Методи і засоби азимутально-інваріантної мюллер-матричної поляриметрії оптично-анізотропних біологічних шарів
Анотація
Актуальність. Серед багаточисельних методів поляриметричного дослідження структури біологічних тканин особливе місце займає Мюллер-матрична поляриметрія (ММП). Даний метод дає виключно повну інформацію про поляризаційні прояви оптичних властивостей полікристалічної структури біологічних тканин різноманітних органів людини. Новим кроком у розвитку даної методики стало координатне картографування розподілів величини матричних елементів – Мюллер-матричних зображень (ММЗ). Проте, практичне застосування Мюллер-матричного методу у рутинній лабораторній практиці обмежено. Величина 12 із 16 елементів матриці Мюллера є залежною від повороту зразку відносно напряму опромінення. Тому актуальним є подальший розвиток та узагальнення методик ММП з використанням координатних розподілів набору Мюллер-матричних інваріантів (ММІ) – азимутально незалежних елементів матриці Мюллера, їхніх комбінацій, матричних векторів та кутів між ними.
Мета роботи. Робота спрямована на теоретичне обґрунтування та експериментальну розробку метода азимутально-інваріантної поляриметрії частково-деполяризуючих оптично-анізотропних біологічних шарів на основі координатного Мюллер-матричного картографування гістологічних зрізів для диференціальної діагностики змін оптичної анізотропії, які пов’язані з виникненням патологічних станів.
Результати. Запропоновано та обґрунтовано метод азимутально-інваріантного Мюллер-матричного картографування на прикладі оптично анізотропних зразків гістологічних зрізів міокарда. Одержано розподіли величини азимутально-інваріантного матричного елементу, суперпозиції матричних елементів та величини матричного вектору.
Висновки. Визначено залежності величин статистичних моментів 1-го – 4-го порядків, які характеризують розподіли величин Мюллер-матричних інваріантів (ММІ) гістологічних зрізів міокарда. Проведено з позицій доказової медицини дослідження можливостей диференціації причини настання смерті внаслідок ішемічної хвороби серця (ІХС) та гострої коронарної недостатності (ГКН).
Завантаження
Посилання
Tuchin, V. V., & Tuchin, V. (2007). Tissue optics: light scattering methods and instruments for medical diagnosis.
Wang, X., Yao, G., & Wang, L. V. (2002). Monte Carlo model and single-scattering approximation of the propagation of polarized light in turbid media containing glucose. Applied optics, 41(4), 792-801.
Wang, X., & Wang, L. V. (2002). Propagation of polarized light in birefringent turbid media: a Monte Carlo study. Journal of Biomedical Optics, 7(3), 279-291.
Ghosh, N., & Vitkin, A. I. (2011). Tissue polarimetry: concepts, challenges, applications, and outlook. Journal of biomedical optics, 16(11), 110801.
Ghosh, N., Wood, M., & Vitkin, A. (2010). Polarized Light Assessment of Complex Turbid Media Such as Biological Tissues Us-ing Mueller Matrix Decomposition. In Handbook of photonics for biomedical science (pp. 253–282). CRC Press.
Tynes, H. H., Kattawar, G. W., Zege, E. P., Katsev, I. L., Prikhach, A. S., & Chaikovskaya, L. I. (2001). Monte Carlo and multicomponent approximation methods for vector radiative transfer by use of effective Mueller matrix calculations. Applied Optics, 40(3), 400-412.
Khlebtsov, N. G., Maksimova, I. L., Meglinski, I., Wang, L. V., & Tuchin, V. V. (2016). Introduction to light scattering by biological objects.
Ushenko, A. G., & Pishak, V. P. (2004). Laser polarimetry of biological tissue: principles and applications. Handbook of Coherent-Domain Optical Methods: Biomedical Diagnostics, Environmental and Material Science, 1, 93-138.
