Спосіб визначення просторового розташування біологічних мікроструктур

Реферат: Спосіб визначення просторового розташування біологічних мікроструктур включає відбір проби біологічного матеріалу, формування серії зрізів, визначення кута відхилення одного біологічного об'єкта відносно іншого на цифрових зображеннях гістологічних зрізів. При цьому, додатково кут відхилення біологічного об'єкта відносно іншого визначають з використанням щонайменше двох цифрових зображень гістологічних зрізів аналогічних об'єктів, як крайніх фігур процесів просторових змін, а кут зміщення динамічних об'єктів визначають через систему позначень стаціонарних і динамічних структур на цифрових зображеннях за допомогою графічного програмного забезпечення. UA 118153 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до медичного обстеження внутрішніх порожнин шляхом візуального огляду, із застосуванням фотографічних засобів, і може бути використаною в медицини, біології, зокрема ембріології, гістології, нормальній і патологічній анатомії, мікробіології, рентгенології, при визначенні кутів зміщення одних об'єктів відносно інших, під час морфологічних та рентгенологічних досліджень тканин, органів та систем органів на протязі їхнього ембріонального розвитку й патологічного видозмінення. Наразі визначення динамічних морфологічних показників досить важливий аспект сучасної медицини, бо знаючи детальний алгоритм нормального розвитку, завжди можна надати адекватну клінічну відповідь. Особливої уваги сьогодні надають безперервному зв'язку, що склався між хірургічною галуззю медицини та знанням просторового морфогенезу або патогенезу тих чи інших структур організму. Необхідність визначення не тільки стаціонарних показників (довжини, ширини, діаметра, кута, радіуса та ін.), а й динамічних (розмір видовження, кут ротації, кут зміщення, радіус повороту та ін.) створює підґрунтя для технічного розвитку діагностичної практики [1]. Сучасні методи променевої, магнітно-резонансної, ультразвукової діагностики поряд із гістотопографією (поточною, графічною, тривимірною та ін.) надають безліч можливостей для адекватної клінічної та морфологічної оцінки. Способи вимірювання кутів між морфологічними об'єктами сьогодні досить різноманітні. Особливої уваги в даному випадку надають визначенню ступеня взаємозв'язку чи взаємодії між обраними об'єктами. Обчислення даних показників відбувається у різноманітних площинах з попереднім виготовленням системи зрізів. Ускладнює процедуру обчислення динамічних показників необхідність попередньої візуалізації об'єктів між якими буде виконуватися дія. Тож в минулому візуалізація об'єктів відбувалася шляхом обведення зрізів вручну, формування зліпків, використання контрастних речовин та ін. Далі це підлягало обробці та вимірюванню безпосередньо кутів на спеціальному пристосованому обладнанні [2]. Визначення величини ротації або оберту в динаміці проводилися шляхом візуального вимірювання з допомогою оптичного, магнітного або електрично-механічного датчиків, з конвертацією розміру кута із сигналів у кутові еквіваленти. Вчені дійшли висновку, що попередня візуалізація морфологічних структур, робить можливим обчислення динамічних показників. З розвитком технічного прогресу, значно полегшився алгоритм даної візуалізації та вимірювання показників. Працюючи сьогодні з програмним забезпеченням: Adobe Photoshop, Amira, 3ds max, Atlas Software Sketchup, Softimage-XSI, DirectX, нівелюється час та підвищується якість відтворення об'єктів, можливість подальшої роботи з ними, але виникає ряд інших проблем. По-перше, коштовність та значний ступінь спеціалізації; по-друге, невичерпність, - необхідність працювати в оболонках декількох програм одночасно, що потребує високотехнічних можливостей; по-третє, ускладнення з процесом конвертації даних у загальноприйняту систему вимірювань. Більш наближеним до корисної моделі є спосіб визначення просторового розташування біологічних мікроструктур, що включає відбір проби біологічного матеріалу, формування серії зрізів, визначення кута відхилення одного біологічного об'єкта відносно іншого. Окрім того, даний спосіб можливий в певних умовах, коли циліндричні структури розташовуються під кутом одна до одної, при цьому перша з них лежить паралельно осі зрізу. Між цими об'єктами вибудовується система відрізків