СИСТЕМА ДВОХВИЛЬОВОЇ ЛАЗЕРНОЇ ДІАГНОСТИКИ МОЛОЧНИХ ЗАЛОЗ ЗА ПОЛЯРИЗАЦІЙНИМ КАРТОГРАФУВАННЯМ ЗОБРАЖЕНЬ ПЛІВОК ПЛАЗМИ КРОВІ
DOI:
https://doi.org/10.31649/1999-9941-2024-59-1-146-157Ключові слова:
система, двохвильова лазерна діагностика, молочні залози, азимут та еліптичність поляризації, плівки плазми крові, моделі нечіткої логікиАнотація
Відомі системи та методи поляризаційного картографування плівок плазми крові дозволяють фіксувати пухлинні зміни в молочних залозах на етапах доклінічного розвитку, не властиві іншим технологіям діагностування. Це відбувається за рахунок високої чутливості поляризаційних параметрів об’єктного поля до змін анізотропної структури білків плазми крові, які відбуваються на ранніх етапах захворювання. Проте вимірювання лише на одній довжині хвилі лазерного випромінювання обмежують потенціальні можливості методів лазерної поляриметрії щодо зростання достовірності діагностики молочних залоз. Разом з тим, сучасний рівень розвитку інформаційних технологій створює всі можливості для застосування інтелектуального аналізу та впровадження методів підтримки прийняття рішень в такі системи. Матеріал статті присвячений удосконаленню метода картографування азимутів та еліптичностей поляризаційних зображень плівок плазми крові в системі діагностики молочних залоз шляхом вимірювання та аналізу на двох довжинах хвиль 0,638 мкм та 0,405 мкм. Наведено удосконалену архітектуру системи двохвильової лазерної діагностики молочних залоз та структуру алгоритмічно-програмного забезпечення, в яку введено підсистему підтримки прийняття рішення. Проведено експериментальне дослідження двох груп вибірок плівок плазми крові, взятої у здорових жінок (група 1 -35 зразків) та у жінок із раком молочних залоз (група 2 – 35 зразків). Статистичні оцінки координатних розподілів та автокореляційних функцій азимутів та еліптичностей поляризації плівок плазми крові, взятої у жінок групи 1 та групи 2, визначено на двох довжинах хвиль. Найбільш чутливі серед них до зміни фізіологічного стану молочних залоз обрано за інформативні ознаки. Розроблено нечіткі моделі вирішальних правил на основі встановлених інформативних ознак на двох довжинах хвиль. Проведено оцінку достовірності двохвильового метода діагностики патологічних станів молочних залоз в удосконаленій системі. У порівнянні із аналогами досягнуто зростання достовірності діагностики відповідно на 4% та на 3%.
Посилання
N. Ghosh, I. A. Vitkin, “Tissue polarimetry: concepts, challenges, applications, and outlook,” Journal of Biomedical Optics, vol. 16, no.11, 110801. 2011.
M. Anastasiadou et al., “Polarimetric imaging for the diagnosis of cervical cancer,” Phys. Status Solidi C, vol. 5, pp. 14231426. 2008.
A. Pierangelo et al., “Ex-vivo characterization of human colon cancer by Mueller polarimetric imaging,” Optics express, vol. 19, no 2, pp. 15821593. 2011.
S. Alalia S., A. Vitkin, “Polarized light imaging in biomedicine: emerging Mueller matrix methodologies for bulk tissue assessment,” Journal of Biomedical Optics, vol. 20, no 6, 061104. 2015.
О. Г. Ушенко та ін., Лазерна поляриметрія біологічних тканин. Діагностика пухлин жіночих репродуктивних органів. Чернівці, Україна: Чернівецький нац. ун-т, 2010.
Ye Wang et al., “Mueller matrix microscope: a quantitative tool to facilitate detections and fibrosis scorings of liver cirrhosis and cancer tissues,” Journal of Biomedical Optics, vol. 21, no 7, 071112. 2016.
O. P. Mintser, N. I. Zabolotna, B. P. Oliinychenko, and P. Komada, “Differential phase analysis of laser images of a polycrystalline component of blood plasma in diagnostics of pathological changes in mammary gland,” Proc. SPIE, vol. 8698, 86980D. 2012.
N. I. Zabolotna et al., “System of polarization phasometry of polycrystalline blood plasma networks in mammary gland pathology diagnostics,” Proc. of SPIE, vol. 9613, 961311. 2015.
N. I. Zabolotna, K. O. Radchenko, M. H. Tarnovskiy, “System of Mueller-Jones matrix polarizing mapping of blood plasma films in breast pathology,” Proc. SPIE. 2017, vol. 10407, 1040714. 2017.
Н. І. Заболотна, Б. П. Олійниченко, В. В. Шолота, “ROC – аналіз поляризаційного картографування азимутів зображень плівок плазми крові у діагностуванні патологій молочних залоз,” Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології, №2, c. 52-59. 2017.
