Спосіб діагностики станів тканини простати за допомогою аналізу лазерних мюллер-матричних зображень

Реферат: Спосіб діагностики станів тканини простати за допомогою аналізу лазерних мюллер-матричних зображень шляхом проведення статистичного аналізу лазерних мюллер-матричних зображень біологічних тканин, тобто визначення статистичних моментів 1-4 порядків. Додатково проводять крос-кореляційний аналіз лазерних мюллер-матричних зображень тканини простати, тобто визначають коефіцієнт асиметрії кореляційного контуру таких зображень; при значеннях статистичних моментів: 1-го порядку менше 0,61±0,073; 2-го порядку - більше 0,3±0,045; 3-го порядку - менше 0,3±0,045; 4-го порядку - більше 6,1±0,73 вказують на патологічний стан тканини простати та при значенні коефіцієнта асиметрії кореляційного контуру менше 0,18±0,023 діагностують патологічний стан тканини простати. UA 109152 U (12) UA 109152 U UA 109152 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до галузі медицини, а саме до морфології, і може бути використана при діагностиці нормальних та патологічних станів біологічних тканин. Відомий метод статистичного аналізу, як основний аналітичний інструмент оцінювання поляризаційно-неоднорідної структури мап лазерних мюллер-матричних зображень кристалітних мереж. Такий підхід дозволяє діагностувати нормальні та патологічні стани біологічних тканин та рідин за допомогою визначення статистичних моментів - одноточковий аналіз. Разом з тим для підвищення ефективності такої діагностики актуальною є розробка нових комплексних підходів - одноточкових та двоточкових - до аналізу мюллер-матричних зображень біологічних тканин. Прототипом корисної моделі є спосіб диференціації станів біологічних тканин за допомогою статистичного аналізу їх поляризаційно-неоднорідних лазерних мюллер-матричних зображень (Statistical Structure of Polarization-Inhomogeneous Images of Biotissues with Different Morphological Structures /Yu. A. Ushenko //Ukr. J. Phys. Optics. - 2005. - 6, № 2. - С. 63-70), в якому проводять статистичний аналіз фазових властивостей двопроменевозаломлюючих мереж біологічних кристалів, що складаються з оптично тонких шарів. В рамках статистичного підходу визначають статистичні моменти 1-4 порядків, які характеризують координати розподілу для фазових зсувів між ортогональними компонентами амплітуд, властивих лазерному випромінюванню, яке перетворюється шарами біологічних тканин людини з різними патологіями. Недоліком прототипу-способу є те, що для діагностики станів тканини простати недостатнім є використання тільки статистичного (одноточкового) аналізу їхніх лазерних мюллер-матричних зображень; не враховується коефіцієнт асиметрії кореляційного контуру мюллер-матричного зображення біологічного шару - доточковий аналіз; не визначені конкретні значення статистичних моментів 1-4 порядків для діагностики патологічних станів тканини простати. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалити спосіб діагностики станів тканини простати за допомогою аналізу лазерних мюллер-матричних зображень шляхом додаткового до статистичного аналізу проведення крос-кореляційного аналізу лазерних мюллер-матричних зображень тканини простати; визначення значень статистичних моментів 14 порядків та коефіцієнта асиметрії кореляційного контуру для діагностики патологічних станів тканини простати. Поставлена задача вирішується шляхом проведення статистичного аналізу лазерних мюллер-матричних зображень біологічних тканин, тобто визначення статистичних моментів 1-4 порядків, згідно з корисною моделлю, додатково проводять крос-кореляційний аналіз лазерних мюллер-матричних зображень тканини простати, тобто визначення коефіцієнта асиметрії кореляційного контуру лазерного мюллер-матричного зображення біологічного шару тканини простати; визначення значень статистичних моментів 1-4 порядків та коефіцієнта асиметрії кореляційного контуру для діагностики патологічних станів тканини простати. Визначення термінів, які використовуються при описі корисної моделі: поляризаційнонеоднорідні структури, координатно-неоднорідні розподіли, статистичний аналіз, статистичні моменти 1-4 порядків, крос-кореляційний аналіз, коефіцієнт асиметрії кореляційного контуру, тканина простати. Теоретичні передумови здійснення способу, що заявляється. Застосування комплексного - статистичного (одноточкового), та крос-кореляційного (двоточкового) аналізу лазерних мюллер-матричних зображень і полів лазерного випромінювання, перетвореного мережами біологічних кристалів, зумовлює диференціацію структури планарних мереж біологічних тканин простати з різними патологіями, що в свою чергу розширює функціональні можливості діагностики оптичної анізотропії таких біологічних тканин. Було досліджено 30 зразків (оптично тонкі гістологічні зрізи тканини простати), з яких 15 у нормі та 15 патологічно змінених зразків. Було проведено статистичне дослідження. Кількісно відмітності між нормальним та патологічним станами тканини простати наведені у наступній таблиці 1. 