Спосіб диференційної діагностики неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту за спектрально-селективним поляризаційним картографуванням лазерної автофлуоресценції

Реферат: Спосіб диференційної діагностики неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту за спектрально-селективним поляризаційним картографуванням лазерної автофлуоресценції полікристалічної плівки біологічного об'єкта за оцінкою статистичної структури поляризаційних зображень включає обчислення середнього і дисперсії розподілів азимутів і еліптичності поляризації лазерних його зображень. Для оцінки змін оптичної анізотропії проводять опромінювання паралельним лінійно поляризованим пучком напівпровідникового лазера з довжиною хвилі 0,45 мкм зображення полікристалічної плівки плазми крові, які проектують за допомогою мікрооб'єктива крізь інтерференційний світлофільтр з максимумом спектрального пропускання 0,63 мкм в площину світлочутливої площадки CCDкамери, що містить 1280×960 пікселів, за допомогою обертання осі пропускання аналізатора на кути 0° і 90° визначають дискретні масиви ( 0  і  90 ) значень інтенсивності спектральноI I відфільтрованих зображень полікристалічних плівок плазми крові, обчислюють координатні розподіли значень ступеня поляризації лазерної автофлуоресценції таких шарів, розраховують статистичні моменти 3-го і 4-го порядків, які характеризують розподіли величини ступеня поляризації лазерної автофлуоресценції, за значеннями якого проводять диференційну діагностику неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту невірусного походження. UA 115663 U (12) UA 115663 U UA 115663 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до медицини, а саме до гематології, а також фізичної оптики, і може бути використана для об'єктивної диференційної діагностики неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту невірусного походження, що актуально у практиці лікарів-гастроентерологів та терапевтів. На даний час у існуючих методів диференційної діагностики різних форм хронічних дифузних захворювань печінки існує кілька суттєвих недоліків, серед яких інвазивність та висока вартість. Окрім цього, гістологічне дослідження є надзвичайно трудомістким і таким, що потребує спеціального виготовлення препаратів. У результаті виникає ризик індивідуальних похибок експерта та подовжується час досліджень. Спосіб, що заявляється, дозволяє уникнути вказаних недоліків, об'єктивізувати визначення патологічних змін на ранніх етапах розвитку вищевказаних захворювань та отримати точні дані, які не залежать від суб'єктивної оцінки лікаря. Відомий ряд оптичних способів поляриметрії, які досліджують координатний розподіл станів поляризації лазерного випромінювання біологічними об'єктами. Спосіб-аналог, описаний в [A.G. Ushenko, and V.P. Pishak. Laser Polarimetry of Biological Tissue. Principles and Applications //in Coherent-Domain Optical Methods. Biomedical Diagnostics, Environmental and Material Science /ed. V. Tuchin. - Kluwer Academic Publishers, 2004. - P.67], оснований на аналізі картини розподілу азимутів поляризації в лазерному випромінюванні, розсіяному гістологічним зрізом м'язової тканини людини. Недоліком способу є низька точність вимірювання азимутів поляризації у зображенні біологічного об'єкта. Також аналогом способу, що заявляється, є спосіб визначення оптико-анізотропної структури біологічних тканин шляхом оцінки розподілів азимутів і еліптичності поляризації [(O.V. Angelsky, A.G. Ushenko, Yu.A. Ushenko, Ye.G. Ushenko, Yu.Ya. Tomka, V.P. Pishak. Polarizationcorrelation mapping of biological tissue coherent images //J. Biomed. Opt. - 2005. - Vol. 10, No. 6. - P. 064025.)]