The object of research, development or design (in Russian) : Механические и химические свойства роговицы с использованием гибридной Бриллюэн-Рамановской спектроскопии.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Гибридті Бриллуен-Раман спектроскопиясын қолдану арқылы қасаң қабықтың механикалық және химиялық қасиеттері.

Aim of work (in Russian) : Цель проекта – разработать и применить гибридный метод спектроскопии Бриллюэна-Раман для характеристики анизотропии роговицы и применить автоматизированный алгоритм для количественной оценки и анализа вязкоупругости и химических свойств роговицы.

Aim of work (in Kazakh) : Жобаның мақсаты – мүйізді қабықтың анизотропиясын сипаттау және қасаң қабықтың тұтқыр серпімділігі мен химиялық қасиеттерін сандық бағалау және талдау үшін автоматтандырылған алгоритмді қолдану үшін гибридті Бриллуен-Раман спектроскопия әдісін әзірлеу және қолдану.

Методы исследования (на русском) : Методы исследования – спектроскопия рассеяния света Бриллюэна и спектроскопия Рамана использовались для оценки механических и химических свойств тканей роговицы. Анализ данных включал алгоритмы машинного обучения для кластеризации и классификации, статистический анализ данных и анализ спектральных моментов для быстрой обработки больших наборов данных. В исследовании также применялись тандемный многопроходной интерферометр Фабри-Перо и конфокальная микроскопия для визуализации анизотропии роговицы с высоким разрешением.

Методы исследования (на казахском) : Зерттеу әдістері – Мүйіз қабық тінінің механикалық және химиялық қасиеттерін бағалау үшін Бриллуеннің жарық шашырау спектроскопиясы және Раман спектроскопиясы қолданылды. Деректерді талдау кластерлеу және жіктеу үшін машиналық оқыту алгоритмдерін, статистикалық деректерді талдауды және үлкен деректер жиынын жылдам өңдеу үшін спектрлік сәтті талдауды қамтиды. Зерттеу сонымен қатар жоғары ажыратымдылықта мүйізді қабықтың анизотропиясын визуализациялау үшін тандемді мультипассты Fabry-Perot интерферометрін және конфокальды микроскопты пайдаланды.

Obtained results and novelty (in Russian) : Для характеристики роговицы был разработан и успешно применен гибридный метод спектроскопии Бриллюэна-Раман, позволяющий одновременно измерять механические (вязкоупругость) и химические (молекулярная структура) свойства. Создан автоматизированный алгоритм машинного обучения для обработки наборов данных Бриллюэна-Раман, значительно улучшивший обнаружение и количественную оценку анизотропии роговицы. Исследование продемонстрировало эффективность этого метода для обнаружения механической анизотропии как в здоровой, так и в патологической роговице, что дало возможность лучше понять такие заболевания роговицы, как кератоконус, а также эффекты перекрестного сшивания роговицы.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Механикалық (тұтқыр серпімділік) және химиялық (молекулалық құрылым) қасиеттерді бір уақытта өлшеуге мүмкіндік беретін, қасаң қабықты сипаттау үшін гибридті Brillouin-Raman спектроскопиялық әдістемесі әзірленді және сәтті қолданылды. Бриллоуин-Раман деректер жиынын өңдеу үшін машиналық оқытудың автоматтандырылған алгоритмі жасалды, бұл мүйізді қабықтың анизотропиясын анықтау мен сандық бағалауды айтарлықтай жақсартады. Зерттеу сау және патологиялық қасаң қабықтардағы механикалық анизотропияны анықтауға арналған бұл әдістің тиімділігін көрсетті, кератоконус сияқты мүйізді қабық ауруларын, сондай-ақ мүйізді қабықтың көлденең байланысының әсерін жақсырақ түсінуге мүмкіндік берді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Система TFPI продемонстрировала самые надежные измерения при времени сбора данных от 2 до 3 секунд, что, хотя и заметно быстрее, чем у старых систем, требовало нескольких минут для завершения полной последовательности из 50 итераций. Сила этой системы заключается в ее способности точно настраивать спектральное разрешение обратно пропорционально точности (1/F) резонатора Фабри-Перо, что позволяет настраивать параметры специально под образец и ситуационные потребности. Напротив, спектрометр на основе VIPA 532 нм работал со значительно более низкой мощностью лазера на образце, приблизительно 0,8 мВт, чтобы избежать насыщения детектора во время более длительных периодов сбора данных, превышающих 10 секунд. Этот сниженный уровень мощности, хотя и оптимальный для продолжительных сборов данных, привел к более низкому разрешению и более низкому отношению сигнал/шум (SNR) для более быстрых сборов данных менее 0,5 секунд. Факторы, влияющие на качество измерений, включают стабильность лазера и качество оптических компонентов. Эти аспекты напрямую влияют на скорость сбора данных и точность измерений Бриллюэна, зависящих от отношения сигнал/шум спектра, которое само по себе является функцией входной мощности лазера, эффективности рассеяния, пропускной способности спектрометра, чувствительности детектора, качества оптических компонентов и других факторов