та утворених кутів, що підлягають вимірюванню шляхом математичних розрахунків. При цьому враховуються значення найменшого та найбільшого діаметрів циліндричної структури, що перпендикулярна осі зрізу [3]. Недоліками найближчого аналогу є необхідність кропіткої, довготривалої математичної обробки кожного зрізу, визначення значення кута, лише на заданій площині зрізу у двох проекціях, робота із структурами тільки циліндричної форми, задля достовірності математичних розрахунків, що ускладнює визначення просторового розташування морфологічних структур. Інші об'єкти аналогічного призначення з досліджуваного рівня техніки не встановлені. Задача, на рішення котрої спрямований запропонований спосіб визначення просторового розташування біологічних мікроструктур, полягає у спрощенні та розширенні меж застосування шляхом опрацювання цифрових зображень необхідних гістологічних зрізів. Вищезазначений технічний результат досягається тим, що при використанні у відомому способі визначення просторового розташування біологічних мікроструктур, що включає відбір проби біологічного матеріалу, формування серії зрізів, визначення кута відхилення одного біологічного об'єкта відносно іншого на цифрових зображеннях гістологічних зрізів, відповідно до корисної моделі, додатково кут відхилення біологічного об'єкта відносно іншого визначають з використанням щонайменше двох цифрових зображень гістологічних зрізів аналогічних об'єктів, як крайніх фігур процесів просторових змін, а кут зміщення динамічних об'єктів визначають через систему позначень стаціонарних і динамічних структур на цифрових зображеннях за допомогою графічного програмного забезпечення. 1 UA 118153 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Причинно-наслідковий зв'язок сукупності істотних ознак корисної моделі з вищезазначеним результатом полягає в наступному. Визначення кута відхилення біологічного об'єкта відносно іншого, з використанням щонайменше двох цифрових зображень гістологічних зрізів аналогічних об'єктів, як крайніх фігур процесів просторових змін, що економить час, спрощує та здешевлює дану методику. Визначення кута зміщення динамічних об'єктів через систему позначень стаціонарних і динамічних структур на цифрових зображеннях за допомогою графічного програмного забезпечення сприяє розширенню меж застосування даного способу не тільки в науковій, айв практичній діяльності. Отже, сукупність ознак корисної моделі є суттєвою та відповідає критерію "новизна", оскільки має причинно-наслідковий зв'язок з отриманням вищезазначеного результату та не випливає з досліджуваного рівня явним чином, відповідно. Додаткові переваги запропонованого технічного рішення полягають в оперативності отримання кінцевого результату, виключенні необхідності візуалізації об'єктів, а також визначення додаткових показників та розрахунків. Спосіб ілюструється зображеннями горизонтальної проекції зрізів магістральних судин і проведеного відрізку (фіг.1); горизонтальної проекції зрізів магістральних судин і визначення кута зміщення аорти від легеневого стовбура (фіг.2). Сутність. Для здійснення способу визначення просторового розташування біологічних мікроструктур залучають набір біологічного матеріалу, підготовку серії зрізів, вибір щонайменше двох зрізів для обробки, отримання цифрових зображень даних, автоконтрастування зображень, обробку у графічному редакторі Adobe Photoshop CS6, що включає встановлення міток на статичному та динамічному об'єктах та подальше співставлення даних міток. При використанні способу визначення просторового розташування біологічних мікроструктур відбирають проби біологічного матеріалу, формують серії зрізів, визначають кут відхилення одного біологічного об'єкта відносно іншого на цифрових зображеннях гістологічних зрізів, де для спрощення та розширення меж його застосування визначають кут відхилення біологічного об'єкта відносно іншого, з використанням щонайменше двох (а не серії) цифрових зображень гістологічних зрізів аналогічних об'єктів, як крайніх фігур процесів просторових змін, а кут зміщення динамічних об'єктів - через систему позначень стаціонарних і динамічних структур на цифрових зображеннях за допомогою графічного програмного забезпечення. Властивості запропонованого рішення задачі були апробовані й оцінені шляхом опрацювання цифрових зображень