Цифрова багатопараметрична Мюллер-матрична мікроскопія плівок крові померлих і диференціальна діагностика віддалених наслідків COVID-19
The results of experimental testing of the azimuthally invariant Mueller-matrix microscopy method for polycrystalline blood films of deceased persons with algorithmic reconstruction of the coordinate distributions of circular birefringence (optical activity) of supramolecular networks are presented....
Збережено в:
| Дата: | 2026 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Vinnytsia National Technical University
2026
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://oeipt.vntu.edu.ua/index.php/oeipt/article/view/875 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Optoelectronic Information-Power Technologies |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Optoelectronic Information-Power Technologies| _version_ | 1868294546371117056 |
|---|---|
| author | Бачинський, В.Т. Склярчук, О.Ф. Гавриляк, М.С. Кожокар, М.В. |
| author_facet | Бачинський, В.Т. Склярчук, О.Ф. Гавриляк, М.С. Кожокар, М.В. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "В.Т. Бачинський",
"institution": "Буковинського державного медичного університету"
},
{
"author": "О.Ф. Склярчук",
"institution": "Чернівецький національний університет ім. Ю. Федьковича"
},
{
"author": "М.С. Гавриляк",
"institution": "Чернівецький національний університет ім. Ю. Федьковича"
},
{
"author": "М.В. Кожокар",
"institution": "Чернівецький національний університет ім. Ю. Федьковича"
}
] |
| author_sort | Бачинський, В.Т. |
| baseUrl_str | https://oeipt.vntu.edu.ua/index.php/oeipt/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-06-17T13:08:31Z |
| description | The results of experimental testing of the azimuthally invariant Mueller-matrix microscopy method for polycrystalline blood films of deceased persons with algorithmic reconstruction of the coordinate distributions of circular birefringence (optical activity) of supramolecular networks are presented. Within the framework of statistical analysis, a set of diagnostic markers (asymmetry and kurtosis of the coordinate distributions of circular birefringence) sensitive to changes in the polycrystalline structure of supramolecular networks of blood films of the deceased with different durations since COVID-19 was identified. The diagnostic power of the azimuthally invariant Mueller-matrix microscopy method for polycrystalline blood films of the deceased was established at the level of 91%. |
| doi_str_mv | 10.31649/1681-7893-2026-51-1-181-188 |
| first_indexed | 2026-06-18T01:02:04Z |
| format | Article |
| fulltext |
181
БІОМЕДИЧНІ ОПТИКО-ЕЛЕКТРОННІ СИСТЕМИ ТА ПРИЛАДИ
УДК 535.361; 535.555
В.Т. БАЧИНСЬКИЙ, О.Ф. СКЛЯРЧУК, М.С. ГАВРИЛЯК, М.В. КОЖОКАР
ЦИФРОВА БАГАТОПАРАМЕТРИЧНА МЮЛЛЕР-МАТРИЧНА
МІКРОСКОПІЯ ПЛІВОК КРОВІ ПОМЕРЛИХ І ДИФЕРЕНЦІАЛЬНА
ДІАГНОСТИКА ВІДДАЛЕНИХ НАСЛІДКІВ COVID-19
Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича
Україна, 58002, Чернівецька обл., м. Чернівці, вул. Коцюбинського, 2.
Анотація. Наведено результати експериментальної апробації методу азимутально-
інваріантної Мюллер-матричної мікроскопії полікристалічних плівок крові померлих з
алгоритмічним відтворенням координатних розподілів циркулярного
двопроменезаломлення (оптичної активності) надмолекулярних мереж. У рамках
статистичного аналізу виявлено сукупність діагностичних маркерів (асиметрія і ексцес
координатних розподілів циркулярного двопроменезаломлення), чутливих до змін
полікристалічної структури надмолекулярних мереж плівок крові померлих з різною
давністю COVID-19. Установлено діагностичну силу методу азимутально-інваріантної
Мюллер-матричної мікроскопії полікристалічних плівок крові померлих на рівні 91%.
Abstract. The results of experimental testing of the azimuthally invariant Mueller-matrix
microscopy method for polycrystalline blood films of deceased persons with algorithmic
reconstruction of the coordinate distributions of circular birefringence (optical activity) of
supramolecular networks are presented. Within the framework of statistical analysis, a set of
diagnostic markers (asymmetry and kurtosis of the coordinate distributions of circular
birefringence) sensitive to changes in the polycrystalline structure of supramolecular networks of
blood films of the deceased with different durations since COVID-19 was identified. The
diagnostic power of the azimuthally invariant Mueller-matrix microscopy method for
polycrystalline blood films of the deceased was established at the level of 91%.
Ключові слова: полікристалічні плівки, асиметрія, ексцес, Мюллер-матрична
мікроскопія, COVID-19
DOI: 10.31649/1681-7893-2026-51-1-181-188
ВСТУП
За останні роки у різноманітних галузях медицини широкого та ефективного розповсюдження
набули сучасні неруйнівні та неінвазивні методи оптичної діагностики препаратів біологічних тканин і
рідин [1,2].
Серед широкого спектру оптичних методів виокремився один з найбільш ефективних – лазерна
поляриметрична діагностика полікристалічної структури біологічних шарів [3,4]. Зокрема було
продемонстровано можливість лазерної поляриметричної високоточної та експресної диференціальної
діагностики доброякісних і злоякісних новоутворень шкіри [5,6].
Методологічним узагальненням та розвитком лазерної поляриметрії стали методи і системи
багатопараметричної Мюллер-матричної поляриметрії, які забезпечують одержання вичерпної повної
інформації про оптично анізотропну складову препаратів біологічних тканин і рідин [7 – 12].
Найбільш ефективним на даний час є застосуваннями таких методів у складних завданнях
судової медицини, які пов’язані із визначенням причини і давності смерті, травматичних ушкоджень
тощо [13-17].
