Спосіб диференційної діагностики неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту

Реферат: Спосіб диференційної діагностики неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту шляхом оцінки біохімічних змін оптико-геометричної структури біологічних тканин. Проводять опромінювання плівки плазми крові людини низькокогерентним циркулярно поляризованим випромінюванням напівпровідникового лазера з довжиною хвилі 0,64 мкм, обертають площину пропускання лінійного поляризатора-аналізатора під кутами від 0 до 180 відносно площини падіння, вимірюють мінімальний рівень інтенсивності у кожному пікселі цифрової камери, визначають розподіл значень азимута поляризації мікроскопічного зображення плівки плазми крові, обчислюють величини набору статистичних моментів 1-4-го порядків, за якими проводять диференційну діагностику неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту. UA 115660 U (12) UA 115660 U UA 115660 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 диференційної діагностики неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту невірусного походження, як одних з найбільш розповсюджених захворювань у гепатологічній практиці. Відомі способи діагностики та диференціації неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту мають ряд недоліків, які ускладнюють їхні застосування, серед яких інвазивність методу, висока вартість дослідження тощо. Наш спосіб, що заявляється, дозволяє уникнути вказаних недоліків, значно об'єктивізувати диференційну діагностику вказаних патологій 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.], оснований 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 поляризації [Y.О. Ushenko, Y.Y. Tomka, I.Z. Misevich, A.-P. Angelsky, V.Т. Bachinsky, "Polarization-singular Processing of Phaseinhomogeneous Layers Laser Images to Diagnose and Classify their Optical Properties, " Advances in Electrical and Computer Engineering, vol. 11, no. 1, pp. 3-10, 2011.]. У способі-прототипу за допомогою чвертьхвильової пластинки і поляризатора вимірюють координатний розподіл азимутів 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 виникнення патології біологічних тканин, а також високий рівень шумів у лазерних зображеннях, обумовлений наявністю когерентного спекл-фону, який понижує точність діагностики. Окрім цього, необхідність інвазивної біопсії значно обмежує діагностичні можливості способу. Нами пропонується рішення, що усуває вказані недоліки. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити спосіб диференційної діагностики неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту невірусної етіології шляхом оцінки трансформації оптичної активності молекулярних сполук плазми крові за визначенням координатних змін розподілів значень азимутів поляризації мікроскопічних зображень полікристалічних плівок плазми крові для розширення функціональних можливостей діагностики анізотропії біологічних шарів людини, а також у підвищенні точності вимірювання поляризаційних параметрів - азимута поляризації у точках (пікселях) цифрових мікроскопічних зображень полікристалічних плівок плазми крові. Поставлена задача вирішується тим, що у способі поляризаційного картографування оптичної активності полікристалічних плівок плазми крові у диференційній діагностиці неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту шляхом оцінки біохімічних змін, проводять опромінювання плівки плазми крові людини низькокогерентним циркулярно поляризованим випромінюванням напівпровідникового лазера з довжиною хвилі 0,64 мкм, обертають площину пропускання лінійного поляризатора-аналізатора під кутами від 0° до 180° відносно площини падіння, вимірюють мінімальний рівні інтенсивності у кожному пікселі цифрової камери, визначають розподіл значень азимута поляризації мікроскопічного зображення плівки плазми крові, обчислюють величини набору статистичних моментів 1-4-го порядків, за якими проводять диференційну діагностику неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту. 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 циркулярно поляризоване лазерне випромінювання із наступною статистичною оцінкою змін розподілів значення азимута поляризації мікроскопічних зображень плівки плазми крові. Спосіб здійснюється наступним чином. Для диференційної діагностики неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту невірусного походження 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 проводять лазерне опромінення дослідного зразка, вимірюючи розподіли значень азимута 1 UA 115660 U 5 10 15 поляризації у мікроскопічному зображенні полікристалічної плівки плазми крові. За оцінкою величини значень статистичних моментів 1-4-го порядків, які характеризують розподіли значень азимута поляризації у мікроскопічному зображенні полікристалічної плівки плазми крові здійснюють диференційну діагностику неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту. 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 азимута поляризації (Ю.