г. Владимир, 2004),VI РНТК «Медико-технические технологии на страже здоровья», (г. Ираклион (Греция), 2004), научно-технической конференции «Технологии живых систем» (Москва, 2004), 29-м Международном Стокгольмском семинаре молодых ученых (г. Стокгольм (Швеция), 2004), XV РНТК «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение» (г. Москва, 2005), Международной конференции «Образование через науку» (г. Москва, 2005), II евразийском конгрессе по медицинской физике и инженерии «Медицинская физика-2005» (г. Москва,

2005), VII РНТК «Медико-технические технологии на страже здоровья» (о. Родос, 2006), VII Всероссийский научно-технический семинар «Проблемы метрологического обеспечения в здравоохранении и производстве медицинской техники» (г. Сочи, 2006).

По материалам диссертации опубликованы 3 научных статьи и 15 тезисов докладов на научных конференциях.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Текст диссертации изложен на 118 страницах. В приложения вошли результаты экспериментальных исследований и сведения справочно-сопроводительного характера. Список литературы включает 138 библиографических источников. Диссертация проиллюстрирована рисунками, таблицами, графиками.

Основные результаты и выводы

1. В результате анализа научно-технических данных и современного состояния проблемы показана актуальность, практическая значимость и возможность создания биотехнической системы автоматизированных дерматоглифических исследований наследственной предрасположенности к шизофрении.

2. На дерматоглифическом изображении присутствуют два типа дефектов, обусловленных нарушением методики регистрации и особенностями папиллярных линий гребешковой кожи человека, наличие которых снижает вероятности правильной классификации типа, подтипа и ориентации узора.

3. На основе результатов экспериментальных исследований разработана математическая модель пальцевого узора, учитывающая наличие ядер и дельт пальцевых узоров. В процессе теоретического исследования разработанной модели сформирован комплекс дерматоглифических характеристик, адекватный комплексу дерматоглифических параметров для исследований наследственной предрасположенности к шизофрении.

4. В результате теоретического анализа и экспериментальных исследований определены требования к изображениям пальцевых узоров позволяющие стандартизировать условия регистрации: размеры не менее 20 х 22 мм х мм, пространственное разрешение не менее 460 т/дюйм, коэффициент контраста не менее 0,3.

5. В качестве численных критериев качества дерматоглифических изображений, учитывающих наличие интегральных и локальных искажений структуры папиллярных линий, целесообразно использовать критерии на основе значений максимума амплитуды нормированного выборочного радиального пространственно-частотного спектра в полосе пространственных частот от 0,7 до 3 мм"1 и значений нормированной выборочной дисперсии уровней интенсивности.

6. Сформированные требования к дерматоглифическим изображениям и критерии качества использованы при разработке двух действующих государственных стандартов РФ и одного международного стандарта. Разработанные стандарты регламентируют требования к изображениям пальцевых узоров, методику численной оценки качества дерматоглифических изображений, информационное представление изображений пальцевых узоров и могут быть использованы при разработке биометрических систем паспортно-визовых документов нового поколения.

7. Разработан алгоритм определения комплекса дерматоглифических параметров, основанный на обнаружении характерных точек, их распознавании и классификации в соответствии с построенной математической моделью пальцевого узора.

8. Предложенные численные критерии качества и разработанные алгоритмы могут быть адаптированы для других сложноструктурированных медико-биологических изображений, таких как изображения отпечатков ладони и изображения сосудистого русла в инфракрасном диапазоне.

9. Разработано, реализовано и апробировано программное обеспечение, позволяющее автоматизировать этапы проведения дерматоглифических исследований наследственной предрасположенности к шизофрении в психиатрической практике.

10. В ходе апробации разработанного макета комплекса автоматизированных дерматоглифических исследований на верифицированной выборке и в клинической практике подтверждена применимость разработанного макета АПК автоматизированных дерматоглифических исследований и предложенных алгоритмов обработки дерматоглифических изображений и определения комплекса дерматоглифических параметров для исследования наследственной предрасположенности к шизофрении.

