RU2572299C2 - Method for assessing functional health of collagen tissue - Google Patents
Method for assessing functional health of collagen tissue Download PDFInfo
- Publication number
- RU2572299C2 RU2572299C2 RU2013135571/14A RU2013135571A RU2572299C2 RU 2572299 C2 RU2572299 C2 RU 2572299C2 RU 2013135571/14 A RU2013135571/14 A RU 2013135571/14A RU 2013135571 A RU2013135571 A RU 2013135571A RU 2572299 C2 RU2572299 C2 RU 2572299C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oct
- tissue
- signal
- orthogonal
- collagen
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемый способ относится к медицине, а именно к урологии, стоматологии, гинекологии, к лучевой диагностике, ларингологии, и может быть использован для оценки функционального состояния коллагенсодержащих тканей, в частности коллагеновых волокон стромы слизистых оболочек.The proposed method relates to medicine, namely to urology, dentistry, gynecology, to radiation diagnostics, laryngology, and can be used to assess the functional state of collagen-containing tissues, in particular collagen fibers of the stroma of the mucous membranes.
Известно, что коллаген на всех уровнях иерархической организации - молекула, фибрилла, вторичные и третичные пучки - обладает оптической анизотропией. Коллагеновые волокна по структуре представляют квазикристалл с одноосной укладкой молекул коллагена и, как следствие, способны деполяризовать поляризованную световую волну. Известно, что чем более организованны и структурированы коллагеновые волокна между собой и по глубине, чем больше их количественное содержание в ткани и диаметр волокон, тем сильнее проявляются их деполяризующие свойства. Известно, что структура ткани (в частности, структура коллагена) повреждается под воздействием ряда патологических процессов - воспаления, неоплазии и др., а также под воздействием ряда внешних факторов (радиационное повреждение при лучевой терапии; повреждение под влиянием интенсивного лазерного излучения). В настоящее время известны неинвазивные способы оценки структуры тканей, основанные на методе оптической когерентной томографии (ОКТ) - методе получения изображений структуры биотканей, использующем в качестве зондирующего излучения свет ближнего инфракрасного диапазона. Способ основан на различии оптических свойств (обратное рассеяние, поглощение) различных структур тканей. ОКТ позволяет в режиме реального времени получать изображения подповерхностных структур на глубину до 2 мм с разрешением 10-15 мкм (1).It is known that collagen at all levels of hierarchical organization - a molecule, fibril, secondary and tertiary bundles - has optical anisotropy. Collagen fibers in structure represent a quasicrystal with uniaxial packing of collagen molecules and, as a result, are able to depolarize a polarized light wave. It is known that the more organized and structured collagen fibers between each other and in depth, the greater their quantitative content in the tissue and the diameter of the fibers, the more strongly their depolarizing properties are manifested. It is known that the structure of the tissue (in particular, the structure of collagen) is damaged under the influence of a number of pathological processes - inflammation, neoplasia, etc., as well as under the influence of a number of external factors (radiation damage during radiation therapy; damage under the influence of intense laser radiation). Currently, non-invasive methods for assessing the structure of tissues based on the method of optical coherence tomography (OCT), a method for obtaining images of the structure of biological tissues using light from the near infrared range, are known. The method is based on the difference in optical properties (backscattering, absorption) of various tissue structures. OCT allows real-time imaging of subsurface structures to a depth of 2 mm with a resolution of 10-15 μm (1).
Так известен способ прогнозирования степени тяжести реакции слизистой оболочки полости рта и глотки в процессе лучевой или химиолучевой терапии злокачественных новообразований орофарингеальной области (2). Данный способ заключается в том, что в процессе лечения ежедневно проводят клиническую оценку состояния слизистой оболочки полости рта до появления первых клинических признаков лучевой реакции и в день их появления повторно проводят исследование слизистой оболочки полости рта методом оптической когерентной томографии. Полученное ОКТ-изображение сравнивают с ОКТ-изображением до облучения и мукозит III-IV степени прогнозируют по исчезновению на ОКТ-изображении границы между эпителием и подлежащей соединительной тканью, а мукозит I-II степени - по сохранению этой границы. При этом клиническую оценку состояния слизистой оболочки полости рта проводят в соответствии с классификацией CTCAE. Первые клинические признаки лучевой реакции слизистой оболочки полости рта обычно наблюдаются на 6-9 день облучения. Исследование слизистой оболочки полости рта методом ОКТ проводят в любой точке слизистой щеки, которая попадает в зону облучения, но при этом оба исследования проводят в одной и той же точке. Предпочтительным является выбор точки на щеке посередине линии, соединяющей угол рта и устье выводного протока слюнной железы.So there is a method for predicting the severity of the reaction of the mucous membrane of the oral cavity and pharynx during radiation or chemoradiotherapy of malignant neoplasms of the oropharyngeal region (2). This method consists in the fact that in the course of treatment, a clinical assessment of the condition of the oral mucosa before the first clinical signs of a radiation reaction appears, and on the day of their appearance, the oral mucosa is re-examined by optical coherence tomography. The obtained OCT image is compared with the OCT image before irradiation and mucositis of the III-IV degree is predicted by the disappearance of the boundary between the epithelium and the underlying connective tissue in the OCT image, and mucositis of the I-II degree - by maintaining this boundary. In this case, a clinical assessment of the condition of the oral mucosa is carried out in accordance with the CTCAE classification. The first clinical signs of radiation reaction of the oral mucosa are usually observed on the 6th-9th day of exposure. The study of the mucous membrane of the oral cavity by OCT is carried out at any point in the mucous membrane of the cheek, which falls into the irradiation zone, but both studies are carried out at the same point. It is preferable to select a point on the cheek in the middle of the line connecting the angle of the mouth and the mouth of the excretory duct of the salivary gland.
Способ позволяет прогнозировать степень тяжести реакции слизистой оболочки полости рта и глотки на ранних сроках лучевой терапии с помощью неинвазивного, нетравматичного и быстрого исследования.The method allows to predict the severity of the reaction of the mucous membrane of the oral cavity and pharynx in the early stages of radiation therapy using a non-invasive, non-traumatic and rapid study.
Однако данный способ недостаточно точен за счет субъективности оценки. Для более точной оценки состояния коллагенсодержащих тканей используют метод кросс-поляризационной оптической когерентной томографии (КП ОКТ). При этом в настоящее время уделяется особое внимание использованию кросс-поляризационной оптической когерентной томографии (КП ОКТ) для получения изображений структуры коллагеновых волокон стромы слизистых оболочек человека в норме и при различных патофизиологических процессах (3).However, this method is not accurate enough due to the subjectivity of the assessment. For a more accurate assessment of the state of collagen-containing tissues, the method of cross-polarized optical coherent tomography (CP OCT) is used. At the same time, special attention is being paid to the use of cross-polarized optical coherence tomography (CP OCT) to obtain images of the structure of collagen fibers of the stroma of human mucous membranes under normal conditions and in various pathophysiological processes (3).
Данный метод позволяет одновременно регистрировать сигналы обратного рассеяния из среды с последующим формированием КП ОКТ-изображения одного и того же участка исследуемой среды в прямой и ортогональной поляризациях. Сравнение изображений в двух поляризациях позволяет оценить деполяризующие свойства компонентов тканей.This method allows you to simultaneously register backscattering signals from the medium with the subsequent formation of the CP OCT image of the same region of the medium under study in direct and orthogonal polarizations. Comparison of images in two polarizations makes it possible to evaluate the depolarizing properties of tissue components.