. У способі-аналогу за допомогою чвертьхвильової пластинки і поляризатора вимірюють координатний розподіл азимутів і еліптичності поляризації у площині лазерного зображення, за яким визначають оптико-анізотропну структуру гістологічного зрізу сполучної тканини. Основним недоліком способу-аналога є необхідність операції дискретизації лазерних зображень гістологічних зрізів, а також неоднозначність при диференціації ступеня важкості патологічних процесів. Найближчим аналогом корисної моделі є спосіб діагностики виникнення запальних процесів за оцінкою статистичної структури поляризаційних зображень плівок жовчі [Wavelet analysis of Fourier polarized images of the human bile /Yuriy O. Ushenko, Olexander V. Dubolazov, Artem O. Karachevtsev, Mykhaylo P. Gorsky, and Yulya F. Marchuk //Appl. Opt. - 2012. - № 51. - P. 133-139]. Наявність патології (діабет ll типу на тлі некалькульозного холециститу) оцінюються шляхом обчислення середнього і дисперсії розподілів азимутів і еліптичності поляризації лазерних зображень мазків жовчі. Недоліками найближчого аналога є те, що діагностика патології відбувається на пізніх етапах, що значно гальмує ефективність лікування та призводить до залучення додаткових коштів. Пропонується спосіб, що усуває вказані недоліки. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити спосіб диференційної діагностики неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту невірусного походження шляхом оцінки такого процесу за визначенням зміни статистичних моментів 3-го і 4го порядків, які характеризують координатні розподіли величини ступеня поляризації лазерної автофлуоресценції полікристалічних плівок плазми крові для забезпечення розширення функціональних можливостей диференційної діагностики неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту, а також у підвищенні точності вимірювання параметрів оптичної анізотропії. Поставлена задача вирішується тим, що у способі диференційної діагностики неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту за спектрально-селективним поляризаційним картографуванням лазерної автофлуоресценції полікристалічних плівок плазми крові для оцінки змін оптичної анізотропії проводять опромінювання паралельним лінійно поляризованим пучком напівпровідникового лазера з довжиною хвилі 0,45 мкм зображення полікристалічних плівок плазми крові проектують за допомогою мікрооб'єктива крізь інтерференційний світлофільтр із максимумом спектрального пропускання 0,55 мкм в площину світлочутливої площадки CCDкамери, що містить 1280×960 пікселів. За допомогою обертання осі пропускання аналізатора на кути 0° і 90° визначаються дискретні масиви значень інтенсивності ( 0  і  90  ) спектральноI I 1 UA 115663 U 5 10 15 20 25 30 35 відфільтрованих зображень полікристалічних плівок плазми крові, обчислюють координатні розподіли значень ступеня поляризації лазерної автофлуоресценції таких шарів, розраховують статистичні моменти 3-го і 4-го порядків, які характеризують розподіли величини ступеня поляризації лазерної автофлуоресценції, за значеннями якого проводять диференційну діагностику неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту. Спільними ознаками найближчого аналога та корисної моделі, що заявляється, є використання у диференційній діагностичній програмі органів гепатобілярної системи змін оптичної анізотропії полікристалічних плівок біологічних рідин органів людини. Корисна модель відрізняється від найближчого аналога тим, що для оцінки змін оптичної анізотропії проводять опромінювання паралельним лінійно поляризованим пучком напівпровідникового лазера з довжиною хвилі 0,45 мкм. Зображення полікристалічних плівок плазми крові проектують за допомогою мікрооб'єктива крізь інтерференційний світлофільтр з максимумом спектрального пропускання 0,63 мкм в площину світлочутливої площадки CCD-камери, що містить 1280×960 пікселів. За допомогою обертання осі пропускання аналізатора на кути 0° і 90° визначаються дискретні масиви значень інтенсивності спектрально відфільтрованих зображень полікристалічних плівок плазми крові, обчислюють координатні розподіли значень ступеня поляризації лазерної автофлуоресценції таких шарів, розраховують статистичні моменти 3-го і 4-го порядків, які характеризують розподіли величини ступеня поляризації лазерної автофлуоресценції, за значеннями якого здійснюють диференційну діагностику неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту. Спосіб здійснюється наступним чином. Для проведення необхідних досліджень забирають зразок плазми крові. Наносять її краплю на оптично однорідне скло. Утворену плівку просушують при кімнатній температурі протягом 24 годин до повної кристалізації. За допомогою