Бакун О. В.

ДІАГНОСТИКА ЕНДОМЕТРІОЗУ МЕТОДАМИ ДИФУЗНОЇ ІНТРОСКОПІЇ ГІСТОЛОГІЧНИХ ЗРІЗІВ БІОПСІЇ ЕНДОМЕТРІЮ

---

Показати/Завантажити PDF

Про автора:

Бакун О. В.

Рубрика:

КЛІНІЧНА ТА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА МЕДИЦИНА

Тип статті:

Наукова стаття

Анотація:

Поляриметрія – це визначений взаємозв’язок між набором статистичних моментів, які характеризують оптико-геометричну структуру (розподіли напрямків оптичних осей і двопроменезаломлення) біологічних кристалів позаклітинної матриці трьох основних типів біологічних тканин людини та статистичними (середнє, дисперсія, асиметрія, ексцес) і кореляційними (півширина, дисперсія флуктуацій, радіус кореляції авто- і взаємокореляційних функцій) параметрами координатних розподілів елементів і фазових кутів матриці Джонса. На цій основі досліджені та проаналізовані механізми трансформації амплітудно-фазових параметрів лазерного випромінювання сукупністю оптично одноосних двопроменезаломлюючих кристалів позаклітинної матриці гістологічних зрізів ендометрію. Установлено, що фізичною причиною формування двовимірних розподілів елементів матриці Джонса є координатна модуляція фазових зсувів між ортогональними компонентами амплітуди лазерної хвилі, що взаємодіє з статистично розподіленими за напрямками оптичних осей двопроменезаломлювальними біологічними кристалами позаклітинної матриці основних типів гістологічних зрізів біологічних тканин людини. В результаті виявлено взаємозв’язок між середнім, дисперсією, асиметрією, ексцесом, які характеризують орієнтаційну (розподіл напрямків оптичних осей) і фазову (розподіл фазових зсувів) структуру оптично анізотропної сітки гістологічних зрізів біологічних тканин та сукупністю відповідних статистичних моментів координатних розподілів елементів матриці Джонса. Показано, що зростання дисперсії напрямків оптичних осей біологічних кристалів виявляється зростанням асиметрії та зменшенням ексцесу двовимірних розподілів дійсних частин елементів матриці Джонса епітеліальної, м’язової і сполучної тканини. Ріст дисперсії фазових зсувів, обумовлений анізотропією позаклітинної матриці, супроводжується зворотними змінами статистичних моментів 3-го і 4-го порядків. На цій основі встановлені та обґрунтовані принципи Джонс-матричної класифікації поляризаційно-фазових властивостей основних типів гістологічних зрізів біологічних тканин за діапазонами зміни набору статистичних моментів, які характеризують відповідні матричні елементи. Окрім цього, експериментально виявлено та теоретично обґрунтовано взаємозв’язок оптичної (анізотропія біологічних кристалів) і геометричної (ієрархічна будова двопроменезаломлювальних фібрил) будови позаклітинної матриці гістологічних зрізів біологічних тканин різних типів з діапазонами зміни значень півширини і дисперсії флуктуацій автокореляційної функції координатних розподілів елементів матриці Джонса. Встановлено, що фізичною причиною зменшення півширини кореляційної функції та збільшення дисперсії її флуктуацій є ріст дисперсії орієнтацій та двопроменезаломлення біологічних кристалів. На цій основі виявлені та обґрунтовані критерії диференціації поляризаційно-фазових властивостей епітеліальної і сполучної тканини. Дана стаття містить результати досліджень діагностики ендометріозу гістологічних зрізів біопсії ендометрію методами дифузної мюллер-матричної інтроскопії. Метою дослідження було оцінити ефективність діагностики ендометріозу з використанням дифузної Мюллер-матричної інтроскопії гістологічних зрізів біопсії ендометрію. Досліджувалися дві групи зразків: 1) біопсія «здорової» тканини матки, одержаної при діагностичній гістероскопії – контрольна група 11 – 68 зразків; 2) біопсія ендометріоїдної тканини із ендометріозом – дослідна група 2 – 59 зразків. Виявлено високий рівень параметрів діагностичної сили детектування ендометріозу шляхом використання набору статистичних маркерів методу поляризаційно-фазової Мюллер-матричної інтроскопії тезіограм лінійного двопроменезаломлення нативних гістологічних зрізів біопсії ендометрія: ● дуже хороша точність діагностики з використанням статистичних маркерів 1-го і 2-го порядків (SM1 ; SM2 – 92,1% – 93,7%); ● відмінна точність діагностики з використанням статистичних маркерів 3-го і 4-го порядків (SM3 ; SM4 – 97,1% – 98,4%). Діагностичними маркерами даного патологічного процесу є зростання статистично достовірне (pi=1;2;3;4<0,05) величини середнього і дисперсії тезіограм координатних розподілів випадкових значень величини флуктацій циркулярного двопроменезаломлення. Значення асиметрії та ексцесу, навпаки, зменшуються. Отже, застосування методу поляризаційно-фазової Мюллер-матричної інтроскопії лінійного двопроменезаломлення фібрилярних протеїнових сіток виявило відмінний рівень діагностики ендометріозу.

