Судово-медичне визначення давності утворення ушкоджень внутрішніх органів людини методом реконструкції оптичної активності гістологічних зрізів
DOI:
https://doi.org/10.24061/2707-8728.2.2021.10Ключові слова:
дисперсія, асиметрія, поляризаційно-цифрова гістологія, азимут поляризаціїАнотація
У статті наведені результати експериментальної апробації методики томографічної реконструкції мап циркулярного двопроменезаломлення молекулярних комплексів у цифровому гістологічному дослідженні давності ушкодження тканин внутрішніх органів (мозку, печінки та нирки); часового моніторингу величини середнього, дисперсії, асиметрії й ексцесу, що характеризують розподіли величини оптичної активності гістологічних зрізів мозку, печінки та нирки; виявлення часової тривалості лінійної зміни статистичних параметрів і точності встановлення давності ушкодження внутрішніх органів людини цифровими гістологічними методами поляризаційної реконструкції (томографії) циркулярного двопроменезаломлення молекулярних комплексів.
Мета роботи. Розроблення методики визначення давності ушкодження внутрішніх органів людини цифровими гістологічними методами поляризаційної реконструкції циркулярного двопроменезаломлення молекулярних комплексів.
Матеріали та методи. Об’єктом дослідження були гістології зразків внутрішніх органів людини (мозок, нирка та печінка) з різною давністю ушкодження від 1 до 120 годин. Для контролю використовували зразки біологічних тканин (БТ) померлих від ішемічної хвороби серця (ІХС) з різною давністю ушкодження від 1 до 120 годин. Дослідження проводили, застосовуючи методику поляризаційної реконструкції циркулярного двопроменезаломлення молекулярних комплексів.
Результати. Визначений набір діагностично-актуальних взаємозв’язків між часовими змінами статистичної структури топографічних мап циркулярного двопроменезаломлення оптично активних молекулярних комплексів гістологічних зрізів внутрішніх органів людини з різною давністю ушкодження та варіаціями величини середнього, дисперсії, асиметрії й ексцесу, що характеризують розподіли величини даного параметра анізотропії.
Висновок. Розроблений новий оригінальний метод томографії оптичної активності молекулярних комплексів тканин внутрішніх органів людини в цифровому гістологічному дослідженні давності ушкодження тканин мозку, печінки та нирки, а також міокарда та легеневої тканини на часовому інтервалі від 1 до 120 годин.
Посилання
Tuchin VV. Tissue Optics: Light Scattering Methods and Instruments for Medical Diagnosis [Internet]. 2nd ed. Bellingham: SPIE Press; 2007 [cited 2021 Sep 16]. 882 p. Available from: https://spie.org/Publications/Book/684093 doi: 10.1117/3.684093
Wang X, Yao G, Wang LV. Monte Carlo model and single-scattering approximation of the propagation of polarized light in turbid media containing glucose Appl Opt. 2002;41(4):792-801. doi: 10.1364/ao.41.000792
Wang X, Wang LV. Propagation of polarized light in birefringent turbid media: a Monte Carlo study. J Biomed Opt. 2002;7(3):279-90. doi: 10.1117/1.1483315
Ghosh N, Vitkin IA. Tissue polarimetry: concepts, challenges, applications and outlook. J Biomed Opt [Internet]. 2011 Nov [cited 2021 Sep 16];16(11):110801. Available from: https://www.spiedigitallibrary.org/journals/journal-of-biomedical-optics/volume-16/issue-11/110801/Tissue-polarimetry-concepts-challenges-applications-and-outlook/10.1117/1.3652896.full doi: 10.1117/1.3652896
Tuchin VV, editor. Handbook of Photonics for Biomedical Science. London: CRC Press; 2010. Ghosh N, Wood M, Vitkin A, Polarized Light Assessment of Complex Turbid Media Such as Biological Tissues Using Mueller Matrix Decomposition; p. 253-82.
Tynes HH, Kattawar GW, Zege EP, Katsev IL, Prikhach AS, Chaikovskaya LI. Monte Carlo and Multicomponent Approximation Methods for Vector Radiative Transfer by use of Effective Mueller Matrix Calculations. Appl Opt. 2001;40(3):400-12. doi: 10.1364/ao.40.000400
Tuchin VV, editor. Handbook of Optical Biomedical Diagnostics, 2nd ed. Bellingham: SPIE Press; 2016. Part 1, Khlebtsov NG, Maksimova IL, Meglinski I, Wang LV, Tuchin VV, Introduction to Light Scattering by Biological Objects; p. 1-155.