Новими горизонтами у плані розширення функціональних можливостей та покращення
чутливості диференціальної діагностики різноманітних патологічних і некротичних станів для Мюллер-
матричної поляриметрії стала розробка новітніх технік 3D сканування об’єму біологічних зразків [18-23].
В.Т. БАЧИНСЬКИЙ, О.Ф. СКЛЯРЧУК, М.С. ГАВРИЛЯК, М.В. КОЖОКАР 2026
БІОМЕДИЧНІ ОПТИКО-ЕЛЕКТРОННІ СИСТЕМИ ТА ПРИЛАДИ
182
Слід зазначити, що переважним чином весь арсенал методів і систем Мюллер-матричної
поляриметрії спрямований на визначення критеріїв та практичне застосування таких маркерів у
диференціальній діагностиці та динаміці патологічних і некротичних змін тканин і рідин органів людини
на короткотривалих проміжках часу. При цьому практично невивченими і актуальними на сьогодення є
питання, пов’язані із установленням критеріїв детектування віддалених змін морфологічної структури
органів людини внаслідок перенесеного COVID-19.
Наше робота присвячена експериментальній апробації і визначені сукупності маркерів
диференціальної діагностики померлих з різною давністю COVID-19 шляхом використання методу
Мюллер-матричного картографування оптичної активності надмолекулярних мереж дегідратованих
плівок крові.
1. ТЕОРІЯ, ОПИС МЕТОДУ
Застосовано такі теоретичні положення багатофункціональної Мюллер-матричної поляриметрії
препаратів тканин і рідин органів людини [20]:
1. Дегідратована плівка біологічної рідини являє собою двокомпонентну структуру, яка
складається з аморфної (оптично-ізотропної) та оптично анізотропної полікристалічної
компонент.
2. Аморфна компонента біологічних препаратів ослаблює за рахунок різного за координатами
поглинання лазерне випромінювання – у результаті формується координатний розподіл
інтенсивності або класичне мікроскопічне зображення, яке є об’єктом традиційних гістологічних
досліджень.
3. Полікристалічна архітектоніка біологічних препаратів на відміну від аморфної складової володіє
лінійним та циркулярним двопроменезаломленням, яке змінює поляризаційні параметри
лазерного випромінювання.
4. Найбільш інформаційно повним методом експериментального детектування поляризаційних
проявів оптично анізотропної архітектоніки біологічних препаратів є Мюллер-матричне
картографування з виділенням Мюллер-матричних інваріантів оптичної активності (ММІ ОА),
які є придатними для серійних експериментальних вимірювань і незалежними від обертання
зразків біологічних препаратів відносно напряму лазерного опромінення.
2. МЕТОДИКА АЗИМУТАЛЬНО-ІНВАРІАНТНОГО МЮЛЛЕР-МАТРИЧНОГО
КАРТОГРАФУВАННЯ І ПОЛЯРИЗАЦІЙНОГО ВІДТВОРЕННЯ МАП
ОПТИЧНОЇ АНІЗОТРОПІЇ ПЛІВОК КРОВІ ПОМЕРЛИХ
Методика азимутально-інваріантного експериментального вимірювання координатних
розподілів величини елементів матриці Мюллера полікристалічних плівок крові і нативних гістологічних
зрізів міокарда та нирки померлих полягає у наступній сукупності дій:
1. Біологічний препарат розміщують на предметному механічному столику лазерного
Мюллер-матричного поляриметра (детальна конструкція та опис параметрів його оптичних і оптико-
електронних елементів наведені у численних публікаціях [3-10] і нами не приводиться).
2. За допомогою багатоканального поляризаційного фільтра послідовно формують чотири
поляризаційні стани опромінюючого біологічний препарат паралельного пучка He-Ne лазера з довжиною
хвилі 0,6328 мкм:
• 1-й канал - лінійно поляризований з азимутом 00;
• 2-й канал - лінійно поляризований з азимутом 900;
• 3-й канал - лінійно поляризований з азимутом 450;
• 4-й канал - право (⊗) циркулярно поляризований.
3. Мікрооб’єктив (збільшення × 4) проєктує зображення біологічного препарату в
площину світлочутливої площадки цифрової камери, яка складається з 1120 × 960 пікселів.
4. Перед цифровою камерою розміщений багатоканальний поляризатор-аналізатор з
шістьма фільтрами:
• 1-й фільтр – лінійно поляризований з азимутом 00;
• 2-й фільтр - лінійно поляризований з азимутом 900;
• 3-й фільтр - лінійно поляризований з азимутом 450;
• 4-й фільтр - лінійно поляризований з азимутом 1350;
• 5-й фільтр - право (⊗) циркулярно поляризований;
• 6-й фільтр - ліво (⊕) циркулярно поляризований.
БІОМЕДИЧНІ ОПТИКО-ЕЛЕКТРОННІ СИСТЕМИ ТА ПРИЛАДИ
183
5. Пропущене кожним парціальним поляризаційним фільтром мікроскопічне зображення
біологічного препарату дискретизується сукупністю координатно розподілених пікселів цифрової камери
і потрапляє у вигляді двомірного цифрового масиву в інтерфейс обчислювального пристрою.
6. На цій основі для кожного каналу поляризаційного (00; 900; 450;⨂) опромінення
паралельним лазерним пучком здійснюється обчислення чотирьох параметрів (𝑆𝑆𝑆𝑆𝑖𝑖=1;2;3;4) вектора Стокса
𝑆𝑆𝑆𝑆 за відомими співвідношеннями [10,21]
𝑆𝑆𝑆𝑆 =
⎝
⎜⎜
⎛
𝑆𝑆𝑆𝑆1
00;900;450;⨂ = 𝑅𝑅0
00;900;450;⨂ + 𝑅𝑅90
00;900;450;⨂
𝑆𝑆𝑆𝑆2
00;900;450;⨂ = 𝑅𝑅0
00;900;450;⨂ − 𝑅𝑅90
00;900;450;⨂
𝑆𝑆𝑆𝑆3
00;900;450;⨂ = 𝑅𝑅45
00;900;450;⨂ − 𝑅𝑅135
00;900;450;⨂
𝑆𝑆𝑆𝑆4
00;900;450;⨂ = 𝑅𝑅⨂
00;900;450;⨂ − 𝑅𝑅⨁
00;900;450;⨂⎠
⎟⎟
⎞
. (1)
7. Координатні розподіли величини парціальних матричних елементів, обчислених у
межах сукупності всіх пікселів світлочутливої площадки цифрової камери, формують Мюллер-матричні
зображення (ММЗ) оптично анізотропної полікристалічної архітектоніки біологічних препаратів –
дегідратованих плівок крові і померлих з різною давністю СOVID-19.