Степень рассеяния в ортогональную поляризацию зависит от размера, структуры и анизотропии оптических неоднородностей в биологической ткани и может характеризовать, например, состояние коллагеновых волокон, характер изменения которых различен в разных клинических ситуациях.The degree of scattering into orthogonal polarization depends on the size, structure, and anisotropy of optical inhomogeneities in biological tissue and can characterize, for example, the state of collagen fibers, the nature of the changes of which is different in different clinical situations.
Так известен способ диагностики патологии шейки матки, который включает предварительное проведение кольпоскопии поверхности шейки матки (ШМ) и последующее исследование участков ШМ с атипичными кольпоскопическими признаками с помощью кросс-поляризационной оптической когерентной томографии (КП ОКТ), путем направления пучка низкокогерентного оптического излучения прямой поляризации (ПП) видимого или ближнего ИК-диапазона на исследуемую поверхность, его сканирования и регистрации ОКТ-изображения, отражающего интенсивность излучения, обратно рассеянного исследуемой поверхностью. Одновременно с исследованием участков поверхности ШМ с помощью излучения ПП исследуют эти участки низкокогерентным оптическим излучением данного диапазона волн ортогональной поляризации (ОП) при угле отклонения излучения 40-50°. Регистрируют ОКТ-изображение в ПП и ОП. Диагностируют доброкачественную патологию поверхности ШМ при структурном или бесструктурном ОКТ-изображении в ПП и ОКТ-изображении высокой интенсивности сигнала в ОП. Злокачественную патологию ШМ диагностируют при бесструктурном и/или малоструктурном ОКТ-изображении в ПП и ОКТ-изображении в ОП низкой интенсивности сигнала и/или его отсутствии (4).A method for diagnosing cervical pathology is known, which includes preliminary colposcopy of the surface of the cervix (CM) and subsequent investigation of sections of CM with atypical colposcopic signs using cross-polarized optical coherence tomography (CP OCT) by directing a beam of low coherent optical radiation of direct polarization ( PP) of the visible or near infrared range on the surface to be examined, its scanning and registration of the OCT image reflecting the radiation intensity, of inverse scattered by the sample surface. Simultaneously with the investigation of sections of the surface of the CMM using PP radiation, these regions are examined by low-coherent optical radiation of a given wavelength range of orthogonal polarization (OP) at an angle of radiation deviation of 40-50 °. The OCT image is recorded in PP and OP. A benign pathology of the surface of the CM is diagnosed with a structural or structureless OCT image in a PP and an OCT image of a high signal intensity in an OP. Malignant pathology of CMM is diagnosed with a structureless and / or unstructured OCT image in a PP and an OCT image in an OP of low signal intensity and / or its absence (4).
Данный способ обеспечивает постановку диагноза патологии ШМ, такой подход позволяет повысить как специфичность ОКТ-диагностики за счет снижения ложно-положительной трактовки бесструктурных изображений, так и чувствительность всего диагностического подхода.This method provides a diagnosis of CM pathology, this approach allows to increase both the specificity of OCT diagnostics by reducing the false-positive interpretation of structureless images, and the sensitivity of the entire diagnostic approach.
Однако данный способ недостаточно точен, так как оценка ОКТ-сигнала является субъективной.However, this method is not accurate enough, since the assessment of the OCT signal is subjective.
Известен способ диагностики побочных эффектов лучевой терапии со стороны мочевого пузыря (5).A known method for the diagnosis of side effects of radiation therapy from the bladder (5).
Данный способ включает проведение исследования мочевого пузыря методом кросс-поляризационной оптической когерентной томографии (КП ОКТ) до начала лучевого лечения и 1 раз в неделю в процессе курса лучевого лечения, при этом КП ОКТ-сканирование проводят в трех зонах: задней стенке мочевого пузыря, треугольнике Льето и шейке мочевого пузыря и при наблюдении, по крайней мере, в одной зоне снижения интенсивности сигнала в ортогональной поляризации в подэпителиальных структурах диагностируют начало лучевых изменений и прекращают еженедельный мониторинг. Дополнительными признаками начала лучевых изменений являются уменьшение, вплоть до исчезновения, количества мелких структур с низким уровнем сигнала, а также снижение контраста продольных структур внутри соединительнотканного слоя в прямой поляризации.This method includes conducting a study of the bladder by cross-polarization optical coherence tomography (CP OCT) before radiotherapy and once a week during the course of radiation treatment, while CP OCT scan is carried out in three zones: the back wall of the bladder, triangle Cast and the bladder neck and when observing in at least one zone of decrease in signal intensity in orthogonal polarization in subepithelial structures, the onset of radiation changes is diagnosed and the weekly stop th monitoring. Additional signs of the onset of radiation changes are a decrease, up to the disappearance, of the number of small structures with a low signal level, as well as a decrease in the contrast of the longitudinal structures inside the connective tissue layer in direct polarization.
Данный способ позволяет в реальном времени оценить степень лучевой реакции как уротелия, так и подэпителиальных структур мочевого пузыря на ранних сроках лучевой терапии.This method allows in real time to assess the degree of radiation reaction of both urothelium and subepithelial structures of the bladder in the early stages of radiation therapy.
Однако визуальная оценка полезного сигнала на ОКТ-изображении в ортогональной поляризации по его интенсивности оказывается субъективной из-за невозможности визуально соотнести интенсивности сигнала в прямой и ортогональной поляризациях. Обе поляризации отражают рассеивающую способность компонентов тканей, но соотношение структурных центров, рассеивающих излучение в исходную и ортогональную поляризацию, может меняться при изменении функционального состояния ткани.However, a visual assessment of the useful signal in the OCT image in the orthogonal polarization by its intensity is subjective because of the impossibility of visually correlating the signal intensity in direct and orthogonal polarizations. Both polarizations reflect the scattering ability of tissue components, but the ratio of structural centers scattering radiation into the initial and orthogonal polarizations can change with a change in the functional state of the tissue.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату к предлагаемому способу является известный способ дифференциальной диагностики заболеваний кишечника по состоянию мягких тканей полости рта, который описан в источнике (6) и который выбран авторами в качестве прототипа.The closest in the set of essential features and the achieved technical result to the proposed method is a known method for differential diagnosis of intestinal diseases according to the condition of the soft tissues of the oral cavity, which is described in the source (6) and which is selected by the authors as a prototype.
Данный способ включает проведение исследования поверхности коллагенсодержащей ткани с помощью кросс-поляризационной оптической когерентной томографии (КП ОКТ), получение КП ОКТ-изображения, вычисление значения средней интенсивности ОКТ-сигнала в ортогональной поляризации и среднего фонового значения, определение величины полезного ОКТ-сигнала путем вычисления разности между средним значением интенсивности ОКТ-сигнала в ортогональной поляризации и среднего фонового значения ОКТ-сигнала, и оценка функционального состояния исследуемой ткани на основании величины полезного ОКТ-сигнала.This method includes examining the surface of collagen-containing tissue using cross-polarized optical coherence tomography (CP OCT), obtaining a CP OCT image, calculating the average intensity of the OCT signal in orthogonal polarization and the average background value, determining the value of the useful OCT signal by calculating the difference between the average value of the intensity of the OCT signal in orthogonal polarization and the average background value of the OCT signal, and the assessment of the functional state of the my tissue based on the amount of useful OCT signal.
Данный способ позволяет осуществлять численный анализ изображений кросс-поляризационной оптической когерентной томографии в дифференциальной диагностике заболевания кишечника, таких как: болезнь Крона (БК) и язвенный колит (ЯК) по состоянию коллагеновых волокон стромы слизистой оболочки щеки.This method allows the numerical analysis of images of cross-polarized optical coherence tomography in the differential diagnosis of bowel disease, such as Crohn's disease (CD) and ulcerative colitis (UC) according to the state of collagen fibers of the stroma of the buccal mucosa.
