Актуальность и востребованность темы диссертации. В мировой практике информатизации, системы электронного документооборота (СЭД) в последние годы рассматриваются и внедряются нс только как системы автоматизации процессов управления, но и как полноценные платформы для создания единого информационного пространства, что, безусловно, расширяет границы их использования и повышает к ним интерес со стороны научного сообщества. В исследованиях ведущих ученых сферы инфоком-муникацонных технологий выделяется востребованность задач достоверного сбора, передачи, анализа, кодирования информации при формировании документов делопроизводства для получения эффективных технологий, повышающих мобильность и производительность СЭД.
Комплексные меры, предпринимаемые Правительством Республики Узбекистан по развитию систем регионально-территориального автоматизированного управления и созданию единого информационного пространства, направлены на широкое внедрение информационных систем, СЭД, баз данных (БД) на основе современных информационно-коммуникационных технологий. В связи с этим, разработка новых методов интеллектуальной обработки информационных ресурсов, используемых для повышения качества передачи информации, позволяющих эффективно обнаруживать и исправлять ошибки в структуре электронного документооборота с наименьшими материальными и временными затратами, отличается особой актуальностью и, вместе с тем, остается нерешенной теоретической и прикладной проблемой, имеющей важное народно-хозяйственное значение.
Требования, предъявляемые к информационным ресурсам и потокам передачи данных, как важного фактора эффективности и качества функционирования СЭД выражаются в обеспечении стабильности, целостности, сохранности и достоверности информации. Одним из важных среди факторов является критерий достоверности информации, обусловливающийся искажением передаваемых сообщений в инфокоммуникационных сетях из-за сбоев и отказов технических средств, различного рода помех в каналах связи, ошибок операторов и систем сканирования, а также распознавания.
Следовательно, особый научный интерес представляет построение эффективных систем контроля достоверности передачи и обработки информации, как приоритетной технологии обработки данных, характерной для условий автоматизированного управления и электронного документооборота на предприятиях и в организациях.
Для существующих методов, несмотря на обеспечение высокого уровня достоверности передачи информации, характерен ряд нерешенных вопросов, в качестве основных из которых можно выделить следующие: при разработке технологий электронного документооборота в структуре пакетов передачи данных значительный объем ресурса расходуется на заголовки, вместе с тем большая часть информации заголовков остается неизменной на протяжении потока передачи целого кадра (возникающая при этом избыточность информации и механизмы обеспечения надежности доставки, заключающиеся, в основном, в послании соответствующего сообщения и повторной передаче пакетов, - приводят при обнаружении и устранении ошибок к дополнительным временным и материальным затратам); кодовые и аппаратурные методы контроля передачи информации ориентированы, в основном, на устранение в управляющих полях пакетов одно- и двукратных гранспозиционных ошибок, однако, при передаче данных возникают искажения в информационных полях, которые зачастую проявляются в виде текстовых ошибок более высокой кратности.
В этой связи, решение задач обеспечение достоверности передачи информации целесообразно рассматривать в двух аспектах.
При решении первого типа задач следует учитывать ошибки, вносимые оператором, сканирующими и другими устройствами, предназначенными для ввода информации. Такого вида ошибки составляют наибольший объем искажений текстовой информации и возникают на Прикладном и Представительском уровнях модели OSI (Open System Interconnection reference model).
Во втором типе задач контроля достоверности информации дополнительно учитываются вероятности искажений, возникающих на Транспортном, Сетевом, Физическом и Канальном уровнях OSI.
Восфсбованность диссертации характеризуется тем, что широкое внедрение IP-технологии в электронном документообороте связано с требующими пристального внимания задачами по обнаружению и устранению ошибок при подготовке и оформлении документов.
Данная исследовательская работа ориентирована на обеспечение реализации законов Республики Узбекистан “Об информатизации”, “Об электронной цифровой подписи”, “Об электронном документообороте”, “Об элек тронной коммерции”, “Об электронных платежах”, а также Постановления Кабинета Министров Республики Узбекистан № 126 от 04.05.2011 года «О мерах по внедрению и использованию единой защищенной электронной почты и системы электронного документооборота в исполнительном аппарате кабинета министров, органах государственного и хозяйственного управления, государственной власти на местах».
Исходя из этого, решение перечисленных задач требует проведения специальных исследований и разработок, связанных с созданием методов и алгоритмов, способных осуществлять контроль достоверности информации за счет использования вложенной избыточности, функционировать в сформированной транспортной среде и устранять существующие недостатки. Данное обстоятельство обусловливает необходимость выделения специального класса алгоритмов для обеспечения достоверности информации на основе нового тина PR-избыточности (property redundancy), определяющейся в зависимости от свойств обрабатываемого объекта.
Цель исследования разработка конструктивных методов, моделей, алгоритмов и систем контроля достоверности информации при передаче и обработке данных на основе механизмов использования PR-избыточности, а также их программно-алгоритмическая реализация при разработке технологий электронного документооборота.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:
разработаны концепции, методологии и программно-алгоритмические основы построения методов, моделей и алгоритмов обеспечения достоверности информации в системах электронного документооборота, выделены классы объектов, характеризующиеся PR-избыточностью, применяемой для обеспечения точности, целостности, оперативности, сжатия, доступности информационных ресурсов в СЭД;
предложены методы и алгоритмы контроля достоверности информации за счет использования искусственной избыточности на основе механизмов линейного, модульного, плоскостного суммирований и определения принадлежности к закодированным подмножествам;
разработаны методы и программный комплекс контроля достоверности информации за счет использования естественной избыточности на основе алгоритмов статистического, арифметического, парсингового кодирования, n-граммного структурированного описания, статистического распознавания и хеширования элементов текстов;
предложены методы и алгоритмы конгроля и коррекции орфографических ошибок в текстах на узбекском языке на основе моделей многоуровневого морфологического анализа и описания п-граммной грамматики;
разработаны методы и алгоритмы конгроля достоверности информации за счет использования структурно-технологической PR-избыточности на основе вложенных логических критериев, баз данных и знаний в составе встроенных экспертных систем;
разработаны методы синтеза алгоритмов контроля достоверности информации в системе интерактивного обнаружения и исправления ошибок при разработке технологий электронного документооборота.
Заключение.
1. Разработанные в диссертации на основе концепций системного анализа, управления и обработки информации конструктивные методы, модели и программно-алгоритмические комплексы обеспечения достоверности информации по принципам использования PR-избыточности позволяют повысить эффективность и производительность СЭД.
2. Оценка современного состояния теории и практики кодовых, аппаратурных и программных методов контроля достоверности передачи информации показала недостаточность использования существующих типов избыточности для обеспечения качественного функционирования СЭД. Принципы использования PR-избыточности электронных документов при разработке прикладных методов и программно-алгоритмических комплексов обеспечения достоверности передачи информации позволили спроектировать инструментарий развития существующих технологий.
3. Методы: линейного, плоскостного и модульного суммирования; кодирования ио правилам Хаффмана, Лемпеля-Зива-Велча, Барроуза-Вилера, арифметического кодирования, статистического распознавания, логического контроля образуют методические основы использования PR-избыточности для расширения возможностей алгоритмов и программных комплексов обеспечения достоверности информации при составлении, передаче и обработке текстов электронных документов.
4. Установлено, что разработанные алгоритмы до 92% обнаруживают все виды ошибок, способны исправлять однократные, двукратные и смежные гранспозиционныс ошибки и ио сравнению с существующим методами снижают трудоемкость и стоимость процедур контроля в 2-3 раза при вероятности ошибок P ≈3 4⋅10−3 а также повышают достоверность информации до трех порядков. Оценки эффективности и решения задач контроля достоверности информации получены ио критерию вероятностей необнаружения ошибок.
5. Для решения задач контроля и коррекции орфографических ошибок в текстах на узбекском языке разработаны методы, алгоритмы и системы, включающие в себя морфологические и n-граммные структурированные модели. Разработанная методика получения частотных характеристик п-грамм на основе статистики вероятностных показателей искажений применяется при систематизации хеш-кодов для парсингового кодирования.
6. Интерполяционные и экстраполяционные методы построения логической и арифметической функции статистического распознавания применены при разработке алгоритмов контроля достоверности изображений элементов текста. Предложены методы контроля достоверности сигнальных характеристик изображений элементов текста в нейросетевой системе обработки информации, которая включает звенья автоматического распознавания и контроля сигналов изображений. Методы и алгоритмы реализуются в структуре системы контроля достоверности информации на основе определения принадлежности признаков и классификации объектов метатекста СЭД ио нечеткой семантической гиперсети.
7. Модели, алгоритмы контроля достоверности информации, основанные на методы словарного, статистического и хеш-кодирования, обеспечивают эффективное применение программно-аппаратной среды параллельных вычислений NVIDIA с использованием стандартных библиотек численного анализа, оптимизированного обмена данными между CPU и GPU.
8. Разработаны архитектура и идентифицированы способы описания программной оболочки системы контроля орфографии на основе древовидного представления n-граммной грамматики в среде фреймворк Сфинкс-4, реализующей программные модули для различных языковых моделей, использующих PR-избы сочность. Созданный вариант системы снижает число необнаруженных ошибок, стоимость реализации и трудоемкость по сравнению с системой контроля орфографии на основе морфологического анализа до двух порядков.