106

1. Абрамова Т. Ф. Пальцевая дерматоглифика и физические особенности: Дис. .д-ра биол. наук. - М., 2003. - 298с.

2. Абрамова Т. Ф., Никитина Т. М., Кочеткова Н. И. Взаимосвязь признаков пальцевой дерматоглифики и физических возможностей //Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2003. -№11,- С.32-38.

3. Автоматизация дерматоглифических исследований /И. В. Карасев, И. А. Аполлонова, И. Н. Спиридонов, Н. С. Гогулина //Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2003. -№11.- С.24-31.

4. Аполлонова И. А. Биотехническая лазерная система дерматоглифической диагностики: Дис. .канд. техн. наук. -М., 1996. 156с.

5. Аполлонова И. А., Спиридонов И. Н. Применение оптических фурье-процессоров для дерматоглифической диагностики //Вестник МГТУ. Приборостроение. 1994. - №4. - С.119-124.

6. Аполлонова И. А., Спиридонов И. Н., Солониченко В. Г. Возможности фурье-процессора при диагностике генетических заболеваний //Лазеры в науке, технике, медицине: Тез. докл. VIIМНТК. Суздаль, 1995. - С.97.

7. Арсеньев В. В., Давыдов Ю. Т. Приемные устройства оптического диапазона: Учебное пособие. -М.: МАИ, 1992. 157с.

8. Бендат Дж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных: Пер. с англ. -М.: Мир, 1989.-540с.

9. Бендат Дж., Пирсол А. Применения корреляционного и спектрального анализа: Пер. с англ. М.: Мир, 1983. - 312с.

10. Биотехническая система для дерматоглифических исследований /А. А. Хрулев, И. В. Карасев, И. А. Аполлонова, И. Н. Спиридонов //Биотехнические системы в XXI веке: Материалы ВНТК. С.-Пб., 2004. -С.53-55.

11. Биотехнические системы. Теория и проектирование: Учебное пособие /Под ред. В. М. Ахутина. Л.: ЛГУ, 1981. - 220с.

12. Богданов Н. Н. Типология индивидуальности. М.: Институт общегуманитарных исследований, 2004. 366с.

13. Богданов Н. Н., Солониченко В. Г. Синдром Вильямса модель генетически детерминированного правополушарного доминирования //Физиологическийжурнал им. И.М. Сеченова. - 1995. -№8.-С.81-84.

14. Богданов Н. Н., Горбачевская Н. JL, Солониченко В. Г. Особенности ЭЭГ у девочек 6-8 лет с разным дерматоглифическим рисунком рук //Доклад академии наук России. 1994. - Т. 338; №3. - С.420-424.

15. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1970. - 856с.

16. Брагина Н. Н., Доброхотова Т. А. Функциональная асимметрия человека. -М., 1988.-240с.

17. Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. 13-е изд., исправл-е. - М.: Наука, 1986. - 544с.

18. Быстрые алгоритмы в цифровой обработке изображений: Пер. с англ. /Под ред. Т. С. Хуанга. М.: Радио и связь, 1984. - 224с.

19. Василенко Г. И. Теория восстановления сигналов: О редукции к идеальному прибору в физике и технике. М.: Сов. радио, 1979. - 272с.

20. Войтченко В. П., Попюков А. М., Колодченко В. П. Об исследовании пальцевых узоров человека //Генетика. 1979. - № 7. - С.1317-1326.

21. Вычислительная оптика: Справочник /Под общ. ред. М. М. Русинова. Л.: Машиностроение, 1984. - 423с.

22. Геодакян В. А. Асинхронная асимметрия (половая и латеральная дифференциация следствие асинхронной эволюции) //Журн. высшей нервной деятельности им. И. П. Павлова. - 1993. - Т. 43; № 3. - С.543-561.