Однако данный способ является недостаточно точным. Для данных патологий диагностическая точность равна 0.78. However, this method is not accurate enough. For these pathologies, the diagnostic accuracy is 0.78.
Кроме того, данным способом осуществляют численный анализ изображений кросс-поляризационной оптической когерентной томографии только коллагеновых волокон стромы слизистой оболочки щеки.In addition, this method provides numerical analysis of images of cross-polarized optical coherence tomography of only collagen fibers of the stroma of the buccal mucosa.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа оценки функционального состояния коллагенсодержащей ткани, а именно коллагеновых волокон стромы слизистых оболочек, обладающего высокой точностью и позволяющего оценивать функциональное состояние коллагенсодержащей ткани в стоматологии и в урологии.The objective of the invention is to develop a method for assessing the functional state of collagen-containing tissue, namely collagen fibers of the stroma of the mucous membranes, which is highly accurate and allows to evaluate the functional state of collagen-containing tissue in dentistry and urology.
Поставленная задача решается предлагаемым способом оценки функционального состояния коллагенсодержащей ткани, включающим проведение исследования внутренней структуры коллагенсодержащей ткани на глубину до 2 мм с помощью кросс-поляризационной оптической когерентной томографии (КП ОКТ), регистрацию ОКТ-изображения исследуемой ткани в ортогональной и прямой поляризациях, вычисление среднего значения ОКТ-сигнала в ортогональной поляризации и среднего фонового значения сигнала, определение величины ОКТ-сигнала, представляющего собой разность между средним значением ОКТ-сигнала в ортогональной поляризации и средним значением фонового ОКТ-сигнала и оценку функционального состояния исследуемой ткани, согласно изобретению потенцируют ОКТ-изображение в ортогональной и прямой поляризациях для получения мощности ОКТ-сигнала в относительных единицах, проводят усреднение полученного потенцированного ОКТ-изображения по поперечной координате, вычитают из усредненного ОКТ-сигнала в ортогональной поляризации среднюю величину фонового сигнала, далее берут отношение усредненных по поперечной координате мощностей ОКТ-сигнала в ортогональной и прямой поляризациях, после чего это отношение усредняют по продольной координате по всем глубинам зондирования, для которых мощность ОКТ-сигнала в ортогональной поляризации превышает среднюю величину фонового ОКТ-сигнала на удвоенное стандартное отклонение фонового ОКТ-сигнала, полученная величина является интегральным фактором деполяризации (ИФД), по которой оценивают функциональное состояние исследуемой коллагенсодержащей ткани, и для слизистой оболочки полости рта в области щеки: в норме величина ИФД составляет свыше 0,08 до 0,09, при остром воспалении - от 0,03 до 0,05, при образовании фиброзной ткани - от 0,10 до 0,13, при образовании фиброзно-рубцовой ткани - свыше 0,13 до 0,17; для слизистой оболочки мочевого пузыря в норме величина ИФД составляет - свыше 0,08 до 0,12, при остром воспалении - свыше 0,05 до 0,07, при образовании фиброзной ткани - свыше 0,11 до 0,17, при тяжелой дисплазии эпителия - от 0,03 до 0,05, при плоском раке с началом инвазивного роста - от 0,01 до 0,02; для ткани послеоперационного рубца в мочевом пузыре величина ИФД в норме составляет свыше 0,17 до 0,27, а при раке на послеоперационном рубце - от 0,03 до 0,09.The problem is solved by the proposed method for assessing the functional state of collagen-containing tissue, including studying the internal structure of collagen-containing tissue to a depth of 2 mm using cross-polarized optical coherence tomography (CP OCT), registering the OCT image of the tissue in orthogonal and direct polarization, calculating the average the values of the OCT signal in orthogonal polarization and the average background value of the signal, determining the magnitude of the OCT signal, which is the difference between the average value of the OCT signal in orthogonal polarization and the average value of the background OCT signal and the assessment of the functional state of the tissue under investigation, according to the invention, the OCT image in orthogonal and direct polarizations is potentiated to obtain the power of the OCT signal in relative units, and the obtained potentized OCT is averaged - images along the transverse coordinate are subtracted from the averaged OCT signal in orthogonal polarization the average value of the background signal, then take the ratio measured along the transverse coordinate of the power of the OCT signal in orthogonal and direct polarizations, after which this ratio is averaged over the longitudinal coordinate over all sounding depths for which the power of the OCT signal in orthogonal polarization exceeds the average value of the background OCT signal by twice the standard deviation of the background OCT signal, the obtained value is an integral factor of depolarization (IFD), which assesses the functional state of the collagen-containing tissue under study, and for the mucous membrane of the mouth in the cheek region: normally, the IDF is more than 0.08 to 0.09, with acute inflammation - from 0.03 to 0.05, with the formation of fibrous tissue - from 0.10 to 0.13, with the formation of fibro scar tissue - over 0.13 to 0.17; for the mucous membrane of the bladder, the normal IFD value is more than 0.08 to 0.12, with acute inflammation - more than 0.05 to 0.07, with the formation of fibrous tissue - more than 0.11 to 0.17, with severe dysplasia epithelium - from 0.03 to 0.05, with flat cancer with the onset of invasive growth - from 0.01 to 0.02; for tissue of the postoperative scar in the bladder, the IFD value is normally greater than 0.17 to 0.27, and for cancer in the postoperative scar, from 0.03 to 0.09.
ИФД - безразмерный параметр, рассчитывается как усредненное по области изображения соотношение принятых мощностей ОКТ-сигнала в ортогональной и прямой поляризациях; лишен влияния спекл-шумов и инструментального шума. Способ вычисления ИФД учитывает принципиальные особенности создания КП ОКТ-изображения. При расчете ИДФ из величины усредненной мощности ОКТ-сигнала в ортогональной поляризации вычитается средняя величина фонового сигнала для исключения влияния шумов.IFD is a dimensionless parameter; it is calculated as the ratio of the received powers of the OCT signal in the orthogonal and direct polarizations averaged over the image area; devoid of speckle noise and instrumental noise. The method for calculating the IFD takes into account the fundamental features of creating a CP OCT image. When calculating the IDF, the average value of the background signal is subtracted from the value of the average power of the OCT signal in the orthogonal polarization to exclude the influence of noise.
Новый технический результат предлагаемого способа заключается в повышении точности оценки функционального состояния коллагенсодержащей ткани, а именно коллагеновых волокон стромы слизистых оболочек, что подтверждается: - возросшей диагностической точностью при дифференциальной диагностике болезни Крона и язвенного колита: в прототипе при расчете средней интенсивности сигнала в ортогональной поляризации эта величина равна 0.78, для ИФД - 0.86;A new technical result of the proposed method is to increase the accuracy of assessing the functional state of collagen-containing tissue, namely collagen fibers of the stroma of the mucous membranes, which is confirmed by: - increased diagnostic accuracy in the differential diagnosis of Crohn’s disease and ulcerative colitis: in the prototype, when calculating the average signal intensity in orthogonal polarization, this the value is 0.78, for IFD - 0.86;
- возможности оценивать функциональное состояние коллагенсодержащей ткани не только в стоматологии, но и в урологии, гинекологии, ларингологии, при лучевой диагностике.- the ability to assess the functional state of collagen-containing tissue not only in dentistry, but also in urology, gynecology, laryngology, and radiation diagnostics.
