Спосіб ранньої діагностики ендометріозу за джонс-матричним картографуванням гістологічних зрізів людини

Реферат: Спосіб ранньої діагностики ендометріозу за Джонс-матричним картографуванням гістологічних зрізів людини шляхом оцінки змін оптичної анізотропії, при якому, для оцінки змін оптичної анізотропії проводять послідовне опромінювання паралельним лінійно поляризованим пучком гелій-неонового лазера з довжиною хвилі 0,6328 мкм з азимутами поляризації 0° і 90° гістологічних зрізів біопсії тканини стінки матки, поляризаційні зображення яких проектують за допомогою мікрооб'єктива в площину світлочутливої площадки CCD-камери, що містить 800×600 пікселів, для кожного з зондуючих пучків за допомогою обертання осі пропускання аналізатора на кути 0° і 90° визначають дискретні масиви значень інтенсивності поляризаційно відфільтрованих зображень гістологічних зрізів, обчислюють координатні розподіли дійсних складових елементів матриці Джонса таких шарів, розраховують статистичні моменти 1-4 порядків, які характеризують розподіли матричних елементів, за значеннями яких судять про наявність ендометріозу людини. UA 89674 U (12) UA 89674 U UA 89674 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до медицини, гінекології, а також фізичної оптики і може бути використана для об'єктивної діагностики ендометріозу та дослідження оптичної анізотропії біологічних тканин репродуктивної сфери жінки, що актуально у діагностиці безпліддя. Відомі способи виявлення ендометріозу та пов'язаного з ним безпліддя людини є приблизними і засновані на використанні анамнестичних, клінічних, біохімічних і цитологічних даних, що не може бути залучено для об'єктивного масового профілактичного обстеження населення - скринінгу. Використання клінічних, біохімічних і цитологічних даних для діагностики ендометріозу має певні обмеження, а саме - недостатня діагностична ефективність на ранніх стадіях захворювання. На даний час не існує об'єктивного, точного, швидкого та зручного способу ранньої діагностики ендометріозу, який можна використовувати для швидкого диференціальнодіагностичного обстеження хворих. Наш спосіб, що заявляється, дозволяє уникнути вказаних недоліків, значно об'єктивізувати на ранніх етапах визначення патологічних змін 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], заснований 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. Прототипом корисної моделі є спосіб діагностики виникнення запальних процесів за оцінкою статистичної структури поляризаційних зображень гістологічних зрізів біопсії тканини шийки матки (Angelskaya A. О. Polarization phase reconstruction of biological tissue architectonics: Part 3. Polarizing-correlative processing of images of statistical objects in the problem of visualization and topology reconstruction of their phase heterogeneity / A. O. Angelskaya, A. G. Ushenko, Yu. A. Ushenko, A. Dubolazov, V. Istratiy, Yu. Ya. Tomka // Proc. SPIE.-2007. - Vol. 6635. - P. 66350MP). Наявність патології оцінюються шляхом обчислення середнього і дисперсії розподілів азимутів і еліптичності поляризації лазерних зображень гістологічних зрізів біопсії тканини шийки матки. Недоліками прототипу є те, що діагностика патології відбувається 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 поставлено задачу удосконалити спосіб ранньої діагностики ендометріозу за Джонс-матричним картографуванням гістологічних зрізів людини шляхом оцінки такого процесу за визначенням зміни статистичних моментів 1-го - 4-го порядків, які характеризують координатні розподіли дійсних складових елементів матриці Джонса гістологічних зрізів біопсії тканини стінки матки людини для забезпечення розширення функціональних можливостей ранньої діагностики ендометріозу, а також у підвищенні точності вимірювання параметрів оптичної анізотропії. Поставлена задача вирішується тим, що у способі ранньої діагностики ендометріозу за Джонс-матричним картографуванням гістологічних зрізів людини шляхом оцінки змін оптичної анізотропії, згідно з корисною моделлю, для оцінки змін оптичної анізотропії проводять послідовне опромінювання паралельними лінійно поляризованим пучком гелій-неонового лазера з довжиною хвилі 0,6328 мкм з азимутами поляризації 0° і 90°, поляризаційні зображення гістологічних зрізів біопсії тканини стінки матки проектують за допомогою 1 UA 89674 U 5 10 15 20 25 мікрооб'єктива в площину світлочутливої площадки CCD-камери, що містить 800 × 600 пікселів. Для кожного з зондуючих пучків за допомогою обертання осі пропускання аналізатора на кути 0° і 90° визначаються