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : TFPI жүйесі 2-3 секунд алу уақытымен ең сенімді өлшемдерді көрсетті, олар ескі жүйелерге қарағанда айтарлықтай жылдамырақ болғанымен, 50 итерацияның толық тізбегін аяқтау үшін бірнеше минут қажет болды. Бұл жүйенің күші оның параметрлерді үлгіге және жағдайлық қажеттіліктерге арнайы реттеуге мүмкіндік беретін Фабри-Перот қуысының дәлдігіне (1/F) кері пропорционал спектрлік ажыратымдылықты дәл баптау қабілетінде жатыр. Керісінше, VIPA 532 нм спектрометрі 10 секундтан асатын ұзағырақ алу кезеңдерінде детектордың қанығуын болдырмау үшін үлгі лазерінің айтарлықтай төмен қуатымен, шамамен 0,8 мВт жұмыс істеді. Бұл төмендетілген қуат деңгейі ұзақ деректерді алу үшін оңтайлы болғанымен, 0,5 секундтан азырақ деректерді жылдамырақ алу үшін ажыратымдылықтың төмендеуіне және сигнал-шуыл қатынасының (SNR) төмендеуіне әкелді. Өлшеу сапасына әсер ететін факторларға лазердің тұрақтылығы мен оптикалық компоненттердің сапасы жатады. Бұл аспектілер лазердің кіріс қуатына, шашырау тиімділігіне, спектрометрдің өткізу қабілетіне, детектор сезімталдығына, оптикалық компоненттердің сапасына байланысты спектрдің сигнал-шу қатынасына байланысты Брилуен өлшемдерінің деректерді алу жылдамдығы мен дәлдігіне тікелей әсер етеді. және басқа факторлар

Level of implementation (in Russian) : Не внедрено

Level of implementation (in Kazakh) : Енгізілмеген

Efficiency (in Russian) : Эффективность разработанного проекта гибридной Бриллюэн-Рамановской спектроскопии проявляется в инновационности метода, позволяющего одновременно анализировать вязкоупругие и химические свойства роговицы. Применение автоматизированного алгоритма для анализа мультипиковых спектральных данных ускоряет точность процесса диагностики. Предварительные результаты подтверждают высокую точность метода в определении вязкоупругости роговицы, что обещает новые возможности для ранней диагностики заболеваний, таких как кератоконус.

Efficiency (in Kazakh) : Дайындалған гибридті Брилюэн Раман спектроскопиялық жобасының тиімділігі қасаң қабықтың тұтқыр серпімді және химиялық қасиеттерін бір мезгілде талдауға мүмкіндік беретін әдістің жаңашылдығынан көрінеді. Көп шыңды спектрлік деректерді талдау үшін автоматтандырылған алгоритмді пайдалану диагностикалық процестің дәлдігін жылдамдатады. Алдын ала нәтижелер кератоконус сияқты ауруларды ерте диагностикалау үшін жаңа мүмкіндіктерді уәде ететін мүйізді қабықтың тұтқыр серпімділігін анықтаудағы әдістің жоғары дәлдігін растайды.

Field of application (in Russian) : офтальмология, биомеханика глаза, клиническая диагностика, научные исследования в области биомеханики и спектроскопии.

Field of application (in Kazakh) : офтальмология, көз биомеханикасы, клиникалық диагностика, биомеханика және спектроскопия саласындағы ғылыми зерттеулер.