9. Разработанные моделирующие алгоритмы, комплексы программных средств и системы контроля достоверности информации на основе использования PR-избы сочности нашли практическое применение в системах автоматизированной организации учебной среды в ВУЗах; адаптированной передачи, обработки и анализа данных в инфокоммуникационных сетях; СЭД предприятий и учреждений.
10. Разработанные программные комплексы контроля достоверности информации в СЭД и компьютерная система адаптированной передачи, обработки, анализа данных внедрены в производственных условиях в Самаркандском филиале компании «УзТслском» Государственный Комитет связи, информатизации и телекоммуникационных технологий и в совместном предприятии «Лаззат-Мева», полученные соответствующие акты о внедрении подтверждаю! экономическую эффективность результатов диссертации.
Актуальность и вострсбованность tcmbi диссертации. Развитие науки и интенсификация всех отраслей народного хозяйсгва, а также внедрение hobbix техногеннмх процессов производства приводит к антропогенному воздействию производственной деятельности человека на окружаюшую среду и экологическое равновесие. Ilo даннмм региональной оценки Европейского Союза, самью вьюокие концентрации стойких токсичнмх вешеств: свинца, кадмия и ртути в окружаюшей среде наблюдались на Украине (Pb-3102, Cd-54, Hg-36 тонн/год). Вьшадения тяжелмх металлов, вшброшеннмх в окружаютую среду для России составил Pb-80%, Cd-66%, Hg-37%, no другим странам Pb-10%, Cd-21%, Hg-58%. Краткий анализ ситуации с этими тремя важнмми металлами показмвает насколько велики антропогеннме вмбросм тяжёлнх металлов. Больше всего тяжёлмх токсичнмх металлов (ТТМ), попавших с вмбросами в атмосферу, вьшадает на почву и в водь1 странм-источника вмбросов, а дальше уже эти приоритетнне тяжёлме металль! оседают в соседних странах.
Сегодня в Республике Узбекисган уровень производства стремительно растет, что вь13Ь1вает увеличение концентрации тяжелмх токсичнмх металлов. Особую опасность для здоровья населения представляют неэссенциальнме элементь! (Hg, Cd, Pb, As), антропогеннме источники котормх довольно бмстро увеличиваются.
Восгребованность вьшолнения диссертации характеризуется тем, что повьпиение загрязнений объектов окружаюшей средм, особенно ТТМ, вмдвигают перед аналитиками и экологами задачу разработки экспресснмх, чувствительнмх и селективнмх методик установления микроколичеств этих канцерогенов, токсикантов и др. мутагенов.
Актуальность и вострсбованность tcmbi диссертации. Развитие науки и интенсификация всех отраслей народного хозяйсгва, а также внедрение hobbix техногеннмх процессов производства приводит к антропогенному воздействию производственной деятельности человека на окружаюшую среду и экологическое равновесие. Ilo даннмм региональной оценки Европейского Союза, самью вьюокие концентрации стойких токсичнмх вешеств: свинца, кадмия и ртути в окружаюшей среде наблюдались на Украине (Pb-3102, Cd-54, Hg-36 тонн/год). Вьшадения тяжелмх металлов, вшброшеннмх в окружаютую среду для России составил Pb-80%, Cd-66%, Hg-37%, no другим странам Pb-10%, Cd-21%, Hg-58%. Краткий анализ ситуации с этими тремя важнмми металлами показмвает насколько велики антропогеннме вмбросм тяжёлнх металлов. Больше всего тяжёлмх токсичнмх металлов (ТТМ), попавших с вмбросами в атмосферу, вьшадает на почву и в водь1 странм-источника вмбросов, а дальше уже эти приоритетнне тяжёлме металль! оседают в соседних странах.
Сегодня в Республике Узбекисган уровень производства стремительно растет, что вь13Ь1вает увеличение концентрации тяжелмх токсичнмх металлов. Особую опасность для здоровья населения представляют неэссенциальнме элементь! (Hg, Cd, Pb, As), антропогеннме источники котормх довольно бмстро увеличиваются.
Восгребованность вьшолнения диссертации характеризуется тем, что повьпиение загрязнений объектов окружаюшей средм, особенно ТТМ, вмдвигают перед аналитиками и экологами задачу разработки экспресснмх, чувствительнмх и селективнмх методик установления микроколичеств этих канцерогенов, токсикантов и др. мутагенов.
В этом плане в охране объектов окружаюшей средь! немаловажно определение TOMHbix концентраций ТТМ различньши физическими, химическими и физико-химическими методами, которое принимает особую актуальность и необходимость. Для практической реализации гаких задач при химическом анализе необходимо совершенствование сугцествуюших и разработка hobbix современнмх методов мониторинга экотоксикантов, в особенности ТТМ. В аспекте реализации теоретических предпосьиюк и практического подтверждения аналитических определений содержания экотоксикантов также необходимо разработать гибриднью методь! с иммобилизацией различнмх комплексообразуюших реагентов на полимернмх основах и матрицах, отличаюшиеся вмсокими метрологическими характеристиками и эксплуатационньши параметрами.
Сушествуюшие актуальнме проблемь! могут бьггь решень! введением в аналитическую практику методик определения ТТМ hobbix специфичнмх органических реагентов. Наиболее перспективньш путь её решения целенаправленньш синтез и иммобилизация органических реагентов с заданньши аналитическими характеристиками с последуюшим прогнозированием их свойств с целью оптимального решения поставленнмх задач. Актуальньш является и разработка приёмов и подходов прогнозирования, как способа дальнейшего развития сорбционно-спектроскопических методов анализа. В этой области теоретической и прикладной аналитической химии имеются значительнме достижения, связаннью с исследованиями отечественнмх и зарубежнмх исследователей. Однако ряд вопросов проблематичного характера всё же требует глубокого изучения и знания hobbix подходов и путей решения.
Известно, что теорию действия органических реагентов характеризуют как «систему идей, позволяюшую построить аналитическую систему, отьюкать оптимальньш по природе реагент и среду, в которой будет протекать аналигическая реакция». В решение задач развития теории дейсгвия органических реагентов входят следуюшие этапьк «объяснение наблюдаеммх процессов и явлений, предсказание и направление работ по синтезу реагентов с заданнмми свойствами». В конгексте всего нриведенного, разработанную методологию и предсказание свойств иммобилизованнмх аналитических реагентов можно рассматривать как определенньш научньш вклад в развитие теории действия иммобилизованнмх органических реагентов, для их использования в аналитической химии и экологии.
Целью исследования являстся разработка экспресснмх, вь1сокоизбирательнь1х и вьюокочувствительнмх сорбционно-спектроскопических методик и тест-систем для определения ТТМ с использованием ИМОР. Создание на основе этих методов обшего подхода к прогнозированию свойсгв и строений специфичнмх аналитических групп органических реагентов, иммобилизованнмх на различнмх типах носителей, сингез hobbix органических реагентов с заданньши свойствами на основе наших теоретических прогнозов и внедрение их в практику анализа различнмх аналитических и экологических лабораторий.
Для достижения цели сформулированм следуюшие задачи исследования:
оптимизация условий иммобилизации органических реагентов с сохранение.м их аналитическихсвойств;
установление химизма цветнмх реакций комплексообразования иммобилизованнмх реагентов с ионами ТТМ;
вмявление связи между строением органических реагентов (ОР) с аналитическими характеристиками, прогнозирование перспективнмх путей их модификации и направленньш синтез hobbix специфичнмх реагентов на основе нитрозонафтолов;
установление строения и сгруктурь! аналитических форм иммобилизованнмх органических реагентов (ИМОР);
физико-химические характерисгики волокнистмх сорбентов и оптимизация условий их взаимодействия с новьши ОР, обладаюших специфичньши функционально-аналитическими группами (ФАГ): (6-метил-(пиридил-2-азо-м-аминофенол, 1 -(5-метил-2-пиридилазо)-5-диэтиламино-фенол, 1 -(4-
антипиридилазо)-2-нафтол сульфокислота, 1-(2-пиридилазо)-2-оксинафталин-6-сульфокисльш натрий, Злидрокси-4-нитрозо-2-нафтойная кислота, 2-гидрокси-З-нитрозо нафтальдегид и др.);
установление влияния различнмх факторов и параметров на величину аналитического сигнала;
применение разработаннмх методик в анализе различнмх по природе модельнмх бинарнмх, тройнмх и более сложнмх смесей, стандартнмх образцов природнмх и сточнмх вод, биологических объектов, проммшленнмх материалов и др.;
сопоставление полученнмх результатов с таковьши, установленньши сушествуюшими методиками определения исследованнмх металлов в растворах.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следуюшем: теоретически обоснована и практически реализована иммобилизация различнмх по природе реагентов для прогнозирования и предсказания оптимального строения органических соединений, основаннме на квантовохимической оценке изменения аналитических характеристик в зависимости от строения функциональной и аналитико-активной групп;
исследовань! химико-аналитические свойства ОР, иммобилизованнмх на носителях на основе полиакрилонитрила (ПАН) и полипропилена (1111), для априорного предсказания структурь! различнмх реагентов и на их основе оптических химических сенсоров на основе ПАН- и ПП-матриц; обладаюших необходиммми аналитическими параметрами;
вмявлен химизм аналитических реакций и установлень! функционально-аналитические rpyinibi (ФАГ), реагируюшие с ионами ТТМ, найдено влияние их сгроения и природь! заместителей на аналитические свойства реагентов и их комплексов с ионами исследованнмх металлов;
разрабогань! новме методм анализа, основаннме на сорбционно-спектроскопическом определении ТТМ с использованием иммобилизованнмх на волокнистмх материалах органических реагентов, с целью улучшения метрологических параметров, эксплуатационнмх и аналитических характерисгик.