гістологічних зрізів ембріональних мишачих сердець, за результатами визначення динаміки, характеру ротаційних перебудов конусно-стовбурового відділу, відносно нормального розвитку, та дегідратації материнського організму. Приклад. Для визначення просторового розташування біологічних мікроструктур відбирали проби біологічного матеріалу, формували серії зрізів, визначали кут відхилення одного біологічного об'єкта відносно іншого на цифрових зображеннях гістологічних зрізів. Визначали кут відхилення біологічного об'єкта відносно іншого, з використанням щонайменше двох цифрових зображень гістологічних зрізів аналогічних об'єктів, як крайніх фігур процесів просторових змін, а також кут зміщення динамічних об'єктів, через систему позначень стаціонарних і динамічних структур на цифрових зображеннях за допомогою графічного програмного забезпечення. При цьому значення параметрів кутів взаємного відхилення морфологічних структур розраховували з використанням програмного забезпечення Adobe Photoshop CS6. Для аналізу відбирали два цифрових знімка з серії гістологічних зрізів, горизонтальної проекції, наприклад, аорти та легеневого стовбура. На обох знімках, як зображеннях крайніх ділянок перебудови, обчислювали кут відхилення аорти від легеневого стовбура. Надалі знімки імпортували у програмне забезпечення Adobe Photoshop CS6 і піддавали автоконтрастуванню для посилення зорового сприйняття контурів. Використовуючи лічильник на панелі інструментів "Count tool", позначали центри необхідних структур на зрізі: порожнини аорти (1), порожнини легеневого стовбура (2). Між цифрами проводили лінію (Фіг. 1). Кожній з фотографій у створених парах привласнювали шар. При цьому прозорість одного з них зменшувалася у вікні функції "прозорість" на певну кількість % для візуалізації межі збігу досліджуваних структур (магістральних судин) при накладенні одного шару на інший. Один з шарів накладали на інший таким чином, щоб співпадали відрізки, виконані шляхом механічного переносу. За допомогою інструменту "Ruler" головного меню Adobe Photoshop CS6 повторювали контур відрізків. На панелі задач по осі "Y" вказувалося значення кута (Фіг. 2). Отримане значення трактували як "кут ротації структури 1 навколо структури 2". За цих умов досягали спрощення процесу, з можливістю його застосування у багатьох галузях медицини та біології. 2 UA 118153 U Тож, наведений спосіб при визначенні просторового розташування біологічних мікроструктур за допомогою кутів взаємного відхилення морфологічних структур в умовах просторових перебудов під час нормо- або патогенезу може бути корисним у морфо-, ембріо-, пато-, рентгенології. 5 10 15 Джерела інформації: 1. Rotation of the myocardial wall of the outflow tract is implicated in the normal positioning of the great arteries / F. Bajolle, S. Zaffran, R.J. Kelly [et al.] // Circ Rec. -2006.-Vol. 98. -P. 421-428. 2. Пристрій для вимірювання кутів та розмірів анатомічних структур: Пат. 13554 України, МПК А61В 1/00 / Ахтемійчук Ю.Т., Цигикало О.В., Тетірко І.В. (України); Буковинський державний медичний університет МОЗ України (України). -№ U200507790; заявл. 05.08.05, опубл. 17.04.06. 3. Спосіб визначення просторового розташування біологічних мікроструктур циліндричної форми: Пат. 2289295 Росії, МПК А61В 1/00 / Кім В.І., Каган І.Й., Лященко Д.Н., Адегамова A.M., Пряхін О.В. (Росія); Державний освітній заклад вищої професійної освіти "Оренбурзька державна медична академія МОЗ РФ" (Росія). -№ 2004117667/14; заявл. 06.09.04, опубл. 20.12.06. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Спосіб визначення просторового розташування біологічних мікроструктур, що включає відбір проби біологічного матеріалу, формування серії зрізів, визначення кута відхилення одного біологічного об'єкта відносно іншого на цифрових зображеннях гістологічних зрізів, який відрізняється тим, що додатково кут відхилення біологічного об'єкта відносно іншого визначають з використанням щонайменше двох цифрових зображень гістологічних зрізів аналогічних об'єктів, як крайніх фігур процесів просторових змін, а кут зміщення динамічних об'єктів визначають через систему позначень стаціонарних і динамічних структур на цифрових зображеннях за допомогою графічного програмного забезпечення. 3 UA 118153 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4