ОПТИЧНЕ РЕМОДЕЛЮВАННЯ МІОКАРДА ПРИ COVID-19: МОЖЛИВОСТІ ПОЛЯРИЗАЦІЙНО-ІНТЕРФЕРЕНЦІЙНОГО КАРТОГРАФУВАННЯ
DOI:
https://doi.org/10.24061/2707-8728.1.2026.8Ключові слова:
Мюллер-матрична поляриметрія, міокард, COVID-19, двопроменезаломлення, оптична анізотропіяАнотація
Об’єктивна оцінка віддалених структурних змін міокарда після перенесеної інфекції COVID-19 залишається складною у зв’язку з переважно субклінічним перебігом інфекційного процесу та відсутністю високочутливих морфологічних маркерів діагностики. Традиційні гістологічні методи мають обмеження у виявленні ранньої мікроструктурної дезорганізації тканин, особливо їх фібрилярних мереж. Сучасні досягнення в галузі оптичних поляриметричних методів, зокрема Мюллер-матричного зображення, відкривають нові можливості для кількісної оцінки анізотропії тканин і виявлення їх субклінічних патологічних та некротичних змін.
Мета дослідження. Виявити та оцінити кількісні поляриметричні маркери структурної анізотропії міокарда для диференційної діагностики імовірних віддалених постковідних змін за допомогою Мюллер-матричного зображення.
Матеріали та методи. Дослідження базувалося на аналізі нативних гістологічних зрізів міокарда, отриманих від померлих осіб віком 18-40 років. Було сформовано три репрезентативні групи: контрольну групу (без COVID-19 в анамнезі) та дві дослідні групи з різною тривалістю після перенесеної інфекції COVID-19. Застосовано Мюллер-матричне зображення лінійного двопроменезаломлення з подальшим статистичним, кореляційним та фрактальним аналізом координатних розподілів поляризаційних параметрів. Діагностичну ефективність оцінювали за показниками збалансованої точності.
Науково-дослідна робота. Дослідження є фрагментом комплексної науково-дослідної роботи кафедри внутрішньої медицини, клінічної фармакології та професійних хвороб Буковинського державного медичного університету «Особливості коморбідного перебігу захворювань внутрішніх органів: механізми взаємообтяження та шляхи фармакологічної корекції» (номер державної реєстрації 0124U002435; термін виконання: 01.01.2024 – 31.12.2028 рр.).
Біоетика. Матеріали дослідження розглянуті і схвалені комісією з питань біоетики Буковинського державного медичного університету (Протокол № 7 від 16.04.2026 р.).
Результати. Встановлено, що статистичні (асиметрія Q₃, ексцес Q₄), кореляційні (кореляційна площа SK, ексцес автокореляційної функції PSD₄) та фрактальні (ексцес густини спектра потужності PSD₄) маркери демонструють високу чутливість до віддалених постковідних змін міокарда. Найвищу діагностичну ефективність показали параметри, засновані на ексцесі (Ac до 95%). Диференціація між групами характеризувалася добрим і дуже добрим рівнем збалансованої точності для більшості маркерів із дещо нижчими показниками при розмежуванні пізніших постковідних змін. Виявлено прогресивне зниження значень лінійного двопроменезаломлення та порушення фібрилярної організації зі збільшенням часу після перенесеної інфекції.
Висновки. Мюллер-матричний поляриметричний аналіз тканини міокарда дозволяє об’єктивно виявляти мікроструктурні зміни, пов’язані з віддаленими наслідками COVID-19. Визначені статистичні, кореляційні та фрактальні маркери мають високий діагностичний потенціал і можуть бути використані для диференційної оцінки ремоделювання міокарда. Їх комплексне застосування підвищує діагностичну точність і може використовуватися поряд із класичними клінічними та морфологічними критеріями при оцінці постковідного ураження серцево-судинної системи.
