МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ПРИРОДНОГО МИНЕРАЛА СИЛЬВИНА В ФИЗИОТЕРАПЕВТИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЯХ ИЗ КАЛИЙНЫХ СОЛЕЙ

Полный текст

Введение Современная концепция развития здравоохранения и медицинской науки в Российской Федерации предусматривает развитие нового профилактического направления, воздействующего на функциональные резервы организма человека путем применения преимущественно немедикаментозных методов лечения, одним из которых является спелеосолетерапия. Наиболее широко используют соляные палаты, моделирующие на поверхности естественные подземные условия спелеолечебниц [1]. Основной компонент, воздействующий на пациентов в соляных сооружениях и обеспечивающий лечебный эффект, - минерал сильвин, который вместе с галитом входит в состав природного сильвинита. Площадь поверхности сильвина в данных сооружениях прямо коррелирует с эффективностью терапевтического воздействия на пациентов [2, 3]. В настоящее время для определения процентного соотношения сильвина и галита используется метод наложения сетки с минимальным делением 1 см2, выполненной на прозрачной основе. Далее подсчитывают квадратные сантиметры сетки, покрывающие сильвин. Метод трудоемок, длителен по времени выполнения и не учитывает мельчайшие вкрапления минерала сильвина. Цель настоящего исследования - разработать и оценить новый метод подсчета содержания минерала сильвина в соляных сооружениях с помощью программного обеспечения. Материалы и методы Содержание природного минерала сильвина оценивали в соляном физиотерапевтическом помещении площадью 23 м2, оборудованном четырьмя соляными панелями из природного сильвинита, общий размер - 9 м2 (патент РФ № 14626). Определение процентного соотношения сильвина и галита реализует программа с помощью цветового анализа изображения сильвинитового экрана. Для работы программы необходим цифровой снимок экрана. Соляные конструкции могут иметь квадратную, прямоугольную, трапециевидную и другие формы. Для обработки изображения экрана предварительно требуется обрезать фотографию (в частности, в программе Adobe Photoshop) и оставить на цифровом снимке изображение только сильвинитовой поверхности. Вырезанное необходимо заменить на чисто белый цвет (рис. 1). Рис. 1. Цифровое изображение соляного экрана, обработанного программой Adobe Photoshop Предложенная нами программа определения процентного соотношения минералов написана на языке C# в среде Microsoft Visual Studio 2010. Она попиксельно обрабатывает снимок экрана и в зависимости от цвета пикселя относит его либо к группе белых солей (галит), либо к группе красных солей (сильвин). Цвет пикселя по модели RGB состоит из трех компонент: зеленой, синей и красной. Пиксель относится к группе красных солей, если компонента красного цвета преобладает над компонентами зеленого и синего цветов больше, чем на 20 единиц, и все компоненты цвета, т.е. синяя, зеленая и красная, превышают 100 единиц. Если компоненты цвета меньше 100 единиц, то цвет близок к черному. Данные значения были выбраны в соответствии с таблицей цветов RGB. Пиксель, не относящийся к красной группе, автоматически вносится программой в группу галита. В связи с тем что фотография была заранее обработана и вырезанная часть заменена на чисто белый цвет, пиксели с компонентами (255, 255, 255) необходимо исключить, так как в природе не существует чисто белого цвета. Далее программа проводит расчет процентного содержания сильвина в сильвините. Результаты и их обсуждение На рис. 2 представлено процентное содержание сильвина, полученное с помощью анализа цифровых изображений с камеры, имеющей разрешающую способность 12 мегапикселей, 8 мегапикселей и по методу наложения сетки. 6.tif Рис. 2. Содержание минерала сильвина в соляных экранах, полученное с помощью разных методов, % Результаты измерений по методу наложения сетки и полученные компьютерной программой имели незначительное отличие по количеству сильвина, свидетельствуя о правильности примененного метода, определяющего даже мельчайшие вкрапления сильвина в сильвинитовых экранах. Исследовано влияние качества цифрового изображения на выявление программой процентного соотношения сильвина и галита (табл. 1). Как следует из табл. 1, существует незначительная зависимость процентного соотношения минералов от разрешающей способности фотокамеры. Более высокое качество цифрового изображения позволяет получить наиболее точные данные. Таблица 1 Содержание сильвина и галита в соляных экранах, % Объект Разрешение фотокамеры 12 Мп 8 Мп сильвин галит сильвин галит Экраны слева 29,51 70,49 32,53 67,47 Экраны справа 34,57 65,43 33,03 66,97 Общее по экранам 32,02 67,98 32,78 67,22 Таблица 2 Процентное содержание минерала сильвина при анализе разных частей снимка Часть снимка При цифровом разрешении 12 Мп При цифровом разрешении 8 Мп По методу наложения сетки ¼ левая нижняя 59,9 59,22 54,5 ¼ правая нижняя ¼ левая верхняя ¼ правая верхняя Правый квадратный экран целиком 58,86 60,62 Изучалась сходимость метода путем сопоставления процентного содержания сильвина, полученного по целому снимку и при делении этого же снимка на четыре равные части (табл. 2). Расхождения между процентным содержанием сильвина по четырем равным частям снимка и в целом по снимку составили 1 %, при использовании метода наложения сетки - 5 %. Полученные данные свидетельствовали о высоком качестве анализа цифрового изображения экрана с помощью разработанной компьютерной программы. Выводы Разработанный метод определения содержания природного минерала сильвина в физиотерапевтических сооружениях из калийных солей является менее затратным по времени выполнения и более точным в сравнении с методом наложения сетки. Он может успешно применяться для оценки лечебных свойств эксплуатируемых сооружений. Предложенный метод подсчета площади сильвина с помощью программного обеспечения позволяет прогнозировать терапевтическую эффективность соляных сооружений на стадии проектирования.

Об авторах

Л В Кириченко

Пермский государственный медицинский университет им. академика Е. А. Вагнера

Email: lkv-7@yandex.ru
доктор медицинских наук, доцент кафедры коммунальной гигиены и гигиены труда

В Г Баранников

Пермский государственный медицинский университет им. академика Е. А. Вагнера

заведующий кафедрой коммунальной гигиены и гигиены труда, доктор медицинских наук, профессор

С В Русаков

Пермский государственный национальный исследовательский университет

заведующий кафедрой прикладной математики и информатики, доктор физико-математических наук, профессор

О Л Русакова

Пермский государственный национальный исследовательский университет

доцент кафедры прикладной математики и информатики, кандидат физико-математических наук

Д Н Сафонова

Пермский государственный национальный исследовательский университет

студент-магистрант, бакалавр прикладной математики и информатики

С А Варанкина

Пермский государственный медицинский университет им. академика Е. А. Вагнера

старший лаборант кафедры коммунальной гигиены и гигиены труда

В П Хохрякова

Пермский государственный медицинский университет им. академика Е. А. Вагнера

аспирант кафедры коммунальной гигиены и гигиены труда

С В Дементьев

ООО НПК «Лечебный климат», г. Чайковский

директор

Список литературы

Дополнительные файлы