23. Гладкова Т. Д. Дерматоглифический метод в антропологии, антропогене-тике, медицине и криминалистике. М.: Наука, 1989. - 84с.

24. Гладкова Т. Д. Кожные узоры кисти и стопы обезьян и человека. -М.: Наука, 1966.-151с.

25. Гладкова Т. Д. Явления симметрии и асимметрии у человека в признаках дерматоглифики //Вопр. антропологии. 1962. - №10. - С.44-54.

26. Гланц С. Медико-биологическая статистика: Пер. с англ. М.: Практика,1999.-459с.

27. Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник для вузов. М.: Сов. радио, 1977. - 608с.

28. Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений: Пер. с англ. -М.: Техносфера, 2005. 1072с.

29. Гусева И. С. Вопросы о наследовании гребневого счета //Вопросы антропологии. 1973. - Вып.45. - С.67-76.

30. Гусева И. С. Морфогенез и генетика гребешковой кожи человека. Минск: Беларусь, 1986. - 158с.

31. Гусева И. С., Сорокина Т. Т. Дерматоглифика как конституциональный маркер при мультифакториальной патологии //Вопросы антропологии. -1998. Вып.89. - С.99-111.

32. Дерматоглифическая экспертиза: современное состояние и перспективы развития. Красноярск: КГУ, 1990. -413с.

33. Двирский А. Е. Дерматоглифика ладони больных шизофренией //Журн. невропат, и психиатрии им. С.С. Корсакова. 1975. - №6. - С.891-898.

34. Долинова Н. А., Сегеда С. П. Новые данные по дерматоглифике русских //Вестник антропологии. М., 1998. -№ 4. - С. 169-177.

35. Елисеева И. И., Юзбашев М. М. Общая теория статистики. 5-е изд., пере-раб. и доп. - М.: Финансы и статистика, 2004. - 656с.

36. Завилянский И. Я., Блейхер В. М. Психиатрический диагноз. Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1979. - 197с.

37. Зайченко А. А. Соматическая, дерматоглифическая и психодинамическая конституции: проблемы взаимосвязей //Психология и экономика: Всероссийский сборник научных трудов. Саратов, 2005. - №3. - С.225-256.

38. Зайченко А. А., Краснощеков А. С. Особенности темперамента и дерматоглифики осужденных за насильственные преступления //Альманах современной науки и образования. Тамбов, 2007. - № 1. - С.92-94.

39. Заказнов Н. П., Кирюшин С. И., Кузичев В. Н. Теория оптических систем: Учеб. для студ-ов приборостр. спец-тей вузов. 3-е изд., перераб. и доп.

40. М: Машиностроение, 1992. 448с.

41. Залетаева Т. А., Будяков В. И. Дерматоглифика как метод исследования в медицинской генетике. М.: Изд. ЦОЛИУВ, 1976. - 24с.

42. Звягин В. Н., Тарасов И. Б. Судебно-медицинские критерии родства по признакам дерматоглифики стопы //Судебно-медицинская экспертиза. -1996.-№ 3.-С.23-28.

43. Карасев И. В. Биотехническая система лазерной дерматоглифической диагностики наследственных болезней: Дис. .канд. техн. наук. М., 2001. -155с.

44. Карасев И. В., Хрулев А. А., Спиридонов И. Н. Распознавание характерных точек дерматоглифических изображений //Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2003. - №11. - С.39-43.

45. Керкадзе Л. А., Пагава К. И., Гогберашвили К. Я. Дерматоглифические особенности рук практически здоровых детей в зависимости от функциональной асимметрии //Известия АН ГССР. Сер. биологическая. 1989. -Т.15; № 4. -С.154-158.

46. Клиническая психиатрия /Под ред. проф. Н. Е. Бачерикова. Киев: Здоровья, 1989.-512с.

47. Красильников Н. Н. Теория передачи и восприятия изображений. -М.: Радио и связь, 1986. 248с.

