МУЛЬТИФРАКТАЛЬНИЙ АНАЛІЗ ПОЛЯРИЗАЦІЙНИХ МАП ЕЛІПТИЧНОСТІ МІКРОСКОПІЧНИХ ЗОБРАЖЕНЬ ФАЦІЙ КРОВІ ТА ДИФЕРЕНЦІАЛЬНА ДІАГНОСТИКА ПАТОЛОГІЇ ЩИТОПОДІБНОЇ ЗАЛОЗИ
DOI:
https://doi.org/10.24061/1727-4338.XXIII.2.88.2024.01Ключові слова:
Мюллер-матрична поляриметрія, фації крові, вузловий зоб, аутоімунний тиреоїдит, папілярний ракАнотація
Серед численних біомедичних діагностичних застосувань структури м’якої
речовини важливе місце посідає Мюллер-матрична поляриметрія оптичної
анізотропії біологічних тканин. Для реалізації поставлених діагностичних завдань
розроблено різноманітні системи Мюллер-матричної поляриметрії.
Мета дослідження – здійснити порівняльний аналіз ефективності методу
мультифрактальної обробки мап еліптичності поляризації цифрових
мікроскопічних зображень надмолекулярних білкових мереж полікристалічних
фацій крові з метою визначення нових об’єктивних критеріїв (маркерів) цифрової
лазерної гістологічної диференціальної діагностики патології щитовидної залози.
Матеріал і методи. Сформовано чотири групи спостереження: 1. Контрольна
група – здорові донори (51 особа). 2. Пацієнти з вузловим зобом (51 пацієнт).
3. Пацієнти з аутоімунним тиреоїдитом (51 пацієнт). 4. Пацієнти з папілярним
раком (51 пацієнт). Проведено порівняльний аналіз ефективності методів
мультифрактальноїобробкимапеліптичностіполяризаціїцифровихмікроскопічних
зображень надмолекулярних білкових мереж полікристалічних фацій крові.
Результати. Проведено комплексний статистичний і мультифрактальний
аналіз мап еліптичності поляризації дослідних зразків крові донорів та хворих
на вузловий зоб, аутоімунний тиреоїдит і папілярний рак. Визначено об’єктивні
статистичні і мультифрактальні маркери для диференціальної діагностики
патології щитовидної залози. Продемонстровано відмінний рівень (~96%-98%)
збалансованої точності методу мультифрактального аналізу поляризаційних мап
фацій крові для малоінвазивної диференціації патологічних станів.
Висновки. 1. Виявлено найбільш оптимальні статистичні маркери методу
картографування мап еліптичності поляризації цифрових мікроскопічних
зображень фацій крові і встановлено хорошу діагностичну спроможність методу
(~87.3 %-88.3 %) та задовільний рівень (~78.4 %-81.4 %) диференціації патології
щитовидної залози. 2. Виявлено найбільш оптимальні мультифрактальні маркери
методу картографування мап еліптичності поляризації цифрових мікроскопічних
зображень фацій крові і установлено відмінний рівень (~96 %-98 %) збалансованої
точності диференціальної діагностики патологій щитовидної залози.
Посилання
Park J, Brady DJ, Zheng G, Tian L, Gao L. Review of bio-optical
imaging systems with a high space- bandwidth product. Adv
Photonics [Internet]. 2021[cited 2024 Jun 10];3(4):044001. Available
from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8849623/
pdf/nihms-1771666.pdf doi: 10.1117/1.ap.3.4.044001
Ahmad I, Ahmad M, Khan K, Ashraf S, Ahmad S, Ikrama M. Ex
vivo characterization of normal and adenocarcinoma colon samples
by Mueller matrix polarimetry. J Biomed Opt. 2015;20(5):056012.
doi: 10.1117/1.jbo.20.5.056012
Qi J, Elson DS. Mueller polarimetric imaging for surgical and
diagnostic applications: a review. J Biophoton. 2017;10(8):950-82.