пристрою збуджують аутофлуоресценцію шляхом лазерного опромінення дослідного зразка полікристалічної плівки плазми крові, вимірюючи розподіли значень ступеня поляризації лазерної аутофлуоресценції. За оцінкою величини набору статистичних моментів 3-го і 4-го порядків таких розподілів проводять диференційну діагностику неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту. Теоретичним підґрунтям для використання способу є наступні дані. Поляризаційні характеристики світлових полів описуються у термінах азимуту та еліптичності поляризації [Ushenko Yu.A. Statistical structure of polarization-inhomogeneous images of biotissues with different morphological structures, Ukrainian Journal of Physical Optics, 6, No. 2, 63-70, 2005]. Процеси формування автофлуоресцентних зображень найбільш повно описуються за допомогою ступеня поляризації лазерної аутофлуоресценції наступного вигляду: I I (1) P  0 90 . I0  I90 Таким чином, за виміряними екстремальними значеннями інтенсивності I0 (m  n); I90 (m  n) зображення полікристалічної плівки плазми крові можна однозначно визначити асиметрію Z3 та ексцес Z4 розподілів ступеня поляризації автофлуоресценції в різних точках, кількість яких визначається числом пікселів цифрової камери Z3  1 1 N  (P)i3 ; Z 3 N i 1 2 Z4  1 1 N (P)4 , 4 N Z 2 i 1 40 45 де N - повна кількість пікселів CCD-камери. Використання корисної моделі пояснюється наступним прикладом. Як зразок використали полікристалічні плівки плазми крові. Вимірювалися координатні розподіли ступеня поляризації автофлуоресцентних мікроскопічних зображень досліджуваних зразків: фізіологічна норма; неалкогольна жирова хвороба печінки; хронічний гепатит невірусної етіології. Статистичні моменти, що характеризують поляризаційну структуру зображень таких зразків, відрізняються в 2,85-3,7 разу. Статистичні моменти 3-й 4-й Фізіологічна норма 0,44 0,59 Неалкогольна жирова хвороба печінки 0,87 0,31 2 Хронічний гепатит 1,25 0,16 UA 115663 U 5 10 15 20 25 Технічний результат забезпечує нова сукупність дій, яка складає запропонований спосіб, що приводить до розширення функціональних можливостей диференційної діагностики неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту шляхом статистичного моніторингу зміни структури розподілів ступеня поляризації зображень лазерної аутофлуоресценції плівок плазми крові. При цьому вперше використано когерентне лінійно поляризоване лазерне випромінювання із довжиною хвилі 0,45 мкм та проведення статистичного моніторингу змін розподілів ступеня поляризації зображень лазерної аутофлуоресценції плівок плазми крові. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб диференційної діагностики неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту за спектрально-селективним поляризаційним картографуванням лазерної автофлуоресценції полікристалічної плівки біологічного об'єкта за оцінкою статистичної структури поляризаційних зображень, що включає обчислення середнього і дисперсії розподілів азимутів і еліптичності поляризації лазерних його зображень, який відрізняється тим, що для оцінки змін оптичної анізотропії проводять опромінювання паралельним лінійно поляризованим пучком напівпровідникового лазера з довжиною хвилі 0,45 мкм зображення полікристалічної плівки плазми крові, які проектують за допомогою мікрооб'єктива крізь інтерференційний світлофільтр з максимумом спектрального пропускання 0,63 мкм в площину світлочутливої площадки CCD-камери, що містить 1280×960 пікселів, за допомогою обертання осі пропускання аналізатора на кути 0° і 90° визначають дискретні масиви ( 0  і  90 ) значень інтенсивності I I спектрально-відфільтрованих зображень полікристалічних плівок плазми крові, обчислюють координатні розподіли значень ступеня поляризації лазерної автофлуоресценції таких шарів, розраховують статистичні моменти 3-го і 4-го порядків, які характеризують розподіли величини ступеня поляризації лазерної автофлуоресценції, за значеннями якого проводять диференційну діагностику неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту невірусного походження. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 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