Біомедична система фазометрії оптико-анізотропних мереж плівок синовіальної рідини для диференціація травматичних станів суглобів людини

Abstract

The paper examines the possibilities of applying the method of laser image phasometry to study the optical-anisotropic structure of biological fluids, specifically human knee joint synovial fluid. The relevance of using new informational parameters to enhance the effectiveness of pathological state diagnostics is substantiated, as traditional laser polarimetry methods lack sufficient sensitivity for optically thin media. An approach for forming coordinate distributions of phase shifts in laser images is proposed, allowing for the generation of phase maps of the synovial fluid&039;s polycrystalline structure. Based on the analysis of these maps, it was established that the statistical characteristics of phase distributions differ significantly across various pathological states of the knee joint, including rheumatoid arthritis, postoperative synovitis, and septic arthritis. The results confirm the high sensitivity and specificity of the phasometry method for the clinical diagnosis of traumatic and inflammatory joint diseases.

У роботі розглянуто можливості застосування методу фазометрії лазерних зображень для дослідження оптико-анізотропної структури біологічних рідин, зокрема синовіальної рідини колінного суглоба людини. Обґрунтовано актуальність використання нових інформаційних параметрів для підвищення ефективності діагностики патологічних станів, оскільки традиційні методи лазерної поляриметрії є недостатньо чутливими для оптично тонких середовищ. Запропоновано підхід до формування координатних розподілів фазових зсувів у лазерних зображеннях, що дозволяє отримати фазові мапи полікристалічної структури синовіальної рідини. На основі аналізу таких мап встановлено, що статистичні характеристики фазових розподілів істотно відрізняються для різних типів патологічних станів колінного суглоба, зокрема ревматоїдного артриту, післяопераційного синовіїту та септичного артриту. Показано, що координатні розподіли фазових зсувів мають складну просторову структуру, а їх кількісні параметри можуть бути використані як інформативні діагностичні критерії. Виявлено характерні відмінності у діапазоні фазових флуктуацій та значеннях статистичних моментів, що забезпечує можливість диференціації патологій. Отримані результати підтверджують високу чутливість і специфічність методу фазометрії. Запропонований підхід може бути використаний для розробки нових біомедичних систем лазерної діагностики, орієнтованих на аналіз оптико-анізотропних структур біологічних рідин, та має перспективи впровадження у клінічну практику для підвищення точності діагностики травматичних і запальних захворювань суглобів