Спосіб поляризаційного картографування у діагностиці та диференціації патологічного стану ендометрія у жінок з лейміомою матки

Спосіб поляризаційного картографування у діагностиці та диференціації патологічного стану ендометрія у жінок з лейміомою матки, що включає зондування поляризованим лазерним пучком гістологічного зрізу біологічної тканини, проектування лазерного зображення у площину цифрової камери крізь поляризаційний фільтр, що обертається, вимірювання координатних розподілів різнополяризованих складових інтенсивності, який відрізняється тим, що об'єкт зондують лінійно 3 Ushenko, "Polarization structure of laser scattering fields", Optical Engineering, vol. 34(4), pp. 10881093,1995], при якому розподіл поляризаційних параметрів поля лазерного випромінювання, розсіяного мережею двопроменезаломлюючих оптично одновісних кристалів визначається шляхом порядкового аналізу гістограм випадкових значень еліптичності поляризації. Недоліками найближчого аналога є низька точність вимірювання обумовлена ефектом просторово-частотної фільтрації - втрата високих частот у далекій зоні дифракції, а також те, що відбувається діагностика раку на пізніх етапах зміни морфологічної структури біологічних тканин, що значно гальмує ефективність лікування та призводить до залучення додаткових коштів. В основу корисної моделі поставлено задачу створення способу поляризаційного картографування у діагностиці та диференціації патологічного стану ендометрія у жінок з лейміомою матки, в якому за рахунок зондування поляризованим лазерним пучком гістологічного зрізу біологічної тканини, проектування лазерного зображення у площину цифрової камери крізь поляризаційний фільтр, що обертається, вимірюванні координатних розподілів різнополяризованих складових інтенсивності досягається розширення функціональних можливостей діагностики та диференціації патологічного стану ендометрія у жінок з лейміомою матки. Поставлена задача вирішується тим, що у способі поляризаційного картографування полікристалічних мереж оптико-анізотропних шарів об'єкт зондують лінійно поляризованим з азимутом 0  0 лазерним пучком, за допомогою мікрооб'єктива, кутова апертура якого узгоджена із індикатрисою розсіяння лазерного пучка, формують зображення оптико-анізотропного шару в площині цифрової світлочутливої камери, вимірюють зміни координатних розподілів інтенсивності лазерного зображення шару ендометрія шляхом обертання площини пропускання поляризатора-аналізатора в межах від 0° до 180°, визначають для кожного пікселя екстремальні рівні зміни інтенсивності, на основі чого обчислюють локальні величини еліптичності поляризації, одержують поляризаційні карти лазерного зображення ендометрія, обчислюють статистичні моменти 1-го - 4-го порядків, за величинами яких судять про патологічний стан ендометрія у жінок з лейміомою матки. Спільними ознаками найближчого аналога та рішення, що заявляється, є використання лазерного випромінювання та вимірювання координатних розподілів еліптичності поляризації для визначення поляризаційних карт лазерного випромінювання, перетвореного анізотропним шаром. Корисна модель відрізняється від найближчого аналога тим, що використовують лазерне випромінювання 64667 4 із наступним поляризаційним аналізом просторово частотно узгоджених лазерних зображень анізотропного шару. На Фіг.1 представлено оптичну схему пристрою, де: 1 - лазер; 2 - коліматор; 3 - чвертьхвильова платівка, 4 - поляризатор, 5 - чвертьхвильова платівка, 6 - об'єкт дослідження, 7 мікрооб'єктив, 8 - чвертьхвильова платівка; 9 аналізатор; 10-CCD камера; 11 - персональний комп'ютер. На Фіг.2 представлено координатні розподіли еліптичності поляризації лазерного зображення шару ендометрія здорової людини та з високо диференційованою карциномою. Теоретичним підґрунтям для використання способу є наступні дані. Відомо [A.G. Ushenko, I.Z. Misevich, V. Istratiy, I. Bachyns'ka, A.P. Peresunko, Omar Kamal Numan, and T.G. Moiysuk, "Evolution of Statistic Moments of 2D-Distributions of Biological Liquid Crystal Net Mueller Matrix Elements in the Process of Their Birefringent Structure Changes", Advances in Optical Technologies, vol. 2010, Article ID423145, 2010], що анізотропна складова фазовонеоднорідних шарів характеризується наступним матричним оператором 1 Zj  0 0 z 22 0 z 32 0 z 42 0 z 23 z 33 z 43 0 z 24 , z 34 z 44 де  z  cos2 2  sin 2 2 cos ;  22 z 23;32  cos 2 sin 21  cos  ;   z  sin 2 2  cos2 2 cos ; (2) z ik ,     33 z 34;43   cos 2 sin ;   z 24;42   sin 2 sin ;   z 44  cos .  