Данный технический результат обусловлен тем, что:This technical result is due to the fact that:
- вычисление отношения средней величины полезного ОКТ-сигнала в ортогональной поляризации к средней величине сигнала в прямой поляризации позволяет численно оценить способность ткани деполяризовать поляризованную световую волну, так как данный параметр не может быть вычислен только на основании ОКТ-изображения в ортогональной поляризации; позволяет исключить влияние абсолютных значений мощности зондирующего излучения и конструктивных элементов прибора (инструментального шума), а также нивелировать влияние спадания полезного ОКТ-сигнала с глубиной в биоткани из-за рассеяния и поглощения;- calculation of the ratio of the average value of the useful OCT signal in orthogonal polarization to the average value of the signal in direct polarization makes it possible to numerically evaluate the tissue's ability to depolarize the polarized light wave, since this parameter cannot be calculated only on the basis of the OCT image in orthogonal polarization; allows to exclude the influence of the absolute values of the power of the probe radiation and the structural elements of the device (instrumental noise), and also to level the effect of the decay of the useful OCT signal with depth in the biological tissue due to scattering and absorption;
- поперечное усреднение ОКТ-сигнала (усреднение по каждой поперечной координате изображения) в каждой поляризации позволяет нивелировать спекл-шум, который является неотъемлемым компонентом ОКТ-сигнала;- transverse averaging of the OCT signal (averaging over each transverse coordinate of the image) in each polarization allows us to level the speckle noise, which is an integral component of the OCT signal;
- построчное деление усредненных по поперечной координате значений в ортогональной и прямой поляризациях. Это действие учитывает, что общее КП ОКТ изображение состоит из двух сопряженных изображений: в ортогональной поляризации и в прямой поляризации, пиксели которых расположены эквидистантно (имеют взаимное соответствие глубины зондирования).- line-by-line division of values averaged over the transverse coordinate in orthogonal and direct polarizations. This action takes into account that the total CP OCT image consists of two conjugate images: in orthogonal polarization and in direct polarization, the pixels of which are located equidistantly (they have a mutual correspondence between the sounding depth).
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.The proposed method is as follows.
Проводят исследование внутренней структуры коллагенсодержащей ткани на глубину до 2 мм с помощью кросс-поляризационной оптической когерентной томографии (КП ОКТ), регистрацию ОКТ-изображения исследуемой ткани в ортогональной и прямой поляризациях, потенцирование ОКТ-изображения в ортогональной и прямой поляризациях для получения мощности ОКТ-сигнала в относительных единицах, усреднение полученного потенцированного ОКТ-изображения по поперечной координате, вычитание из усредненного ОКТ-сигнала в ортогональной поляризации средней величины фонового сигнала, далее нахождение отношения усредненных по поперечной координате мощностей ОКТ-сигнала в ортогональной и прямой поляризациях, после чего это отношение усредняют по продольной координате по всем глубинам зондирования, для которых мощность ОКТ-сигнала в ортогональной поляризации превышает среднюю величину фонового ОКТ-сигнала на удвоенное стандартное отклонение фонового ОКТ-сигнала, по следующей формуле:A study is made of the internal structure of collagen-containing tissue to a depth of 2 mm using cross-polarization optical coherence tomography (CP OCT), registration of the OCT image of the tissue in orthogonal and direct polarization, and potentiation of the OCT image in orthogonal and direct polarization to obtain the power of the OCT- the signal in relative units, averaging the resulting potentized OCT image along the transverse coordinate, subtracting from the average OKT signal in the orthogonal polarization of the average in values of the background signal, then finding the ratio of the powers of the OCT signal averaged over the transverse coordinate in the orthogonal and direct polarizations, after which this ratio is averaged over the longitudinal coordinate over all sensing depths for which the power of the OCT signal in orthogonal polarization exceeds the average value of the background OCT signal twice the standard deviation of the background OCT signal, according to the following formula:
где:
На фиг. 1 представлено КП ОКТ-изображение слизистой оболочки полости рта (в области щеки) в норме, где:In FIG. 1 presents a CP OCT image of the mucous membrane of the oral cavity (in the cheek area) in the norm, where:
А - ОКТ-изображение в ортогональной поляризации;A - OCT image in orthogonal polarization;
Б - ОКТ-изображение в прямой поляризации;B - OCT image in direct polarization;
z - вертикальная координата (глубина, с которой регистрируется сигнал), обозначена желтой вертикальной стрелкой;z is the vertical coordinate (the depth at which the signal is recorded) is indicated by a yellow vertical arrow;
х - поперечная координата, обозначена желтой горизонтальной стрелкой.x is the transverse coordinate, indicated by the yellow horizontal arrow.
На фиг. 2 представлены диаграммы усредненных по поперечной координате мощностей ОКТ-сигнала, вычисленные по КП ОКТ-изображению фиг. 1:In FIG. 2 shows diagrams of the powers of the OCT signal averaged over the transverse coordinate, calculated from the CP OCT image of FIG. one:
А - диаграмма усредненных по поперечной координате мощностей ОКТ-сигнала в зависимости от глубины зондирования (продольной координаты) для ОКТ-изображения в ортогональной поляризации;A is a diagram of the powers of the OCT signal averaged over the transverse coordinate as a function of the sounding depth (longitudinal coordinate) for the OCT image in orthogonal polarization;
Б - диаграмма усредненных по поперечной координате мощностей ОКТ-сигнала в зависимости от глубины зондирования (продольной координаты) для ОКТ-изображения в прямой поляризации;B is a diagram of the powers of the OCT signal averaged over the transverse coordinate depending on the sounding depth (longitudinal coordinate) for the OCT image in direct polarization;
Горизонтальной пунктирной линией обозначен уровень средней величины фонового ОКТ-сигнала в ортогональной поляризации, увеличенный на удвоенное стандартное отклонение фонового ОКТ-сигнала. Выше этой линии находится ОКТ-сигнал, который берется для вычисления ИФД.The horizontal dashed line indicates the level of the average value of the background OCT signal in the orthogonal polarization, increased by twice the standard deviation of the background OCT signal. Above this line is the OCT signal, which is taken to calculate the IDF.
Предлагаемым способом было проведено исследование 150 участков слизистых оболочек полости рта (в области щеки) и мочевого пузыря (из них 20 участков слизистых оболочек полости рта (в области щеки) и мочевого пузыря в норме и 130 участков слизистых оболочек полости рта (в области щеки) и мочевого пузыря с патологией).The proposed method was a study of 150 sections of the mucous membranes of the oral cavity (in the cheek) and the bladder (of which 20 sections of the mucous membranes of the oral cavity (in the cheek) and the bladder are normal and 130 sections of the mucous membranes of the oral cavity (in the cheek) and bladder with pathology).
Все полученные результаты были подтверждены клиническими исследованиями, в частности морфологическим исследованием гистологией.All the results were confirmed by clinical studies, in particular, morphological studies of histology.
Предлагаемый способ был реализован с помощью кросс-поляризационного оптического когерентного томографа (КП ОКТ прибор) «ОКТ 1300-У» (ИПФ РАН, г. Нижний Новгород), на котором получены КП ОКТ-изображения, и пакета прикладных программ для решения задач технических вычислений - например, MATLAB R2012a (version 7.14.0.739), с помощью которого произведено автоматическое вычисление значения ИФД.The proposed method was implemented using a cross-polarized optical coherence tomograph (KP OCT device) “OKT 1300-U” (IAP RAS, Nizhny Novgorod), which received a CP OCT image, and a package of application programs for solving problems of technical calculations - for example, MATLAB R2012a (version 7.14.0.739), with the help of which the IFD value is automatically calculated.
Примеры конкретного использования предлагаемого способаExamples of specific uses of the proposed method
СтоматологияDentistry
Пример 1.Example 1
Пациентка Б. 60 лет.Patient B., 60 years old.
Диагноз: красный плоский лишай слизистой оболочки щеки слева.Diagnosis: lichen planus on the left cheek mucosa.
Из анамнеза - длительность заболевания более 10 лет.From the anamnesis - the duration of the disease is more than 10 years.
