Спосіб діагностики станів дерми шкіри за допомогою аналізу мюллер-матричних зображень

Реферат: Спосіб діагностики станів дерми шкіри 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 дерми шкіри, тобто визначають коефіцієнт асиметрії кореляційного контуру таких зображень. При значеннях статистичних моментів: 1-го порядку - менше 0,09±0,01; 2-го порядку - більше 0,23±0,033; 3-го порядку - більше 0,29±0,044; 4-го порядку - більше 0,68±0,098 та при значенні коефіцієнта асиметрії кореляційного контуру менше 0,93±0,014 діагностують патологічний стан дерми шкіри. UA 109839 U (12) UA 109839 U UA 109839 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до 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 дерми шкіри 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 дерми шкіри. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалити спосіб діагностики станів дерми шкіри за допомогою аналізу лазерних мюллер-матричних зображень шляхом додаткового достатистичного аналізу проведення крос-кореляційного аналізу лазерних мюллер-матричних зображень дерми шкіри; визначення значень статистичних моментів 1-4 порядків та коефіцієнта асиметрії кореляційного контуру для діагностики патологічних станів дерми шкіри. Спільною ознакою прототипу та корисної моделі є проведення статистичного аналізу лазерних мюллер-матричних зображень біологічних тканин, тобто визначення статистичних моментів 1-4 порядків. Відмінною ознакою корисної моделі від прототипу є додаткове проведення кроскореляційного аналізу лазерних мюллер-матричних зображень дерми шкіри, тобто визначення коефіцієнта асиметрії кореляційного контуру лазерного мюллер-матричного зображення біологічного шару дерми шкіри; визначення значень статистичних моментів 1-4 порядків та коефіцієнта асиметрії кореляційного контуру для діагностики патологічних станів дерми шкіри. 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, дерма шкіри. 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 дерми шкіри з різними патологіями, що в свою чергу розширює функціональні можливості діагностики оптичної анізотропії таких біологічних тканин. Було досліджено 24 зразки (оптично тонкі гістологічні зрізи дерми шкіри), з яких 12 у нормі та 12 патологічно змінених зразків. Було проведено статистичне дослідження. Кількісно відмітності між нормальним та патологічним станами дерми шкіри наведені у наступній табл. 1. 1 UA 109839 U Таблиця 1 Статистичні моменти 1-4 порядків лазерних мюллер-матричних зображень дерми шкіри у нормі та патології Zі=1,2,3,4 Норма (12 зразків) 0,73±0,11 0,12+0,019 0,16±0,017 0,24±0,031 Дерма шкіри Патологія (12 зразків) 0,09±0,01 0,23±0,033 0,29±0,044 0,68±0,098 Було проведено крос-кореляційний аналіз. Кількісно відмітності між нормальним та патологічним станами дерми шкіри наведені у наступній табл. 2. 5 Таблиця 2 Коефіцієнт асиметрії кореляційного контуру лазерних мюллер-матричних зображень дерми шкіри у нормі та патології Параметри χ 10 15 20 25 30 35 40 Норма (12 зразків) 2,05±0,28 Патологія (12 зразків) 0,93±0,014 Спосіб здійснюється таким чином. Як об'єкти дослідження беруть оптично тонкі гістологічні зрізи дерми шкіри (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 дерми шкіри формуються у площині світлочутливої площадки (800×600) CCD камери 10 за допомогою мікрооб'єктива 7. Аналіз зображень гістологічних зрізів дерми шкіри проводять системою чвертьхвильова пластинка 8 - поляризатор 9. У результаті отримують лазерне мюллер-матричне зображення біологічного об'єкта - дерми шкіри. 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 0,09+0,01; 2-го порядку - більше 0,23±0,033; 3-го порядку - більше 0,29±0,044; 4-го порядку - більше 0,68±0,098 вказують на патологічний стан дерми шкіри. Проводять крос-кореляційний аналіз лазерних мюллер-матричних зображень дерми шкіри: 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 дерми шкіри у двох взаємно перпендикулярних напрямках: 2 UA 109839 U  5 Jx  , Jy  де Jx  , Jy  - автокореляційні функції, обчислені у взаємно перпендикулярних напрямках площини біологічного шару дерми шкіри. Значення коефіцієнта асиметрії менше 0,93±0,014 вказує на патологічний стан дерми шкіри. Приклади використання корисної моделі. Було досліджено 24 зразки (оптично тонкі гістологічні зрізи дерми шкіри) за допомогою прототипу-способу та запропонованого способу. Таблиця 3 Порівняння результатів дослідження стану дерми шкіри за допомогою прототипу та корисної моделі Стан Норма Патологія 10 Дійсний стан 12 12 Прототип 14 10 Корисна модель 12 12 З табл. 3 видно, що корисна модель дозволяє підвищити ефективність діагностики станів дерми шкіри. Технічний результат: запропонований спосіб дозволяє ефективніше діагностувати нормальні та патологічно змінені стани дерми шкіри за допомогою комплексного - статистичного та крос-кореляційного аналізів лазерних мюллер-матричних зображень дерми шкіри. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Спосіб діагностики станів дерми шкіри 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 дерми шкіри, тобто визначають коефіцієнт асиметрії кореляційного контуру таких зображень; при значеннях статистичних моментів: 1-го порядку - менше 0,09±0,01; 2-го порядку - більше 0,23±0,033; 3-го порядку - більше 0,29±0,044; 4-го порядку - більше 0,68±0,098 та при значенні коефіцієнта асиметрії кореляційного контуру менше 0,93±0,014 діагностують патологічний стан дерми шкіри. Комп’ютерна верстка О. Гергіль 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