Посилання
He C, He H, Chang J, Chen B, Ma H, Booth MJ. Polarisation optics for biomedical and clinical applications: a review. Light Sci Appl. 2021;10(1):194. doi:10.1038/s41377-021-00639-x
Ávila FJ. A review of non-linear optical imaging techniques for cancer detection. Optics. 2024;5:416-33. doi:10.3390/opt5040031
Montes-Gonzalez I, Bisbal-Amat J, Perez-Torres A, Pulido-Camarillo E, Canabal-Carbia M, Campos J, et al. Macroscopic polarimetric discrimination and quantification of antiangiogenic effect of AGRO aptamer and GK1 peptide in a preclinical melanoma model. Sci Rep. 2026. doi:10.1038/s41598-026-44959-7
Le VN, Bolden A. Cost-effective Mueller matrix microscopy for label-free differentiation of melanoma from normal skin and common skin cancer types. Biomed Opt Express. 2025;16(12):5235-47. doi:10.1364/BOE.578498
Ku S, Kaniyala Melanthota S, U R, Rai S, Mahato KK, Mazumder N. Characterization and classification of ductal carcinoma tissue using four channel based Stokes-Mueller polarimetry and machine learning. Lasers Med Sci. 2024;39:123. doi:10.1007/s10103-024-04056-5
Sdobnov A, Ushenko VA, Trifonyuk L, Bakun O, Garazdyuk M, Soltys IV, et al. Mueller-matrix imaging polarimetry elevated by wavelet decomposition and polarization-singular processing for analysis of specific cancerous tissue pathology. J Biomed Opt. 2023;28(10):102903. doi:10.1117/1.JBO.28.10.102903
Ushenko Y, Soltys I, Harasym V, Saleha O. Methods and means of polarization-interference layer reconstruction and discrete phase scanning of Jones matrix images of polycrystalline films of dehydrated bile. Biophys Bull. 2025;(54):49-70. doi:10.26565/2075-3810-2025-54-04
Hu Z, Bachinsky VT, Vanchulyak OY, Soltys IV, Ushenko YA, Ushenko AG, et al. Spectral phase measurement of laser images of sections of biological tissues of a human corpse for death time detection. In: SpringerBriefs in Applied Sciences and Technology. 2023. p. 53-70
Hu Z, Ushenko YA, Litvinenko OY, Gorsky MP, Vanchulyak OY, Mikirin I, et al. Materials and methods of research in laser polarimetry data processing of biological tissues for forensic determining the age of injury. In: SpringerBriefs in Applied Sciences and Technology. 2023. p. 9-26
Ushenko YA, Hu Z, Soltys IV, Dubolazov OV, Olar OV, Gordey I, et al. Study of two-dimensional polarization maps of the skin for differentiation of lifetime and post-mortal nature and temporal dynamics of abrasions. In: SpringerBriefs in Applied Sciences and Technology. 2023. p. 43-75
Mi C, Shao C, He H, He C, Ma H. Evaluating tissue mechanical properties using quantitative Mueller matrix polarimetry and neural network. Appl Sci. 2022;12(19):9774. doi:10.3390/app12199774
Zhang X, Fan J, Song J, Zeng N, He H, Tuchin VV, Ma H. Depth-resolved imaging in turbid media via Mueller matrix polarimetry. J Biomed Opt. 2025;30(5):056009. doi:10.1117/1.JBO.30.5.056009
Pardo González I, Kuntman E, Ossikovski R, Pascual E, Arteaga O. Depth-sensitive instrument for Mueller matrix imaging measurements. Opt Laser Technol. 2026;193:114242. doi:10.1016/j.optlastec.2025.114242
Ushenko A, Zheng J, Litvinenko A, Gorsky M, Wanchuliak O, Dubolazov A, et al. 3D digital polarization-holographic wavelet histology in determining the duration of mechanical damage to the myocardium. J Biophotonics. 2024;17(3):e202300372. doi:10.1002/jbio.202300372
Ushenko AG, Sdobnov A, Soltys IV, Ushenko YA, Dubolazov AV, Sklyarchuk VM, et al. Author correction: Insights into polycrystalline microstructure of blood films with 3D Mueller matrix imaging approach. Sci Rep. 2024;14(1):18775. doi:10.1038/s41598-024-69469-2
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Судово-медична експертиза
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
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.