Гистологическое заключение: острое воспаление слизистой оболочки щеки - хронический стоматит с образованием лимфоидных фолликулов с центрами роста, который свидетельствует об аутоиммунной природе воспаления. Красный плоский лишай.The histological conclusion: acute inflammation of the mucous membrane of the cheek is a chronic stomatitis with the formation of lymphoid follicles with growth centers, which indicates the autoimmune nature of inflammation. Lichen planus.
16.04.2009 г предлагаемым способом было проведено исследование слизистой оболочки щеки в патологическом очаге, которое включило проведение исследования внутренней структуры коллагенсодержащей ткани на глубину до 2 мм с помощью кросс-поляризационной оптической когерентной томографии (КП ОКТ), регистрацию ОКТ-изображения исследуемой ткани в ортогональной и прямой поляризациях, потенцирование ОКТ-изображения в ортогональной и прямой поляризациях для получения мощности ОКТ-сигнала в относительных единицах, усреднение полученного потенцированного ОКТ-изображения по поперечной координате, вычитание из усредненного ОКТ-сигнала в ортогональной поляризации среднюю величину фонового сигнала, далее нахождение отношения усредненных по поперечной координате мощностей ОКТ-сигнала в ортогональной и прямой поляризациях, усреднение этого отношения по продольной координате по всем глубинам зондирования, для которых мощность ОКТ-сигнала в ортогональной поляризации превышает среднюю величину фонового ОКТ-сигнала на удвоенное стандартное отклонение фонового ОКТ-сигнала, по следующей формуле:04/16/2009 the proposed method was a study of the mucous membrane of the cheek in a pathological focus, which included a study of the internal structure of collagen-containing tissue to a depth of 2 mm using cross-polarized optical coherence tomography (CP OCT), registration of the OCT image of the tissue in orthogonal and direct polarizations, potentiation of the OCT image in orthogonal and direct polarizations to obtain the power of the OCT signal in relative units, averaging the obtained potentiometer of the transformed OCT image, subtracting the average value of the background signal from the averaged OCT signal in orthogonal polarization, then finding the ratio of the power of the OCT signal averaged over the transverse coordinate in the orthogonal and direct polarizations, averaging this ratio along the longitudinal coordinate over all sensing depths, for which the power of the OCT signal in orthogonal polarization exceeds the average value of the background OCT signal by twice the standard deviation of the background OCT signal, as follows General formula:
где: - мощность ОКТ-сигнала в прямой поляризации в i-том пикселе после усреднения по поперечной координате, - мощность ОКТ-сигнала в ортогональной поляризации в i-том пикселе после усреднения по поперечной координате, N - число пикселов в усредненном по поперечной координате ОКТ-сигнале в ортогональной поляризации, для которых мощность ОКТ-сигнала превышает среднюю величину фонового ОКТ-сигнала 〈Рфон〉 на удвоенное стандартное отклонение фонового ОКТ сигнала 2sфон, был вычислен интегральный фактор деполяризации (ИФД), величина которого составила 0,03.Where: - power of the OCT signal in direct polarization in the i-th pixel after averaging over the transverse coordinate, is the power of the OCT signal in orthogonal polarization in the i-th pixel after averaging over the transverse coordinate, N is the number of pixels in the OCT signal averaged over the transverse coordinate in the orthogonal polarization, for which the power of the OCT signal exceeds the average value of the background OCT signal 〈P background 〉 to twice the standard deviation of the background OCT signal 2s background , the integral factor of depolarization (IPD) was calculated, the value of which was 0.03.
Полученное значение ИФД, равное 0,03, входит в найденный 95% доверительный интервал значений для группы острого воспаления (0,03-0,05).The obtained IFD value of 0.03 is included in the found 95% confidence interval of values for the acute inflammation group (0.03-0.05).
На основании полученного результата было диагностировано острое воспаление слизистой оболочки щеки.Based on the result, acute inflammation of the mucous membrane of the cheek was diagnosed.
Пример 2.Example 2
Пациентка Б., 69 л.Patient B., 69 l.
Диагноз: Язвенный колит.Diagnosis: ulcerative colitis.
Для верификации заболевания органов пищеварения были проведены комплексные общеклинические, эндоскопические (в том числе илеоколоноскопия с осмотром терминального отдела подвздошной кишки и множественной биопсией), лабораторные и морфологические исследования, на основании которых был установлен безусловный диагноз: язвенный колит.To verify the digestive system disease, we performed complex general clinical, endoscopic (including ileocolonoscopy with examination of the terminal ileum and multiple biopsies), laboratory and morphological studies, based on which an unconditional diagnosis was made: ulcerative colitis.
Анамнез: язвенный колит более 5 лет. Болезнь средней тяжести с поражением сегмента толстой кишки, хроническая, рецидивирующая форма.Anamnesis: ulcerative colitis for more than 5 years. A disease of moderate severity with a lesion of a segment of the colon, a chronic, recurrent form.
Гистологическое заключение по слизистой оболочке щеки: в подлежащей строме умерено выраженный фиброз (склероз), как результат неполной репарации соединительной ткани после хронического воспаления, скудная диффузная лимфоидная инфильтрация.The histological conclusion on the mucous membrane of the cheek: in the underlying stroma moderate fibrosis (sclerosis) is moderate, as a result of incomplete repair of connective tissue after chronic inflammation, scanty diffuse lymphoid infiltration.
При визуальном осмотре слизистая оболочка щеки розовая, отека нет, однако по визуальному осмотру не удается судить о состоянии подэпителиальных структур (включая коллагеновые волокна). 21.05.2009 г. предлагаемым способом было проведено исследование слизистой оболочки щеки, как в примере 1.A visual examination of the mucous membrane of the cheek is pink, there is no edema, but a visual examination does not make it possible to judge the state of the subepithelial structures (including collagen fibers). 05.21.2009, the proposed method was a study of the mucous membrane of the cheek, as in example 1.
Полученное значение ИФД составило 0,11.The obtained IFD value was 0.11.
На основании полученного результата были диагностированы фиброзные изменения подэпителиальных волокнистых структур (коллагеновых волокон) в исследуемой области щеки - полученное значение ИФД входит в найденный 95% доверительный интервал значений для группы образования фиброзной ткани (0,08-0,12), что свидетельствует о возросшей по сравнению с нормой (95% доверительный интервал значений ИФД 0,08-0,09) способности коллагеновых волокон менять исходное состояние поляризации зондирующего излучения.Based on the obtained result, fibrotic changes in the subepithelial fibrous structures (collagen fibers) in the cheek area were diagnosed - the obtained IPD is included in the found 95% confidence interval for the fibrous tissue formation group (0.08-0.12), which indicates an increased in comparison with the norm (95% confidence interval of IFD values 0.08-0.09) of the ability of collagen fibers to change the initial state of polarization of the probe radiation.
Пример 3.Example 3
Пациентка А., 29 л.Patient A., 29 l.
Диагноз: Болезнь Крона.Diagnosis: Crohn's disease.
Для верификации заболевания органов пищеварения были проведены комплексные общеклинические, эндоскопические (в том числе илеоколоноскопия с осмотром терминального отдела подвздошной кишки и множественной биопсией), лабораторные и морфологические исследования, на основании которых был установлен безусловный диагноз Болезни Крона.To verify the digestive system disease, comprehensive clinical, endoscopic (including ileocolonoscopy with examination of the terminal ileum and multiple biopsy), laboratory and morphological studies were carried out, on the basis of which an unconditional diagnosis of Crohn's disease was established.