𝑚𝑚22 = 0.5(𝑆𝑆𝑆𝑆20 − 𝑆𝑆𝑆𝑆290);𝑚𝑚23 = 𝑆𝑆𝑆𝑆245 − 𝑚𝑚21;
𝑚𝑚24 = 𝑆𝑆𝑆𝑆2
⊗ − 𝑚𝑚21; 𝑚𝑚31 = 0.5(𝑆𝑆𝑆𝑆30 + 𝑆𝑆𝑆𝑆390);
𝑚𝑚32 = 0.5(𝑆𝑆𝑆𝑆30 − 𝑆𝑆𝑆𝑆390);𝑚𝑚33 = 𝑆𝑆𝑆𝑆345 − 𝑚𝑚31;
𝑚𝑚34 = 𝑆𝑆𝑆𝑆3
⊗ − 𝑚𝑚31; 𝑚𝑚41 = 0.5(𝑆𝑆𝑆𝑆40 + 𝑆𝑆𝑆𝑆490);
𝑚𝑚42 = 0.5(𝑆𝑆𝑆𝑆40 − 𝑆𝑆𝑆𝑆490);𝑚𝑚43 = 𝑆𝑆𝑆𝑆445 − 𝑚𝑚41;
𝑚𝑚44 = 𝑆𝑆𝑆𝑆4
⊗ − 𝑚𝑚41. (2)
3. МЕТОД СТАТИСТИЧНОГО АНАЛІЗУ
Статистичний підхід базується на обчисленні сукупності центральних статистичних моментів 1-
го – 4-го порядків 𝑄𝑄𝑖𝑖=1;2;3;4, які характеризують середнє 𝑄𝑄𝑖𝑖=1, дисперсію 𝑄𝑄𝑖𝑖=2, асиметрію 𝑄𝑄𝑖𝑖=3 та ексцес
𝑄𝑄𝑖𝑖=4 експериментально визначених координатних розподілів випадкових значень величини ММІ ОА.
Обчислення центральних статистичних моментів 𝑄𝑄𝑖𝑖=1;2;3;4 здійснювалося у програмному
продукті MATLAB з використанням наступних алгоритмів
𝑄𝑄1 = 1
𝑚𝑚×𝑛𝑛
∑ 𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑗𝑗;𝑚𝑚×𝑛𝑛
𝑗𝑗=1
𝑄𝑄2 = � 1
𝑚𝑚×𝑛𝑛
∑ (𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀2)𝑗𝑗;𝑚𝑚×𝑛𝑛
𝑗𝑗=1
𝑄𝑄3 = 1
𝑄𝑄2
3
1
𝑚𝑚×𝑛𝑛
∑ (𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀3)𝑗𝑗;𝑚𝑚×𝑛𝑛
𝑗𝑗=1
𝑄𝑄4 = 1
𝑄𝑄2
4
1
𝑚𝑚×𝑛𝑛
∑ (𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀4)𝑗𝑗 ,𝑚𝑚×𝑛𝑛
𝑗𝑗=1
(3)
де 𝑚𝑚 × 𝑛𝑛 – кількість пікселів цифрової камери.
Кількісно патологічні і некротичні зміни ієрархії оптично анізотропної архітектоніки плівок
крові померлих, які обумовлені віддаленими наслідками COVID-19. можуть бути оцінені наступними
змінами сукупності об’єктивних статистичних маркерів, які характеризують координатні розподіли
ММІ ОА.
Середнє Q1 і дисперсія Q2 – послідовне зростання (за рахунок збільшення рівня циркулярного
двопроменезаломлення прозапальних глобулінових білків) величини.
Асиметрія Q3 і ексцес Q4 – послідовне зменшення величин, які обернено пропорційні
центральним статистичним моментам 1-го і 2-го порядків (співвідношення (1)) із зростанням давності
перенесеного COVID-19.
4. АНАЛІЗ І ОБГОВОРЕННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ РЕЗУЛЬТАТІВ
Наведені результати Мюллер-матричного картографування дегідратованих плівок крові
померлих з алгоритмічним відтворенням Мюллер-матричного інваріанта оптичної активності (ММІ АО),
співвідношення (1),(2).
Розглянуто чотири групи зразків полікристалічних плівок крові померлих:
• Контрольна група 1 (25 зразків) – померлі від інфаркту міокарда.
• Дослідна група 2 (50 зразків) – давність COVID-19 один рік.
• Дослідна група 3 (50 зразків) – давність COVID-19 два роки.
• Дослідна група 4 (50 зразків) – давність COVID-19 три роки.
БІОМЕДИЧНІ ОПТИКО-ЕЛЕКТРОННІ СИСТЕМИ ТА ПРИЛАДИ
184
На серії рис. 1 (група 1), рис. 2 (група 2), рис. 3 (група 3) і рис. 4 (група 4) представлені
координатні (фрагменти (1)) розподіли випадкових значень величини ММІ ОА та їх 3D (фрагменти (2))
реконструкція.
Рис. 1. 2D (фрагмент (1)) і 3D (фрагмент (2)) Мюллер-матричні зображення циркулярного
двопроменезаломлення надмолекулярних мереж полікристалічних плівок крові померлого з контрольної
групи 1.
