Спосіб кореляційно-фазової діагностики і прогнозування перебігу хронічного некалькульозного холециститу на тлі цукрового діабету 2 типу

Спосіб кореляційно-фазової діагностики і прогнозування перебігу хронічного некалькульозного холециститу на тлі цукрового діабету 2 типу, що включає дослідження за фазовим картографуванням зразка біологічної рідини людини шляхом оцінки змін автокореляційних функцій розподілів фа 3 60624 Proc. SPIE. - 2007. - Vol. 6635, - p. 1-6], заснований на аналізі автокореляційних функцій розподілу фаз лазерного зображення біологічних шарів. Недоліком способу є неможливість дослідження екстремальних фазових проявів оптикоанізотропних структур біологічного шару. Прототипом корисної моделі є спосіб діагностики запальних процесів за оцінкою статистичної структури автокореляційних функцій поляризаційних зображень біологічних тканин людини [O.V. Angelsky, A.G. Ushenko, А.О. Angelskaya, Yu.A. Ushenko. Polarization correlometry of polarization singularities of biological tissues object fields // Proc. SPIE. - 2007. - Vol. 6616, - p. 1-9], при якому стан захворювання визначається за діагностикою змін автокореляційних функцій фазових зсувів, які обчислюються на основі вимірювання розподілів азимутів і еліптичності поляризації лазерних зображень гістологічних зрізів біологічних тканин людини. При цьому ступінь запальних змін оцінюються шляхом обчислення півширини автокореляційних функцій розподілів фаз у лазерних зображеннях гістологічних зрізів біологічних тканин. Недоліками прототипу є те, що неможливе пряме експериментальне вимірювання фазових зсувів, які вносяться оптико-анізотропними структурами об’єкта, внаслідок чого відбувається діагностика запальних процесів на пізніх етапах, що значно гальмує ефективність лікування та призводить до залучення додаткових коштів. Нами пропонується рішення, що усуває вказані недоліки. В основу корисної моделі поставлене завдання удосконалити спосіб діагностики хронічного некалькульозного холециститу та холелітіазу за визначенням зміни автокореляційних функцій експериментально виміряних розподілів фазових зсувів у лазерних зображеннях жовчі крові людини для забезпечення розширення функціональних можливостей діагностики хронічного некалькульозного холециститу на тлі цукрового діабету 2 типу, а також у підвищенні точності вимірювання фазових зсувів між ортогональними складовими амплітуди лазерного випромінювання. Поставлене завдання вирішується тим, що у способі кореляційно-фазової діагностики хронічного некалькульозного холециститу на тлі цукрового діабету 2 типу за фазовим картографуванням зразка біологічної рідини людини шляхом оцінки змін автокореляційних функцій розподілів фазових зсувів лазерних зображень, для оцінки змін координатної структури фазових зображень проводять опромінювання паралельним циркулярно поляризованим пучком гелій-неонового лазера з довжиною хвилі 0.6328 мкм шару жовчі, проектують поляризаційні зображення за допомогою мікрооб'єктива в площину світлочутливої площадки CCD-камери крізь чвертьхвильову пластинку і визначають масив координатного розподілу інтен1 {M}  0 0 cos2 2  sin 2 2  cos  0 0 cos 2 sin 2(1  cos  ) sin 2 sin  4 сивності зображення шару жовчі для кожного окремого пікселя, за яким обчислюють автокореляційні функції розподілу екстремальних значень фазових зсувів у лазерному зображенні жовчі, на основі чого судять про наявність хронічного некалькульозного холециститу на тлі цукрового діабету 2 типу. Спільними ознаками прототипу та рішення, що заявляється, є використання змін автокореляційних функцій лазерного зображення біологічної рідини. Корисна модель відрізняється від прототипу тим, що для оцінки змін координатної структури фазових зображень проводять опромінювання паралельним циркулярно поляризованим пучком гелій - неонового лазера з довжиною хвилі 0.6328 мкм шару жовчі, проектують поляризаційні зображення за допомогою мікрооб'єктива в площину світлочутливої площадки CCD -камери крізь чвертьхвильову пластинку і визначають масив координатного розподілу інтенсивності зображення шару жовчі для кожного окремого пікселя, за яким обчислюють автокореляційні функції розподілу екстремальних значень фазових зсувів у лазерному зображенні жовчі, на основі чого судять про наявність хронічного некалькульозного холециститу на тлі цукрового діабету 2 типу. Спосіб здійснюється наступним чином. Для оцінки