Клиническим проявлениям в кишечнике у данной пациентки сопутствуют изменения слизистой оболочки полости рта. Проведенная биопсия подтвердила наличие в соединительной ткани фиброзно-рубцовых изменений (диффузный заместительный склероз) как результат замещения первичной соединительной ткани на месте воспалительного фолликула. При визуальном осмотре слизистая оболочка щеки розовая, отека нет, однако по визуальному осмотру не удается судить о состоянии подэпителиальных структур (включая коллагеновые волокна).Clinical manifestations in the intestines of this patient are accompanied by changes in the oral mucosa. A biopsy confirmed the presence of fibro-cicatricial changes in the connective tissue (diffuse replacement sclerosis) as a result of the replacement of the primary connective tissue at the site of the inflammatory follicle. A visual examination of the mucous membrane of the cheek is pink, there is no edema, but a visual examination does not make it possible to judge the state of the subepithelial structures (including collagen fibers).
15.05.2009 г. предлагаемым способом было проведено исследование участка поверхности слизистой оболочки щеки на глубину до 2 мм на середине линии, соединяющей выводной проток слюнной железы и угол рта справа на уровне 7 зуба (второй моляр), как в примере 1.05/15/2009 the proposed method was a study of the surface area of the mucous membrane of the cheek to a depth of 2 mm in the middle of the line connecting the excretory duct of the salivary gland and the angle of the mouth on the right at the level of 7 tooth (second molar), as in example 1.
Полученное значение ИФД составило 0,23.The obtained IFD value was 0.23.
На основании полученного результата были диагностированы фиброзно-рубцовые изменения (диффузный заместительный склероз) подэпителиальных волокнистых структур (коллагеновых волокон) в исследуемой области щеки - полученное значение ИФД превышало 95% доверительный интервал значений для группы образования фиброзно-рубцовой ткани (0,11-0,15), что свидетельствует о возросшей по сравнению с нормой (интервал значений ИФД 0,08-0,09) способности коллагеновых волокон менять исходное состояние поляризации зондирующего излучения вследствие значительного увеличения их количества и выраженного уплотнения соединительной ткани. Существует мнение о вовлеченности слизистой оболочки полости рта в воспалительный процесс при болезни Крона, которую связывают с системными проявлениями заболевания. Склонность слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта к фиброзу (формированию фиброзно-рубцовой ткани) при болезни Крона можно считать доказанной. Таким образом, предлагаемый способ позволил неинвазивно произвести точную оценку функционального состояния коллагенсодержащей ткани в пользу Болезни Крона.Based on the result, fibro-cicatricial changes (diffuse substitution sclerosis) of subepithelial fibrous structures (collagen fibers) in the cheek area were diagnosed - the obtained IPD value exceeded the 95% confidence interval for the fibro-scar tissue formation group (0.11-0, 15), which indicates an increased compared with the norm (range of IPD values 0.08-0.09) ability of collagen fibers to change the initial state of polarization of the probe radiation due to the significant about an increase in their number and marked densification of connective tissue. There is an opinion about the involvement of the oral mucosa in the inflammatory process in Crohn's disease, which is associated with systemic manifestations of the disease. The tendency of the gastrointestinal mucosa to fibrosis (the formation of fibro-scar tissue) in Crohn's disease can be considered proven. Thus, the proposed method allowed non-invasively accurate assessment of the functional state of collagen-containing tissue in favor of Crohn's disease.
Урология.Urology.
Пример 4.Example 4
Пациентка В. 75 л.Patient B. 75 l.
Диагноз: Рецидив рака мочевого пузыря Tl(m)NxM0 G1.Diagnosis: Relapse of bladder cancer Tl (m) NxM0 G1.
Анамнез: с 2003 года страдает раком мочевого пузыря, тогда выполнялась трансуретральная резекция мочевого пузыря (ТУР) с уретероцистонеоанастомозом слева.Anamnesis: since 2003, suffering from bladder cancer, then transurethral resection of the bladder (TUR) was performed with ureterocystone anastomosis on the left.
При очередном осмотре (цистоскопия от 18.06.2009) на задней стенке внизу выявлена опухоль 2 см в диаметре, вокруг правого устья - подозрительная зона, в центре правой боковой стенки - мелковорсинчатый рост. Показана ТУР.At the next examination (cystoscopy from 06/18/2009), a
22.06.2009 г. предлагаемым способом проведено исследование, как в примере 1, при этом исследовались два участка слизистой оболочки мочевого пузыря.06/22/2009, the proposed method conducted a study, as in example 1, while examining two sections of the mucous membrane of the bladder.
Полученное для первого изображения значение ИФД было равно 0,07, которое близко к верхней границе найденного 95% доверительного интервала значений для группы острого воспаления (0,04-0,060).The IFD value obtained for the first image was 0.07, which is close to the upper boundary of the found 95% confidence interval for the acute inflammation group (0.04-0.060).
Полученное для второго изображения значение ИФД составило 0,02, которое входит в найденный 95% доверительный интервал значений для группы рака с началом инвазивного роста (0,02-0,03), что свидетельствует об еще более значительном снижении по сравнению с группой острого воспаления (интервал значений ИФД 0,04-0,06) и нормой (интервал значений ИФД 0,09-0,11) способности коллагеновых волокон менять исходное состояние поляризации зондирующего излучения вследствие глубокой дезорганизации коллагеновых волокон под инвазивно растущей опухолью, вплоть до их полного расщепления.The IFD value obtained for the second image was 0.02, which is included in the found 95% confidence interval for the cancer group with the onset of invasive growth (0.02-0.03), which indicates an even more significant decrease compared with the acute inflammation group (range of IFD values 0.04-0.06) and normal (range of IFD values 0.09-0.11) the ability of collagen fibers to change the initial state of polarization of the probe radiation due to deep disorganization of collagen fibers under an invasively growing tumor, up to lnogo cleavage.
На основании полученных результатов в двух зонах были диагностированы два состояния: острое воспаление и рак мочевого пузыря с началом инвазивного роста.Based on the results obtained, two conditions were diagnosed in two zones: acute inflammation and bladder cancer with the onset of invasive growth.
Пример 5.Example 5
Пациентка Д., 75 л.Patient D., 75 l.
Диагноз: Хронический цистит, лейкоплакия в области треугольника Льето. Анамнез: страдает циститом около 40 лет, обострения происходят 2-3 раза в год, последнее обострение с 21.04.2006 г.Diagnosis: Chronic cystitis, leukoplakia in the region of the Lieto triangle. Anamnesis: suffers from cystitis for about 40 years, exacerbations occur 2-3 times a year, last exacerbation from 04/21/2006.
31.07.2006 г. во время ТУР выявлена подозрительная зона на левой боковой стенке. Из этой зоны взята биопсия. Гистологическое заключение: в подслизистом слое - умеренный фиброз коллагеновых волокон, как результат репарации соединительной ткани после хронического воспаления, умеренные неравномерные лимфоплазмоцитарные инфильтраты.On July 31, 2006, during a TOUR, a suspicious zone was identified on the left side wall. A biopsy was taken from this area. The histological conclusion: in the submucosal layer - moderate fibrosis of collagen fibers, as a result of repair of connective tissue after chronic inflammation, moderate uneven lymphoplasmacytic infiltrates.
11.07.2006 г. предлагаемым способом было проведено исследование слизистой оболочки мочевого пузыря, как в примере 1.07/11/2006, the proposed method was a study of the mucous membrane of the bladder, as in example 1.
Полученное значение ИФД составило 0,14.The obtained IFD value was 0.14.
Данное значение ИФД входит в найденный 95% доверительный интервал значений для группы образования фиброзной ткани (0,12-0,15).This IFD value is included in the found 95% confidence interval for the fibrous tissue formation group (0.12-0.15).
Пример 6.Example 6
Пациент Е., 65 л.Patient E., 65 l.
Диагноз: Рецидив рака мочевого пузыря T1-2N0M0 G1, ракDiagnosis: Relapse of bladder cancer T1-2N0M0 G1, cancer
предстательной железы T3NxMx.prostate gland T3NxMx.