48. Красильников Н. Н. Цифровая обработка изображений. М.: Вузовская книга, 2001.-320с.

49. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров: Пер. с англ. М.: Наука, 1974. - 832с.

50. Лакин Г. Ф. Биометрия: Учебное пособие. М.: Высш.шк., 1990. - 352с.

51. Лафоре Р. Объектно-ориентированное программирование в С++. СПб.: Питер, 2006. - 928с.

52. Лебедев Д. С. Учебное пособие по курсу «Основы теории информации». -М.: Изд-во Всес. заоч. энерг. ин-та, 1966. 94с.

53. Лощилов В. И., Щукин С. И. Принципы анализа и синтеза биотехнических систем. М.: МВТУ, 1987. - 68с.

54. Лощилов В. И., Щукин С. И., Иванцов В. И. Принципы анализа и синтеза биотехнических систем. М.: МВТУ, 1988. - 64с.

55. Максимишина Ю. В. Папиллярные узоры пальцев ног и подошв в сопоставлении с узорами пальцев рук и ладоней //Сб. науч. работ по судебной медицине и пограничным областям. М., 1955. - С.227-228.

56. Мглинец В. А., Рудаева А. И. Взаимосвязь между относительной длиной пальцев и гребневым счетом у больных с синдромом Марфана //Генетика. 1991. - Т.27; №11.- С.1984-1993.

57. Методы компьютерной обработки изображений: Пер. с англ. /Под ред. В. А. Сойфера. М.: Физматлит, 2003. - 784с.

58. Морфометрия папиллярных узоров /А. А. Хрулев, И. В. Карасев, И. А. Аполонова, И. Н. Спиридонов //Фотометрия и ее метрологическое обеспечение: Тез. докл. XIV РНТК. М., 2004. - С.166-167.

59. Недзьведь Г. К., Усоев С. С. Использование дерматоглифики в оценке скрытой леворукости при органических заболеваниях нервной системы //Рационализация и изобретательство в медицинской практике Белорусской ССР. Минск, 1972. - С.82-83.

60. Никитюк Б. А., Чистикин А. Н. Дерматоглифические особенности у представителей отдельных социальных групп //Рос. морфологические ведомости. 1996. - №2. - С. 169-178.

61. Оценка функционального статуса по результатам дерматоглифических исследований /И. Н. Спиридонов, Ю. А. Фадеев, И. В. Карасев, Н. М. Соколова //Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2001. - №9. -С.27-29.

62. Папиллярные узоры: идентификация и определение характеристик личности (дактилоскопия и дерматоглифика) /Под ред. JI. Г. Эджубова, Н. Н. Богданова. М., 2002. - 316с.

63. Перспективы использования информативных морфогенетических вариантов для профессионального отбора /И. В. Карасев, И. Н. Спиридонов,

64. B. В. Колкутин, Т. В. Моисеева //История, современность и перспективы судебно-медицинской экспертизы в вооруженных силах Российской Федерации: Сб. трудов ЦСМЛ МО РФ к 100-летию М. И. Авдеева. М., 2001.1. C.53-54.

65. Плохинский Н. А. Математические методы в биологии: Учебно-методическое пособие. -М.: МГУ, 1978. 265с.

66. Полюхов А. М. Дерматоглифы как модель изучения биологических основ асимметрии мозга //Леворукость детей и подростков /Под ред. Г. Н. Сер-дюковской, А. П. Чуприкова. М., 1987. - С.48-51.

67. Претт У. Цифровая обработка изображений: Пер. с англ. М.: Мир, 1982. -790с.

68. Применение методов фурье-оптики: Пер. с англ. /Под ред. Г. Н. Старка. -М.: Радио и связь, 1988. 536с.

69. Принципы анализа и синтеза биотехнических систем: Учебное пособие /Под ред. В. И. Лощилова. -М.: МВТУ, 1988. 64с.