N. I. Zabolotna et al., “ROC analysis of informativeness of mapping of the ellipticity distributions of blood plasma films laser images polarization in the evaluation of pathological changes in the breast,” Proc. SPIE, vol., no 11456, 114560I. 2020.
Н. І. Заболотна, “Інтелектуалізована система поляризаційного картографування плівок плазми крові у діагностиці онкологічного стану молочних залоз,” Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології, №1, c. 3946. 2016.
Н. І. Заболотна, “Архітектура і алгоритми функціонування та аналізу даних двовимірних систем лазерної поляриметрії біологічних тканин,” Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології, № 1, c. 5465. 2013.
L. A. Zadeh, “Fuzzy logic: principles, applications, and perspectives,” Proc. SPIE, vol. 1468. 1991.
Н. І. Заболотна, О. В. Бісікало, В. В. Шолота, “Підтримка прийняття рішень в системі поляризаційної зображальної діагностики гістологічних зрізів за аналізом їх параметрів анізотропії,” Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології, том 40, № 2, с. 29–40. 2020.
References
N. Ghosh, I. A. Vitkin, “Tissue polarimetry: concepts, challenges, applications, and outlook,” Journal of Biomedical Optics, vol. 16, no.11, 110801. 2011
M. Anastasiadou et al., “Polarimetric imaging for the diagnosis of cervical cancer,” Phys. Status Solidi C, vol. 5, pp. 14231426. 2008.
A. Pierangelo et al., “Ex-vivo characterization of human colon cancer by Mueller polarimetric imaging,” Optics express, vol. 19, no 2, pp. 15821593. 2011.
S. Alalia S., A. Vitkin, “Polarized light imaging in biomedicine: emerging Mueller matrix methodologies for bulk tissue assessment,” Journal of Biomedical Optics, vol. 20, no 6, 061104. 2015.
O. H. Ushenko ta in., Lazerna poliarymetriia biolohichnykh tkanyn. Diahnostyka pukhlyn zhinochykh reproduktyvnykh orhaniv. Chernivtsi, Ukraina: Chernivetskyi nats. un-t, 2010.–[in Ukrainian].
Ye Wang et al., “Mueller matrix microscope: a quantitative tool to facilitate detections and fibrosis scorings of liver cirrhosis and cancer tissues,” Journal of Biomedical Optics, vol. 21, no 7, 071112. 2016.
O. P. Mintser, N. I. Zabolotna, B. P. Oliinychenko, and P. Komada, “Differential phase analysis of laser images of a polycrystalline component of blood plasma in diagnostics of pathological changes in mammary gland,” Proc. SPIE, vol. 8698, 86980D. 2012.
N. I. Zabolotna et al., “System of polarization phasometry of polycrystalline blood plasma networks in mammary gland pathology diagnostics,” Proc. of SPIE, vol. 9613, 961311. 2015.
N. I. Zabolotna, K. O. Radchenko, M. H. Tarnovskiy, “System of Mueller-Jones matrix polarizing mapping of blood plasma films in breast pathology,” Proc. SPIE. 2017, vol. 10407, 1040714. 2017.
N. I. Zabolotna, B. P. Oliinychenko, V. V. Sholota, “ROC – analiz poliaryzatsiinoho kartohrafuvannia azymutiv zobrazhen plivok plazmy krovi u diahnostuvanni patolohii molochnykh zaloz,” Optyko-elektronni informatsiino-enerhetychni tekhnolohii, №2, s. 52-59. 2017.– [in Ukrainian].
N. I. Zabolotna et al., “ROC analysis of informativeness of mapping of the ellipticity distributions of blood plasma films laser images polarization in the evaluation of pathological changes in the breast,” Proc. SPIE, vol., no 11456, 114560I. 2020.
N. I. Zabolotna, “Intelektualizovana systema poliaryzatsiinoho kartohrafuvannia plivok plazmy krovi u diahnostytsi onkolohichnoho stanu molochnykh zaloz,” Optyko-elektronni informatsiino-enerhetychni tekhnolohii, № 1, s. 39–46. 2016.– [in Ukrainian].
N. I. Zabolotna, “Arkhitektura i alhorytmy funktsionuvannia ta analizu danykh dvovymirnykh system lazernoi poliarymetrii biolohichnykh tkanyn,” Optyko-elektronni informatsiino-enerhetychni tekhnolohii, № 1, s. 54–65. 2013.– [in Ukrainian].
L. A. Zadeh, “Fuzzy logic: principles, applications, and perspectives,” Proc. SPIE, vol. 1468. 1991.
N. I. Zabolotna, O. V. Bisikalo, V. V. Sholota, “Pidtrymka pryiniattia rishen v systemi poliaryzatsiinoi zobrazhalnoi diahnostyky histolohichnykh zriziv za analizom yikh parametriv anizotropii,” Optyko-elektronni informatsiino-enerhetychni tekhnolohii, tom 40, № 2, s. 29–40. 2020. – [in Ukrainian].
##submission.downloads##
-
PDF
Завантажень: 19
