Олар О.І., *Дуболазов А.В., *Ушенко В.О.

Буковинський державний медичний університет, Україна

*Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, Україна

Джонс-матрична обробка поляризаційних зображень біологічних рідин·

За останні 10 років лазерна поляриметрія стала фізичним методом дослідження гістологічних зображень біологічних тканин (БТ) і рідин, який дуже інтенсивно розвивається [1-3]. Метод заснований на вимірюваннях координатних розподілів стану поляризації лазерних об’єктних полів БТ і у поєднанні з гістологічними і математичними методами аналізу дозволяє отримати нову інформацію для різних оптично-анізотропних багатошарових біологічних об’єктів.

У даній роботі представлені результати експериментальних досліджень статистичних та кореляційних параметрів Джонс-матричних зображень полікристалічних мереж основних типів біологічних рідин.

В якості об’єктів дослідження вибрано слину (1 група), плазму крові (2 група) та жовч (3 група). Такий вибір продиктовано наступними факторами: широко охоплено спектр фізіологічних функцій організму людини, біохімічний склад рідин має прояви оптичної анізотропії, інші фізіологічно важливі види біологічних рідин складають певною мірою комбінацію анізотропних властивостей вищевказаних біорідин.

Для об’єктивізації класифікаційних критеріїв проявів оптичної анізотропії оптично тонких шарів БТ розглянуті координатні розподіли Джонс-матричних елементів, які характеризують орієнтаційну і фазову структури комбінації рідких кристалів, гістограми розподілів значень Джонс-матричних зображень «орієнтаційних» і «фазових» елементів та автокореляційні функції матричних елементів.

На рис. 1-3 представлені координатна, ймовірнісна та кореляційна структура елементів матриці Джонса для досліджуваних біообєктів.

Рис. 1. Координатна і , ймовірнісна і та кореляційна і структура елементів та матриці Джонса полікристалічної системи слини.

Рис. 2. Координатна і , ймовірнісна і та кореляційна і структура елементів та матриці Джонса полікристалічної системи плазми крові.

Рис. 3. Координатна і , ймовірнісна і та кореляційна і структура елементів та матриці Джонса полікристалічної системи жовчі.

Було встановлено розміри і діапазони змін параметрів Джонс-матричних зображень оптично анізотропних компонент для всіх видів тканин. Порівняльний аналіз статистичних моментів 3-4^-го порядків орієнтаційних елементів матриці Джонса дозволяє оцінити приналежність БТ до певної групи з чутливістю 80-90%. Вимірювання кореляційних моментів 3^-го та 4^-го порядків автокореляційних залежностей елементів показали чутливість відповідно ~ 80 та ~ 70 % у диференціації біорідин 1 та 2-ї груп. Чутливість статистичного та кореляційного аналізу координатних розподілів фазових елементів виявилася на рівні 50-55% і не може вважатися критерієм диференціації поляризаційних властивостей БТ різних груп.

Література.

1. Angelsky O.V., Pishak V.P., Ushenko A.G., Ushenko Yu.A., “Statistical and fractal structure of biological tissue Mueller matrix images,” Optical correlation techniques and applications / ed. by O.Angelsky, SPIE Press: Bellingham, P.213-266, (2007). 2. Angelsky O.V.,. Ushenko A.G., Ushenko Yu.A., Pishak V.P., Peresunko A.P., “Statistical, Correlation and Topological Approaches in Diagnostics of the Structure and Physiological State of Birefringent Biological Tissues” Handbook of Photonics for Biomedical Science/ed. by V.V.Tuchin, CRC Press, Taylor&Francis group: Boca Raton, London, New York, P. 283-322, (2010). 3. Ushenko Y.A., Boychuk T.M., Bachynsky V.T., Mincer O.P., “Diagnostics of Structure and Physiological State of Birefringent Biological Tissues: Statistical, Correlation and Topological Approaches,” Handbook of Coherent-Domain Optical Methods, Springer Science+Business Media New York, P. 107-148, (2013).