Рис. 2. 2D (фрагмент (1)) і 3D (фрагмент (2)) Мюллер-матричні зображення циркулярного
двопроменезаломлення надмолекулярних мереж полікристалічних плівок крові померлого з давністю
COVID-19 один рік – дослідна група 2.
Рис. 3. 2D (фрагмент (1)) і 3D (фрагмент (2)) Мюллер-матричні зображення циркулярного
двопроменезаломлення надмолекулярних мереж полікристалічних плівок крові померлого з давністю
COVID-19 два роки – дослідна група 3.
Рис. 4. 2D (фрагмент (1)) і 3D (фрагмент (2)) Мюллер-матричні зображення циркулярного
двопроменезаломлення надмолекулярних мереж полікристалічних плівок крові померлого з давністю
COVID-19 три роки – дослідна група 4.
БІОМЕДИЧНІ ОПТИКО-ЕЛЕКТРОННІ СИСТЕМИ ТА ПРИЛАДИ
185
Порівняльний аналіз координатних розподілів ММІ ОА надмолекулярних мереж дегідратованих
плівок крові померлих з усіх груп виявив наступні загальні для всіх зразків закономірності.
Перше - всі координатні розподіли мап ММІ ОА сформовані випадковими локальними
значеннями.
Друге - мапи ММІ ОА полікристалічної архітектоніки надмолекулярних мереж є координатно-
неоднорідними.
Третє - для кожного типу зразку координатна і статистична структура індивідуальні.
Із збільшенням давності COVID-19 виявлено зростання величини середнього та флуктуацій
випадкових значень параметра ММІ ОА, - рис. 1 - рис. 4 (фрагменти (1),(2)).
Виявлені закономірності можна пов’язати із запропонованими модельними уявленнями про
патологічні зміни полікристалічної структури надмолекулярних мереж плівок крові померлих з
дослідних груп 2 – 4.
ММІ ОА характеризує поляризаційні прояви циркулярного двопроменезаломлення оптично
активних білків надмолекулярних мереж і формених елементів дегідратованої плівки крові [20].
Ми констатували, що віддалені наслідки COVID-19 поетапно із ростом давності призводять до
збільшення концентрації прозапальних білків глобулінів (з третиною та четвертиною структурою), що
призводить до зростання циркулярного двопроменезаломлення.
У результаті зростають і відповідні випадкові значення і їх флуктуації у координатних
розподілах ММІ ОА, які характеризують поляризаційні прояви оптичної активності структурних
елементів полікристалічної архітектоніки дослідних зразків дегідратованих плівок крові.
5. СТАТИСТИЧНІ МАРКЕРИ ДИФЕРЕНЦІАЛЬНОЇ ДІАГНОСТИКИ ВІДДАЛЕНИХ
НАСЛІДКІВ COVID-19
Кількісно виявлені сценарії патологічної трансформації поляризаційних проявів оптичної
активності надмолекулярних мереж плівок крові у рамках статистичного аналізу мап ММІ ОА
ілюструють дані, які приведені у таблиці 1 і таблиці 2.
Таблиця 1 – Центральні статистичні моменти 1-го – 4-го порядків, які характеризують Мюллер-матричні
зображення оптичної активності надмолекулярних мереж плівок крові померлих
Зразок Фація крові
𝑄𝑄𝑖𝑖=1;2;3;4 Група 1
(не хворіли на
COVID-19)
Група 2
(COVID-19 –
1 рік)
Група 3
(COVID-19 –
2 роки)
Група 4
(COVID-19 –
3 роки)
Середнє, 𝑄𝑄1 0,34±0,015 0,41±0,019 0,49±0,022 0,56±0,026
𝑝𝑝𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑝𝑝1 < 0,001(𝑡𝑡 =); 𝑝𝑝2;3 < 0,05(𝑡𝑡 =);
𝑝𝑝2;4 < 0,05(𝑡𝑡); 𝑝𝑝3;4 < 0,05 (𝑡𝑡 =)
Дисперсія, 𝑄𝑄2 0,13±0,006 0,16±0,007 0,21±0,011 0,25±0,012
𝑝𝑝𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑝𝑝1 < 0,001(𝑡𝑡 =); 𝑝𝑝2;3 < 0,05(𝑡𝑡 =);
𝑝𝑝2;4 < 0,05(𝑡𝑡); 𝑝𝑝3;4 < 0,05 (𝑡𝑡 =)
Асиметрія, 𝑄𝑄3 0,64±0,031 0,52±0,024 0,44±0,021 0,38±0,017
𝑝𝑝𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑝𝑝1 < 0,001(𝑡𝑡 =); 𝑝𝑝2;3 < 0,001(𝑡𝑡 =);
𝑝𝑝2;4 < 0,001(𝑡𝑡); 𝑝𝑝3;4 < 0,001 (𝑡𝑡 =)
Ексцес, 𝑄𝑄4 0,81±0,039 0,69±0,033 0,58±0,027 0,47±0,022
𝑝𝑝𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑝𝑝1 < 0,001(𝑡𝑡 =); 𝑝𝑝2;3 < 0,001(𝑡𝑡 =);
𝑝𝑝2;4 < 0,001(𝑡𝑡); 𝑝𝑝3;4 < 0,001 (𝑡𝑡 =)
Аналіз діапазонів зміни величини центральних статистичних моментів 1-го – 4-го порядків
виявив найбільш чутливі до віддалених наслідків COVID-19 цифрові маркери:
• асиметрія 𝑄𝑄3 з діагностичним діапазоном статистично достовірної зміни (< 0,001) –
прогнозоване зменшення (розділ 2, параграф 2.11.1) від 0,64 до 0, 38;
• ексцес 𝑄𝑄4 з діагностичним діапазоном статистично достовірної зміни (< 0,001) –
прогнозоване зменшення (розділ 2, параграф 2.11.1) від 0,81 до 0,47.
