Спосіб поляризаційної діагностики ступеня кристалізації полікристалічних плівок плазми крові у діагностиці та диференціації неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту

Реферат: Спосіб поляризаційної діагностики ступеня кристалізації полікристалічних плівок плазми крові у діагностиці та диференціації неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту невірусного походження за стокс-поляриметричним картографуванням мікроскопічних зображень полікристалічних плівок плазми крові. Для оцінки змін ступеня кристалізації речовини проводять опромінювання плівок плазми крові паралельним циркулярно поляризованим пучком гелій-неонового лазера з довжиною хвилі 0,6328 мкм, мікроскопічне зображення полікристалічних плівок плазми крові проектують за допомогою мікрооб'єктива в площину світлочутливої площадки CCD-камери, що містить 1280×960 пікселів, за допомогою пропускання об'єктного випромінювання крізь право- та лівоциркулярно поляризований фільтр визначають дискретні масиви значень інтенсивності поляризаційно відфільтрованих зображень полікристалічних плівок плазми крові, обчислюють координатні розподіли четвертого параметра вектора Стокса мікроскопічних зображень таких шарів, розраховують статистичні моменти 1-4-го порядків, які характеризують розподіли четвертого параметра вектора Стокса, за значеннями яких судять про динаміку зміни ступеня кристалізації полікристалічних плівок плазми крові та діагностують і диференціюють неалкогольну жирову хворобу печінки та хронічний гепатит. UA 115664 U (12) UA 115664 U UA 115664 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до медицини, а саме до гепатології, а також фізичної оптики і може бути використана для об'єктивної діагностики ступеня кристалізації полікристалічних плівок плазми крові людини, що актуально у об'єктивній диференційній діагностиці неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту невірусної етіології. На даний час актуальним є пошук об'єктивного, точного, швидкого та зручного способу диференційної діагностики неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту, оскільки гістологічне дослідження є надзвичайно трудомістким і таким, що потребує спеціального виготовлення препаратів. У результаті виникає ризик індивідуальних похибок експерта та подовжується час досліджень. Наш спосіб, що заявляється, дозволяє уникнути вказаних недоліків, значно об'єктивізувати оцінювання ступеня кристалізації полікристалічних плівок плазми крові людини та отримати точні дані, які не залежать від суб'єктивної оцінки лікаря-діагноста. Відомий ряд оптичних способів, які досліджують координатний розподіл фазових зсувів між ортогональними компонентами амплітуди лазерного випромінювання, перетвореного 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 фазових зсувів в лазерному випромінюванні, розсіяному зразком крові людини. Недоліком способу є низька точність вимірювання фазових зсувів у полі розсіяного лазерного випромінювання. Також аналогом способу, що заявляється, є спосіб визначення оптико-анізотропної структури біологічних рідин шляхом оцінки координатних розподілів фазових зсувів між ортогональними компонентами поляризації лазерного випромінювання [(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-аналогу за допомогою чвертьхвильової пластинки і поляризатора вимірюють координатний розподіл азимутів і еліптичності поляризації у площині лазерного зображення, за яким обчислюють двохвимірний розподіл фаз у лазерному зображенні мазку крові. Основним недоліком способу-аналога є неможливість прямого вимірювання та необхідність операції математичного обчислення координатного розподілу фазових зсувів у лазерних зображеннях зразків крові, а також неоднозначність при диференціації типу запальних процесів. Найближчим аналогом є спосіб діагностики запальних процесів за оцінкою статистичної структури обчислених фазових зображень плазми крові людини [Тучин В. В. Оптика биологических тканей. Методы рассеяния света в медицинской диагностике / В. В. Тучин. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2012. - 811 с] при якому стан запалення визначається за діагностикою зміни фазових зображень полікристалічних мазків плазми крові людини. При цьому ступінь запальних змін оцінюються шляхом обчислення середнього і дисперсії розподілів фазових зсувів у лазерних зображеннях полікристалічних плівках плазми крові. Недоліками єпогана відтворюваність експериментальних даних у наслідок їх азимутальної залежності від повороту зразку відносно напрямку опромінення. Внаслідок цього неможливим є скринінгове дослідження ступеня кристалізації біологічних рідин з діагностичною метою. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити спосіб поляризаційної діагностики ступеня кристалізації полікристалічних плівок плазми крові у діагностиці та диференціації неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту невірусного походження шляхом оцінки такого процесу за обчисленням статистичних моментів 1-4-го порядків, які характеризують розподіли четвертого параметра вектора Стокса, за змінами значень яких судять про динаміку зміни ступеня кристалізації речовини плівок плазми крові для забезпечення розширення функціональних можливостей такого моніторингу, а також у підвищенні точності вимірювання параметрів оптичної анізотропії. Поставлена задача вирішується тим, що у способі поляризаційної діагностики ступеня кристалізації полікристалічних плівок плазми крові у діагностиці та диференціації неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту невірусного походження за стоксполяриметричним картографуванням мікроскопічних зображень полікристалічних плівок плазми крові для оцінки змін ступеня кристалізації речовини проводять опромінювання паралельним циркулярно поляризованим пучком гелій-неонового лазера з довжиною хвилі 0,6328 мкм, мікроскопічне зображення полікристалічних плівок плазми крові проектують за допомогою мікрооб'єктива в площину світлочутливої площадки CCD-камери, що містить 1280×960 пікселів, за допомогою пропускання об'єктного випромінювання крізь право- та лівоциркулярно 1 UA 115664 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 поляризований фільтр визначають дискретні масиви значень інтенсивності поляризаційно відфільтрованих зображень полікристалічних плівок плазми крові, обчислюють координатні розподіли четвертого параметра вектора Стокса мікроскопічних зображень таких шарів, розраховують статистичні моменти 1-4-го порядків, які характеризують розподіли четвертого параметра вектора Стокса, за значеннями яких судять про динаміку зміни ступеня кристалізації полікристалічних плівок плазми крові та проводять диференційну діагностику неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту. Спільними ознаками аналога та корисної моделі, що заявляється, є використання для діагностики неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту змін кристалічної побудови плівок біологічних рідин. Корисна модель відрізняється від аналога тим, що для оцінки змін ступеня кристалізації речовини проводять опромінювання паралельним циркулярно поляризованим пучком гелій-неонового лазера з довжиною хвилі 0,6328 мкм, мікроскопічне зображення полікристалічних плівок плазми крові проектують за допомогою мікрооб'єктива в площину світлочутливої площадки CCD-камери, що містить 1280×960 пікселів, за допомогою пропускання об'єктного випромінювання крізь право- та лівоциркулярно поляризований фільтр визначають дискретні масиви значень інтенсивності поляризаційно-відфільтрованих зображень полікристалічних плівок плазми крові, обчислюють координатні розподіли четвертого параметру вектора Стокса мікроскопічних зображень таких шарів, розраховують статистичні моменти 1-4го порядків, які характеризують розподіли четвертого параметра вектора Стокса, за значеннями яких судять про динаміку зміни ступеня кристалізації полікристалічних плівок плазми крові та здійснюють диференційну діагностику неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту невірусного походження. Спосіб здійснюється наступним чином. Для диференційної діагностики неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту не вірусної етіології 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 полікристалічної плівки плазми крові, вимірюючи розподіли параметрів четвертого параметра вектора Стокса. За оцінкою величини набору статистичних моментів 1-4-го порядків таких розподілів проводять диференційну діагностику неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту невірусного походження. Теоретичним підґрунтям для використання способу є наступні дані. На кресленні показано оптичну схему поляриметра для вимірювання сукупності координатних розподілів параметрів вектора Стокса зображення полікристалічних плівок плазми крові. Оптична схема поляриметра, де 1-He-Ne лазер; 2 - коліматор; 3 - стаціонарна чвертьхвильова платівки; 5, 8 - механічно рухомі чвертьхвильові платівки; 4, 9 - поляризатор та аналізатор відповідно; 6 - об'єкт дослідження; 7 - мікрооб'єктив; 10-CCD-камера; 11 персональний комп'ютер. 4 Освітлення проводилося паралельним (=10 мкм) пучком He-Ne лазера (λ=0,6328 мкм, W=5,0 мВт). Поляризаційний освітлювач складається з чвертьхвильових пластинок 3; 5 і поляризатора 4, що забезпечує формування лазерного пучка з довільним азимутом 0    0  180  або еліптичністю 0   0  90  поляризації. Поляризаційні зображення плівок плазми крові за допомогою мікрооб'єктива 7 проектувалися в площину світлочутливої площини (800×600 пікселів) CCD-камери 10, яка забезпечувала діапазон вимірювання структурних елементів зображення полікристалічних плівок плазми крові для наступних розмірів 2-2000 мкм. Умови експерименту підбиралися так, щоб практично усунути просторово-кутову апертурну фільтрацію при формуванні зображень полікристалічних плівок плазми крові. Це забезпечувалося узгодженням кутових характеристик індикатрис розсіяння світла зразками полікристалічних плівок плазми крові ( БТ  16  ) і кутової апертури мікрооб'єктива (   20 ). Тут БТ - кутовий конус індикатрис, у якому сконцентровано 98 % всієї енергії розсіяного випромінювання. Аналіз зображень полікристалічних плівок плазми крові здійснювався за допомогою поляризатора 9 та чвертьхвильової пластинки 8. Обчислення четвертого параметра вектора Стокса здійснювалося за формулою S4  I  I , (1) де I i I - інтенсивності пропущених крізь: () право- та () лівоциркулярно поляризований фільтри, відповідно. 2 UA 115664 U Обчислення статистичних моментів 1-4-го порядків, які характеризують розподіли значень четвертого параметру вектора Стокса, здійснювалося за співвідношеннями Z1  1 N  (S)i ; N i1 1 N  (S)i2; N i1 Z2  1 N  (S)i3; ( Z2 ) N i1 1 1 N Z4  (S)i4 , 4 N (R2 ) i1 (2) де N=1280×960 - повна кількість пікселів CCD-камери 10 (рис.), яка реєструє поле розсіяного біологічними шарами лазерного випромінювання. Використання корисної моделі пояснюється наступним прикладом. Як зразок використали полікристалічні плівки плазми крові. Вимірювалися координаті розподіли четвертого параметра вектора Стокса мікроскопічних зображень досліджуваних зразків: фізіологічна норма; неалкогольна жирова хвороба печінки; хронічний гепатит. Статистичні моменти, що характеризують поляризаційну структуру зображень таких зразків, відрізняються в 1,5-2,1 разу. Z3  5 10 1 3 Статистичні моменти Фізіологічна Норма 1-й 2-й 3-й 4-й 15 20 0,18 0,16 1,14 0,98 Неалкогольна жирова хвороба печінки 0,24 0,21 2,07 0,81 Хронічний гепатит 0,38 0,12 2,58 0,61 Технічний результат забезпечує нова сукупність дій, яка складає запропонований спосіб, що призводить до розширення функціональних можливостей діагностики ступеня кристалізації плівок плазми крові за стокс-поляриметричним картографуванням їх мікроскопічних зображень шляхом статистичного моніторингу зміни структури координатних розподілів четвертого параметра вектора Стокса. При цьому вперше використано когерентне лінійно поляризоване лазерне випромінювання із довжиною хвилі 0,6328 мкм та проведення статистичного моніторингу змін координатних розподілів четвертого параметра вектора Стокса зображень полікристалічних плівок плазми крові - фізіологічна норма; неалкогольна жирова хвороба печінки; хронічний гепатит. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 40 Спосіб поляризаційної діагностики ступеня кристалізації полікристалічних плівок плазми крові у діагностиці та диференціації неалкогольної жирової хвороби печінки та хронічного гепатиту невірусного походження за стокс-поляриметричним картографуванням мікроскопічних зображень полікристалічних плівок плазми крові, який відрізняється тим, що для оцінки змін ступеня кристалізації речовини проводять опромінювання плівок плазми крові паралельним циркулярно поляризованим пучком гелій-неонового лазера з довжиною хвилі 0,6328 мкм, мікроскопічне зображення полікристалічних плівок плазми крові проектують за допомогою мікрооб'єктива в площину світлочутливої площадки CCD-камери, що містить 1280×960 пікселів, за допомогою пропускання об'єктного випромінювання крізь право- та лівоциркулярно поляризований фільтр визначають дискретні масиви значень інтенсивності поляризаційно відфільтрованих зображень полікристалічних плівок плазми крові, обчислюють координатні розподіли четвертого параметра вектора Стокса мікроскопічних зображень таких шарів, розраховують статистичні моменти 1-4-го порядків, які характеризують розподіли четвертого параметра вектора Стокса, за значеннями яких судять про динаміку зміни ступеня кристалізації полікристалічних плівок плазми крові та діагностують і диференціюють неалкогольну жирову хворобу печінки та хронічний гепатит. 3 UA 115664 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