Спосіб деполяризаційної діагностики доліхосигми

Реферат: Спосіб деполяризаційної діагностики доліхосигми шляхом оцінки координатних розподілів станів поляризації лазерних зображень біологічних шарів, при якому проводять опромінювання шару капрофільтрату людини низькокогерентним поляризованим випромінюванням напівпровідникового лазера з довжиною хвилі 0,64 мкм. Орієнтують площину попускання лінійного поляризатора-аналізатора під кутами 0° і 90° відносно площини падіння. Вимірюють відповідно максимальний і мінімальний рівні інтенсивності у кожному пікселі цифрової камери. Визначають розподіли ступеня деполяризації лазерного зображення шару капрофільтрату. Обчислюють величини статистичних моментів 1-го - 4-го порядків, за якими судять про наявність доліхосигми. UA 89676 U (12) UA 89676 U UA 89676 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до медицини, патологічної анатомії, педіатрії, а також фізичної оптики і може бути використана для діагностики доліхосигми, як однієї з найбільш розповсюдженої серед синдрому подразненої кишки, хронічного коліту, неспецифічного виразкового коліту, хвороби Крона, функціональної патології та дослідження оптичної анізотропії біологічних препаратів, що актуально у діагностиці хронічних захворювань травної системи. Відомі способи діагностики доліхосигми є приблизними і засновані на рентгенологічній оцінці подовження сигмовидного відділу товстої кишки. На даний час не існує об'єктивного, точного та зручного способу діагностики доліхосигми. Наш спосіб, що заявляється, дозволяє уникнути вказаних недоліків, значно об'єктивізувати діагностику вказаної патології та отримати точні дані, які не залежать від суб'єктивної оцінки медичного експерта. Відомий ряд оптичних способів поляриметрії, які досліджують координатний розподіл станів поляризації лазерного випромінювання біологічними тканинами. 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 зображенні гістологічних зрізів сполучної і м'язової тканини. Недоліком способу є низька точність вимірювання азимутів поляризації у зображенні та визначення їх топологічного розподілу, а також відсутність інформації про розподіли еліптичності поляризації. Прототипом способу, що заявляється, є спосіб визначення оптико-геометричної 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. Polarization-correlation mapping of biological tissue coherent images // J. Biomed. Opt. - 2005. - Vol.10, No.6. - P. 064025)]. У способі-прототипу за допомогою чвертьхвильової пластинки і поляризатора вимірюють координатний розподіл азимутів і еліптичності поляризації у площині лазерного зображення, за яким визначають наявність патологічних змін сполучної і м'язової біологічних тканин. Основним недоліком способу-прототипу, є відсутність даних про причини зміни патологічних змін біологічних тканин, а також високий рівень шумів у лазерних зображеннях, обумовлений наявністю висококогерентного спекл-фона, який понижує точність діагностики. Окрім цього, необхідність травматичної операції біопсії значно обмежує діагностичні можливості способу. Нами пропонується рішення, що усуває вказані недоліки. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити спосіб діагностики доліхосигми шляхом оцінки трансформації оптичної анізотропії за визначенням координатних змін ступеня деполяризації лазерних зображень шару капрофільтратів для розширення функціональних можливостей діагностики анізотропії біологічних шарів людини, а також у підвищенні точності вимірювання поляризаційних параметрів - ступеня деполяризації лазерних зображень шарів капрофільтрату. Поставлена задача вирішується тим, що у способі деполяризаційної діагностики доліхосигми шляхом оцінки координатних розподілів станів поляризації лазерних зображень біологічних шарів, проводять опромінювання шару капрофільтрату людини низькокогерентним поляризованим випромінюванням напівпровідникового лазера з довжиною хвилі 0,64 мкм, орієнтують площину попускання лінійного поляризатора-аналізатора під кутами 0° і 90° відносно площини падіння, вимірюють відповідно максимальний і мінімальний рівні інтенсивності у кожному пікселі цифрової камери, визначають розподіли ступеня деполяризації лазерного зображення шару капрофільтрату, обчислюють величини статистичних моментів 1-го - 4-го порядків, за якими судять про наявність доліхосигми. Спільними ознаками прототипу та рішення, що заявляється, є використання для діагностики патології змін оптичної анізотропії біологічних шарів. Корисна модель відрізняється від прототипу тим, що використовують низькокогерентне поляризоване лазерне випромінювання із наступною та статистичною оцінкою змін розподілів ступеня деполяризації лазерних зображень шару капрофільтрату. Спосіб здійснюється наступним чином. Для діагностики доліхосигми забирають зразок капрофільтрату. За допомогою пристрою проводять лазерне опромінення дослідного зразку, вимірюючи розподіли ступеня деполяризації у лазерному зображенні шару капрофільтратуу. За оцінкою величини значень статистичних моментів 1-го-4-го порядків, які характеризують розподіли ступеня деполяризації лазерних зображень шарів капрофільтрату діагностують наявність доліхосигми. 