А. Ушенко, Ю.Я. Томка, А.В. Дуболазов, "Лазерная диагностика анизотропии двулучепреломляющих сетей биологических тканей в различном физиологическом состоянии", Квант, электроника 41(2), 170-175, 2011). Методика вимірювання таких розподілів наступна. Вимірювання значення азимута поляризації в межах кожного m х n пікселя світлочутливої площадки CCD-камери проводилося шляхом обертання площини пропускання поляризатора-аналізатора на кути від 0° до 180°, відповідно. При цьому послідовно вимірювалися сигнали Imin. з наступним обчисленням значення азимута поляризації  20 25  mn  min  90  . (1) Тут min .- кут обертання площини пропускання поляризатора, при якому сигнал мінімальний Imin… Сукупність значень mn складає двовимірний масив випадкових значень азимута поляризації мікроскопічного зображення полікристалічної плівки плазми крові.  11 .... 1m     : : :  .(2)    n1 ...  nm  Таким чином, за виміряними інтенсивностями Imin. низькокогерентного лазерного випромінювання довжиною хвилі 0,64 мкм, можна однозначно визначити розподіл значень азимута поляризації мікроскопічного зображення полікристалічної плівки плазми крові та обчислити статистичні моменти першого М1, другого М2, третього М3 і четвертого М4 порядків M1  M2  30 35   1 N 1  i  N 1   2  ...  N ; N i 1 1 N 2  i  N i 1 1 2 2 2  1   2  ...  N ;   N (3) 1 1 N 3 1 1 3 3 3  M3  3  i  3  1   2  ...  N ;  M2 N i 1 M2 N  N 1 1 1 1 4 4 4 M4  4   1   2  ...  N ,  4 N i 4  M2 i 1 M2 N  де N=m x n - кількість пікселів. Використання корисної моделі пояснюється наступним прикладом: нехай опромінюючий пучок є циркулярно поляризованим. Як зразки використали полікристалічні плівки плазми крові. В таблиці 1 наведені значення середнього, дисперсії, асиметрії та ексцесу, що характеризують розподіли значень азимута поляризації мікроскопічних зображень полікристалічних плівок плазми крові практично здорових донорів (група 1), пацієнтів із неалкогольною жировою хворобою печінки (група 2) та хронічним гепатитом невірусної етіології (група 3). 2 UA 115660 U Таблиця 1   Середнє M1 , дисперсія M , асиметрія M3 та ексцес M , які характеризують розподіли 2 4 α(m х n) лазерних мікроскопічних зображень зразків плівок плазми крові різних груп пацієнтів  Mk Група 2 (50 зразків) Група 3 (50 зразків)  M1 0,077+0,009 0,089±0,011 0,097±0,012 M 2 0,13±0,015 0,19+0,022 0,21±0,024  M3 0,25±0,032 0,34±0,041 0,39±0,044 M 4 5 Група 1 (30 зразків) 0,54±0,48 0,41±0,043 0,36±0,039 Таким чином, нами встановлена значна відмінність статистичних моментів вищих порядків, відмінності між якими лежать у межах 1,85 (М2) і 1,95 (М4) разу. У таблиці 2 представлені чутливість Se та специфічність Sp методу поляризаційної диференційної діагностики неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту. Таблиця 2 Статистичні моменти Z1 Z2 Z3 Z4 10 15 20 Чутливість Se 58 % 86 % 65 % 89 % Специфічність Sp 60 % 81 % 59 % 83 % Таким чином, згідно з положеннями доказової медицини можна констатувати сильний рівень доведеності поляризаційної диференційної діагностики неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту з використанням статистичних моментів 2-го і 4-го порядків, які характеризують дисперсію та ексцес координатних розподілів значень азимута поляризації мікроскопічних зображень полікристалічних плівок плазми крові людини. Технічний результат: використання запропонованого способу приводить до розширення функціональних можливостей та підвищення точності поляризаційної диференційної диференціації неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту шляхом моніторингу зміни значень статистичних моментів розподілів значень азимута поляризації мікроскопічних зображень полікристалічних плівок плазми крові людини. Нами вперше використано низькокогерентного циркулярно поляризоване лазерне випромінювання із наступним моніторингом зміни значень статистичних моментів 1-4-го порядків, які характеризують розподіли значень азимута поляризації мікроскопічних зображень полікристалічних плівок плазми крові людини. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 Спосіб диференційної діагностики неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту шляхом оцінки біохімічних змін оптико-геометричної структури біологічних тканин, який відрізняється тим, що проводять опромінювання плівки плазми крові людини низькокогерентним циркулярно поляризованим випромінюванням напівпровідникового лазера з довжиною хвилі 0,64 мкм, обертають площину пропускання лінійного поляризатора-аналізатора під кутами від 0 до 180 відносно площини падіння, вимірюють мінімальний рівень інтенсивності у кожному пікселі цифрової камери, визначають розподіл значень азимута поляризації мікроскопічного зображення плівки плазми крові, обчислюють величини набору статистичних моментів 1-4-го порядків, за якими проводять диференційну діагностику неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту. 3 UA 115660 U 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 4