Метод і система лазерної поляриметрії для оцінювання патологічних змін біологічних тканин

Abstract

Роботу присвячено подальшому розвитку теорії поляризаційних оптичних вимірювань у біомедицині, поглибленні і подальшому розвитку існуючих та розробленні нових теоретичних положень, методів і моделей лазерної поляриметрії для підвищення достовірності результатів оцінювання структурних змін у анізотропних біотканин шляхом розроблення методів поляриметричного аналізу і диференціації патологічних змін. У роботі запропоновано новий метод поляриметричного аналізу анізотропних біотканин на основі визначення усереднених за площиною локальних параметрів анізотропії, ентропії та ступеня поляризації зо допомогою елементів матриць Мюллера окремих типів анізотропії зразка відповідно до його класифікації, запропоновано новий метод диференціації патологічних змін в оптично анізотропних біотканинах, що їх визначають при лазерному поляризаційному зондуванні ділянок тканини на основі Мюллер- матричного аналізу локальних параметрів анізотропії, ентропії та ступеня поляризації із застосуванням адаптивного нейро-нечіткого аналізу, удосконалено математичну модель випадкового переносу фотонів у плоскопаралельному зразку шкіри на основі методу Монте-Карло з урахуванням стану поляризації зондуючого світла. Практичне значення отриманих результатів полягає у комплексній прикладній спрямованості отриманих результатів, що використовуються при лазерному поляриметричному аналізі структурних змін у анізотропних БТ для виявлення і оцінювання ступенів патологій при медичній діагностиці захворювань шкіри.

Работа посвящена дальнейшему развитию теории поляризационных оптических измерений в биомедицине, углублении и дальнейшем развитии существующих и разработке новых теоретических положений, методов и моделей лазерной поляриметрии для повышения достоверности результатов

оценки структурных изменений в анизотропных биотканей путем разработки методов поляриметрического анализа и дифференциации патологических изменений. В работе предложен новый метод поляриметрического анализа анизотропных биотканей на основе определения усредненных по площади локальных параметров анизотропии, энтропии и степени поляризации с помощью элементов матриц Мюллера отдельных типов анизотропии образца в соответствии с его классификации, предложен новый метод дифференциации патологических изменений в оптически анизотропных биотканях, которые определяются при лазерном поляризационном зондировании участков ткани на основе Мюллер матричного анализа локальных параметров анизотропии, энтропии и степени поляризации с применением адаптивного нейро-нечеткого анализа, усовершенствована математическая модель случайного переноса фотонов в плоскопараллельном образце кожи на основе метода Монте-Карло с учетом состояния поляризации зондирующего света. Практическое значение полученных результатов заключается в комплексной прикладной направленности полученных результатов, используемых при лазерном поляриметрической анализе структурных изменений в анизотропных БТ для выявления и оценки степени патологий при медицинской диагностике заболеваний кожи.

This dissertation is devoted to the further development of the theory of optical polarization measurements in biomedicine, deepening and further development of existing and development of new theoretical statements, methods and models of laser polarimetry to improve the reliability of the results of evaluation of structural changes in biological tissues by anisotropic polarimetric development of methods of analysis and differentiation of pathological changes. The work presents a new method for polarimetric analysis of anisotropic biological tissues by determining surface averaged local anisotropy parameters, entropy and the degree of polarization by using Mueller matrix elements of individual types of anisotropy of the sample in accordance with its classification, proposed a new method of differentiation of pathological changes in optically anisotropic biological tissues which are determined by laser polarization sensing of tissue segments from Mueller matrix analysis of local anisotropy parameters, entropy and the degree of polarization with the application of adaptive fuzzy analysis, improved mathematical model of random photons transfer in plane-parallel sample of skin based on Monte Carlo method taking into account the state of polarization of the probing light. The practical significance of the results is the overall direction of the applied results, which are used for laser polarimetric analysis of structural changes in anisotropic BT for the detection and evaluation of pathology in medical diagnosis of skin diseases.