1 UA 89676 U 5 10 Теоретичним підґрунтям для використання способу є наступні дані. Найбільш повно зміни оптичної анізотропії світлорозсіюючих об'єктів, включаючи і біологічні тканини, описують характеристики світлових полів у термінах розподілів ступеня деполяризації (А.Г. Ушенко, С.Б. Ермоленко, М.А. Недужко Поляризационно-интерференционная диагностика внутренних напряжений // Дефектоскопия. - 1991.6 - № 6. - С. 83-88). Методика вимірювання таких розподілів наступна. Вимірювання ступеня деполяризації в межах кожного m×n пікселя світлочутливої площадки CCD - камери проводилося шляхом обертання площини пропускання поляризатора-аналізатора на кути 0° і 90°, відповідно. При цьому послідовно вимірювалися сигнали I 0 та I90 з наступним обчисленням ступеня деполяризації mn  15 2I90 . (1) I0  I90 Сукупність значень mn складає двовимірний масив випадкових значень ступеня деполяризації лазерного зображення шару капрофільтрату  11 .... 1m     : : :  . (2)    n1 ... nm  20 Таким чином, за виміряними інтенсивностями I0; I90 низькокогерентного лазерного випромінювання довжиною хвилі 0,64 мкм, можна однозначно визначити розподіл ступеня деполяризації лазерного зображення шару капрофільтрату та обчислити статистичні моменти першого Z1, другого Ζ2, третього Z3 і четвертого Z4 порядків Z1  Z2    1 N 1  i  N 1   2  ...  N ; N i 1   1 N 2 1  i  N 2  2  ...  2 ; 1 2 N N i 1    Z4  (3)  1 1 N 3 1 1 3 Z3    1  3  ...  3 ; 2 N 3 N i Z 2 i 1 Z3 N 2 1 1 N 4 1 1 4     4  ...  4 , 2 N 2 N i 2 N 1 Z 2 i 1 Z2 25 30 де Ν=m×n - кількість пікселів. Використання корисної моделі пояснюється наступним прикладом: нехай опромінюючий пучок є плоскополяризованим з азимутом α=0°. Як зразки використали мазки капрофільрату. В таблиці 1 наведені значення середнього, дисперсії, асиметрії та ексцесу розподілів ступеня деполяризації лазерних зображень шарів капрофільтрату здорових дітей (група 1) та з долехосигмою (група 2). Таблиця 1 Статистичні моменти Z1 Z2 Z3 Z4 35 Група 1 (21 зразок) 0,58±0,077 0,14+0,021 0,41±0,058 0,57±0,087 Група 2 (19 зразків) 0,64±0,086 0,17±0,025 0,18±0,024 0,15±0,023 Таким чином, нами установлена значна відмінність статистичних моментів вищих порядків, відмінності між якими лежать у межах 2,15 (Ζ3) і 3,85 (Ζ4) разу. У таблиці 2 представлені чутливість Se та специфічність Sp методу де поляризаційної діагностики доліхосигми. 2 UA 89676 U Таблиця 2 Статистичні моменти Z1 Z2 Z3 Z4 5 10 15 20 25 Чутливість Se 57 % 62 % 71 % 88 % Специфічність Sp 61 % 65 % 89 % 93 % Таким чипом, згідно з положенням доказової медицини можна констатувати сильний рівень доведеності методу деполяризаційної діагностики доліхосигми з використанням статистичних моментів 3-го і 4-го порядків, які описують координатні розподіли ступеня деполяризації лазерних зображень шарів капрофільтрату. Технічний результат: використання запропонованого способу призводить до розширення функціональних можливостей та підвищення точності діагностики доліхосигми шляхом моніторингу зміни значень статистичних моментів розподілів ступеня деполяризації лазерних зображень шару капрофільтрату. Нами вперше використано низькокогерентне лінійно поляризоване лазерне випромінювання із наступним моніторингом зміни значень статистичних моментів 1-го-4-го порядків, які характеризують поляризаційну структуру лазерних зображень шарів капрофільтрату. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб деполяризаційної діагностики доліхосигми шляхом оцінки координатних розподілів станів поляризації лазерних зображень біологічних шарів, який відрізняється тим, що проводять опромінювання шару капрофільтрату людини низькокогерентним поляризованим випромінюванням напівпровідникового лазера з довжиною хвилі 0,64 мкм, орієнтують площину попускання лінійного поляризатора-аналізатора під кутами 0° і 90° відносно площини падіння, вимірюють відповідно максимальний і мінімальний рівні інтенсивності у кожному пікселі цифрової камери, визначають розподіли ступеня деполяризації лазерного зображення шару капрофільтрату, обчислюють величини статистичних моментів 1-го-4-го порядків, за якими судять про наявність доліхосигми. 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