Спосіб лазерної поляриметричної доклінічної діагностики дегенеративно-дистрофічних змін кісткової тканини

Спосіб лазерної поляриметричної доклінічної діагностики дегенеративно-дистрофічних змін кісткової тканини, що включає освітлення взірця монохроматичним світлом, проектування об'єктного поля в площину зображення, сканування польовою діафрагмою, визначення величини кута дифракції, за якою судять про середній розмір впорядкованих елементів текстури взірця, Винахід відноситься до медицини, оптики розсіюючих середовищ, біофізики і може бути використаний у безконтактній неруйнівній діагностиці текстури кісткової тканини, що актуально при ОЦІНЦІ МІЦНОСТНИХ характеристик кісток, а також в раньому клінічному визначенні проявів остеопорозу Прототипом запропонованого способу є безконтактний оптичний метод діагностики текстури бютканин, який заснований на дифракційному аналізі мікроскопічного зображення ГІСТОЛОГІЧНИХ зрізів [1] Тут за величиною кута першого дифракційного максимума визначають середній розмір орієнтованих структур бютканини Недоліком способу є низька точність вимірювання кута дифракції, а також неможливість його застосування до статистичних світлорозсіюючих текстурованих тканин, де має місце як розподіл волокон за розмірами, так і за напрямками орієнтації Задачею винаходу є доклінічна діагностика дегенеративно-дистрофічних змін кісткової тканини шляхом розширення функціональних можливостей при визначенні ступеня впорядкованності мінералізованих волокон із статистичним розкидом поперечних розмірів при одночасовому підвищені точ ДОКЛІНІЧНОІ ДІАГНОСТИКИ видається під відповідальність власника патенту ДЕГЕНЕРАТИВНО який відрізняється тим, що використовують висококогерентне випромінювання, розміщують взірець між СПІВВІСНО орієнтованими поляризатором і аналізатором, послідовно орієнтують текстуру взірця компланарно (Н) та ортогонально (V) їх осям пропускання, проектують когерентні мікрозображення взірця кісткової тканини в площину вимірювань, вимірюють для кожної орієнтації текстури взірця рівні інтенсивності когерентного об'єктного сигналу (Інн, Ivv, ВІДПОВІДНО), сканують поле за кутами в площині розсіяння, визначають кут розсіяння © т а х , при якому відношення ортогональних за орієнтаціями текстури когерентних об'єктних сигналів приймає екстремальне значення, за яким судять про середньостатистичний розмір та ступінь впорядкованості мінералізованих волокон кісткової тканини ності вимірювань Задача розв'язується за схемою, згідно якої використовують в и со ко ко ге ренти є випромінювання, розміщують взірець між СПІВВІСНО орієнтованими поляризатором і аналізатором, послідовно орієнтують текстуру взірця компланарно (Н) та ортогонально (V) їх осям пропускання, проектують когерентні мікрозображення взірця кісткової тканини в площину вимірювань, вимірюють для кожної орієнтації текстури взірця рівні інтенсивності когерентного об'єктного сигналу (Інн, Ivv ВІДПОВІДНО), сканують поле за кутами в площині розсіяння, визначають Кут РОЗСІЯННЯ ©max, При ЯКОМу ВІДНОШЄНня ортогональних за орієнтаціями текстури когерентних об'єктних сигналів приймає екстремальне значення, за якими судять про середньостатистичний розмір та ступінь впорядкованості мінералізованих волокон кісткової тканини ВІДПОВІДНІСТЬ критерію "новизна" пропонуємому способу забезпечує використання висококогерентного випромінювання, розміщення взірця між СПІВВІСНО орієнтованими поляризатором і аналізатором, послідовна орієнтація текстури взірця компланарно (Н) та ортогонально (V) їх осям пропус 00 о 49708 кання, проектування когерентних мікрозображень взірця кісткової тканини в площину вимірювань, вимірювання для кожної орієнтації текстури взірця рівнів інтенсивності когерентного об'єктного сигналу (Інн, Ivv, ВІДПОВІДНО), сканування поля за кутами в площині розсіяння, визначення кута розсіяння ©max, при якому відношення ортогональних за орієнтаціями текстури когерентних об'єктних сигналів приймає екстремальне значення, за якими судять про середньостатистичний розмір та ступінь впорядкованості мінералізованих волокон кісткової тканини Неочевидність розв'язку даної задачі випливає з того, що ні в одному із розглянутих нами аналогів запропонованого способу не зустрічається проектування когерентних мікрозображень взірця кісткової тканини в площину вимірювань, вимірювання для кожної орієнтації текстури взірця рівнів інтенсивності когерентного об'єктного сигналу (Інн, Ivv ВІДПОВІДНО), сканування поля за кутами в площині розсіяння, визначення кута розсіяння 0 т а х, при