Анамнез: с 2005 года страдает раком мочевого пузыря.Anamnesis: since 2005, suffering from bladder cancer.
Дважды выполнялась ТУР мочевого пузыря, после чего на слизистой оболочке остались рубцы, вокруг одного из них при очередном осмотре (цистоскопия от 06.11.2007) была обнаружена зона мелковорсинчатого роста диаметром 0,5 см, подозрительная на опухоль.TUR of the bladder was performed twice, after which there were scars on the mucous membrane, around one of them during the next examination (cystoscopy from November 6, 2007) a zone of small villous growth of 0.5 cm in diameter was detected, suspicious of a tumor.
Во время операции 15.11.2007 была взята биопсия двух подозрительных зон мочевого пузыря. Биопсия из зоны рубца на задней стенке (1-ая зона) выявила в подэпителиальном слое грубоволокнистую рубцовую ткань - результат заживления ткани после электрокоагуляции. Биопсия из периферии опухоли (2-ая зона) выявила инвертированную папиллому с дисплазией 2-3 ст., роста раковой опухоли нет.During the operation, 11/15/2007, a biopsy of two suspicious areas of the bladder was taken. A biopsy from the scar zone on the posterior wall (1st zone) revealed a coarse fibrous scar tissue in the subepithelial layer - the result of tissue healing after electrocoagulation. A biopsy from the periphery of the tumor (2nd zone) revealed an inverted papilloma with dysplasia of 2-3 tbsp; there is no growth of a cancer tumor.
15.11.2007 во время операции предлагаемым способом было проведено исследование слизистой оболочки мочевого пузыря, как в примере 1.November 15, 2007 during the operation of the proposed method was a study of the mucous membrane of the bladder, as in example 1.
Полученные значения ИФД составили: для 1-ой зоны 0,27, что соответствует образованию рубцовой ткани (95% доверительный интервал значений ИФД равен 0,20-0,25), для 2-ой зоны 0,04, что соответствует состоянию тяжелой дисплазии эпителия (cancer in situ) (95% доверительный интервал значений ИФД равен 0,03-0,05).The obtained IFD values were: for the 1st zone 0.27, which corresponds to the formation of scar tissue (95% confidence interval of the IFD values is 0.20-0.25), for the 2nd zone 0.04, which corresponds to the state of severe dysplasia epithelium (cancer in situ) (95% confidence interval of IFD values is 0.03-0.05).
Пример 7.Example 7
Пациентка Ж., 73 г.Patient J., 73
Диагноз: Рецидив рака мочевого пузыря на рубце T2N0M0 G3-4. Анамнез: с 2004 года - рак мочевого пузыря. Дважды выполнялась ТУР мочевого пузыря по поводу незаживающей язвы, после чего на слизистой оболочке остался рубец, вокруг которого при очередном осмотре (цистоскопия от 06.04.2008) была обнаружена опухоль на рубце. Показана ТУР.Diagnosis: Relapse of bladder cancer on the scar T2N0M0 G3-4. Anamnesis: since 2004 - bladder cancer. TUR of the bladder was performed twice for a non-healing ulcer, after which a scar remained on the mucous membrane, around which at the next examination (cystoscopy from 04/06/2008) a tumor was found on the rumen. Shown TOUR.
Гистологическое заключение: уротелиальной рак 2-3 ст. злокачественности с инвазивным ростом в подслизистом и мышечном слоях, в подлежащей ткани - резкое полнокровие, отек, очаговые обильные лимфоплазмоцитарные инфильтраты.The histological conclusion: urothelial cancer 2-3 tbsp. malignancy with invasive growth in the submucosal and muscle layers, in the underlying tissue - sharp plethora, edema, focal abundant lymphoplasmacytic infiltrates.
10.04.2008 г. предлагаемым способом было проведено исследование слизистой оболочки мочевого пузыря, как в примере 1.04/10/2008, the proposed method was a study of the mucous membrane of the bladder, as in example 1.
Полученное значение ИФД составило 0,04, что соответствует состоянию рака на постоперационном рубце (0,04-0,07).The obtained IFD value was 0.04, which corresponds to the state of cancer in the postoperative scar (0.04-0.07).
Как видно из полученных данных, предлагаемый способ позволяет с высокой точностью оценить функциональное состояние коллагенсодержащей ткани, а именно коллагеновых волокон стромы слизистых оболочек, как в стоматологии, так и в урологии, что дает основание для использования предлагаемого способа в других областях медицины, например в гинекологии, лучевой диагностике, ларингологии.As can be seen from the obtained data, the proposed method allows to accurately evaluate the functional state of collagen-containing tissue, namely collagen fibers of the stroma of the mucous membranes, both in dentistry and in urology, which gives reason to use the proposed method in other areas of medicine, for example, gynecology , radiation diagnostics, laryngology.
Источники информацииInformation sources
1. Schmitt J.M. Knüttel A., Bonner R.F. Measurement of optical properties of biological tissues by low-coherence reflectometry. Applied Optics. 1993, 32 (30), p.6032.1. Schmitt J.M. Knüttel A., Bonner R.F. Measurement of optical properties of biological tissues by low-coherence reflectometry. Applied Optics. 1993, 32 (30), p. 6032.
2. Патент РФ №2320271, заявка 2006122923/14 от 27.06.2006 на «Способ прогнозирования степени тяжести реакции слизистой оболочки полости рта и глотки в процессе лучевой или химиолучевой терапии злокачественных новообразований орофарингеальной области».2. RF patent No. 2320271, application 2006122923/14 dated 06/27/2006 on "A method for predicting the severity of the reaction of the mucous membrane of the oral cavity and pharynx during radiation or chemoradiotherapy of malignant neoplasms of the oropharyngeal region."
3. Ping Yang, Heli Wei, George W. Kattawar, Yong X. Hu, David M. Winker, Chris A. Hostetler, and Bryan A. Baum. Sensitivity of the Backscattering Mueller Matrix to Particle Shape and Thermodynamic Phase. Applied Optics. 2003. 42 (21), p.4389.3. Ping Yang, Heli Wei, George W. Kattawar, Yong X. Hu, David M. Winker, Chris A. Hostetler, and Bryan A. Baum. Sensitivity of the Backscattering Mueller Matrix to Particle Shape and Thermodynamic Phase. Applied Optics. 2003.42 (21), p. 4398.
4. Патент РФ №2463958 по заявке №2011119422 от 13.05.2011 «Способ диагностики патологии шейки матки».4. RF patent No. 2463958 for application No. 20111119422 dated 05/13/2011 "Method for the diagnosis of cervical pathology."
5. Патент РФ №2393768, заявка №2008146468 от 26.11.2008 «Способ диагностики побочных эффектов лучевой терапии со стороны мочевого пузыря».5. RF patent No. 2393768, application No. 2008146468 dated November 26, 2008 “A method for diagnosing side effects of radiation therapy from the bladder”.
6. Прототип. Киселева Е.Б., Робакидзе Н.С., Гладкова Н.Д. и др. Численный анализ изображений кросс-поляризационной оптической когерентной томографии в дифференциальной диагностике заболеваний кишечника по состоянию мягких тканей полости рта. Современные технологии в медицине. Нижний Новгород. Изд. НижГМА, 2011, №4, с.32.6. The prototype. Kiseleva E.B., Robakidze N.S., Gladkova N.D. et al. Numerical analysis of images of cross-polarized optical coherence tomography in the differential diagnosis of intestinal diseases by the condition of soft tissues of the oral cavity. Modern technologies in medicine. Nizhny Novgorod. Ed. Nizhny Novgorod State Medical Academy, 2011, No. 4, p. 32.