Angelsky, O. V., Ushenko, A. G., Ushenko, Y. A., Pishak, V. P., & Peresunko, A. P. (2010). Statistical, correlation, and topological approaches in diagnostics of the structure and physiological state of birefringent biological tissues. In Handbook of Photonics for Biomedical Science (pp. 283-322). CRC Press.
Ushenko, Y. A., Boychuk, T. M., Bachynsky, V. T., & Mincer, O. P. (2013). Diagnostics of structure and physiological state of birefringent biological tissues: statistical, correlation and topological approaches. Handbook of Coherent-Domain Optical Methods: Biomedical Diagnostics, Environmental Monitoring, and Materials Science.
Ushenko, V. A., & Gavrylyak, M. S. (2013, September). Azimuthally invariant Mueller-matrix mapping of biological tissue in differential diagnosis of mechanisms protein molecules networks an sotropy. In Biosensing and Nanomedicine VI (Vol. 8812, p. 88120Y). International Society for Optics and Photonics. стр. 6-9.
Криволапов, Ю. А., & Леенман, Е. Е. (2006). Морфологическая диагностика лимфом. КОСТА. ст.6-9
Зинкин, А. Н., Зингилевская, Н. Г., & Мусельян, Б. Б. (1997). Криовоздействие в оториноларингологии. Методические рекомендации.
Davis, D. A., Pellowski, D. M., & William Hanke, C. (2004). Preparation of frozen sections. Dermatologic surgery, 30(12p1), 1479-1485.
Ushenko, V. A., & Gorsky, M. P. (2013). Complex degree of mutual anisotropy of linear birefringence and optical activity of biological tissues in diagnostics of prostate cancer. Optics and Spectroscopy, 115(2), 290 297.
Ushenko, V. A., & Dubolazov, A. V. (2013, September). Correlation and self similarity structure of polycrystalline network biological layers Mueller matrices images. In Applications of Digital Image Processing XXXVI (Vol. 8856, p. 88562D). International Society for Optics and Photonics.
Ushenko, Y. A., Ushenko, V. A., Dubolazov, A. V., Balanetskaya, V. O., & Zabolotna, N. I. (2012). Mueller-matrix diagnostics of optical properties of polycrystalline networks of human blood plasma. Optics and Spectroscopy, 112(6), 884-892.
Ushenko, Y. A., Dubolazov, A. V., Balanetskaya, V. O., Karachevtsev, A. O., & Ushenko, V. A. (2012). Wavelet-analysis of polarization maps of human blood plasma. Optics and Spectroscopy, 113(3), 332-343.
Ushenko, V. O. (2013). Spatial-frequency polarization phasometry of biological polycrystalline networks. Optical Memory and Neural Networks, 22(1), 56-64.
Ushenko, V. A., Pavlyukovich, N. D., & Trifonyuk, L. (2013). Spatial-frequency azimuthally stable cartography of biological polycrystalline networks. International Journal of Optics, 2013, 683174. doi: 10.1155/2013/683174.
Ungurian, V. P., Ivashchuk, O. I., & Ushenko, V. O. (2011, November). Statistical analysis of polarizing maps of blood plasma laser images for the diagnostics of malignant formations. In Tenth International Conference on Correlation Optics (Vol. 8338, p. 83381L). International Society for Optics and Photonics.
Ushenko, V. A., Dubolazov, O. V., & Karachevtsev, A. O. (2014). Two wavelength Mueller matrix reconstruction of blood plasma films polycrystalline structure in diagnostics of breast cancer. Applied optics, 53(10), B128-B139.
Prysyazhnyuk, V. P., Ushenko, Y. A., Dubolazov, A. V., Ushenko, A. G., & Ushenko, V. A. (2016). Polarization-dependent laser autofluorescence of the polycrystalline networks of blood plasma films in the task of liver pathology differentiation. Applied optics, 55(12), B126-B132.
Robinson, S. P. (Ed.). (1996). Principles of forensic medicine. Cambridge University Press.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