Тут  - напрямок оптичної осі, що визначається напрямом укладання двопроменезаломлюючої фібрили;   2 nd - фазовий зсув, який вно ситься між ортогональними складовими амплітуди лазерної хвилі довжиною  , що проходить крізь фібрилу з лінійним розміром геометричного перерізу d та показником двопроменезаломлення  n . Показано [O.V. Angelsky, A.G. Ushenko, Ye.G. Ushenko, "2-D Stokes Polarimetry of Biospeckle Tissues Images in Pre-Clinic Diagnostics of Their Pre-Cancer States", Journal of Holography and Speckle, vol. 2(1), pp. 26-33, 2005], що процеси трансформації еліптичності поляризації лазерного випромінювання анізотропними шарами визначаються наступним алгоритмом   0,5 arcsinz42 cos 20 cos 20  z43 sin 20 cos 20  z44 sin 20   pzik , , 0,0  . де 0 ,0 - азимут і еліптичність електромагнітної хвилі. (1) (3) Величина еліптичності поляризації лазерного зображення анізотропного шару визначаються в такий спосіб. Опромінюють анізотропний шар лі 5 64667 нійно поляризованим лазерним пучком світла з азимутом 0  0 . За допомогою обертання осі пропускання аналізатора  в межах = 0°-180° визначаються масиви мінімальних і максимальних  r1,rm   r1,rm      рівнів інтенсивності Imin   ;Imax    зо r ,r   r ,r  m m n n браження анізотропного шару для кожного окремого пікселя mn CCD-камери. Розраховуються координатні розподіли (поляризаційні карти) станів поляризації зображення анізотропного шару з використанням такого співвідношення  r1,rm    Ir      arctg i min . Iri max  r ,r  m n (4) Опромінювання проводилось паралельним, який формуються за допомогою коліматора 2, пуч4 ком (=10 мкм) напівпровідникового лазера   0.64мкм 1. За допомогою поляризаційного освітлювача (чвертьхвильові пластинки 3,5 і поляризатор 4) формувався лінійно поляризований пучок з азимутом 0°. Зображення анізотропного шару 6 проектувалися за допомогою мікрооб'єктива 7 в площину світлочутливої площадки m  n  800pix  600pix CCD камери 10. Поляризаційні розподіли обчислювалися за допомогою персонального комп'ютера 11. На Фіг.2 зображені координатні ((а), (б)) і статистичні ((в), (г)) розподіли еліптичності поляризації лазерного зображення шару ендометрія здорової людини ((а), (в)) і з високодиференційованою аденокарциномою ((б), (г)). 6 Таблиця 3.1 Статистичні моменти 1-го - 4-го порядків Qk 1;2;3;4 розподілів еліптичності поляризації лазерних зображень ендометрія різного стану Норма рак Qk 1 0,67±0,012 0,61±0,11 Qk  2 0,21±0,043 0,27±0,096 Qk  3 1,48±0,24 5,15±0,96 Qk  4 1,13±0,21 4,29±0,83 Qk 1;2;3;4 Визначено наступні відмінності: • Qk  3 - збільшення у 3,7 раза; • Qk  4 - збільшення у 3,85 раза. Технічний результат забезпечує нова сукупність дій, яка складає запропонований спосіб і пристрій для його реалізації, що призводить до розширення функціональних можливостей діагностики і диференціації передракових процесів та раку ендометрія у жінок з лейміомою матки шляхом поляризаційного картографування лазерних зображень двопроменезаломлюючої мережі анізотропних шарів. При цьому вперше використано поляризоване лазерне випромінювання та проведення моніторингу змін статистичних моментів 1-го - 4-го порядків, які характеризують координатні розподіли інтенсивності поляризаційно відфільтрованих лазерних зображень шарів ендометрія різного патологічного стану. 7 Комп’ютерна верстка А. Рябко 64667 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601