Теги:

Список цитованої літератури:

1. Trifonyuk L, Sdobnov A, Baranowski W, Ushenko V, Olar O, Dubolazov A, et al. Differential Mueller matrix imaging of partially depolarizing optically anisotropic biological tissues. Lasers Med Sci. 2020;35(4):877-91. DOI: 10.1007/s10103-019-02878-2.
2.  Ushenko VA, Sdobnov AY, Mishalov WD, Dubolazov AV, Olar OV, Bachinskyi VT, et al. Biomedical applications of Jones-matrix tomography to polycrystalline films of biological fluids. Journal of Innovative Optical Health Sciences. 2019;12(6):1950017. DOI: 10.1142/S1793545819500172.
3. Borovkova M, Trifonyuk L, Ushenko V, Dubolazov O, Vanchulyak O, Bodnar G, et al. Mueller-matrix-based polarization imaging and quantitative assessment of optically anisotropic polycrystalline networks. PLoS One. 2019;14(5):e0214494. DOI: 10.1371/journal.pone.0214494.
4. Ushenko A, Sdobnov A, Dubolazov A, Grytsiuk M, Ushenko Y, Bykov A, et al. Stokes-Correlometry Analysis of Biological Tissues with Polycrystalline Structure. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 2019;25(1):8438957. DOI: 10.1109/JSTQE.2018.2865443.
5. Le Gratiet A, Lanzano L, Bendandi A, Marongiu R, Bianchini P, Sheppard C, et al. Phasor approach of Mueller matrix optical scanning microscopy for biological tissue imaging. Biophysical Journal. 2021;120(15):3112-25. DOI: 10.1016/j.bpj.2021.06.008.
6. 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.
7. Sarkisova Yu, Bachinskyi VT, Garazdyuk M, Vanchulyak OY, Litvinenko OY, Ushenko OG, et al. Differential muller-matrix microscopy of protein fractions of vitreous preparations in diagnostics of the pressure of death. IFMBE Proceedings. 2020;77:503-6. DOI: 10.1007/978-3-030-31866-6_90.
8. Şeker UÖŞ, Kehribar ES. Optical Anisotropy of Biological Polycrystalline Networks. Singapore: Springer Nature Singapore; 2023. Chapter, Methods and Systems of Polarization Mueller-Matrix Microscopy of Biological Samples; p. 13-24. DOI: 10.1007/978-981-99-1087-8_2.
9. Savka I, Tomka Y, Soltys I, Dubolazov A, Olar O, Kovalchuk M, et al. Mueller-matrix differentiation of necrotic changes in polycrystalline structure of partially depolarizing layers of biological tissues. Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering. 2020;11718:117181E. DOI: 10.1117/12.2571205.
10. Dubolazov A, Ushenko V, Litvinenko O, Bachinskiy V, Petrushak A, Karachevtsev A, et al. Polarization-interference mapping of the distributions of the parameters of the Stokes vector of the object field of a biological optically anisotropic layer. Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering. 2020;11369:113691N. DOI: 10.1117/12.2553953.
11. Ushenko OG, Syvokorovskaya N, Bachinskiy V, Vanchulyak O, Dubolazov AV, Ushenko YO, et al. Laser autofluorescent microscopy of histological sections of parenchymatous biological tissues of the dead. Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering. 2020;11369:113691V. DOI: 10.1117/12.2553973.
12. Ushenko AG, Dubolazov AV, Ushenko YA, Tomka YY, Karachevtsev AO, Sidor MI, et al. Differential diagnosis of the limitation of the formation of hemorrhages of traumatic origin, cerebral infarction, ischemic and hemorrhagic genesis by polarization-phase tomography. Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering. 2020;11369:113691Q. DOI: 10.1117/12.2553989.
13. Sivokorovskaya N, Bachinsky V, Vanchulyak O, Ushenko A, Dubolazov A, Ushenko Yu, et al. Polarization-phase diagnostics of volume of blood loss. Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering. 2020;11510:115102T. DOI: 10.1117/12.2568474.
14. Ivashkevich Ya, Vanchulyak O, Bachinsky V, Ushenko O, Gorsky M, Ushenko V, et al. Multichannel polarization sensing of polycrystalline blood films in the diagnosis of the causes of poisoning. Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering. 2020;11510:115102R. DOI: 10.1117/12.2568445.
15. 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. 2020;11369:113691M. DOI: 10.1117/12.2553942.
16. Ivashkevich Ya, Wanchulyak O, Bachinskiy V, Tomka Yu, Soltys I, Dubolazov O, et al. Phase reconstruction of the polycrystalline structure of internal organs tissues in the differentiation of alcohol and carbon monoxide poisoning. Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering. 2020;11718:117181D. DOI: 10.1117/12.2571204.
17. Pei FL, Jia JJ, Lin SH, Chen XX, Wu LZ, Lin ZX, et al. Construction and evaluation of endometriosis diagnostic prediction model and immune infiltration based on efferocytosis-related genes. Front Mol Biosci. 2024;10:1298457. DOI: 10.3389/fmolb.2023.1298457.

Публікація статті:

«Вісник проблем біології і медицини», 2024 Випуск 4, 175, 252-265 сторінки, код УДК 618.145-007.415-076

DOI:

10.29254/2077-4214-2024-4-175-252-265