Діагностичну ефективність методу Мюллер-матричного картографування поляризаційних
проявів циркулярного двопроменезаломлення характеризують операційні характеристики, які
представлені у таблиці 2.
БІОМЕДИЧНІ ОПТИКО-ЕЛЕКТРОННІ СИСТЕМИ ТА ПРИЛАДИ
186
Таблиця 2 - Збалансована точність статистичних маркерів диференціальної діагностики віддалених
наслідків COVID-19 методом Мюллер-матричної мікроскопії оптичної активності надмолекулярних
мереж плівок крові померлих
Зразок Фація крові
Групи “1.1 – 1.2+1.4”
𝑄𝑄𝑖𝑖=1;2;3;4 𝑆𝑆𝑆𝑆, % 𝑆𝑆𝑆𝑆, % 𝐴𝐴𝐴𝐴, %
Середнє, 𝑄𝑄1 𝑎𝑎 = 14 ; 𝑏𝑏 = 11 ; 𝑐𝑐 = 38;𝑑𝑑 = 12; 69
Дисперсія, 𝑄𝑄2 𝑎𝑎 = 17; 𝑏𝑏 = 8; 𝑐𝑐 = 40 ;𝑑𝑑 = 10 ; 76
Асиметрія, 𝑄𝑄3 𝑎𝑎 = 23 ; 𝑏𝑏 = 2 ; 𝑐𝑐 = 45;𝑑𝑑 = 5; 91
Ексцес, 𝑄𝑄4 𝑎𝑎 = 24 ; 𝑏𝑏 = 1 ; 𝑐𝑐 = 44;𝑑𝑑 = 6; 91
Групи “1.2 – 1.4”
𝑄𝑄𝑖𝑖=1;2;3;4 𝑆𝑆𝑆𝑆, % 𝑆𝑆𝑆𝑆, % 𝐴𝐴𝐴𝐴, %
Середнє, 𝑄𝑄1 𝑎𝑎 = 33 ; 𝑏𝑏 = 17; 𝑐𝑐 = 31 ;𝑑𝑑 = 19; 64
Дисперсія, 𝑄𝑄2 𝑎𝑎 = 40 ; 𝑏𝑏 = 10 ; 𝑐𝑐 = 30;𝑑𝑑 = 20; 70
Асиметрія, 𝑄𝑄3 𝑎𝑎 = 43 ;𝑏𝑏 = 7 ; 𝑐𝑐 = 42;𝑑𝑑 = 8; 85
Ексцес, 𝑄𝑄4 𝑎𝑎 = 45 ; 𝑏𝑏 = 5; 𝑐𝑐 = 42 ;𝑑𝑑 = 8; 87
Групи “1.2 – 1.3”
𝑄𝑄𝑖𝑖=1;2;3;4 𝑆𝑆𝑆𝑆, % 𝑆𝑆𝑆𝑆, % 𝐴𝐴𝐴𝐴, %
Середнє, 𝑄𝑄1 𝑎𝑎 = 38 ; 𝑏𝑏 = 12; 𝑐𝑐 = 34 ;𝑑𝑑 = 16; 62
Дисперсія, 𝑄𝑄2 𝑎𝑎 = 40 ; 𝑏𝑏 = 10 ; 𝑐𝑐 = 36;𝑑𝑑 = 14; 67
Асиметрія, 𝑄𝑄3 𝑎𝑎 = 43 ;𝑏𝑏 = 7 ; 𝑐𝑐 = 41;𝑑𝑑 = 9; 84
Ексцес, 𝑄𝑄4 𝑎𝑎 = 44 ; 𝑏𝑏 = 6; 𝑐𝑐 = 41 ;𝑑𝑑 = 9; 85
Групи “1.3 – 1.4”
𝑄𝑄𝑖𝑖=1;2;3;4 𝑆𝑆𝑆𝑆, % 𝑆𝑆𝑆𝑆, % 𝐴𝐴𝐴𝐴, %
Середнє, 𝑄𝑄1 𝑎𝑎 = 32 ; 𝑏𝑏 = 18; 𝑐𝑐 = 29 ;𝑑𝑑 = 21; 61
Дисперсія, 𝑄𝑄2 𝑎𝑎 = 34 ; 𝑏𝑏 = 16 ; 𝑐𝑐 = 31;𝑑𝑑 = 19; 65
Асиметрія, 𝑄𝑄3 𝑎𝑎 = 42 ; 𝑏𝑏 = 8; 𝑐𝑐 = 39;𝑑𝑑 = 11; 81
Ексцес, 𝑄𝑄4 𝑎𝑎 = 44 ; 𝑏𝑏 = 6; 𝑐𝑐 = 39 ;𝑑𝑑 = 11; 83
Результати інформаційного аналізу з використанням статистичних маркерів 𝑄𝑄3;𝑄𝑄4 методу
азимутально-інваріантного картографування мап ММІ ОА дегідратованих плівок крові померлих
продемонстрували наступні рівні діагностичної ефективності диференціації віддалених наслідків
COVID-19:
• Діагностика (“контрольна група 1.1 – дослідні групи 1.2, 1.3, 1.4”) – 𝐴𝐴𝐴𝐴 = 91%/
• Диференціація (один рік – три роки) – 𝐴𝐴𝐴𝐴 = 85% ÷ 87%;
• Диференціація (один рік – два роки) - 𝐴𝐴𝐴𝐴 = 85%;
Диференціація (два роки – три роки) – 𝐴𝐴𝐴𝐴 = 82% ÷ 83%.
6. ПЕРСПЕКТИВИ ДОСЛІДЖЕННЯ
З метою покращення чутливості і точності диференціальної діагностики віддалених наслідків
COVID-19 будуть проведені дослідження кореляційних і масштабно-самоподібних (фрактальних)
характеристик ММІ ОА полікристалічних плівок крові померлих.
Другим напрямком буде апробація наведеного методу Мюллер-матричного картографування для
нативних гістологічних зрізів фібрилярного міокарда і паренхіматозної нирки померлих.