Заключение
1. Показаны преимущества использования волокнистмх сорбентов для определения ионов ТТМ при анализе объектов окружаюшей средь! по сравнению с гранулами и порошками. Обоснована необходимость поиска новь1х иммобилизованнмх реагентов для определения металлов из различнмх объектов;
2. Разработань! новмеметодм анализа в аналитической химии, основаннме на сорбционно-спектроскопическом определении ТТМ в различнмх объектах окружаюшей средь! с использованием иммобилизованнмх на волокнистмх материалах органических реагентов различной природьқ с целью улучшения метрологических параметров, эксплуатационньтх и аналитических характеристик;
3. Систематически исследовань! физико-химические и аналитические свойства иммобилизованнмх реагентов на основе реагентов Арсеназо и трифенилметановмх, а также реагентов синтезированнмх на кафедре органической химии НУУз, сорбированнмх на волокне «нитрон» и определень! оптимальнме условия иммобилизации hobbix реагентов на полимерншх носителях с сохранением специфичнмх аналитических свойств иммобилизованншх реагентов;
4. Полученм даннме ИК-спектроскопии для изученнмх иммобилизованнмх реагентов, исследуемой rpyinibi волокнистмх сорбентов и их комплексов с ионами металлов. Доказано, что в комплексообразовании ионов ТТМ с иммобилизованньши реагентами участвуют те же ФАГ, как и в нативнмх растворах;
5. Результатм исследований взаимодействия реагентов rpyinibi Арсеназо и трифенилметанового ряда, а также реагентов синтезированнмх на кафедре неорганической и аналитической химии химфака НУУз, иммобилизованнмх в матрицу на основе палиакрилонитрильного (ПАН) и полипропиленового (1111) волокон с ионами ТТМ показало, что иммобилизация реагентов происходит за счет ионного обмена, а гакже образования сильнмх межмолекулярнмх водороднмх связей между носителем и реагентом;
6. -Использование расчетнмх квантово-химических методов MNDO, РМЗ и АМ1дало возможность априорного предсказания структурм различнмх реагентов, обладаюших некоторьши, необходимьши аналитическими параметрами (чувствительность, избирательносгь, контрастность реакции и условия её проведения). Исследование зависимости спектральнмх характеристик комплексов от способа координирования металла функциональной грушюй реагента, квантовохимическая оценка тенденций изменения спектров приварьировании аналитико-активнмх групп с последуюшим определением возможншх путей модификации реагентов,обеснечиваюший наиболее благоприятньш с точки зрения избирательности или контрастнос ги реакций показала перспективность и преимушества новой группь! аналитических органических реагентов производнмх нитрозонафтолов по сравнению с их аналогами на основе нитрозонафтолов. На основе проведеннмх исследований осушествлен целенаправленньш синтез hobbix органических реагентов на основе анабазиновмх и пиридиновмх реагентов, а гакже нитрозонафтолов, цветнме реакции котормх отличаются повьииеннмми контрастностью и избирательностью, малой зависимостью свойсгв образуюшихся комплексншх соединений от условий проведения процесса и в связи с этим вмсокой воспроизводимостью, что позволило провести иммобилизацию полученнмх реагентов на волокнистмх сорбентах полиакрилонитрильного типа, модифицированнмх различньши анионообменнмми группами.
7. На основании сопоставления оптимальнмх условий иммобилизации, сорбции, степени извлечения ионов металлов, коэффициентов раснределения, сорбционной ёмкости волокнистмх сорбентов, даннмх по избирательности аналитического действия по отношению к ионам кадмия, ртути, меди и железа, в присутствии сопутствуюших элементов, возможности количественной десорбции мальши объе.мами минеральнмх кислот и доступности исходнмх продуктов синтеза показана перспективность практического применения синтезированнмх реагентов и волокнистмх сорбентов. Иммобилизованнме реагенть! количесгвенно извлекают mohbi металлов в течение 20-30 мин. при температуре 20-25°С в диапазоне pH от 3-7 (R=90-99%);
Исследование химизма аналитических реакций и установление функционально-аналитических групп (ФАГ), реагируюших с иона.ми ТТМ, влияние их строения и природь! заместителей на аналитические свойства реагентов и их комплексов с ионами исследованнмх металлов показало, что комплексообразование на носителе и в растворе происходит за счет одних и тех же функционально-аналитических групп, на что указьшают даннме ИК-спектроскопии;
8. Результать! теоретических исследований позволили ввести в аналитическую практику HOBbie органические реагентм 6-метил-(пиридил-2-азо-м-аминофенол, 1 -(5-метил-2-пиридилазо)-5-диэтиламинофенол, 1 -(4-антипиридилазо)-2-нафтол сульфокислота, 1-(2-пиридилазо)-2-оксинафталин-6-сульфокисль1й натрий, 3- гидрокси-4-нитрозо-2-нафтой кислота, 2-гидрокси-З-нитрозо нафтальдегид, которме легли в основу комплекса вмсокоизбирагельньш сорбционно-фотометрических методик определения гяжелмх токсичнмх металлов.
С помошью реагентов 6-метил-(пиридил-2-азо-м-аминофенола разрабогань! сорбционно-фогометрические методики определения железа и кобальта, 1-(5-метил-2-пиридилазо)-5-диэтиламинофенола - сорбционно-фогометрические методики определения алюминия и ртути, 1-(2-ниридилазо)-2-оксинафталин-6-сульфокислого натрия- методики определения ртути, свинца, железа, 3-гидрокси—4-нитрозо-2- нафтойной кислоть! и 2-гидрокси-З-нитрозо нафтальдегида- железа, кобальта и меди.
9. Разрабоган комплекс методик твердофазно-спектроскопического определения ТТМ в природнмх объектах и образцах сточнмх вод, а гакже новь1й эффективньш метод сорбционно-спектроскопического определения микроколичеств кобальта, меди, никеля, железа и ртути в питьевой и природной водах с использованием иммобилизованнмх органических реагентов. Данньш метод позволяет определять указаннме элементм в питьевой и природной водах на уровне n-10’6 - irlO’3%, снижая предел обнаружения металлов и устраняя влияние сопутствуютих компонентов. 11равильность методик подтверждень! методом «введено-найдено» при анализе реальнмх объектов, сопоставлением co стандартньши ГОСТированньши образцами и сравнение.м с данньши, полученньши атомно-абсорбционньш методом;
10. Предлагаемме методики апробировань! на реальнмх объектах и внедрень! в практику лабораторий исследования поверхностнмх вод НИГМИ, Центральной аналигической лаборатории и лаборатории hobbix технологий АГМК, ЦАЛ Государственного комитета по геологии и минеральньш ресурса.м РУз, комитета по охране природм Са.маркандской области, СЭС Ташкентской области и г. Бекабада, отдела радиопрепаратов ИЯФ и др.
В современной абдоминальной хирургии одним из актуальных направлений для исследований продолжает оставаться совершенствование различных вариантов пластики послеоперационных грыж. В мире ежегодно выполняется более 2100000 операций по поводу вентральной грыжи и 42% из них -послеоперационные грыжи.В последние годы наблюдается явная тенденция к расширенному применению при герниопластике различных вариантов биологических сеток. «Объединенный анализ семи исследований PCSTAR для послеоперационных грыж с использованием ретромускулярной сетки показал, что частота рецидивов грыжи составляет 5,7%»[1]. Применение стандартных оперативных вмешательств по типу аллопластики в положении onlay не решает проблему ранних послеоперационных осложнений: отхождение сером, миграция сетки, спаечная болезнь, высокая частота рецидива грыж и др. В то же время пластика грыж местными тканями создает проблему повышения внутрибрюшного давления, и поздним осложнениям в виде рецидивов грыж. «Рост послеоперационного внутрибрюшного давления приводит к полиорганной недостаточности, затем абдоминальному компартмент синдрому, и даже смерти»[2].В настоящее время не существует консенсуса о хирургическом подходе при гигантских послеоперационных грыжах брюшной стенки, в связи с чем необходимость продолжения разработки новых технологий и совершенствования тактики не вызывает никаких сомнений.
В мировой практике в настоящее время наиболее актуальными продолжают оставаться исследования, направленные на изучение морфологических и функциональных аспектов рецидивных послеоперационных вентральных грыж, электронная микроскопия выявляет ультраструктурные деструктивные изменения клеток кожи, апоневроза и мышц, что свидетельствует о морфофункциональной недостаточности тканей брюшной стенки,обсуждаются вопросы клеточной инженерии новых инновационных материалов, проводятся экспериментальные исследования на животных с испытанием биотехнических свойств, текстуры и эластичности новых полимеров, проводятся исследования открытых доступов с разделением заднего компонента с выпуском поперечной мышцы живота и ретроградной сеткой, начаты роботизированные операции.