doi: 10.1002/jbio.201600152
Wang Y, He H, Chang J, He C, Liu S, Li M, et al. Mueller matrix
microscope: a quantitative tool to facilitate detections and fibrosis
scorings of liver cirrhosis and cancer tissues. J Biomed Opt
[Internet]. 2016[cited 2024 Jun 10];(21):071112. Available from:
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27087003/ doi: 10.1117/1.
jbo.21.7.071112
Ramella- Roman JC, Novikova T, editors. Polarized Light in
Biomedical Imaging and Sensing. Clinical and Preclinical
Applications. Springer; 2023. Chapter 11, Ma H, He H, RamellaRoman JC. Mueller matrix microscopy; p. 281-321.
He H, Liao R, Zeng N, Li P, Chen Z, Liu X, et al. Mueller
matrix polarimetry – an emerging new tool for characterizing the
microstructural feature of complex biological specimen. J Lightwave
Technol. 2019;37(11):2534-48. doi: 10.1109/JLT.2018.2868845
Wang Y, He H, Chang J, Zeng N, Liu S, Li M, et al. Differentiating
characteristic microstructural features of cancerous tissues using
Mueller matrix microscope. Micron. 2015;79:8-15. doi: 10.1016/j.
micron.2015.07.014
Abbasian V, Moradi AR. Microsphere- assisted super- resolved
Mueller matrix microscopy. Opt Lett. 2020;45(15):4336-9.
doi: 10.1364/ol.395735
Zhang Y, Lee SYC, Zhang Yu, Furst D, Fitzgerald J, Ozcan A. Widefield imaging of birefringent synovial fluid crystals using lensfree polarized microscopy for gout diagnosis. Sci Rep [Internet].
[cited 2024 Jun 07];(6):28793. Available from: https://www.
nature.com/articles/srep28793.pdf doi: 10.1038/srep28793
Peyvasteh M, Tryfonyuk L, Ushenko V, Syvokorovskaya AV,
Dubolazov A, Vanchulyak O, et al. 3D Mueller- matrix-based
azimuthal invariant tomography of polycrystalline structure
within benign and malignant soft-tissue tumours. Laser Phys Lett
[Internet]. 2020[cited 2024 Jun 10];17(11):115606. Available from:
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1612-202X/abbee0/pdf
doi: 10.1088/1612-202X/abbee0
Ushenko VA, Hogan BT, Dubolazov A, Grechina AV, Boronikhina TV,
Gorsky M, et al. Embossed topographic depolarisation maps of
biological tissues with different morphological structures. Scientific
Reports [Internet]. 2021[cited 2024 Jun 10];11(1):3871. Available
from: https://www.nature.com/articles/s41598-021-83017-2.pdf
doi: 10.1038/s41598-021-83017-2
Ushenko AG, Dubolazov AV, Litvinenko OYu, Bachinskiy VT,
Bin L, Bin G, et al. 3D polarization correlometry of object
fields of networks of biological crystals. Proceedings of SPIE –
The International Society for Optical Engineering [Internet].
[cited 2024 Jun 10];11369:113691M. Available from: https://
ui.adsabs.harvard.edu/abs/2020SPIE11369E..1MU/abstract
doi: 10.1117/12.2553942
Bodnar A, Dubolazov A, Pavlyukovich A, Pavlyukovich N,
Ushenko A, Votrich A, et al. 3D Stokes correlometry of the
polycrystalline structure of biological tissues. Proceedings
of SPIE – The International Society for Optical Engineering
[Internet]. 2020[cited 2024 Jun 07];11509:115090V. Available
from: https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2020SPIE11509E..0VB/
abstract doi: 10.1117/12.2568451
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 О.В. Білоокий, В.В. Білоокий, Д.В. Проняєв
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
Часопис користується «Типовим шаблоном положення про авторські права».