Claims (1)
и для слизистой оболочки полости рта в области щеки в норме величина ИФД составляет свыше 0,08 до 0,09,
при остром воспалении - от 0,03 до 0,05,
при образовании фиброзной ткани - от 0,10 до 0,13,
при образовании фиброзно-рубцовой ткани - свыше 0,13 до 0,17;
для слизистой оболочки мочевого пузыря в норме величина ИФД составляет - свыше 0,08 до 0,12,
при остром воспалении - свыше 0,05 до 0,07,
при образовании фиброзной ткани - свыше 0,11 до 0,17,
при тяжелой дисплазии эпителия - от 0,03 до 0,05,
при плоском раке с началом инвазивного роста - от 0,01 до 0,02;
для ткани послеоперационного рубца в мочевом пузыре величина ИФД в норме составляет свыше 0,17 до 0,27,
а при раке на послеоперационном рубце - от 0,03 до 0,09. A method for assessing the functional state of collagen-containing tissue, including studying the internal structure of collagen-containing tissue to a depth of 2 mm using cross-polarized optical coherence tomography (CP OCT), registering the OCT image of the tissue under investigation in orthogonal and direct polarizations, calculating the average value of the OCT signal in orthogonal polarization and the average background value of the signal, determining the magnitude of the OCT signal, which is the difference between the average value of the OCT signal in the orthogonal polarization and the average value of the background OCT signal and assessing the functional state of the tissue under study, characterized in that the OCT image is potentiated in orthogonal and direct polarizations to obtain the power of the OCT signal in relative units, the obtained potentiated OCT image is averaged over the transverse coordinate , subtract from the average OCT signal in orthogonal polarization the average value of the background signal, then take the ratio of the powers averaged over the transverse coordinate T-signal in orthogonal and direct polarizations, after which this ratio is averaged over the longitudinal coordinate over all sounding depths for which the power of the OCT signal in orthogonal polarization exceeds the average value of the background OCT signal by twice the standard deviation of the background OCT signal, the obtained value is integral depolarization factor (IFD), which assesses the functional state of the collagen-containing tissue under study,
and for the mucous membrane of the oral cavity in the cheek region, the normal IFD value is over 0.08 to 0.09,
in acute inflammation - from 0.03 to 0.05,
with the formation of fibrous tissue - from 0.10 to 0.13,
with the formation of fibro-scar tissue - over 0.13 to 0.17;
for the mucous membrane of the bladder, the normal IFD value is - over 0.08 to 0.12,
in acute inflammation - over 0.05 to 0.07,
with the formation of fibrous tissue - over 0.11 to 0.17,
with severe dysplasia of the epithelium - from 0.03 to 0.05,
with flat cancer with the onset of invasive growth, from 0.01 to 0.02;
for tissue of the postoperative scar in the bladder, the value of IFD is normally greater than 0.17 to 0.27,
and for cancer in the postoperative scar - from 0.03 to 0.09.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013135571/14A RU2572299C2 (en) | 2013-07-29 | 2013-07-29 | Method for assessing functional health of collagen tissue |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013135571/14A RU2572299C2 (en) | 2013-07-29 | 2013-07-29 | Method for assessing functional health of collagen tissue |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013135571A RU2013135571A (en) | 2015-02-10 |
RU2572299C2 true RU2572299C2 (en) | 2016-01-10 |
Family
ID=53281496
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013135571/14A RU2572299C2 (en) | 2013-07-29 | 2013-07-29 | Method for assessing functional health of collagen tissue |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2572299C2 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012004967A1 (en) * | 2010-07-09 | 2012-01-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical tomographic imaging apparatus |
-
2013
- 2013-07-29 RU RU2013135571/14A patent/RU2572299C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012004967A1 (en) * | 2010-07-09 | 2012-01-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical tomographic imaging apparatus |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
КИСЕЛЕВА Е.Б. и др. Численный анализ изображений кросс-поляризационной оптической когерентной томографии в дифференциальной диагностике заболеваний кишечника по состоянию мягких тканей полости рта// Современные технологии в медицине, Н.Новгород, НижГМА, 2011, N 4, с. 32. * |
Руководство по оптической когерентной томографии, п/р проф. Н.Д. Гладковой и др., М., 2007, с. 264-285. Гладкова Н.Д. и др. Прижизненный контроль регенерации слизистой оболочки полости рта после фракционного лазерного фототермолиза методом кросс-поляризационной оптической когерентной томографии// Современные технологии в медицине, 2012, N 2, с.13-19. ЗИМНЯКОВ Д.А. и др. Дисперсионная зависимость оптической анизотропии и степени деполяризации фиброзных тканей// Оптический журнал, 2010, Т.77, N 9, с.69-74. TANAKA A. et al. Phase shift spectra of fiber-microsphere system at the single photon level// Opt Express. 2011 Jan 31;19(3):2278-85, реферат PubMed, найдено [15.01.2015] из Интернет www.pubmed.com. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013135571A (en) | 2015-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Tsuboi et al. | Optical coherence tomography in the diagnosis of bronchial lesions | |
Yuan et al. | Co-registered optical coherence tomography and fluorescence molecular imaging for simultaneous morphological and molecular imaging | |
Maslennikova et al. | In-vivo longitudinal imaging of microvascular changes in irradiated oral mucosa of radiotherapy cancer patients using optical coherence tomography | |
Armstrong et al. | Optical coherence tomography of laryngeal cancer | |
Hinz et al. | Preoperative characterization of basal cell carcinoma comparing tumour thickness measurement by optical coherence tomography, 20-MHz ultrasound and histopathology. | |
Forsea et al. | Clinical application of optical coherence tomography for the imaging of non–melanocytic cutaneous tumors: A pilot multi–modal study | |
Wang et al. | An overview of optical coherence tomography for ovarian tissue imaging and characterization | |
Hindelang et al. | Non‐invasive imaging in dermatology and the unique potential of raster‐scan optoacoustic mesoscopy | |
Jerjes et al. | In vitro examination of suspicious oral lesions using optical coherence tomography | |
Ikeda et al. | Comprehensive diagnostic bronchoscopy of central type early stage lung cancer | |
TW201016193A (en) | Method for analyzing a mucosa sample with optical coherence tomography | |
Just et al. | Optical coherence tomography allows for the reliable identification of laryngeal epithelial dysplasia and for precise biopsy: a clinicopathological study of 61 patients undergoing microlaryngoscopy | |
Reddy et al. | Optical coherence tomography in oral cancer: a transpiring domain | |
Liu et al. | Diagnostic efficacy of real-time optical coherence tomography in the management of preinvasive and invasive neoplasia of the uterine cervix | |
Kiseleva et al. | Cross-polarization OCT for in vivo diagnostics and prediction of bladder cancer | |
Jerjes et al. | Assessment of bony resection margins in oral cancer using elastic scattering spectroscopy: a study on archival material | |
RU2572299C2 (en) | Method for assessing functional health of collagen tissue | |
Zara et al. | Endoscopic OCT approaches toward cancer diagnosis | |
Bhushan et al. | Photoacoustic imaging in gastroenterology: advances and needs | |
Green et al. | Optical diagnostic systems for assessing head and neck lesions | |
Karabutov et al. | Optoacoustic images of early cancer in forward and backward modes | |
Rallan et al. | High‐resolution ultrasound reflex transmission imaging and digital photography: potential tools for the quantitative assessment of pigmented lesions | |
RU2169525C1 (en) | Method for in vivo diagnosing pathological zone in laminated biological organ system composed of epithelium and connective tissue sublayer | |
Li et al. | Optical coherence tomography technology for diagnosis of diseases in organs | |
RU2202954C1 (en) | Method for diagnosing urinary bladder neoplasms |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170730 |