Tuchin VV, editor. Handbook of Coherent-Domain Optical Methods: Biomedical Diagnostics, Environmental and Material Science. Vol. 1. Boston: Kluwer Academic Publishers; 2004. Ushenko AG, Pishak VP, Laser Polarimetry of Biological Tissue: Principles and Applications; p. 93-138.
Tuchin VV, editor. Handbook of Photonics for Biomedical Science. London: CRC Press; 2010. Angelsky OV, Ushenko AG, Ushenko YuA, Pishak VP, Peresunko AP, Statistical, Correlation and Topological Approaches in Diagnostics of the Structure and Physiological State of Birefringent Biological Tissues; p. 283-322.
Tuchin VV, editor. Handbook of Coherent-Domain Optical Methods. 2nd ed. New York: Springer Science; 2013. Ushenko YA, Boychuk TM, Bachynsky VT, Mincer OP, Diagnostics of Structure and Physiological State of Birefringent Biological Tissues: Statistical, Correlation and Topological Approaches; p. 107.
Ushenko VA, Gavrylyak MS. Azimuthally invariant Mueller-matrix mapping of biological tissue in differential diagnosis of mechanisms protein molecules networks anisotropy. In: Proc. SPIE 8812, Biosensing and Nanomedicine VI, 88120Y [Internet]. 2013 Sep 11 [cited 2021 Sep 16]. Available from: https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/8812/88120Y/Azimuthally-invariant-Mueller-matrix-mapping-of-biological-tissue-in-differential/10.1117/12.2023686.full?SSO=1 doi: 10.1117/12.2023686
Ushenko VA, Gorsky MP. Complex degree of mutual anisotropy of linear birefringence and optical activity of biological tissues in diagnostics of prostate cancer. Optics and Spectroscopy. 2013;115(2)290-7.
Ushenko VA, Dubolazov AV. Correlation and self similarity structure of polycrystalline network biological layers Mueller matrices images. In: Proc. SPIE 8856, Applications of Digital Image Processing XXXVI, 88562D [Internet]. 2013 Sep 26 [cited 2021 Sep 16]. Available from: https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/8856/88562D/Correlation-and-self-similarity-structure-of-polycrystalline-network-biological-layers/10.1117/12.2023602.full doi: 10.1117/12.2023602
Ushenko YuA, Ushenko VA, Dubolazov AV, Balanetskaya VO, Zabolotna NI. Mueller-matrix diagnostics of optical properties of polycrystalline networks of human blood plasma. Opt Spectrosc. 2012;112(6):884-92. doi: 10.1134/S0030400X12050232
Ushenko YuA, Dubolazov AV, Balanetskaya VO, Karachevtsev AO, Ushenko VA. Wavelet-analysis of polarization maps of human blood plasma. Opt Spectrosc. 2012;113(3):332-43. doi: 10.1134/S0030400X12070260
Ushenko VO. Spatial-frequency polarization phasometry of biological polycrystalline networks. Opt Mem Neural Networks. 2013;22(1):56-64. doi: 10.3103/S1060992X13010050
Ushenko VO, Pavlyukovich ND, Trifonyuk L. Spatial-Frequency Azimuthally Stable Cartography of Biological Polycrystalline Networks. Int J Opt. 2013;2013(3):7. doi: 10.1155/2013/683174
Ungurian VP, Ivashchuk OI, Ushenko VO. Statistical analysis of polarizing maps of blood plasma laser images for the diagnostics of malignant formations. In: Proc. SPIE 8338, Tenth International Conference on Correlation Optics, 83381L [Internet]. 2011 Nov 22 [cited 2021 2021 Nov 16]. Available from: https://spie.org/Publications/Proceedings/Paper/10.1117/12.920592 doi: 10.1117/12.920592
Ushenko VA, Dubolazov OV, Karachevtsev AO. Two wavelength Mueller matrix reconstruction of blood plasma films polycrystalline structure in diagnostics of breast cancer. Appl Opt. 2014;53(10):B128-39. doi: 10.1364/AO.53.00B128
Prysyazhnyuk VP, Ushenko YuA, Dubolazov AV, Ushenko AG, Ushenko VA. Polarization-dependent laser autofluorescence of the polycrystalline networks of blood plasma films in the task of liver pathology differentiation. Appl Opt. 2016;55(12):B126-32. doi: 10.1364/AO.55.00B126