виникнення холелітаізу на тлі хронічного некаменевого холециститу та цукрового діабету 2 типу у людини забирають зразок жовчі. За допомогою пристрою проводять лазерне опромінення циркулярно поляризованим пучком дослідного зразку жовчі, поляризаційні зображення проектуютьза допомогою мікроб'єктива в площину світлочутливої площадки CCD-камери крізь чвертьхвильову пластинку і визначають масив координатного розподілу інтенсивності зображення шару жовчі для кожного окремого пікселя, за якими судять про автокореляційну функцію розподілу екстремальних значень фаз у зображенні жовчі. За оцінкою величини дисперсії та ексцесу таких автокореляційних функцій діагностують хронічний некалькульозний холецистит на тлі цукрового діабету 2 типу. Теоретичним підґрунтям для використання способу є наступні дані. Найбільш повно когерентні властивості світлових полів описуються у термінах фазових зсувів між ортогональними компонентами амплітуди лазерного випромінювання [Ushenko Yu. A. Statistical structure of polarizationinhomogeneous images of biotissues with different morphological structures, Ukrainian Journal of Physical Optics, 6, No. 2, 63-70, 2005]. Процеси перетворення фазових параметрів, опромінюючого біологічні об'єкти, когерентного випромінювання найбільш повно описуються за допомогою матричного оператора наступного вигляду: 0 0 cos 2 sin 2(1  cos  )  sin 2  sin  sin 2 2  sin 2 2  cos   cos 2 sin  cos 2  sin  cos  (1) 5 60624 де  - орієнтація оптичної осі анізотропних утворень;  - величина фазового зсуву, який виникає під впливом двопроменезаломлення біологічної рідини. Результуючі значення фази  лазерного пучка довжиною хвилі  , що пройшов крізь досліджувану біологічну рідину товщиною l і показником двопроменезаломлення  n , записуються у вигляді:   2 (2) (n)l При проходженні такого циркулярно поляризованого лазерного пучка крізь чверть хвильову пластинку його інтенсивність I() виявляється однозначно пов'язаною з фазовим зсувом (m n) ) для кожного пікселя (m, n) цифрової CCD – камери (3) I(m  n)  cos 2 (m  n) . На основі (3) визначається масив фазових зсувів  arccos I  11 arccos I1m   (4)  arccos I  n1 arccos Inm   Двовимірний масив (4) сканується у горизонтальному напрямку x  1 m з кроком x  1 . ,..., pix У межах кожної локальної вибірки (1pix  npix )(k 1,2,..., m) обчислювалася кількість ( N ) характеристичних значень Таким чином, визначалися залежності 6 В основу аналізу координатної структури роз( поділів NLk ) покладено метод автокореляції з ви користанням функції K L ( x )  1m lim m  NL ( x)NL ( x  x)dx m 0 (5) l Тут (x  1 ) - "крок" з яким змінюються коpix ординати x  1  m . Таким чином, за виміряними екстремальними значеннями інтенсивності I(m  n) зображення жовчі для кожного окремого пікселя (mn) CCDкамери, можна однозначно визначити автокореляційну функцію KL ( x ) та обчислити її дисперсію M2 , та ексцес M4 : M2  1 2 2 (N1  N2  ...  Nk ; 2 W (6) 1 1 4 4 4 (N1  N2  ...  Nk (7) M2 W 2 де W - повна кількість пікселів CCD-камери, яка реєструє зображення жовчі. Використання корисної моделі пояснюється наступним прикладом: нехай опромінюючий пучок є циркулярно поляризованим. В якості зразків використали зразки жовчі здорової людини та хворих хронічним некалькульозним холециститом на тлі цукрового діабету 2 типу. M4  NL ( x )  (NL(1), NL( 2),...,NL(m) ) кількості екстремаль них L – фазових зсувів у межах лазерного зображення жовчі. Статистичні моменти Норма M2 M4 0,24 ±0,027 1,36±0,16 Статистичні моменти 2-го - 4-го порядків, які характеризують розподіли автокореляційні функції розподілу кількості екстремальних значень фазових зсувів лазерних зображень таких зразків відрізняються в 2,1 - 3,2 рази. Технічний результат забезпечує нова сукупність дій, яка складає запропонований спосіб, що призводить до розширення функціональних можливостей діагностики хронічного некалькульозного Комп’ютерна верстка М. Мацело Некалькульозний холециЦукровий діабет 2 ступеня стит 0,38±0,041 0,51 ±0,064 2,45 ±0,35 4,12±0,58 холециститу на тлі цукрового діабету 2 типу людини шляхом статистичного моніторингу зміни автокореляційної структури фазових зсувів у лазерних зображеннях. При цьому вперше використано проведення статистичного моніторингу змін автокореляційних функцій розподілів кількості екстремальних значень фазових зсувів у лазерному зображенні жовчі. Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601