якому відношення ортогональних за орієнтаціями текстури когерентних об'єктних сигналів приймає екстремальне значення, за якими судять про середньостатистичний розмір та ступень впорядкованості мінералізованих волокон кісткової тканини "Винахідницький рівень" пропонуємого способу забезпечується новою сукупністю дій, яка веде до розширення функціональних можливостей та підвищення точності визначення середньостатистичного розміру мінералізованих пучків кісткової тканини та ступеня їх впорядкованості Розглянемо основні теоретичні обгрунтування способа Шар текстурованої кісткової тканини можна схематично уявити, як квазіперюдичну дифракційну гратку статистичного характеру При проходженні когерентного поляризованого випромінювання крізь таку бюструктуру мають місце наступні ефекти дифракція когерентного випромінювання на квазівпорядкованих в площині взірця волокнах і формування дифракційних картин у вигляді системи локалізованих в просторі світлорозсіяння дифракційних максимумів, світлорозсіяння на оптичних неоднорідностях в товщі кісткової тканини і формування спекл картини, поляризаційно-інтерференційного додавання амплітуд об'єктного поля лазерного випромінювання з наступним формуванням статистичної спекл-дифракційної структури Отже, якщо бютканина являє собою текстуровану структуру, то на фоні завад світлорозсіяння можна дифрактометричним чином виділити кут дифракції, який відповідає середньостатистичному розміру мінералізованих пучків кісткової тканини за наступним співвідношенням (1) де А - довжина хвилі лазерного випромінювання, 1 - розмір мінералізованого волокна, Ті - функція розподілу волокон текстурованої тканини за розмірами Використання поляризованого, зондуючого взірець випромінювання, дозволяє одержати інформацію і про ступінь статистичної впорядкованості мінералізованих волокон текстури [2] 1-1 *" І -І ї Тут І - ступінь впорядкованості мінералізованих волокон кісткової тканини, яка відповідає статистичне переважній орієнтації текстури взірця Запропонований спосіб пояснюється блоксхемою на фіг 1 Вона вміщує наступні блокиоператори, розміщені у функціональній ПОСЛІДОВНОСТІ випромінювальний блок 1, поляризаційний блок 2, об'єктний блок 3, блок поляризаційнокутового аналізу 4, вимірювальний блок 5 На фіг 2 наведена схема пристрою, який реалізує запропонований спосіб Пристрій (фіг 2) вміщує наступні елементи джерело випоромінювання 1, коліматор 2, чвертьхвильова пластинка З, поляризатор 4, об'єкт 5, гоніометричний механізм 6, проективний об'єктив 7, аналізатор 8, польова діафрагма 9, фотоелектроний помножувач 10 Пристрій працює наступним чином На вхід пристрою поступає випромінювання одномодового лазера ЛГН-222 (джерело випромінювання 1) Коліматор 2, який складається з двох об'єктивів та діафрагми між ними, формує паралельний пучок, який проходить крізь чвертьхвильову пластинку З, що формує циркулярне поляризовану хвилю, з якої аналізатор 4 виділяє плоскополяризований хвильовий фронт, який опромінює взірець кісткової тканини 5, текстура якої послідовно орієнтується колінеарне та ортогонально площині поляризації опромінюючого пучка і формуються ВІДПОВІДНІ когерентні зображення, які проектуються об'єктивом 7 крізь аналізатор 8 в площину польової діафрагми 9, яка гоніометричне сканує когерентні зображення кісткової тканини, забезпечуючи реєстрацію рівнів інтенсивності поляризованих когерентних об'єктних сигналів Таким чином, накопичується масив даних Інн, Ivv та Gmax, які однозначно пов'язані із середньостатистичним розміром мінералізованих волокон кісткової тканин та ступенем їх впорядкованості Таблиця №1 Середньостатистичний розмір та ступень впорядкованності волокон кісткової тканини За результатами За даними способу, Параметри літератури що пропонується величини величини Середньостатистичний 123 ± 123± 12мкм розмір 0,5мкм Ступень впорядкован25° ±1° 25° ± 5' НОСТІ При використанні даного способу реалізується доклінічна діагностика дегенеративнодистрофічних змін кісткової тканини шляхом розширення функціональних можливостей, які поля 49708 гають в одночасному вимірюванні середньостатистичного розміру мінералізованих волокон текстури кісткової тканини та ступеня їх впорядкованості, при цьому точність вимірювання на 1 - 2 порядки вища ніж у прототипі 6 ЛІТЕРАТУРА 1 В Байер Биофизика - Изд ИЛ М 1982 с 418 2 Подкамень Л И , Гуминецкий С Г Матрица преобразования светового пучка, прошедшего слой ориентированых рассеивающих частиц Опт и спектр 1982, 53,№ 6 С 1053-1058 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71