Современные аспекты развития отечественного здравоохранения включают множество мер, направленных на улучшение результатов лечения больных с послеоперациоными вентральными грыжами и связанными с ними патологическими состояниями за счет внедрения современных принципов интенсивной терапии и хирургической тактики. В стратегию развития Нового Узбекистана на 2022-2026 годы по семи приоритетным направлениям включены задачи по повышению качества оказания населению квалифицированных медицинских услуг[3]. Реализация данных задач, в том числе, путем оптимизации тактико-технических подходов к выбору метода герниопластики, а также разработка методов профилактики гнойно-воспалительных осложнений в области аллопластического матераиала, является одним из актуальных направлений абдоминальной хирургии и медицины в целом, ввиду высокой медико-социальной значимости данной патологии.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, утвержденных Указом Президента Республики Узбекистан «О комплексных мерах по коренному совершенствованию системы здравоохранения Республики Узбекистан» за №УП-5590 от 17 декабря 2018 года, Постановлениями Президента Республики Узбекистан «О мерах по трансформации хирургической службы, повышению качества и расширению масштаба хирургических операций в регионах» за №ПП-5254 от 4 октября 2021 года и «О дополнительных мерах по обеспечению общественного здоровья путем дальнейшего повышения эффективности работ по медицинской профилактике» за №ПП-4891 от 12 ноября 2020 года, а также других нормативно-правовых документов, принятых в данной сфере.
Соответствие исследования приоритетным направлениям развития науки и технологий республики. Диссертационное исследование выполнено в соответствии с приоритетным направлением развития науки и технологий республики VI «Медицина и фармакология».
Обзор зарубежных научных исследований по теме диссертации.[4] Научно-исследовательские работы, направленные на улучшение качества оказываемой лечебной и профилактической помощи больным с вентральными грыжами, проведены многими ведущими научными центрами и высшими учебными заведениями мира, в том числе в Department of Surgical and Perioperative Sciences, Umeå University, Umeå (Швеция), Department of Surgery, Kingston General Hospital, 76 Stuart Street, Kingston (Канада), Department of Surgery, Helsinki University Hospital, Helsinki (Финляндия), Service de chirurgie digestive et oncologique, CHU d'Amiens (Франция), Department of Biostatistics and Epidemiology, University of Oklahoma Health Sciences Center, Tulsa (США), Department of Surgery, Howard University College of Medicine, Washington (США), Yong Loo Lin School of Medicine, National University of Singapore (Сингапур), Department of Surgery, Michigan Medicine, Ann Arbor, MI, USA; University of Calgary, Calgary (Канада), Division of Plastic Surgery, Perelman School of Medicine at the University of Pennsylvania, University of Pennsylvania Health System, Philadelphia (США), Brigham and Women's/Faulkner Hospital, Harvard Medical School, Boston (США), Department of Surgical Sciences, Uppsala University Hospital, Uppsala (Швеция), Department of Surgery, University of Texas Health Sciences Center at Houston, Houston (США), Department of Surgery, Erasmus University Medical Center Rotterdam, Rotterdam (Нидерланды), Department of Preventive Medicine and Public Health, Faculty of Medicine, Fukuoka University, Fukuoka (Япония), ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр хирургии имени А.В. Вишневского» (Россия), Республиканском научном центре экстренной медицинской помощи (Узбекистан), Ташкентской медицинской академии (Узбекистан), Республиканском специализированном научно-практическом медицинском центре хирургии имени академика В.Вахидова (Узбекистан).
В результате исследований, проведённых в мире, пo повышению эффективности аллопластики при послеоперационных вентральных грыжах и снижению риска осложнений в послеоперационном периоде получен ряд научных результатoв, в том числе: определено, что пациенты, перенесшие реконструкцию брюшной стенки, имеют повышенный риск послеоперационной дыхательной недостаточности, понимание эпидемиологии этого осложнения может улучшить профилактику (theDivisionofPlasticandReconstructiveSurgery, DepartmentofSurgery, OregonHealth&ScienceUniversity, США); доказано, что чем крупнее грыжа, тем выше риск ранних хирургических осложнений, в том числе таких как дыхательная декомпенсация, поскольку грыжи со временем часто увеличиваются в размерах, откладывание операции может привести к увеличению размеров грыжи и, следовательно, к большему риску осложнений (CentreforDigestiveDiseases, KarolinskaUniversityHospital, Stockholm, Швеция); показано, что отношение объема грыжи к объему брюшной полости <20% является независимым фактором при закрытии без натяжения, что обосновывает интерес к предоперационной волюметрии для адаптации тактики хирургической помощи (Servicedechirurgiegénérale, digestiveetendocrinienne, CHU LyonSud, HospicescivilsdeLyon, Франция); определено, что у пациентов, перенесших плановую лапароскопическую герниопластику, предикторами смертности являются более старший возраст и некоторые сопутствующие заболевания: застойная сердечная недостаточность, нарушения легочного кровообращения, коагулопатия, заболевания печени, метастатический рак, неврологические расстройства и паралич (DepartmentofSurgery, CollegeofMedicine, UniversityofOklahoma, Tulsa, USA); установлено, что пожилой возраст, асцит, предоперационная почечная и легочная недостаточности являются независимыми предикторами 30-дневной смертности, при наличии этих факторов риска следует серьезно рассмотреть консервативное лечение (DepartmentofSurgery, UniversityofKentuckyCollegeofMedicine, Lexington, USA); доказано, что универсальный калькулятор хирургического риска Американского колледжа хирургов (ACS) точно предсказывает тридцатидневные исходы, включающие серьезные осложнения: венозную тромбоэмболию, соматическую заболеваемость, инфекцию области хирургического вмешательства, незапланированную повторную операцию, смертность и продолжительность пребывания в стационаре (DepartmentofPlasticSurgery, BrownUniversityandRhodeIslandHospital, Providence, USA).
В настоящий период в мире наиболее актуальными исследованиями в хирургии продолжают оставаться разработка новых методов герниопластики при больших и гигантских вентральных грыжах, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы в зависимости от сложности выполнения, риска развития послеоперационных осложнений и рецидива, проводятся крупные рандомизированные клинические исследования, сравнивающие существующие методы традиционной герниопластики с лапароскопическим доступом и роботизированной хирургией, все более распространяющейся в последние 10 лет, проводится поиск новых синтетических и биологических материалов, разрабатываемых для производства и использования композитных сеток, обладающих необходимой прочностью и способностью предотвращать фатальные местные осложнения в условиях контаминированной среды. Однако, несмотря на технические достижения в этой области, ни один современный метод герниопластики и протезы не отвечают всем требованиям. Одна из ключевых проблем заключается в том, что существующие синтетические эндопротезы не имеют достаточной эластичности, устойчивости к инфицированию, высокой механической прочности и целостности в течение длительного времени. Дальнейшие исследования этих клинических аспектов несомненно улучшат современное представление о возможностях биосовместимых эндопротезов и позволят разработать оптимальный метод их расположения при аллогерниопластике.
Степень изученности проблемы. Настоящий период развития абдоминальной хирургии характеризуется акцентуацией на проблемах эффективности внедрения новых методик установки и техники прикрепления биопротезов, вариантов различного шовного материала для определения наиболее перспективных направлений для развития данных технологий[5]. Исследователи во главе с BittnerR.[6] (2019) утверждают, что гигантская послеоперационная грыжа брюшной стенки, максимальный диаметр которой превышает 12 см или соотношение объема грыжевого мешка и брюшной полости более 20%, трудно поддается лечению, с высокой частотой рецидивов и большим количеством осложнений. Одной из наиболее сложных проблем является то, что после того, как содержимое грыжи возвращаетсяь в брюшную полость, послеоперационное внутрибрюшное давление будет возрастать, что приводит к полиорганной недостаточности, синдром затем абдоминальный компартмент (ACS), и даже смерти. В настоящее время не существует соглашения о хирургическом подходе при таких гигантских послеоперационных грыжах брюшной стенки. Чтобы предотвратить рецидивы, в некоторых статьях рекомендуется размещать сетку для грыжи в положении подслоя или подкладки (KirkpatrickAW.)[7]. По мнению CornetteB.[8], чтобы предотвратить рецидивы, рекомендуется размещать сетку для грыжи в положении подслоя или подкладки, а чтобы добиться лучшего увеличения сетки, подходящим решением может быть техника разделения компонентов (CST), но со значительным риском осложнений и рецидивов. JensenKK, etal. считают, что для действительно успешной герниопластики гигантской грыжи требуется эффективное наложение мостовидных протезов или аугментация, которые предотвратят рецидив с приемлемым риском осложнений[9]. Другой актуальной проблемой абдоминальной хирургии является то, что пациентов с послеоперационными грыжами чрезвычайно сложно лечить из-за ряда факторов, включая ожирение, предшествующее лечение грыжи, предыдущее размещение сетки, потерю домена и другие переменные.