Ushenko YuA, Bachynsky VT, Vanchulyak OYa, Dubolazov AV, Garazdyuk MS, Ushenko VA. Jones-matrix mapping of complex degree of mutual anisotropy of birefringent protein networks during the differentiation of myocardium necrotic changes. Appl Opt. 2016;55(12):B113-9. doi: 10.1364/AO.55.00B113
References
Tuchin VV. Tissue Optics: Light Scattering Methods and Instruments for Medical Diagnosis [Internet]. 2nd ed. Bellingham: SPIE Press; 2007 [cited 2021 Sep 16]. 882 p. Available from: https://spie.org/Publications/Book/684093 doi: 10.1117/3.684093
Wang X, Yao G, Wang LV. Monte Carlo model and single-scattering approximation of the propagation of polarized light in turbid media containing glucose Appl Opt. 2002;41(4):792-801. doi: 10.1364/ao.41.000792
Wang X, Wang LV. Propagation of polarized light in birefringent turbid media: a Monte Carlo study. J Biomed Opt. 2002;7(3):279-90. doi: 10.1117/1.1483315
Ghosh N, Vitkin IA. Tissue polarimetry: concepts, challenges, applications and outlook. J Biomed Opt [Internet]. 2011 Nov [cited 2021 Sep 16];16(11):110801. Available from: https://www.spiedigitallibrary.org/journals/journal-of-biomedical-optics/volume-16/issue-11/110801/Tissue-polarimetry-concepts-challenges-applications-and-outlook/10.1117/1.3652896.full doi: 10.1117/1.3652896
Tuchin VV, editor. Handbook of Photonics for Biomedical Science. London: CRC Press; 2010. Ghosh N, Wood M, Vitkin A, Polarized Light Assessment of Complex Turbid Media Such as Biological Tissues Using Mueller Matrix Decomposition; p. 253-82.
Tynes HH, Kattawar GW, Zege EP, Katsev IL, Prikhach AS, Chaikovskaya LI. Monte Carlo and Multicomponent Approximation Methods for Vector Radiative Transfer by use of Effective Mueller Matrix Calculations. Appl Opt. 2001;40(3):400-12. doi: 10.1364/ao.40.000400
Tuchin VV, editor. Handbook of Optical Biomedical Diagnostics, 2nd ed. Bellingham: SPIE Press; 2016. Part 1, Khlebtsov NG, Maksimova IL, Meglinski I, Wang LV, Tuchin VV, Introduction to Light Scattering by Biological Objects; p. 1-155.
Tuchin VV, editor. Handbook of Coherent-Domain Optical Methods: Biomedical Diagnostics, Environmental and Material Science. Vol. 1. Boston: Kluwer Academic Publishers; 2004. Ushenko AG, Pishak VP, Laser Polarimetry of Biological Tissue: Principles and Applications; p. 93-138.
Tuchin VV, editor. Handbook of Photonics for Biomedical Science. London: CRC Press; 2010. Angelsky OV, Ushenko AG, Ushenko YuA, Pishak VP, Peresunko AP, Statistical, Correlation and Topological Approaches in Diagnostics of the Structure and Physiological State of Birefringent Biological Tissues; p. 283-322.
Tuchin VV, editor. Handbook of Coherent-Domain Optical Methods. 2nd ed. New York: Springer Science; 2013. Ushenko YA, Boychuk TM, Bachynsky VT, Mincer OP, Diagnostics of Structure and Physiological State of Birefringent Biological Tissues: Statistical, Correlation and Topological Approaches; p. 107.
Ushenko VA, Gavrylyak MS. Azimuthally invariant Mueller-matrix mapping of biological tissue in differential diagnosis of mechanisms protein molecules networks anisotropy. In: Proc. SPIE 8812, Biosensing and Nanomedicine VI, 88120Y [Internet]. 2013 Sep 11 [cited 2021 Sep 16]. Available from: https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/8812/88120Y/Azimuthally-invariant-Mueller-matrix-mapping-of-biological-tissue-in-differential/10.1117/12.2023686.full?SSO=1 doi: 10.1117/12.2023686
Ushenko VA, Gorsky MP. Complex degree of mutual anisotropy of linear birefringence and optical activity of biological tissues in diagnostics of prostate cancer. Optics and Spectroscopy. 2013;115(2)290-7.
