СПОСІБ ЛАЗЕРНО-ІНДУКОВАНОЇ ПОЛЯРИМЕТРІЇ ФАЗОВОЇ АНІЗОТРОПІЇ ДЕГІДРАТОВАНИХ ПЛІВОК КРОВІ ПОМЕРЛИХ У ДЕТЕКТУВАННІ ОБ'ЄМУ КРОВОВТРАТИ

Спосіб лазерно-індукованої поляриметрії фазової анізотропії дегідратованих плівок крові померлих у детектуванні об'єму крововтрати, що здійснюють за допомогою картографування лазерних мікроскопічних зображень біологічних шарів і алгоритмічної реконструкції лазерно-індукованих мап інтенсивності полікристалічної архітектоніки надмолекулярних мереж шляхом вимірювання координатних розподілів вторинної об'єктної інтенсивності, який відрізняється тим, що для оцінки змін мап фазової анізотропії мікроструктури надмолекулярних полікристалічних мереж зразки дегідратованих плівок крові розміщують в ході оптичного каналу лазерного стоксполяриметра з чотирма поляризаційними каналами з відповідними станами поляризації: плоскополяризовані стани з азимутами 0°, 909, 454 і циркулярно поляризований стан и лазерно-індукованого зондуючого лазерного променя, що опромінює зразок дегідратованої плівки крові, та отримують лазерно-індуковане поляризаційне зображення мікроструктури надмолекулярних полікристалічних мереж мікрооб'єктивом і далі проєктують в площину світлочутливих пікселів цифрової камери крізь шість каналів з відповідними станами поляризації: лінійною поляризацією з азимутами 0°, 90°, 45°, 135°; право- і лівоциркулярною поляризаціями , лазерно-індукованого зондуючого лазерного променя, після чого використовують поляризаційний аналіз і послідовно реєструють світлочутливими пікселями цифрової камери відповідно до алгоритмічного відтворення мап фазової анізотропії мікроструктури полікристалічної архітектоніки зразків дегідратованих плівок крові, які оцінюють шляхом обчислення центральних статистичних моментів 1-4-го порядків, за величинами яких судять про об'єм крововтрати.

Корисна модель належить до судової медицини, а також до поляризаційної біомедичної оптики, та може бути використана для детектування і моніторингу змін лазерно-індукованих мап фазової анізотропії надмолекулярних мереж дегідратованих плівок крові, що актуально у моніторингу змін полікристалічної структури плівок біологічних рідин, а також у прикладних завданнях судової медицини - зокрема у визначенні об'єму крововтрати померлих. Відомий ряд лазерних і оптичних судово-медичних способів, які досліджують процеси зондування і трансформації поляризаційних параметрів когерентного випромінювання оптично анізотропними біологічними шарами тканин і рідин померлих. Спосіб-аналог, описаний в [Ivashkevich, Y., Vanchulyak, О., Tomka, Υ., Ushenko, Ο., Olar, О., Shaplavskiy, M. Diffuse Tomography of Fluctuations of Optical Anisotropy of Blood Films in Differentiation of the Cause of Human Poisoning. (2020) 2020 IEEE KhPI Week on Advanced Technology, KhPI Week 2020-Conference Proceedings, 9250179, pp. 455-458], заснований на поляриметрії лазерних об'єктних полів з алгоритмічним відтворенням і статистичним аналізом інтегрально усереднених мап фазової анізотропії плівок крові. Недоліком способу є неможливість вимірювання мап оптичної анізотропії на мікроструктурному рівні молекулярних доменів білків і формених елементів крові. Окрім цього він є вузькоспрямованим лише на диференціацію зразків крові померлих внаслідок отруєння. Також аналогом способу, що заявляється, є спосіб оцінювання фазової анізотропії архітектоніки дегідратованих плівок полікристалічних мереж крові померлих внаслідок травматичних крововиливів та інфаркту мозку геморагічного і ішемічного ґенезу [Garazdyuk, Μ., Bachinskiy, V., Vanchulyak, О., Ushenko, Α., Ushenko, Υ., Dubolazov, Α., Gorodenskiy, P., Yatsko, O., Bin, L., Chen, Z. Polarization reconstruction of fluctuations in the parameters of the phase anisotropy of biological crystals networks in differentiation of cerebral infarction. (2020) Proceedings of SPIE-The International Society for Optical Engineering, 11718, 117181C]. Основним недоліком способу-аналога є опосередкованість оцінювання фазових мап оптично анізотропної архітектоніки надмолекулярних мереж плівок біологічних рідин, а також неможливість вимірювання мап парціальних мікроструктурних молекулярних елементів, що робить його непридатним для більш широкого кола судово-медичних завдань. Найближчим аналогом є спосіб картографування інтенсивності лазерно-індукованих мікроскопічних зображень нативних гістологічних зрізів біологічних тканин померлих з алгоритмічним визначенням об'єму крововтрати [Ushenko, О., Syvokorovskaya, Α., Bachinsky, V., Garazdyuk, M., Vanchuliak, О., Dubolazov, О., Ushenko, Υ., Tomka, Υ., Gorsky, Μ., Soltys, I., Omiotek, Z., Kondratiuk, N., Iskakova, A. Fluorescent microscopy of biological tissues of the dead with the different levels of blood loss (2020) Proceedings of SPIE-The International Society for Optical Engineering, 11581, 15810B], при якому величина об'єму крововтрати оцінюються шляхом обчислення сукупності центральних статистичних моментів 1-4-го порядків, які характеризують мапи інтенсивності лазерно-індукованого вторинного випромінювання. Недоліками найближчого аналога є те, що пряме експериментальне вимірювання мап інтенсивності лазерно-індукованого вторинного випромінювання не несе інформацію про оптичну анізотропію полікристалічної архітектоніки біологічних шарів, що значно знижує інформативну ефективність способу та його прикладні застосування - чутливість і точність визначення об'єму крововтрати є незначними та неоднозначними. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити спосіб лазерно-індукованої поляриметрії фазової анізотропії дегідратованих плівок крові померлих у детектуванні об'єму крововтрати за допомогою багатоканального поляризаційного картографування лазерно-індукованих мікроскопічних зображень біологічних шарів і алгоритмічного відтворенням мап фазової анізотропії а саме координатних розподілів лінійного та циркулярного двопроменезаломлення, мікроструктури полікристалічної архітектоніки зразків дегідратованих плівок крові, що розширює функціональні можливості і покращує точність визначення об'єму крововтрати шляхом обчислення центральних статистичних моментів 1-4-го порядків, які характеризують розподіли лінійного та циркулярного двопроменезаломлення, для покращення точності та розширення функціональних можливостей оцінювання трансформації полікристалічної складової біологічного шару. Поставлена задача вирішується тим, що у способі лазерно-індукованої поляриметрії фазової анізотропії дегідратованих плівок крові померлих у детектуванні об'єму крововтрати, що здійснюють за допомогою картографування лазерних мікроскопічних зображень біологічних шарів іι алгоритмічної реконструкції лазерно-індукованих мап інтенсивності полікристалічної архітектоніки надмолекулярних мереж шляхом вимірювання координатних розподілів вторинної об'єктної інтенсивності, згідно з корисною моделлю, для оцінки змін мап фазової анізотропії мікроструктури надмолекулярних полікристалічних мереж зразки дегідратованих плівок крові розміщують у оптичному розташуванні лазерного стоксполяриметра з чотирма поляризаційними каналами: плоскополяризовані стани з азимутами 0°, 90°, 45° і циркулярно-поляризовані стани , лазерно-індукованого зондування; для кожного стану поляризації, опромінюючого зразок дегідратованої плівки крові, лазерного пучка індуковане поляризаційне зображення мікрооб'єктивом проектується в площину світлочутливих пікселів цифрової камери крізь шість каналів: лінійною поляризацією з азимутами 0°, 90°;45°; 135°; право- і лівоциркулярною поляризаціями , для проведення поляризаційного аналізу і послідовної реєстрації світлочутливими пікселями цифрової камери та наступного алгоритмічного відтворення мап фазової анізотропії через координатних розподілів лінійного та циркулярного двопроменезаломлення мікроструктури полікристалічної архітектоніки зразків дегідратованих плівок крові, які оцінюються шляхом обчислення центральних статистичних моментів 1-4-го порядків, за величинами яких судять про об'єм крововтрати. Спільними ознаками найближчого аналога та корисної моделі є картографування лазерних мікроскопічних зображень біологічних шарів і алгоритмічної реконструкції лазерно-індукованих мап інтенсивності полікристалічної архітектоніки надмолекулярних мереж шляхом вимірювання координатних розподілів статистичних моментів 1-4-го порядків вторинної об'єктної інтенсивності. Корисна модель відрізняється від найближчого аналога тим, що для оцінки змін мап фазової анізотропії мікроструктури надмолекулярних полікристалічних мереж зразки дегідратованих плівок крові розміщують у оптичному розташуванні лазерного стоксполяриметра з чотирма поляризаційними каналами: плоскополяризованими станами з азимутами 0°, 90°, 45° і циркулярно-поляризованими станами н лазерно-індукованого зондування; для кожного стану поляризації, опромінюючого зразок дегідратованої плівки крові, лазерного пучка індуковане поляризаційне зображення мікрооб'єктивом проєктується в площину світлочутливих пікселів цифрової камери крізь шість каналів: лінійної поляризації з азимутами 0°, 90°, 45°, 135°; право- і лівоциркулярної поляризацій ь, поляризаційного аналізу і послідовно реєструються світлочутливими пікселями цифрової камери з наступним алгоритмічним відтворенням мап фазової анізотропії шляхом відтворення координатних розподілів лінійного та циркулярного двопроменезаломлення мікроструктури полікристалічної архітектоніки зразків дегідратованих плівок крові, які оцінюються шляхом обчислення центральних статистичних моментів 1-4-го порядків, за