дискретні масиви значень інтенсивності поляризаційно відфільтрованих зображень гістологічних зрізів біопсії тканини стінки матки, обчислюють координатні розподіли дійсних складових елементів матриці Джонса таких шарів, розраховують статистичні моменти 14 порядків, які характеризують розподіли матричних елементів, за значеннями яких судять про наявність ендометріозу людини. Спільними ознаками прототипу та рішення, що заявляється, є використання для діагностики ендометріозу змін оптичної анізотропії тканин репродуктивної сфери жінки. Корисна модель відрізняється від прототипу тим, що для оцінки змін оптичної анізотропії проводять послідовне опромінювання паралельними лінійно поляризованим пучком гелій-неонового лазера з довжиною хвилі 0,328 мкм з азимутами поляризації 0° і 90°, поляризаційні зображення гістологічних зрізів біопсії тканини стінки матки. Для кожного з зондуючих пучків за допомогою обертання осі пропускання аналізатора на кути 0° і 90° визначають дискретні масиви значень інтенсивності поляризаційно відфільтрованих зображень гістологічних зрізів біопсії тканини стінки матки та обчислюють координатні розподіли дійсних складових елементів матриці Джонса таких шарів, розраховують статистичні моменти 1-4 порядків. Спосіб здійснюється наступним чином. Для оцінки виникнення наявності ендометріозу у людини забирають зразок біопсії тканини стінки матки. За допомогою пристрою проводять лазерне опромінення дослідного зразку гістологічного зрізу біологічної тканини, вимірюючи розподіли дійсних складових елементів матриці Джонса. За оцінкою величини набору статистичних моментів 1-4 порядків таких розподілів діагностують наявність ендометріозу людини. Теоретичним підґрунтям для використання способу є наступні дані. Найбільш повно поляризаційні характеристики біологічних об'єктів описуються у термінах дійсних складових елементів матриці Джонса d11 d12 . (1) d21 d22 (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). За виміряними екстремальними значеннями інтенсивності Imin m  n ; Imax m  n D  30 зображення біологічного зрізу для кожного окремого пікселя однозначно визначити розподіли дійсних складових елементів mn  CCD-камери можна dmn матриці Джонса та відповідно асиметрію Z 3 та ексцес Z 4 таких розподілів: Z3  1 1 N d 3 ; 3 N  mn i Z 2 i1 (2) 1 1 N Z 4  2  dmn i4 , Z 2 N i1 35 40 де N - повна кількість пікселів CCD-камери, яка реєструє поляризаційно-неоднорідне об'єктне поле зразків ендометрія. Використання корисної моделі пояснюється наступним прикладом: нехай опромінюючий пучок є плоскополяризованим з азимутом  0  0 . Як зразок використали зразки ендометрія здорової і хворої (безпліддя) людини. Статистичні моменти, що характеризують поляризаційну структуру зображень таких зразків відрізняються в 2,58 і 2,34 разу. Статистичні моменти Норма 1,12 2,57 Асиметрія Ексцес 45 Патологія 2,89 6,01 Технічний результат забезпечує нова сукупність дій, яка складає запропонований спосіб, що призводить до розширення функціональних можливостей діагностики ендометріозу за Джонсматричним картографуванням гістологічних зрізів людини. При цьому вперше використано когерентне лінійно поляризоване лазерне випромінювання із довжиною хвилі 0,6328 мкм та проведення статистичного моніторингу змін координатних розподілів дійсних складових елементів матриці Джонса гістологічних зрізів ендометрія. 2 UA 89674 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Спосіб ранньої діагностики ендометріозу за Джонс-матричним картографуванням гістологічних зрізів людини шляхом оцінки змін оптичної анізотропії, який відрізняється тим, що для оцінки змін оптичної анізотропії проводять послідовне опромінювання паралельним лінійно поляризованим пучком гелій-неонового лазера з довжиною хвилі 0,6328 мкм з азимутами поляризації 0° і 90° гістологічних зрізів біопсії тканини стінки матки, поляризаційні зображення яких проектують за допомогою мікрооб'єктива в площину світлочутливої площадки CCD-камери, що містить 800×600 пікселів, для кожного з зондуючих пучків за допомогою обертання осі пропускання аналізатора на кути 0° і 90° визначають дискретні масиви значень інтенсивності поляризаційно відфільтрованих зображень гістологічних зрізів, обчислюють координатні розподіли дійсних складових елементів матриці Джонса таких шарів, розраховують статистичні моменти 1-4 порядків, які характеризують розподіли матричних елементів, за значеннями яких судять про наявність ендометріозу людини. 15 Комп’ютерна верстка М. Мацело 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 3