Подход к пациентам с послеоперационными грыжами значительно изменился за последние 20 лет благодаря как достижениям в технологии создания сетки, так и хирургическим подходам. Ключевые факторы успешного исхода включают изменение факторов риска до операции, таких как отказ от курения и снижение веса, выбор сетки, соответствующей типу грыжи и запланированному расположению сетки, а также широкое перекрытие сетки за пределами грыжевого дефекта. У этих пациентов все чаще используются новые методы, такие как высвобождение трансабдоминальной мышцы и разделение компонентов с установкой ретроградной сетки и роботизированные подходы к грыже брюшной стенки[10]. В последние годы наблюдается увеличение количества биологических сеток, доступных для герниопластики брюшной стенки. Биологические сетки обычно состоят из материалов, полученных от человека, свиньи или крупного рогатого скота. Обоснование использования биологических сеток заключается в том, что они могут действовать как каркас для прорастания естественных тканей. Кроме того, существуют рассасывающиеся синтетические сетки, которые обладают свойствами, аналогичными свойствам биологических сеток, но с теоретически меньшим риском, поскольку они не получены из животного или человеческого материала. Выбор сетки для вентральной грыжи зависит от множества факторов, которые включают в себя как свойства сетки, так и ее расположение, например, внутрибрюшинно, предбрюшинно или ретроректусно ее размещать. BaierKF[11](2021) считает, что руководящий принцип должен заключаться в том, что следует избегать размещения полипропиленовой сетки без покрытия во внутрибрюшинном месте, где она может находиться в прямом контакте с внутренними органами. Кроме того, тип грыжевого дефекта является еще одним фактором риска, например, является ли рана чистой или грязной, и выполняется ли пластика мостовидным протезом или с опорой. Следует избегать легких или биологических сеток для перекрытия дефекта из-за повышенного количества рецидивов. HolihanJL[12](2016), HodgkinsonJD[13] (2018) считают, что принцип анатомической реставрации для достижения надежной, свободной от натяжения пластики армированной сеткой уменьшает частоту ранних послеоперационных осложнений и отдаленных рецидивов грыжи по сравнению с мостовидной сеткой.
Проведенный анализ литературы, касающейся теоретических аспектов и клинического опыта применения технологий совершенствования современных синтетических и биологических протезов, способных обеспечить более лучший пластический эффект, а также методов профилактики рецидивов вентральных грыж свидетельствует о том, что это является одним из приоритетных направлений в современной абдоминальной хирургии. Нерешенным вопросом остается выбор оптимального эндопротеза, обладающего высокой эффективностью и соответствующего международным стандартам, предъявляемым к таким свойствам как биологическая инертность и механическая прочность, а также метода расположения сетки по отношению к слоям брюшной стенки. Учитывая, что многие применяемые на сегодняшний день методы аллогерниопластики не лишены недостатков, актуальным направлением является разработка новых методов пластики при гигантских вентральных грыжах и способов профилактики послеоперацитонных осложнений в условиях контаминированной раны, с обоснованием их эффективности в клинико-экспериментальном исследовании.
Связь диссертационного исследования с планами научнo-исследoвательских работ научно-исследовательского учреждения, где выполнена диссертация. Диссертационное исследование выполнено в рамках плана научно-исследовательских работ ГУ «РСНПМЦХ им. акад. В.Вахидова» по проекту АЛ-422105574 «Разработка новых биосовместимых сетчатых имплантатов из композитных материалов для реконструктивной хирургии абдоминальных и диафрагмальных грыж» (2022-2024 гг).
Целью исследования является улучшение результатов хирургического лечения больших и гигантских послеоперационных вентральных грыж путем внедрения новых технологий лазерного воздействия и совершенствования тактико-технических аспектов оперативного лечения.
Задачи исследования: изучить структуру ближайших осложнений после различных вариантов протезной пластики; уточнить влияние на частоту развития ближайших и отдаленных осложнений факторов ожирения, первичной или повторной герниопластики; оценить роль ближайшего осложненного течения послеоперационного периода в частоте формирования отдаленных осложнений герниопластики; усовершенствовать технические аспекты аллопластики при больших и гигантских послеоперационных вентральных грыжах (ПОВГ); усовершенствовать методику фотодинамической терапии (ФДТ) раневой поверхности после протезной пластики; изучить в эксперименте эффективность применения предложенной методики аллопластики и ФДТ; оценить морфологические особенности состояния тканей при протезной пластике по предложенному способу; в сравнительном аспекте оценить клиническую эффективность предложенных вариантов аллопластики в ближайший и отдаленный периоды.
Объектом исследования явились результаты аллогерниопластики у 448 пациентов с обширными (большими) и гигантскими ПОВГ, которые были оперированы на базе хирургического отделения 1-ой клиники Самаркандского государственного медицинского института в период с 2012 по 2021 гг., а также экспериментальные животные на которых проводилась оценка эффективности разработанной методики протезной пластики послеоперационных вентральных грыж и применена методика фотодинамической терапии.
Предмет исследования составляетанализ эффективности разработанной аллопластики послеоперационных вентральных грыж и интраоперационной фотодинамической терапии в хирургии органов брюшной полости в эксперименте и в клинике.
Методы исследования. Для достижения цели исследования и решения поставленных задач были применены общеклинические, инструментальные, биотехнологические, экспериментальные, гистоморфологические, микробиологические и статистические методы исследования.
Научная новизна исследования заключается в следующем: установлено, что необходимость широкой мобилизации тканей и как следствие пересечение лимфатических капилляров при имплантации протеза в позиции onlay, а также отсутствие достаточной резорбционной функции грыжевого мешка в позиции inlay обуславливает высокий риск образования клинически значимых сером; определено, что при протезной герниопластике наряду с объемом дефекта, вариантом пластики и степенью ожирения наиболее значимым предиктором риска развития ближайших осложнений является фактор повторного вмешательства при рецидиве грыжи с наличием «дремлющей инфекции», скрытой в оставшихся лигатурных гранулемах или рубцово-измененных тканях; уточнена структура и клинические особенности течения отдаленных осложнений герниопластики при гигантских и обширных грыжах с учетом результатов ближайшего послеоперационного периода, а также варианта фиксации протеза, первичной или повторной герниопластики и степени ожирения; усовершенствован способ операции при больших грыжах передней брюшной стенки, характеризующийся сочетанием таких факторов как формирование ненатяжной протезной пластики, сохранение локальной резорбтивной функции для предупреждения развития жидкостных скоплений и снижение риска инфицирования; усовершенствована методика профилактики развития или прогрессирования раневой инфекции при аллопластике вентральных грыж, направленная на усиление антибактериального эффекта и стимуляцию репаративной активности посредством фотосенсибилизирующего и фотодинамического эффекта низкоэнергетического лазерного излучения; определено при экспериментальной модели протезной пластики, что предложенный способ фиксации протеза в совокупности с применением эффекта фотодинамической терапии посредством лазерного излучения способствуют усилению репаративных процессов со снижением риска формирования раневых осложнений; доказано, что все методы антисептического воздействия и лазерной стимуляции раневой поверхности после протезной пластики усиливают профилактические меры по развитию локальной инфекции, но малоэффективны при уже развившемся гнойно-воспалительном процессе на фоне применения аллопластического материала.
Практические результаты исследования заключаются в следующем: определено, что имплантация синтетических материалов при гигантских и обширных грыжах сопровождается значительным количеством раневых осложнений, обусловленных как самой техникой операции, так и реакцией окружающих тканей на инородное тело, требующих совершенствования тактико-технических подходов при выполнении герниопластики; уточнено, что рубцово-дегенеративные изменения в тканях апоневроза при гигантских и обширных грыжах являются предрасполагающим фактором к возникновению постпротезных грыж, особенно при имплантации протеза в позиции «inlay» и соответственно требуют повышения эффективности их фиксации и приживления, а также снижения риска развития местных осложнений; определено по данным экспериментального исследования, что предложенный способ аллопластики при больших вентральных грыжах позволяет добиться адекватной реконструкции передней брюшной стенки, снизить частоту развития инфекции в ране, а также использовать меньший размер протезного материала; определено, что предложенный способ ненатяжной пластики больших грыж передней брюшной стенки с укреплением апоневроза сетчатым имплантатом позволяет сохранить физиологичность, уменьшить число осложнений, сократить сроки лечения и снизить риск рецидива грыжи; определено, что предложенный способ профилактики развития или прогрессирования раневой инфекции при аллопластике вентральных грыж позволяет снизить частоту нагноения, сократить сроки лечения и вероятность рецидива; доказано, что применение предложенных тактико-технических аспектов протезной пластики при послеоперационных вентральных грыжах позволяет снизить частоту развития специфических осложнений, сократить сроки реабилитации и риск рецидива грыжи.
Достоверность результатов исследования.Достоверность результатов обоснована использованием объективных критериев оценки состояния пациентов, современных методов диагностики и лечения, корректным применением методологических подходов и наборов статистического анализа, методы решения рассмотренных в диссертации проблем основываются на современных научно-практических представлениях и подходах к диагностике и хирургическому лечению больных с гигантскими послеоперационными грыжами.
Научная и практическая значимость результатов исследования. Полученные результаты вносят существенный вклад в расширение существующих представлений о структуре и клинических особенностях осложнений герниопластики при гигантских и обширных вентральных грыжах путем выявления морфологических особенностей развития гнойно-воспалительного процесса на фоне применения аллопластического материала, изучения предикторов риска развития ближайших осложнений, механизмов усиления репаративных процессов за счет применения усовершенствованного способа фиксации протеза в совокупности с использованием эффекта фотодинамической терапии посредством лазерного излучения, что позволило усилить антибактериальный эффект и улучшить процесс заживления раны.