ВИСНОВКИ
1. Експериментально апробовано метод азимутально-інваріантного Мюллер-матричної
мікроскопії з алгоритмічним відтворенням Мюллер-матричного інваріанту оптичної активності
полікристалічної архітектоніки експериментальних зразків дегідратованих плівок крові померлих з
різною давністю COVID-19.
2. В рамках статистичного аналізу координатних розподілів випадкових значень величини
ММІ ОА визначено сукупність цифрових маркерів (центральні статистичні моменти 3-го і 4-го порядків)
диференціальної діагностики патологічних змін циркулярного двопроменезаломлення дегідратованих
плівок крові померлих та установлено величини збалансованої точності міжгрупової диференціальної
діагностики віддалених наслідків COVID-19.
БІОМЕДИЧНІ ОПТИКО-ЕЛЕКТРОННІ СИСТЕМИ ТА ПРИЛАДИ
187
ПОДЯКИ
Дослідження виконано за підтримки гранту Національного фонду досліджень
України №2023.03/0174.
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ / REFERENCES
1. Angelsky, O.V., Ushenko, A.G., Zenkova, C.Y., Felde, C.V., et al. Optical measurements: polarization
and coherence of light fields. IntechOpen, 2012.
2. Pishak, V.P., Ushenko, A.G., Gryhoryshyn, P., et al. Polarization structure of biospeckle fields in
crosslinked tissues of a human organism: 1. Vector structure of skin biospeckles. Proc. SPIE 3317
(1997) 418–424.
3. Angelsky, O.V., Ushenko, A.G., Pishak, V.P., et al. Coherent introscopy of phase-inhomogeneous
surfaces and layers. Proc. SPIE 4016 (1999) 413–418.
4. Angelsky, P.O., Ushenko, A.G., Dubolazov, A.V., et al. The singular approach for processing
polarization-inhomogeneous laser images of blood plasma layers. J. Opt. 15 (4) (2013) 044030.
5. Ushenko, A.G., Dubolazov, A.V., Ushenko, V.A., Novakovskaya, O.Y. Statistical analysis of
polarization-inhomogeneous Fourier spectra of laser radiation scattered by human skin in the tasks of
differentiation of benign and malignant formations. J. Biomed. Opt. 21 (7) (2016) 071110.
6. Yermolenko, S., Ushenko, A., Ivashko, P., et al. Spectropolarimetry of cancer change of biotissues.
Proc. SPIE 7388 (2009) 404–410.
7. Olar, E.I., Ushenko, A.G., Ushenko, Y.A. Correlation microstructure of the Jones matrices for
multifractal networks of biotissues. Laser Phys. 14 (7) (2004) 1012–1018.
8. Ushenko, A., Sdobnov, A., Dubolazov, A., Grytsiuk, M., Ushenko, Y., et al. Stokes-correlometry
analysis of biological tissues with polycrystalline structure. IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 25 (1)
(2018) 1–12.
9. Sdobnov, A., Ushenko, V.A., Trifonyuk, L., Bakun, O., Garazdyuk, M., Soltys, I.V., Dubolazov, O.,
Ushenko, O.G., Ushenko, Y.A., Bykov, A., Meglinski, I. Mueller-matrix imaging polarimetry elevated
by wavelet decomposition and polarization-singular processing for analysis of specific cancerous tissue
pathology. J. Biomed. Opt. 28 (10) (2023) 102903.
10. Ushenko, Y.A., Uhryn, D.I., Lytvyn, V., Vasyuk, V.L., Protsyuk, V.V., Soltys, I.V. Differential
diagnosis of the aseptic and septic loosening of the artificial hip joint endoprosthesis by methods of
spectral-selective laser autofluorescence microscopy. SpringerBriefs Appl. Sci. Technol. (2023) 85–
100.
11. Ushenko, Y.A., Gorsky, M.P., Dubolazov, A.V., Ushenko, A.G., Zheng, J. Materials and optical-
physical and fluorescent research methods. SpringerBriefs Appl. Sci. Technol. (2023) 9–23.
12. Hu, Z., Bachinsky, V.T., Vanchulyak, O.Y., Soltys, I.V., Ushenko, Y.A., Ushenko, A.G., Meglinski, I.
Computer modeling of the evolution of statistical parameters of the phase distributions of the laser
radiation field converted by optically anisotropic layers. SpringerBriefs Appl. Sci. Technol. (2023) 27–
51.
13. Trifonyuk, L., Soltys, I.V., Ushenko, A.G., Ushenko, Y.A., Dubolazov, A.V., Zheng, J. Methods and
systems of polarization Mueller-matrix microscopy of biological samples. SpringerBriefs Appl. Sci.
Technol. (2023) 13–24.
14. Hu, Z., Bachinsky, V.T., Vanchulyak, O.Y., Soltys, I.V., Ushenko, Y.A., Ushenko, A.G., Meglinski, I.
Spectral phase measurement of laser images of sections of biological tissues of a human corpse for
death time detection. SpringerBriefs Appl. Sci. Technol. (2023) 53–70.
15. Ushenko, Y.A., Bachinsky, V.T., Bezhenar, I.L., Vanchulyak, O.Y., Litvinenko, O.Y., Soltys, I.V.,
Salega, O., Ushenko, A.G., Shylan, K.V. Determination of the lifetime and post-mortal nature and
temporal dynamics of the formation of skin abrasions. SpringerBriefs Appl. Sci. Technol. (2023) 27–
42.
16. Hu, Z., Ushenko, Y.A., Litvinenko, O.Y., Gorsky, M.P., Vanchulyak, O.Y., Mikirin, I., Ushenko,
A.G., Meglinski, I. Materials and methods of research in laser polarimetry data processing of
biological tissues for forensic determining the age of injury. SpringerBriefs Appl. Sci. Technol. (2023)
9–26.