70. Проектирование оптических систем: Пер. с англ. /Под ред. Р. Шеннона, Дж. Вайанта. М.: Мир, 1983. - 432с.

71. Самищенко С. С. Атлас необычных папиллярных узоров. М.: Юриспруденция, 2001.-320с.

72. Смирнов А. Я. Математические модели теории передачи изображений. -М.: Связь, 1979.-96с.

73. Смирнов А. Я. Математическое описание изображений: Методическое пособие. Jl.: ГОИ, 1986.-74с.

74. Солониченко В. Г. Адаптивные фенотипы человека и аналитическая дерматоглифика //Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2003. -№11. -С.16-18.

75. Спиридонов И. Н. Лазерные анализаторы сложноструктурированных медико-биологических изображений: Дис. .д-ра техн. наук. М., 1999-385с.

76. Спиридонов И. Н. Медицинские и социальные аспекты дерматоглифиче-ской и иридоскопической диагностики //Сознание и физическая реальность. 1999. - ТА; №1. - С.68-70.

77. Спиридонов И.Н. Методы автоматизированной морфометрии медико-биологических изображений //Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2003. -№11.- С.3-13.

78. Спиридонов И. Н. Особенности проектирования систем дешифрирования медицинских изображений //Биомедицинская радиоэлектроника. 1999. -№6. - С.26-38.

79. Спиридонов И. Н., Аполлонова И. А. Повышение дешифровочных свойств медицинских изображений: Методические указания. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. - 57с.

80. Спиридонов И. Н., Аполлонова И. А., Карасев И. В. Автоматизированная система лазерной дифференциальной диагностики //Лазеры в науке, технике, медицине: Тез. докл. VIIIМНТК. Псков, 1997. - С.92.

81. Спиридонов И. Н., Аполлонова И. А., Карасев И. В. Лазерная система дер-матоглифической диагностики //Актуальные проблемы создания биотехнических систем: Сб. науч. трудов МГТУ. 1997. - Вып.2. - С.222-231.

82. Спиридонов И. Н., Аполлонова И. А., Сафонова Л. П. Основные принципы создания лазерных анализатором медицинских сложноструктурированных изображений //Конверсия. 1997. -№ 10. - С.55-57.

83. Справочник по психиатрии /Под ред. А. В. Снежневского. 2-е изд., пере-раб. и доп. - М.: Медицина, 1985. - 416с.

84. Стояновский Д. Н. Диагностика заболеваний по кожным рисункам ладони. Практическая дерматоглифика. М.: Издательство ACT. - 2001. - 511с.

85. Фенотипические показатели функционального статуса человека /И. Н. Спиридонов, В. В. Колкутин, И. А. Аполлонова, Т. В. Моисеева //Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2002. - №9. -С.38-39.

86. Финогенов С. А. Общая характеристика изменчивости дерматоглифических признаков выборки из популяции Москвы //Вопросы антропологии. -1977. Вып.56. - С.34-145.

87. Форсайт Д., Понс Ж. Компьютерное зрение. Современный подход: Пер. с англ. М.: Вильяме, 2004. - 928с.

88. Хить Г. Л. Дерматоглифика народов СССР: Дис. .д-ра ист. наук. М., 1983.-280с.

89. Хрулев А. А. Разработка автоматизированной системы для дерматоглифических исследований //Сб. докл. федеральной итоговой НТК творческой молодежи России по естественным, техническим и гуманитарным наукам -М., 2003. С.105-107.

90. Хрулев А. А., Аполлонова И. А. Математическая модель формирования направлений папиллярных линий //Медицинская физика-2005: Сборник материалов II евразийского конгресса по медицинской физике и инженерии. -М., 2005. С.380-382.

91. Хрулев А. А., Аполлонова И. А. Разработка математической модели формирования направлений папиллярных линий //Образование через науку: Тез. докл. межд. конф. -М., 2005. С.360-361.