Практическая значимость исследования состоит в том, что на основании полученных результатов оптимизированы тактико-технические аспекты протезной герниопластики, раскрыты особенности методов антисептического воздействия и лазерной стимуляции раневой поверхности после протезной пластики, усиливающие профилактические меры по развитию локальной инфекции, усовершенствован способ операции при больших грыжах передней брюшной стенки, характеризующийся сочетанием таких факторов как формирование ненатяжной протезной пластики, сохранение локальной резорбтивной функции для предупреждения развития жидкостных скоплений, благодаря чему снизился риск развития послеоперационных осложнений, уменьшена частота неудовлетворительных результатов, сроки госпитализации и вероятность рецидива.
Внедрение результатов исследования. По результатам научного исследования по оптимизации тактико-технических аспектов хирургического лечения больших и гигантских послеоперационных вентральных грыж: усовершенствован «способ пластики гигантских грыж передней брюшной стенки» (патент на изобретение №IAP 2022 0148 от 18 апреля 2022 года). Предложенный способ ненатяжной пластики больших грыж передней брюшной стенки с укреплением апоневроза сетчатым имплантатом позволил уменьшить число осложнений, сократить сроки лечения и снизить риск рецидива грыжи; усовершенствован «способ профилактики прогрессирования инфекции при аллопластике инфицированных грыж» (справка Министерства Здравоохранения №08-32071 от 17 октября 2022 года). Предложенный способ позволил снизить частоту раневых гнойно-воспалительных осложнений и сократить период реабилитации пациентов после аллогерниопластики;разработаны методические рекомендации «Тактико-технические аспекты протезной пластики при больших и гигантских послеоперационных вентральных грыжах» (справка Министерства Здравоохранения №08-32071 от 17 октября 2022 года). Разработанные рекомендации позволили оптимизировать тактико-технические аспекты аллогерниопластики у больных с большими и гигантскими послеоперационными вентральными грыжами; полученные научные результаты внедрены в практическую деятельность здравоохранения, в частности, в отделения хирургии Хорезмского и Андижанского областных многопрофильных медицинских центров, клинику Самаркандского государственного медицинского университета (справка Министерства Здравоохранения №08-32071 от 17 октября 2022 года). Совершенствование тактико-технических аспектов протезной пластики при послеоперационных вентральных грыжах позволило снизить частоту развития специфических ближайших осложнений с 40,9% до 15,6%, сократить сроки реабилитации с 8,6±2,7 до 7,1±1,5 суток, а также уменьшить вероятность формирования отдаленных осложнений с 11,7% до 3,1%.
Апробация результатов исследования. Результаты данного исследования были обсуждены на 8 научно-практических конференциях, в том числе, на 5 международных и 3 республиканских.
Опубликованность результатов исследования. Пo теме диссертации опубликовано 26 научных работ, в том числе 9 журнальных статей, 4 из которых в республиканских и 5 в зарубежных журналах, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Республики Узбекистан для публикаций основных научных результатов докторских диссертаций.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка цитированной литературы. Объем работы составляет 200 страниц.
Актуальность и востребованность темы диссертации. В селекции сельскохозяйственных культур, в том числе и хлопчатника, для получения широкой изменчивости ио хозяйственно-ценным признакам и создания новых форм используют различные методы гибридизации. Процесс гибридизации независимо от его осуществления приводит к декодированию наследственности, благодаря чему образуются новые пластичные генотипы, способные изменяться и приспособляться к новым условиям существования. Гибридизация и отбор являются основным синтетическим методом создания новых сортов, и успех при этом во многом определяется выбором метода скрещиваний и генотипов исходных форм. Поэтому, особое внимание уделяется изучению генетических основ и совершенствованию методов гибридизации. Однако, на основе наиболее часто используемых методов гибридизации, нс всегда удастся создавать сорта, обладающие высокими параметрами хозяйственно-ценных признаков. Многие сорта, созданные в результате градиционых методов селекции, становятся генетически гомогенными, что приводит к уменьшению генетической изменчивости и повышению риска появления вспышек эпифитотий, и снижению общей ироду ктивности (Боросвич, 1981). Поэтому, необходимо повышение генетической изменчивости хозяйственно-ценных признаков культурных растений, за счёт привлечения генетически толерантных к различным стрессовым факторам, болезням и вредителям исходных форм, а также диких сородичей сельскохозяйственных культур.
Для решения вышеперечисленных задач требуется усовершенствование генетических основ оценки существующих доноров и на основе использования различных методов гибридизации создание новых генетически обогащенных генотипов, способствующих положительной рекомбинации полигонов в гибридном организме для использования в прикладной селекции хлопчатника. Исходя из этого, выделение ценных рекомбинантов и грансгрсссивных форм, обладающих новой генетической изменчивостью признаков, на основе выявления сравнительной оценки эффективности различных методов отдаленной сложной внутривидовой и межвидовой гибридизации, представляет как научное, так и практическое значение.
Востребованность выполнения диссертации отвечает задачам, поставленных в законах Республики Узбекистан: от 29 августа 2002 года «О селекционных достижениях» и от 21 декабря 2007 года «О семеноводстве», направленных на создание и внедрение высокоурожайных сортов хлопчатника, с хорошим выходом и качеством волокна, толерантных к различным факторам, а также улучшения их семеноводства.
Целью исследования являлось сравнительное изучение эффективности различных методов внутривидовой сложной, конвергентной и межвидовой (3-4-5 видовой) гибридизации, выявление характера наследования, формообразования и трансгрессивной изменчивости хозяйственно-ценных признаков, в том числе общего и (+)-госсипола в создании генетически обогащенного селекционного материала и использования в прикладной селекции хлопчатника.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:
в системе топкроссных скрещиваний осуществлена генетическая оценка но комбинационной способности основных хозяйственно-ценных признаков у нового набора сортов хлопчатника, различных ио происхождению с целью использования при вну гривидовой сложной и конвергентной гибридизации;
установлены преимущественно доминантный и сверхдоминантный тип наследования в Ғ| при сложной и конвергентной внутривидовой гибридизации генетически различающихся сортообразцов местной и зарубежной селекций, а также широкая трансгрессивная изменчивость в F2-F3 способствующая эффективному отбору ценных рекомбинантов;
впервые выявлен характер наследования и степень изменчивости общего и (+)-госсипола в генеративных органах у гибридов хлопчатника, полученных с участием американских образцов с высоким содержанием (+)-госсииола и местных сортов, а также их корреляция с некоторыми хозяйственно-ценными признаками;
впервые на основе сравнительного изучения характера наследования, степени изменчивости и формирования хозяйственно-ценных признаков у гибридов, созданных путём различных методов сложной внутри- и межвидовой поликомпонентной гибридизации, выявлена генетическая природа основных хозяйственно-ценных признаков, а также изучена их эффективность при выделении рекомбинантов, обладающих новой генетической изменчивостью признаков;
впервые, на основе сравнительного изучения хозяйственно-ценных признаков у амфидиплоида двух форм G.thurberi х G.raimondii (K-58-тип хирзутум и К-59-тип барбадензе) при свободном размножении и гибридизации с сортами культурного вида G.hirsutum L., установлен более широкий спектр изменчивости хозяйственно-ценных признаков у мутантной формы К-59 и у его сложных гибридов, чем у К-58. Установлено, что изученные формы хирзитум (К-58) и барбадензе (К-59) амфидиплоида при свободном размножении и гибридизации с культивируемыми сортами вида G.hirsutum L. проявляют сходство с культурными тетраплоидными видами G.hirsutum L. и G.barbadcnsc L., соответственно;
выявлено, что у гибридов, полученных с участием двух форм (К-58 и К-59) амфидиилоида G.thurbcri Tod. х G.raimondii Ulbr., в результате трансгрессивной изменчивости, происходит нарушение отрицательных коррелятивных связей между такими признаками, как выход и длина волокна, крупность коробочки и их количество, что способствует появлению положительных рекомбинантов и увеличению донорских возможностей амфидиилоида;
выявлена возможность нарушения некоторых отрицательно коррелирующих признаков при использовании различных методов сложной внутри- и межвидовой гибридизации, а также выделения рекомбинантов, сочетающих высокую скороспелость и продуктивность, выход волокна, его качеством и массой 1000 шт. семян и др.;
подтверждена эффективность использованных методов сложных внутривидовых и межвидовых скрещиваний для увеличения положительной трансгрессивной изменчивости и выделения генетически обогащенных рекомбинантов с новым сочетанием высоких положительных показателей хозяйственно-ценных признаков, которые рекомендованы и использованы в создании ценного исходного материала и новых сортов хлопчатника;
полученные теоретические данные по характеру наследования, изменчивости и формообразовательному процессу хозяйственно-ценных признаков, а также уровню общего и (+)-госсипола и их корреляция с другими хозяйственно-ценными признаками у созданных гибридов, могут быть успешно использованы в области фундаментальных исследований, а созданные уникальные гибриды, формы, семьи, линии и сорта - в прикладной селекции хлопчатника.