17. Hu, Z., Bachinsky, V.T., Vanchulyak, O.Y., Soltys, I.V., Ushenko, Y.A., Ushenko, A.G., Meglinski, I.
Novel diagnosis capabilities and prospects for determining post-mortem changes in biological tissues
and the time of hematoma formation in forensic medicine. SpringerBriefs Appl. Sci. Technol. (2023)
1–10.
18. Ushenko, Y.A., Hu, Z., Soltys, I.V., Dubolazov, O.V., Olar, O.V., Gordey, I., Ushenko, A.G.,
Garazdyuk, M.S., Pavlyukovych, O., Pavlyukovych, N. Study of two-dimensional polarization maps of
БІОМЕДИЧНІ ОПТИКО-ЕЛЕКТРОННІ СИСТЕМИ ТА ПРИЛАДИ
188
the skin for differentiation of lifetime and post-mortal nature and temporal dynamics of abrasions.
SpringerBriefs Appl. Sci. Technol. (2023) 43–75.
19. Ushenko, V.A., Hogan, B.T., Dubolazov, A., et al. Embossed topographic depolarisation maps of
biological tissues with different morphological structures. Sci. Rep. 11 (1) (2021) 3871.
20. Ushenko, A., Zheng, J., Gorsky, M., Dubolazov, A., Ushenko, Y., Soltys, I., Mikirin, I., Chen, Z.,
Wanchuliak, O., Gordey, I., Jingxian, C. 3D digital holographic polarimetry of diffuse optically
anisotropic biological tissue object fields. Front. Phys. 11 (2023) 1288935.
21. Ushenko, A.G., Sdobnov, A., Soltys, I.V., Ushenko, Y.A., Dubolazov, A.V., Sklyarchuk, V.M., Olar,
A.V., Trifonyuk, L., Doronin, A., Yan, W., Bykov, A., Meglinski, I. Insights into polycrystalline
microstructure of blood films with 3D Mueller matrix imaging approach. Sci. Rep. 14 (1) (2024)
13679.
22. Ushenko, A., Zheng, J., Litvinenko, A., Gorsky, M., Wanchuliak, O., Dubolazov, A., Ushenko, Y.,
Soltys, I., Salega, O., Chen, Z. 3D digital polarization-holographic wavelet histology in determining
the duration of mechanical damage to the myocardium. J. Biophotonics 17 (3) (2024) e202300372.
23. Sdobnov, A., Ushenko, V.A., Trifonyuk, L., Dubolazov, O.V., Ushenko, Y.A., Ushenko, A.G., Soltys,
I.V., Gantyuk, V.K., Bykov, A., Meglinski, I. Polarization-based optical interference approach for
differential diagnosis of benign and malignant tumours. Opt. Laser. Eng. 171 (2023) 107806.
Дата надходження: 17.02.2026
Дата прийняття до друку після рецензування: 25.03.2026
Дата публікації: 18.06.2026
Ця робота ліцензується відповідно до
Creative Commons Attribution 4.0 International License
БАЧИНСЬКИЙ ВІКТОР ТЕОДОСОВИЧ – доктор медичних наук, професор, завідувач кафедри
судової медицини та медичного правознавства Буковинського державного медичного університету,
м. Чернівці, Україна, e-mail: bachynskyi.viktor@bsmu.edu.ua, https://orcid.org/0000-0002-6955-7507
СКЛЯРЧУК ОЛЕНА ФЕДОРІВНА – кандидат фізико-математичних наук, старший науковий
співробітник кафедри поліграфічних, мультимедійних та оптичних технологій Чернівецького
національного університету імені Юрія Федьковича, м. Чернівці, Україна,
e-mail: o.skliarchuk@chnu.edu.ua, https://orcid.org/0009-0009-3252-3862
ГАВРИЛЯК МИХАЙЛО СТЕПАНОВИЧ – кандидат фізико-математичних наук, доцент, доцент
кафедри кореляційної оптики Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича,
м. Чернівці, Україна, e-mail: m.gavrylyak@chnu.edu.ua , https://orcid.org/0009-0005-1301-5150
КОЖОКАР МАРИНА ВАСИЛІВНА – кандидат педагогічних наук, доцент, доцент кафедри фізичного
виховання Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича, м. Чернівці, Україна,
e-mail: m.kozhokar@chnu.edu.ua, https://orcid.org/0000-0003-1658-3549
Viktor BACHYNSKYI, Olena SKLYARCHUK, Mykhailo GAVRYLIAK, Maryna KOZHOKAR
DIGITAL MULTIPARAMETER MUELLER-MATRIX MICROSCOPY OF CEDENT BLOOD
FILM AND DIFFERENTIAL DIAGNOSTICS OF LONG-TERM CONSEQUENCES OF
COVID-19
Yuriy Fedkovych Chernivtsi National University
https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
mailto:bachynskyi.viktor@bsmu.edu.ua
https://orcid.org/0000-0002-6955-7507
mailto:o.skliarchuk@chnu.edu.ua
mailto:m.gavrylyak@chnu.edu.ua
https://orcid.org/0009-0005-1301-5150
mailto:m.kozhokar@chnu.edu.ua
БІОМЕДИЧНІ ОПТИКО-ЕЛЕКТРОННІ СИСТЕМИ ТА ПРИЛАДИ
0F( В.Т. Бачинський, О.Ф. Склярчук, М.С. Гавриляк, М.В. КОЖОКАР
ВСТУП
ПОДЯКИ
|
| id | oai:oeipt.vntu.edu.ua:article-875 |
| institution | Optoelectronic Information-Power Technologies |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-06-18T01:02:04Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Vinnytsia National Technical University |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | oeiptvntueduua/84/dea7d80fcb5a340a7a45c4a191acd984.pdf |