Ushenko VA, Dubolazov AV. Correlation and self similarity structure of polycrystalline network biological layers Mueller matrices images. In: Proc. SPIE 8856, Applications of Digital Image Processing XXXVI, 88562D [Internet]. 2013 Sep 26 [cited 2021 Sep 16]. Available from: https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/8856/88562D/Correlation-and-self-similarity-structure-of-polycrystalline-network-biological-layers/10.1117/12.2023602.full doi: 10.1117/12.2023602
Ushenko YuA, Ushenko VA, Dubolazov AV, Balanetskaya VO, Zabolotna NI. Mueller-matrix diagnostics of optical properties of polycrystalline networks of human blood plasma. Opt Spectrosc. 2012;112(6):884-92. doi: 10.1134/S0030400X12050232
Ushenko YuA, Dubolazov AV, Balanetskaya VO, Karachevtsev AO, Ushenko VA. Wavelet-analysis of polarization maps of human blood plasma. Opt Spectrosc. 2012;113(3):332-43. doi: 10.1134/S0030400X12070260
Ushenko VO. Spatial-frequency polarization phasometry of biological polycrystalline networks. Opt Mem Neural Networks. 2013;22(1):56-64. doi: 10.3103/S1060992X13010050
Ushenko VO, Pavlyukovich ND, Trifonyuk L. Spatial-Frequency Azimuthally Stable Cartography of Biological Polycrystalline Networks. Int J Opt. 2013;2013(3):7. doi: 10.1155/2013/683174
Ungurian VP, Ivashchuk OI, Ushenko VO. Statistical analysis of polarizing maps of blood plasma laser images for the diagnostics of malignant formations. In: Proc. SPIE 8338, Tenth International Conference on Correlation Optics, 83381L [Internet]. 2011 Nov 22 [cited 2021 Sep 16]. Available from: https://spie.org/Publications/Proceedings/Paper/10.1117/12.920592 doi: 10.1117/12.920592
Ushenko VA, Dubolazov OV, Karachevtsev AO. Two wavelength Mueller matrix reconstruction of blood plasma films polycrystalline structure in diagnostics of breast cancer. Appl Opt. 2014;53(10):B128-39. doi: 10.1364/AO.53.00B128
Prysyazhnyuk VP, Ushenko YuA, Dubolazov AV, Ushenko AG, Ushenko VA. Polarization-dependent laser autofluorescence of the polycrystalline networks of blood plasma films in the task of liver pathology differentiation. Appl Opt. 2016;55(12):B126-32. doi: 10.1364/AO.55.00B126
Ushenko YuA, Bachynsky VT, Vanchulyak OYa, Dubolazov AV, Garazdyuk MS, Ushenko VA. Jones-matrix mapping of complex degree of mutual anisotropy of birefringent protein networks during the differentiation of myocardium necrotic changes. Appl Opt. 2016;55(12):B113-9. doi: 10.1364/AO.55.00B113
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
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).
Критерії авторського права, форми участі та авторства
Кожен автор повинен був взяти участь в роботі, щоб взяти на себе відповідальність за відповідні частини змісту статті. Один або кілька авторів повинні нести відповідальність в цілому за поданий для публікації матеріал - від моменту подачі до публікації статті. Авторитарний кредит повинен грунтуватися на наступному:
істотність частини вкладу в концепцію і дизайн, отримання даних або в аналіз і інтерпретацію результатів дослідження;
написання статті або критичний розгляд важливості її інтелектуального змісту;
остаточне твердження версії статті для публікації.
Автори також повинні підтвердити, що рукопис є дійсним викладенням матеріалів роботи і що ні цей рукопис, ні інші, які мають по суті аналогічний контент під їх авторством, не були опубліковані та не розглядаються для публікації в інших виданнях.
Автори рукописів, що повідомляють вихідні дані або систематичні огляди, повинні надавати доступ до заяви даних щонайменше від одного автора, частіше основного. Якщо потрібно, автори повинні бути готові надати дані і повинні бути готові в повній мірі співпрацювати в отриманні та наданні даних, на підставі яких проводиться оцінка та рецензування рукописи редактором / членами редколегії журналу.
Роль відповідального учасника.
Основний автор (або призначений відповідальний автор) буде виступати від імені всіх співавторів статті в якості основного кореспондента при листуванні з редакцією під час процесу її подання та розгляду. Якщо рукопис буде прийнятий, відповідальний автор перегляне відредагований машинописний текст і зауваження рецензентів, прийме остаточне рішення щодо корекції і можливості публікації представленого рукопису в засобах масової інформації, федеральних агентствах і базах даних. Він також буде ідентифікований як відповідальний автор в опублікованій статті. Відповідальний автор несе відповідальність за підтвердження остаточного варіанта рукопису. Відповідальний автор несе також відповідальність за те, щоб інформація про конфлікти інтересів, була точною, актуальною і відповідала даним, наданим кожним співавтором. Відповідальний автор повинен підписати форму авторства, що підтверджує, що всі особи, які внесли істотний внесок, ідентифіковані як автори і що отримано письмовий дозвіл від кожного учасника щодо публікації представленого рукопису.
