МУЛЬТИФРАКТАЛЬНИЙ АНАЛІЗ ПОЛЯРИЗАЦІЙНИХ МАП ЕЛІПТИЧНОСТІ МІКРОСКОПІЧНИХ ЗОБРАЖЕНЬ ФАЦІЙ КРОВІ ТА ДИФЕРЕНЦІАЛЬНА ДІАГНОСТИКА ПАТОЛОГІЇ ЩИТОПОДІБНОЇ ЗАЛОЗИ

Автор(и)

  • О.В. Білоокий
  • В.В. Білоокий
  • Д.В. Проняєв

DOI:

https://doi.org/10.24061/1727-4338.XXIII.2.88.2024.01

Ключові слова:

Мюллер-матрична поляриметрія, фації крові, вузловий зоб, аутоімунний тиреоїдит, папілярний рак

Анотація

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

2024-08-27

Номер

Розділ

Статті