| spelling | oai:oeipt.vntu.edu.ua:article-8752026-06-17T13:08:31Z Digital multiparameter Mueller-matrix microscopy of cedent blood film and differential diagnostics of long-term consequences of COVID-19 Цифрова багатопараметрична Мюллер-матрична мікроскопія плівок крові померлих і диференціальна діагностика віддалених наслідків COVID-19 Бачинський, В.Т. Склярчук, О.Ф. Гавриляк, М.С. Кожокар, М.В. polycrystalline films asymmetry kurtosis Muller matrix microscopy COVID-19 полікристалічні плівки асиметрія ексцес Мюллер-матрична мікроскопія COVID-19 The results of experimental testing of the azimuthally invariant Mueller-matrix microscopy method for polycrystalline blood films of deceased persons with algorithmic reconstruction of the coordinate distributions of circular birefringence (optical activity) of supramolecular networks are presented. Within the framework of statistical analysis, a set of diagnostic markers (asymmetry and kurtosis of the coordinate distributions of circular birefringence) sensitive to changes in the polycrystalline structure of supramolecular networks of blood films of the deceased with different durations since COVID-19 was identified. The diagnostic power of the azimuthally invariant Mueller-matrix microscopy method for polycrystalline blood films of the deceased was established at the level of 91%. Наведено результати експериментальної апробації методу азимутально-інваріантної Мюллер-матричної мікроскопії полікристалічних плівок крові померлих з алгоритмічним відтворенням координатних розподілів циркулярного двопроменезаломлення (оптичної активності) надмолекулярних мереж. У рамках статистичного аналізу виявлено сукупність діагностичних маркерів (асиметрія і ексцес координатних розподілів циркулярного двопроменезаломлення), чутливих до змін полікристалічної структури надмолекулярних мереж плівок крові померлих з різною давністю COVID-19. Установлено діагностичну силу методу азимутально-інваріантної Мюллер-матричної мікроскопії полікристалічних плівок крові померлих на рівні 91%. Vinnytsia National Technical University 2026-06-17 Article Article application/pdf https://oeipt.vntu.edu.ua/index.php/oeipt/article/view/875 10.31649/1681-7893-2026-51-1-181-188 Optoelectronic Information-Power Technologies; Vol. 51 No. 1 (2026); 181-188 Оптико-електроннi iнформацiйно-енергетичнi технологiї; Том 51 № 1 (2026); 181-188 Оптико-електроннi iнформацiйно-енергетичнi технологiї; Том 51 № 1 (2026); 181-188 2311-2662 1681-7893 10.31649/1681-7893-2026-51-1 uk https://oeipt.vntu.edu.ua/index.php/oeipt/article/view/875/811 |
| spellingShingle | полікристалічні плівки асиметрія ексцес Мюллер-матрична мікроскопія COVID-19 Бачинський, В.Т. Склярчук, О.Ф. Гавриляк, М.С. Кожокар, М.В. Цифрова багатопараметрична Мюллер-матрична мікроскопія плівок крові померлих і диференціальна діагностика віддалених наслідків COVID-19 |
| title | Цифрова багатопараметрична Мюллер-матрична мікроскопія плівок крові померлих і диференціальна діагностика віддалених наслідків COVID-19 |
| title_alt | Digital multiparameter Mueller-matrix microscopy of cedent blood film and differential diagnostics of long-term consequences of COVID-19 |
| title_full | Цифрова багатопараметрична Мюллер-матрична мікроскопія плівок крові померлих і диференціальна діагностика віддалених наслідків COVID-19 |
| title_fullStr | Цифрова багатопараметрична Мюллер-матрична мікроскопія плівок крові померлих і диференціальна діагностика віддалених наслідків COVID-19 |
| title_full_unstemmed | Цифрова багатопараметрична Мюллер-матрична мікроскопія плівок крові померлих і диференціальна діагностика віддалених наслідків COVID-19 |
| title_short | Цифрова багатопараметрична Мюллер-матрична мікроскопія плівок крові померлих і диференціальна діагностика віддалених наслідків COVID-19 |
| title_sort | цифрова багатопараметрична мюллер-матрична мікроскопія плівок крові померлих і диференціальна діагностика віддалених наслідків covid-19 |
| topic | полікристалічні плівки асиметрія ексцес Мюллер-матрична мікроскопія COVID-19 |
| topic_facet | polycrystalline films asymmetry kurtosis Muller matrix microscopy COVID-19 полікристалічні плівки асиметрія ексцес Мюллер-матрична мікроскопія COVID-19 |
| url | https://oeipt.vntu.edu.ua/index.php/oeipt/article/view/875 |
| work_keys_str_mv | AT bačinsʹkijvt digitalmultiparametermuellermatrixmicroscopyofcedentbloodfilmanddifferentialdiagnosticsoflongtermconsequencesofcovid19 AT sklârčukof digitalmultiparametermuellermatrixmicroscopyofcedentbloodfilmanddifferentialdiagnosticsoflongtermconsequencesofcovid19 AT gavrilâkms digitalmultiparametermuellermatrixmicroscopyofcedentbloodfilmanddifferentialdiagnosticsoflongtermconsequencesofcovid19 AT kožokarmv digitalmultiparametermuellermatrixmicroscopyofcedentbloodfilmanddifferentialdiagnosticsoflongtermconsequencesofcovid19 AT bačinsʹkijvt cifrovabagatoparametričnamûllermatričnamíkroskopíâplívokkrovípomerlihídiferencíalʹnadíagnostikavíddalenihnaslídkívcovid19 AT sklârčukof cifrovabagatoparametričnamûllermatričnamíkroskopíâplívokkrovípomerlihídiferencíalʹnadíagnostikavíddalenihnaslídkívcovid19 AT gavrilâkms cifrovabagatoparametričnamûllermatričnamíkroskopíâplívokkrovípomerlihídiferencíalʹnadíagnostikavíddalenihnaslídkívcovid19 AT kožokarmv cifrovabagatoparametričnamûllermatričnamíkroskopíâplívokkrovípomerlihídiferencíalʹnadíagnostikavíddalenihnaslídkívcovid19 |