Заключение
1. На основе сравнительного изучения внутривидовых сложных и конвергентных гибридов, полученных с участием шести районированных сортов срсднсволокнистого хлопчатника в системе скрещиваний гопкросс подтверждены:
высокие эффекты ОКС: «50% всходов - 50% цвегснис» Юлдуз (-0,71), Ташкент-6 (-0,39) и С-9070 (-0,38); «50% всходов - 50% созревание» С-9070 (-1,43) и Ташкент-6 (-0,91); «массе хлопка-сырца одной коробочки» С-6532 (+0,11); массе 1000 шт. семян С-9070 (+0,51); «продуктивности хлопка-сырца одного растения» Ташкент-6 (+5,28), С-4911 (+4,04) и С-9070 (+2,24); «выходу волокна» С-6532 (+1,29); «штапельной длине волокна» С-4911 (+0,70 и С-6532 (+0,48); «удельной разрывной на1рузкс волокна» С-6532 (+1,57 и С-4911 (+0,91); «микронейру» С-6532 (+0,24) и Ак-Дарья-6 (+0,24). В дальнейшем эти доноры хозяйственных признаков были нами использованы для улучшения реккурентных сортов путём сложной и конвергентной гибридизации. Установлено, что вовлечение выявленных сортов с высокой общей комбинационной способности по перечисленным признакам в конвергентную гибридизацию способствует улучшению реккурентных сортов и созданию нового исходного материала в селекции хлопчатника;
относительная эффективность изученных методов тибридизации при создании нового исходного материала с обогащенным генотипом хозяйственно-ценных признаков, которые рекомендованы для применения в генетико-селекционном процессе;
доминирование скороспелости и общий эффект сверхдоминирования продуктивности и выхода волокна у конвергентных гибридов в F,, а также появление положительных грансгрсссивных форм В F2-F3;
существенное влияние генотипа родительских форм, участвующих при гибридизации на характер наследования параметров качества волокна (длина, микронейр, удельная разрывная нагрузка волокна) у конвергентных гибридов F|, а также на уровень их рекомбинации в Ғ2-Ғ3, что свидетельствует о необходимости отбора ценных рекомбинантов по этим признакам в ранних поколениях, с учетом генотипа исходных форм;
наследование признака «вилтоустойчивость» нс только в зависимости от наличия патогена и нагрузки инфекции гриба в почве, но и в зависимости от применяемых способов гибридизации. При этом, наиболее высокая устойчивость, т.с. отрицательное свсрхдоминированис по вилтоустойчивости наблюдается у конвергентных гибридов в Ғ, и Ғ2;
различное направление и степень корреляции между изученными признаками у внутривидовых сложных и конвергентных гибридов в зависимости от типа скрещиваний и от генотипа реккурентных сортов. При этом наибольшее число рекомбинантов с положительным сочетанием высоких показателей признаков, определяющих качество волокна, а также его выхода с длиной, отмечено при сложной, особенно конвергентной гибридизации.
2. Впервые, на основе исследований по определению процента (+)-госсипола в семенах генетически различающихся сортов хлопчатника узбекской селекции, а также анализа изменчивости, степени наследования общего и (+)-госсипола у экологически и генетически отдаленных гибридов, а также взаимных корреляций их с хозяйственно ценными признаками доказано:
сорта С-6524, С-6530 и С-6532, созданные с участием подвида G. ssp. punctatum имеют наиболее высокие показатели содержания (+)-госсипола, а сорт «Турон», созданный путём сложной гибридизации, обладает низким показателем данного признака и относительно высоким уровнем общего госсипола в семенах;
промежуточное наследование уровня (+)-госсипола в лепестках и семенах у гибридов F | и широкая положительная и отрицательная транщрсс-сивная изменчивость в F2-F3. Доказана эффективность отбора растений с высоким показателем (+)-госсипола, начиная с F2, что подтверждено выделением константных семей и линий поэтому признаку среди гибридов Ғ4;
существование слабых взаимных корреляций общего и (+)-госсипола, а также корреляции между уровнями (+)-госсипола в лепестках и семенах с некоторыми хозяйственно-ценными признаками. Полученные данные о корреляционных взаимосвязях изученных признаков свидетельствуют о независимом генетическом контроле (+)-госсипола в генеративных органах и независимом наследовании их при эколого-географически и генетически отдаленной гибридизации.
3. Впервые на основе изучения хозяйственно-ценных признаков двух форм (тип хирзитум-К-58 и тип барбадснзс-К-59) синтетического тстраплоида G.thurbcri Tod. х G.raimondii Ulbr. и гибридов, полученных с сортами вида G.hirsutum L. выявлено:
изученные формы синтетического тетраплоида G.thurbcri Tod. х G.raimondii Ulbr., являясь функциональными диплоидами, обеспечивают возникновение широкой комбинативной изменчивости в потомстве от свободного размножения и при скрещивании с сортами культурного вида G.hirsutum L., а также имею! сходство с тстраплоидными видами G.hirsutum L. и G.harhadense L., соответственно;
в результате изучения ipyinibi уникальных сложных гиоридов (FiG.thurherii Tod. х G.raimondii Ulbr.) х G.hirsutum L. подтверждены неограниченные возможности трансгрессивной изменчивости, как основе нового формообразования, создания нового донора для использования в практической селекции хлопчатника. При этом у почкового мутанта К-59 наблюдалось появление фенотипов с более высокой изменчивостью ио большинству хозяйственно-ценных признаков ио сравнению с К-58;
свободно размножаемое потомство амфидиилоида и сложные гибриды, полученные при гибридизации с культурными формами, проявили наименьшую поражаемость вилтом ио сравнению с контрольным. Вилтоустойчивость потомства К-59 (тип барбадензе) от свободного размножения была выше ио сравнению с потомством К-58 и повышалась у сложных гибридов F2-F4, полученных с его участием.
4. При общей закономерности корреляционных отношений у изученных нами гибридов обнаружено, что сложные гибриды амфидиилоида F2G.thurberi Tod х G.raimondii Ulbr. двух типов (К-58 и К-59) с сортом Аса la sj-5 вида G.hirsutum L. проявляют, в основном, низкие положительные и отрицательные значения коэффициента корреляции, которые в преобладающим большинстве случаев несущее твенны. В гибридной комбинации К-58 х Андижан-60 признаки «выход волокна» и «длина волокна» коррелировали положительно;
5. На основе сравнительного изучения наследования и изменчивости хозяйственно-ценных признаков у созданных 4 геномных [(G. thurberi Tod. х G. raimondii Ulbr.') х G.arboreum L.) x G.hirsutum L., 5- геномных [(F, K-28 x C-6524) x G.barbadense L. гибридов и их бсккросс гибридов доказана:
возможность широкой трансгрессивной изменчивости и создание генетически обогащенных рекомбинантов по уникальным признакам;
эффективность бсккросс - скрещиваний среди сложных межвидовых гибридов ранних поколений для быстрого улучшения и стабилизации признаков с культурными формами хлопчатника;
широкая трансгрессивная изменчивость у 4-5 видовых сложных гибридов и их бсккросс гибридов по продуктивности и её компонентам начиная с F|. В частности, подтверждена эффективность 5 ти видовой гибридизации для улучшения признака «количество коробочек на растений», а на улучшение признаков «масса-сырца 1 коробочки» и «массы 1000 штук семян» при 4-5 ти видовой и бсккросс - гибридизации;
путем получения рекомбинантов с выходом волокна 43,1-45,0% , длиной волокна 40 мм и выше, микронейром волокна 3,9-4,5 и толерантных к вилту подтверждена эффективность интрогрессивной селекции при сложной 4-5 видовой, а также бсккросс - гибридизации.
6. В результате изучения корреляционных зависимостей при сложной 4-5 видовой и бсккросс - гибридизации среди гибридов Ғг выявлена эффективность этих методов при нарушении таких отрицательно коррелирующих признаков как «выход и длина волокна» от средне положительного (г=+0,39) до высокоиоложитсльной (г=+0,62), «длина волокна и микронейр» - среднеположительной (г=+0,55), а также срсднсиоложитсльная корреляция «длины волокна с прочностью волокна» (г=+0,56 и г=+0,50).
7. На основе внутривидовой сложной и конвергентной, эколого-географически и генетически отдаленной, а также 3-4-5 -ти видовой и бсккросс - гибридизации созданы следующие новые селекционные семьи, линии и сорта:
методом сложной и конвергентной гибридизации -Л-7966, Л-214/05; СС-896/05; СС-896/28; СС-991/05; СС-991/09; КС-1/05; КС-1/08; КС-1/18; КС-1/35; КС-1/51; КС-1/77, Л-231-233/07, Л-234-235/07, Л-236-237/07, Л-242-243/07, Л-244-245/07, Л-482-483/07, Л-484-485/07, Л-666-667/07, Л-397-398/07, Л-802-803/07Д-814-815/07, Л-230/05;
эколого-географически и генетически отдаленной гибридизацией - сорта С-7300, С-7301, семьи С- 5344, С- 5361, HPG-1;
сложной 3 видовой гибридизацией- copra «Султон», «Жаркурган», С-7276, С-7277, а также ряд линии хлопчатника;
8. На основе использования отдаленной внутри- и межвидовой гибридизации созданы уникальные интрогрессивные гибриды, генетически обогащенные рекомбинанты, формы, линии, и на основе созданы сорта хлопчатника «Султон», «Жаркурган», С-7276, С-7277, С-7300, С-7301 с положительным сочетанием высоких показателей хозяйственно-ценных признаков. Сорт «Султон» внесен в Государственный реестр с 2011 г. за период с 2008 по 2014 годы высевался на общей площади свыше 275,5 гыс.га.