92. Хрулев А. А., Аполлонова И. А., Спиридонов И. Н. Автоматизированная обработка дерматоглифических изображений на аппаратно-программном комплексе «Малахит» //Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. -2004. -№10. С.50-54.

93. Хрулев А. А., Аполлонова И. А., Спиридонов И. Н. Алгоритм формирования направлений папиллярных линий пальцевых узоров //Радиоэлектроника в медицине: Сб. докл. VI межд. конф. М., 2005. -С.57-60.

94. Хрулев А. А., Аполлонова И. А., Спиридонов И. Н. Биометрическая система оценки качества и повышения дешифровочных свойств изображений отпечатков пальцев //Фотометрия и ее метрологическое обеспечение: Тез. докл. XV РНТК. М., 2005. - С. 137-139.

95. Хрулев А. А., Аполлонова И. А., Спиридонов И. Н. Разработка алгоритма формирования изображений пальцевых узоров //Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2005. - №9. - С.61-66.

96. Хрулев А. А., Карасев И. В., Спиридонов И. Н. Автоматизированный анализ папиллярных узоров методом поля направлений //Медико-технические технологии на страже здоровья: Сб. докл. V НТК, 2003 г. М., 2003. -С.87.

97. Хрулев А. А., Карасев И. В., Спиридонов И. Н. Распознавание типа папиллярного узора методом поля направлений //Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии: Сб. докл. VI МНТК. Владимир, 2004. - Книга 1. -С.170-171.

98. Хрулев А. А., Коренчук И. В., Спиридонов И. Н. Морфометрия дерматоглифических изображений //Технологии живых систем: Материалы научно-технической конференции. М., 2004. - С. 129-133.

99. Хьюбер Дж. П. Робастность в статистике: Пер. с англ. М.: Мир, 1984. -304с.

100. Чистикин А. Н. Методика и техника дерматоглифических исследований: Методическое пособие. Тюмень: Изд. Тюмен. мед. ин-та, 1992. - 16с.

101. Чистикин А. Н., Чистикина Е. А. Профессиональный отбор по признакам дерматоглифики //Науч. шел. высш. шк. Материалы итоговой НИК. Тюмень, 1995.-С. 183-185.

102. Чистикин А. Н., Яровенко В. В. Применение дерматоглифики в медицине и криминалистике. Тюмень: ТВШ МВД РФ, 1994. - 54с.

103. Чистикин А. Н., Яровенко В. В., Зороастров О. М. Первый опыт применения дерматоглифической экспертизы в следственной практике //Науч. шел. высш. шк. Материалы итоговой НИК. Тюмень, 1995. - С.191-194.

104. Шапиро JI. Компьютерное зрение: Пер. с англ. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. - 752с.

105. Шарец Ю. Д. Дерматоглифика в медицине //Вестник академии медицинских наук СССР. 1973. - № 7. - С.61-69.

106. Эджубов JI. Г. Дерматоглифика и дактилоскопия. Проблемы интеграции и методология //Информатизация правоохранительных систем: Тезисы докладов международной IX научной конференции. М., 2000. - С.411-415.

107. Яне Б. Цифровая обработка изображений: Пер. с англ. М.: Техносфера, 2007. - 584с.

108. Яровенко В. В. Проблемы применения дерматоглифических исследований в криминалистике: Дис. .д-ра юрид. наук. Тюмень, 1996. - 343с.

109. Ярославский JI. П. Введение в цифровую обработку изображений. -М.: Сов. радио, 1979.-312с.

110. Ярославский JI. П. Цифровая обработка сигналов в оптике и голографии: Введение в цифровую оптику. М.: Радио и связь, 1987. - 296с.

111. Abbasi S., Einollahi N., Vaez-Zadeh F. Study of dermatoglyphic patterns of hands in women with breast cancer //Pak J Med Sci. 2006. - Vol.22. -P. 18-22.