величинами яких судять про об'єм крововтрати. Спосіб здійснюється наступним чином. Для оцінки змін мап фазової анізотропії мікроструктури надмолекулярних полікристалічних мереж зразки дегідратованих плівок крові розміщують у оптичному розташуванні лазерного стоксполяриметра з чотирма поляризаційними каналами: плоскополяризованими станами з азимутами 0°, 90°, 45° і циркулярно-поляризованими і станами лазерно-індукованого зондування; для кожного стану поляризації, опромінюючого зразок дегідратованої плівки крові, лазерного пучка індуковане поляризаційне зображення мікрооб'єктивом проєктується в площину світлочутливих пікселів цифрової камери крізь шість каналів: лінійною поляризацією з азимутами 0°, 90°, 45°, 135°; право- і лівоциркулярною поляризаціями , поляризаційного аналізу і послідовно реєструванням світлочутливими пікселями цифрової камери та алгоритмічним відтворенням мап фазової анізотропії шляхом відтворення координатних розподілів лінійного та циркулярного двопроменезаломлення мікроструктури полікристалічної архітектоніки зразків дегідратованих плівок крові, які оцінюються шляхом обчислення центральних статистичних моментів 1-4-го порядків, за величинами яких судять про об'єм крововтрати. Теоретичним підґрунтям корисної моделі є наступний алгоритм визначення об'єму крововтрати. В основу визначення об'єму крововтрати покладено наступну методику дослідження динаміки зміни величини статистичних моментів 1-4-го порядків, які характеризують координатні розподіли величини лінійного LB і циркулярного СВ двопроменезаломлення. В подальшому - інформаційні розподіли Q. 1. Для кожного з розподілів інформаційних параметрів Q мап фазової анізотропії плівок крові, які відповідають певному об'єму крововтрати у діапазоні від 0 до 2500 мм3), обчислюють набір статистичних моментів 1-4-го порядків SΜi=1;2;3;4. 2. Для сукупності зразків плівок крові будують серію номограм - залежностей величини статистичних моментів SΜi=1;2;3;4 від об'єму крововтрати вV померлих. 3. Одержані залежності для кожного статистичного моменту SΜi=1;2;3;4 апроксимують методом найменших квадратів [Bachinsky, V., Vanchulyak, O.Y., Ushenko, A.G., Ushenko, Y.A., Dubolazov, A.V., Bykov, ' Α., Hogan, В., Meglinski, I. Materials and Research Methods (2021) SpringerBriefs in Applied Sciences and Technology, pp. 1-22] і знаходять відповідні апроксимуючі криві Φ(Φ). 4. Аналізують одержані криві Ф(4) та визначають наявність лінійних ((i=const) ділянок і кути їх нахилу дj. 5. Досліджують зразок плівки крові померлого з невідомим рівнем крововтрати та визначають його об'єм за алгоритмом наступним алгоритмом (1) Тут: SM1 один з набору статистичних параметрів; оV=(V2-V1) - діагностично-актуальний діапазон зміни об'єму крововтрати V; - значення статистичного параметру зображення Q гістологічного зрізу тканини або плівки крові померлого з невідомим об'ємом крововтрати; V* - питоме значення крововтрати. Використання корисної моделі пояснюється наступним прикладом. Як зразок використали три групи зразків дегідратованих плівок крові померлих з різним об'ємом крововтрати: - Група 1 - об'єм крововтрати V=500 mm3; - Група 2 - об'єм крововтрати V=1000 mm3; - Група 3 - об'єм крововтрати V=2000 mm3. У таблицях 1 і 2 результати визначення об'єму крововтрати шляхом часового моніторингу зміни величини центральних статистичних моментів 1-4-го порядків, які характеризують мапи лінійного (таблиця 1) і циркулярного (таблиця 2) двопроменезаломлення надмолекулярних мереж таких зразків. Таблиця 1Визначення об'єму крововтрати за статистичним моніторингом мап лінійного двопроменезаломленняГрупиОб'єм крововтрати, V, mm3Похибка, V, mm3Група 154545Група 2109595Група 31390610 Похибка визначення об'єму крововтрати для груп 1 і 2 складає 10 %, що у 1,5 рази нижче ніж у способі прототипі. Для групи 3, як і прототип, метод є неефективним. Таблиця 2Визначення об'єму крововтрати за статистичним моніторингом мап циркулярного двопроменезаломленняГрупиОб'єм крововтрати, V, mm3Похибка, AV, mm3Група 153030Група 2106565Група 31420580 Похибка визначення об'єму крововтрати для груп 1 і 2 складає 5-7 %, що у 2,5-3 рази нижче ніж у способі-прототипі. Для групи 3, як і прототип, метод є неефективним. Технічний результат забезпечує нова сукупність дій, яка складає запропонований спосіб, що призводить до розширення функціональних можливостей і покращення точності визначення об'єму крововтрати шляхом алгоритмічного відтворення і статистичного моніторингу зміни координатної структури мап фазової анізотропії надмолекулярних мереж дегідратованих плівок крові. При цьому вперше використано багатоканальний поляризаційний аналіз лазерно-індукованих мікроскопічних зображень полікристалічної архітектоніки надмолекулярних мереж дегідратованих плівок крові.