9. На основе полученных результатов рекомендованы:
применение метода конвергентной гибридизации, способствующего улучшения реккурентных родителей для улучшения хозяйственно-ценных признаков у районированных сортов средневолокнистого хлопчатника и получения положительной трансгрессивной изменчивости.
использование при конвергентных скрещиваниях сортов с высокой ОКС по признакам: по скороспелости - Ташкент-6 и С-9070; по массс-сырца одной коробочки - С-6532; по массе 1000 шт. семян - С-9070; по продуктивности -Ташкент-6, С-4911 и С-9070; по выходу волокна - С-6532; по длине волокна С-4911 и С-6532; по удельной разрывной на1рузке волокна - С-6532 и С-4911; по микронейру волокна - С-6532 и Ак-Дарья-6.
использование в качестве исходного материала в генетико-селекционных исследованиях ио хлопчатнику семьи хлопчатника КС-1/05; КС-1/08; КС-1/18; КС-1/35; КС-1/51; КС-1/77, СС-896/05; СС-896/28; СС-991/05, СС-991/09, а также линии Л-7966, Л-214/05.
образцы США BC3S!-47-8-l-17 и BC3S,-1-6-3-15, а также линия HPG-1 с уровнем (+)- госсипола свыше 95%, а также линии с высоким (90%) содержанием (+)-госсипола рекомендуются использовать в генетикоселекционных исследованиях в качестве доноров по этому признаку.
вовлечение в практическую селекцию изученных форм синтетического тетраплоида G.thurheri Tod. х G.raimondii Ulbr., сложных 4-5 видовых гибридов [(G. thurberi Tod. х G. raimondii Ulbr.) х G.arboreum С.] х G.hirsutum L. и [(FI K-28 x С-6524) х G.barbadense L., а также их бсккросс - гибридов с целью достижения широкой трансгрессивной изменчивости но хозяйственноценным признакам и создания генетически обогащенных рекомбинантов.
расширить площади районированного скороспелого copra хлопчатника «Султон» и перспективного -«Жаркурган», а также широкое испытание новых сортов С-Т211, С-7300 и С-7301.
Объекты исследования: полиномиальные, интерполяционные и сглаживающие сплайны, кубические базисные сплайны, методы и средства обработки сигналов и прогнозирования аномалий, используемых в геофизике и железнодорожных системах.
Цель работы: исследование методов и разработка алгоритмов и программного комплекса моделирования процессов обработки и восстановления сигналов на основе сплайн - функций.
Me i оды исследования: теория функционального анализа, обобщенные спектральные методы, теория рядов и матриц, теория сплайн функций и моделирования, теория параллельных вычислительных процессов и численные методы решения линейных уравнений.
Пол\ченные резудыа1ы и их новизна: предложены методы и эффективные алгоритмы вычисления коэффициентов восстановления сигналов на основе одномерных и многомерных сплайнов; разработаны алгоритмы и прщраммный комплекс для моделирования процессов обработки сигналов методами сплайн - функций с применением цифровых процессоров сигналов; предложен сплайн - метод анализа, оценки и прогнозирования эксплуатационной стойкости рельсов.
Практическая значимость: разработаны программные средства восстановления сигналов с применением цифровых сигнальных процессоров семейства Blackfin; предложена параллельная вычислительная структура на основе кубического базисного сплайна; разработан программный комплекс для моделирования процессов восстановления сигналов методами сплайн -функций.
Степень внедрения и экономическая эффективность: основные теоретические и практические результаты диссертационной работы внедрялись в государственной акционерной железнодорожной компании «Узбекистан темир йўллари». Суммарный экономический эффект составляет 26 млн. сум в год.
Облаоь применения: разработанные в диссертационной работе методы, алгоритмы и программные средства могут быть использованы в геофизике, экологии, сейсмологии и радиолокации для обработки сигналов, а также для решения задач прогнозирования стойкости рельсов железнодорожных систем.
Объект исследования: 126 больных: из них 66 - с врожденными пороками развития уха, 36 - с оттопыренностью ушных раковин, 24 - с травматическими повреждениями ушной раковины.
Цель исследования: Совершенствование методов реконструктивнопластических операций при врожденных пороках развития уха и травматических повреждениях ушной раковины.
Методы исследования: рентгенография сосцевидных отростков; компьютерная томограмма; аккумстрия; аудиометрия; антропометрические исследования; генетическое исследование; исследование психо-эмоциональных состояний.
Полученные результаты и их новизна: разработан и внедрен в клиническую практику новый способ пластики наружного слухового прохода при помощи двух кожных лоскутов на питающих ножках, обеспечивающий полное восстановление его выстилки и исключающий послеоперационные осложнения (получена приоритетная справка 1ЛР 2003 1011). Модифицировании методы коррекции ушной раковины при ее оттопыренности, формирующих рельефную структуру и исключающие ношение фиксирующих повязок. Разработанны способы восстановления завитка и мочки ушной раковины при изолированных и комбинированных посттравматических дефектах, что позволяет получить удовлетворительный анатомо-эстетический результат (получена приоритетная справка 1АР 2003 1010).
Практическая значимость работы: разработанные способы пластики наружного слухового прохода и ушной раковины обеспечат получение стойкого клинического эффекта, улучшат условия эпителизацни и предупредят возникновение рубцовых облитераций, обеспечат хороший анатомо-функциональный эффект, что имеет большое эстетическое значение.
Степень внедрения: результаты внедрены в работу ЛОР-клиники 11 ТашГосМИ.
Область применения: отоларингология.
Цель работы: Исследование и разработка эффективных методов
контроля и диагностики элементов систем передачи данных.
Методы исследования: При решении поставленных задач использовались аналитические и программные методы исследования, включая разработанные модели и методики с последующей обработкой и анализом полученных результатов. Аналитические методы базировались на теории вероятностей, теории графов, теории надежности, теории алгебры
логики, методах машинного моделирования.
Полученные результаты и их новизна: Каскадная модель источника ошибок дискретного канала и стратегия диагностики и восстановления работоспособности элементов СПД. Математическая модель средств встроенного контроля элементов СПД без и с самоконтролем и оценка величины их эффективного объема. Методики оценки достоверности контроля и расчета эталонных сигнатур. Алгоритмы поиска неисправностей, при использовании ст натурного анализа, минимизирующие время поиска. Имитационная модель для оценки достоверности методов компактного тестирования и формирования эталонных сигнатур.
Практическая значимость: Разработанные методики, алгоритмы и программы рекомендованы для практического использования при разработке контрольно-диагностического обеспечение на стадии эксплуатации элементов СПД.
Степень внедрения и экономическая эффективность: Результаты диссертационной работы внедрены в АК «Узбектелеком». Теоретические и практические результаты работы используются в учебном процессе ТУИТ по направлению образования «Телекоммуникации» и специализации 5А5222205 - «Сети связи и системы управления».
Область применения: Предложенные методики, алгоритмы и программы могут найти широкое применение при эксплуатации систем передачи данных, при разработке конгрольно-диагностического обеспечения цифровых систем и устройств телекоммуникационного оборудования.
Предлагаемая вниманию читателей монография посвящена изложению результатов анализа современной литературы по проблемам послеоперационного обезболивания и обобщению результатов собственного клинического опыта применения различных медикаментозных методов аналгезии, регионарных блокад и методов рефлексотерапии. Актуальность данной монографии определяется сохраняющейся высокой частотой неадекватности послеоперационного обезболивания (до 50%, Verlaecki M., 1997). В специальной литературе, как в отечественной, так и в зарубежной, проблема боли у детей до сих пор освещается крайне скудно. О болевом синдроме и лечении боли у детей лишь вскользь упоминается в ведущих руководствах по лечению неотложных состояний у детей. Нерешенной проблемой в педиатрической анестезиологии и реаниматологии остается объективная оценка степени выраженности боли и способов послеоперационного обезболивания. В монографии приводится краткий экскурс в нейрофизиологию боли, представлены современные теории и концепции по вопросам формирования болевых ощущений и особенностям отражения ноцицептивных раздражений в ЦНС. Представлены анатомо-физиологические особенности детского организма, клиническая фармакология различных анальгезирующих средств, а также затронуты вопросы инфузионной терапии и парентерального питания в раннем послеоперационном периоде.
Знакомясь с материалом монографии, читатель, отметит фундаментальность подхода автора к решению поставленных задач, а высокий уровень обеспечения клинических фрагментов работы, при которых были использованы современные методы регистрации, анализа и обработки получаемой информации, являются основанием для них формулировать обстоятельные выводы. Сравнивая различные медикаментозные способы аналгезии с методами рефлексотерапии, регионарными блокадами на основании клинической характеристики, влияния на основные жизненно важные функции организма, автор приводит показания и противопоказания к их применению в зависимости от возраста пациента, травматичности и продолжительности оперативного вмешательства, степени выраженности послеоперационного болевого синдрома. Автор приводит клинические случаи, подчеркивающие важность проблемы и заостряющие внимание на ключевых моментах, приведенных в главах.
Монография, с нашей точки зрения, найдет широкий круг заинтересованного читателя.