112. Brown M., Paskind H.A. Constitutional differences between deteriorated and non-deteriorated patients with epilepsy: III Dactylographic studies //J. of nervous and mental disease. 1940. - V.4. - P.579-604.

113. Christencen R. Applied statistical methods. London: Chapman & hall, 1997. -578p.

114. Comparative analysis of dermatoglyphic traits in hungarian and gypsy populations /А. Nagy, M. Pap //Human Biology. 2004. - Vol.76, N3. - P.383-400.

115. Coren S. Are fingerprints a genetic marker for handedness? //Behav. Genetics. -1994. V.24, N2. - P.141-148.

116. Cummins H., Midlo Ch. Finger prints, palms and soles. An introduction to der-matoglyphics. New York, 1961. - 236p.

117. David T. J. «Ridges-off-the-End» a dermatoglyphic syndrome //Human heredity. - 1973.-N21.-P.39-53.

118. Directional and fluctuating asymmetry in finger and a-b ridge counts in psychosis: a case-control study /S. Saha, D. Loesch, D. Chant //BMC Psychiatry. -2003.-Vol.3.-P.3-11.

119. Fluctuating dermatoglyphic asymmetry: genetic and prenatal influences /М. Arrieta, B. Criado, B. Martinez, M. Lobato //Annals Hum Biol. 1993. -Vol.20. - P.557-563.

120. Holt S. B. Genetics of dermal ridges: Bilateral asymmetry in finger ridge-counts //Annals of Eugenics. 1954. - V.l 8. -P.211-231.

121. Human biology /G. A. Harrison, J. S. Weiner, J. M. Tanner. London: Oxford University Press, 1977. - 396p.

122. Khrulev A. Hardware and software complex for dermatoglyphics research //29-th Stockholm International Youth Scientific Seminar. Stockholm, 2004. -P.25-26.

123. Loesch D., Martin N. Directional and absolute asymmetry of digital ridge counts //Acta Anthropologic. 1982. - Vol.6. - P.85-98.

124. Palmer R., Strobeck C. Fluctuating asymmetry: measurement, analysis, patterns //Annu Rev Ecol Syst. 1986. - Vol.15. - P.479-499.

125. Schaumann В., Alter M. Dermatoglyphics in medical disorders. -N.Y.: Springer-Verlag, 1976. -258p.

126. Dermatoglyphic anomalies in psychometrically identified schizotypic young adults /J. Chok, T. Kwapil, A. Scheuermann // Schizophrenia Research. -2005. -Vol.72, N2-3. -P.205-214.

127. Dermatoglyphic findings in chromosome 1 long arm deletions /Dr. Terry Reed, A. Milatovich, J. Optiz, J. Reynolds //American journal of medical genetics. -2005. Vol.29, N3. - P.685-689.

128. Reddy В., Demarchi D., Bharati S. Patterns of ethnic, linguistic, and geographic heterogeneity of palmar interdigital ridge counts in the Indian subcontinent //Human biology. 2004. - Vol.76 - P.211-228.

129. Seltzer M., Plato C., Kathleen F. Dermatoglyphics in identification of women either with or at risk for breast cancer //American Journal of Medical Genetics. 1990.-Vol.37.-P.482-488.

130. Sengupta M., Karmakar B. Genetics of dermatoglyphic asymmetry in vaidyas of West Bengal, India //Human Biology. 2006. - Vol.78, N2. - P. 199-214.

131. Spiridonov I. N., Apollonova I. A. Application of a optical Fourier-processor for dermatoglyphical diagnostics //Proceedings of SPIE. 1995. - V.2429. -P. 166171.

132. Wertelecki W. Dermatoglyphics. Human malformations and related anomalies //Oxford monographs on medical genetics. New York, 1993. - N27. -P.999-1016.

133. Wolpert L. Positional information and pattern formation //Curr. Top. Biol. Dev. -1971. -Vol.6. -P. 183-224.