1 UA 109152 U Таблиця 1 Статистичні моменти 1-4 порядків лазерних мюллер-матричних зображень тканини простати у нормі та патології Zі=1,2,3,4 Z1 Z2 Z3 Z4 Тканина простати Норма (15 зразків) Патологія (15 зразків) 0,9±0,09 0,61±0,073 0,23±0,032 0,3±0,045 2,6±0,38 18,9±1,91 4,2±0,57 6,1±0,73 Було проведено крос-кореляційний аналіз. Кількісно відмітності між нормальним та патологічним станами тканини простати наведені у наступній таблиці 2. 5 Таблиця 2 Коефіцієнт асиметрії кореляційного контуру лазерних мюллер-матричних зображень тканини простати у нормі та патології Параметри χ 10 15 20 25 30 35 40 Норма (15 зразків) 2,64+0,27 Патологія (15 зразків) 0,18±0,023 Спосіб здійснюється таким чином. Як об'єкти дослідження беруть оптично тонкі гістологічні зрізи тканини простати (оптична товщина τ=0,09, що відповідає умові одноразового розсіювання), які виготовляють на заморожувальному мікротомі за стандартною методикою. Їх розміщують в оптичній схемі, що представлена на кресленні, де 1-He-Ne лазер; 2 коліматор; 3 - стаціонарна чвертьхвильова платівка; 5, 8 - механічно рухомі чвертьхвильові платівки; 4, 9 - поляризатор і аналізатор відповідно; 6 - об'єкт дослідження; 7 - мікрооб'єктив; 10CCD камера; 11 - персональний комп'ютер. 4 Опромінювання проводять колімованим пучком (радіус r=10 мкм) He-Ne лазера (λ=0,6328 мкм) 1. За допомогою поляризаційного освітлювача (чвертьхвильові пластини 3, 5 і поляризатор 4) формують відповідні стани поляризації освітлюючого пучка: 1-0°; 2-90°; 3-45°; 4 -  (права циркуляція). Поляризаційні зображення гістологічного зрізу зразка тканини простати формуються у площині світлочутливої площадки (800×600) CCD камери 10 за допомогою мікрооб'єктива 7. Аналіз зображень гістологічних зрізів тканини простати проводять системою чвертьхвильова пластинка 8 - поляризатор 9. У результаті отримують лазерне мюллер-матричне зображення біологічного об'єкта тканини простати. Проводять статистичний аналіз отриманих лазерних мюллер-матричних зображень, тобто розраховують статистичні моменти 1-4 порядків, які характеризують координати розподілу для фазових зсувів між ортогональними компонентами амплітуд, властивих лазерному випромінюванню. Значення статистичного моменту 1-го порядку менше 0,61±0,073; 2-го порядку - більше 0,3±0,045; 3-го порядку - менше 0,3±0,045; 4-го порядку - більше 6,1±0,73 вказують на патологічний стан тканини простати. Проводять крос-кореляційний аналіз лазерних мюллер-матричних зображень тканини простати: 1. визначають двовимірні автокореляційні функції мюллер-матричного зображення з наступним визначенням їх перерізу на рівні 0,5, що визначає геометричне місце точок кореляційного контуру; 2. розраховують серії автокореляційних залежностей розподілу елементів матриці Мюллера у двох взаємно ортогональних напрямках - Ох і Оу; 3. розраховують логарифмічні залежності спектрів потужності розподілів значень лазерного мюллер-матричного зображення двопроменезаломлюючої кристалітної мережі у двох взаємноортогональних напрямках - Ох і Оу; 4. визначають коефіцієнт асиметрії кореляційного контуру мюллер-матричного зображення біологічного шару тканини простати у двох взаємно перпендикулярних напрямках 2 UA 109152 U Jx  , Jy  де Jx  , Jy  - автокореляційні функції, обчислені у взаємно перпендикулярних напрямках площини біологічного шару тканини простати. Значення коефіцієнта асиметрії менше 0,18+0,023 вказує на патологічний стан тканини простати. Приклади використання корисної моделі. Було досліджено 30 зразків (оптично тонкі гістологічні зрізи тканини простати) за допомогою прототипу-способу та запропонованого способу.  5 Таблиця 3 Порівняння результатів дослідження стану тканини простати за допомогою прототипу та корисної моделі Стан Норма Патологія Дійсний стан 15 15 Прототип 11 18 Корисна модель 16 14 10 15 З таблиці 3 видно, що корисна модель дозволяє підвищити ефективність діагностики станів тканини простати. Технічний результат: запропонований спосіб дозволяє ефективніше діагностувати нормальні та патологічно змінені стани тканини простати за допомогою комплексного статистичного та крос-кореляційного аналізів лазерних мюллер-матричних зображень тканини простати. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Спосіб діагностики станів тканини простати за допомогою аналізу лазерних мюллер-матричних зображень шляхом проведення статистичного аналізу лазерних мюллер-матричних зображень біологічних тканин, тобто визначення статистичних моментів 1-4 порядків, який відрізняється тим, що додатково проводять крос-кореляційний аналіз лазерних мюллер-матричних зображень тканини простати, тобто визначають коефіцієнт асиметрії кореляційного контуру таких зображень; при значеннях статистичних моментів: 1-го порядку менше 0,61±0,073; 2-го порядку - більше 0,3±0,045; 3-го порядку - менше 0,3±0,045; 4-го порядку - більше 6,1±0,73 вказують на патологічний стан тканини простати та при значенні коефіцієнта асиметрії кореляційного контуру менше 0,18±0,023 діагностують патологічний стан тканини простати. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3