Оцінка метрологічних характеристик методу спектрального аналізу для визначення морфології еритроцитів
Spectral photometry is currently widely used for quantitative and qualitative analysis of biological molecules in medical biology. The method is based on the ability of molecules to absorb electromagnetic radiation. Modern clinical laboratory diagnostics extensively uses optical methods of analysis...
Gespeichert in:
| Datum: | 2021 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers
2021
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2021.3-4.45 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Technology and design in electronic equipment |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Technology and design in electronic equipment| _version_ | 1867569667173777408 |
|---|---|
| author | Sokol, Yevgen Kolisnyk, Kostyantin Bernads’ka, Tatyana |
| author_facet | Sokol, Yevgen Kolisnyk, Kostyantin Bernads’ka, Tatyana |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Yevgen Sokol",
"institution": "National Technical University \"Kharkiv Polytechnic Institute\", Kharkiv, Ukraine"
},
{
"author": "Kostyantin Kolisnyk",
"institution": "National Technical University \"Kharkiv Polytechnic Institute\", Kharkiv, Ukraine"
},
{
"author": "Tatyana Bernads’ka",
"institution": "National Technical University “Kharkiv Polytechnic Institute”, Kharkiv, Ukraine"
}
] |
| author_sort | Sokol, Yevgen |
| baseUrl_str | https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-06-09T12:18:18Z |
| description | Spectral photometry is currently widely used for quantitative and qualitative analysis of biological molecules in medical biology. The method is based on the ability of molecules to absorb electromagnetic radiation. Modern clinical laboratory diagnostics extensively uses optical methods of analysis that rely on these physical properties of semitransparent objects, such as blood components. Knowing the absorption spectra of blood and its components, it is possible to quantify the concentration of all the components by solving the mathematical system of equations corresponding to these spectra. However, the existing methods of optical analysis of erythrocytes do not allow quantifying their geometric parameters, which may also indicate certain diagnostic signs and be used to analyze the clinical condition of the patient's body.The aim of this work is to evaluate the metrological characteristics of the newly developed method of determining the geometric parameters of erythrocytes, which combines spectral analysis and double annealing.The input data for the 3D imaging of erythrocytes were taken from the images of the sample both made in natural light and illuminated by a coherent light source with different wavelengths. The latter, after some additional image correlation, increases the reliability of the result. The calculation results on the errors and the measuring channel resolution of the digital interference microscope indicate an acceptable accuracy of the method. The accuracy of the three-dimensional image obtained by the proposed method is more than 20% higher than that of other known methods. This allows determining the informative geometric parameters of the structure of erythrocytes more accurately and using them to obtain additional clinical diagnostic characteristics of the patient's body. |
| doi_str_mv | 10.15222/TKEA2021.3-4.45 |
| first_indexed | 2025-09-24T17:30:21Z |
| format | Article |
| fulltext |
Технологія та конструювання в електронній апаратурі, 2021, № 3–4 45ISSN 2309-9992 (Online)
1
МЕТРОЛОГІЯ. СТАНДАРТИЗАЦІЯ
УДК 576.3+543.42+519.6+006.9
Д. т. н. Є. І. СОКОЛ, к. т. н. К. В. КОЛІСНИК, Т. В. БЕРНАДСЬКА
Україна, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»
E-mail: kolesniknet@ukr.net, tatyana.bernadskaya@gmail.com
ОЦІНКА МЕТРОЛОГІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК
МЕТОДУ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛІЗУ
ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ МОРФОЛОГІЇ ЕРИТРОЦИТІВ
Нині для кількісного та якісного аналізу біологі-
чних молекул в медичній біології широко викори-
стовується метод спектральної фотометрії. Принцип
дії спектрофотометрії заснований на здатності мо-
лекул поглинати електромагнітне випромінювання
в ультрафіолетовому, видимому та інфрачервоно-
му діапазонах. Характеризуючи спектри поглинан-
ня біо молекулою квантів світла, можна кількісно та
якісно визначати речовини, що входять до її складу,
дослід жувати механізми біохімічних реакцій, отри-
мувати інформацію про особливості будови [1, 2].
В сучасній лабораторній клінічній діагностиці
широко застосовуються оптичні методи аналізу, які
використовують ці фізичні властивості напівпрозо-
рих об’єктів, до яких можна віднести компоненти
крові. Вимірювання оптичної щільності мікрооб’єкта
на одній довжині хвилі (однохвильовий метод) до-
зволяє визначити концентрацію тільки одного ком-
понента або показника [3]. Альтернативою цьому є
метод багатокомпонентного спектрального аналізу.
В його основі лежить закон Бугера — Ламберта —
Бера, сутність якого полягає в тому, що спектр погли-
нання суміші речовин являє собою суму спектрів по-
глинання її компонентів [4]. Так, знаючи спектр кро-
ві та спектри поглинання компонентів її складових,
можна дати кількісну оцінку концентрації всіх компо-
нентів, розв’язавши відповідну математичну си сте му
рівнянь для цих спектрів.
Однак існуючі методи оптичного аналізу еритро-
цитів не дозволяють зробити кількісну оцінку їхніх
геометричних параметрів, які теж можуть свідчити
про певні діагностичні ознаки та бути використани-
ми для аналізу клінічного стану організму пацієнта.
Метою цієї роботи є оцінка метрологічних харак-
теристик запропонованого авторами методу визна-
чення геометричних параметрів форми еритроцитів.
Досліджено метрологічні характеристики запропонованого методу побудови тривимірного зображення
еритроцитів, який поєднує методи спектрального аналізу та імітації подвійного відпалу. Результати розрахунку
приведених похибок і роздільної здатності вимірювального каналу цифрового інтерференційного мікроскопа вка-
зують на прийнятну точність визначення геометричних параметрів форми еритроцитів, які можуть свідчити
про певні діагностичні ознаки та бути використаними для аналізу клінічного стану організму пацієнта.
Ключові слова: форма еритроцита, тривимірне зображення, спектральний аналіз, метрологічні характери-
стики, похибка вимірювання, роздільна здатність.
Алгоритм визначення морфології еритроцитів
Тривимірна візуалізація зображення еритроци-
тів з використанням методу спектрального аналізу
та наступною обробкою цифрових сигналів перед-
бачає наявність необхідного пристрою — цифрового
інтерференційного мікроскопа. Основними складо-
вими елементами цифрового інтерференційного мі-
кроскопа є когерентне джерело світла трьох довжин
хвиль, мікроскоп, що забезпечує необхідне збіль-
шення мікрооб’єкта, цифрова камера в ролі фото-
приймача цифрових сигналів, програмне забезпечен-
ня та комп’ютер. Авторами було вдосконалено при-
стрій для спектрального аналізу еритроцитів (рис. 1)
[5—7], на якому були проведені дослідження зразків
еритроцитів крові й отримані цифрові знімки, що ви-
користовувались для побудови тривимірного зобра-
ження досліджуваних зразків.
DOI: 10.15222/TKEA2021.3-4.45
Рис. 1. Pовнішній вигляд удосконаленого пристрою
для спектрального аналізу еритроцитів
Технологія та конструювання в електронній апаратурі, 2021, № 3–446 ISSN 2309-9992 (Online)
2
МЕТРОЛОГІЯ. СТАНДАРТИЗАЦІЯ
Вхідними даними для побудови тривимірного
зображення еритроцитів крові були знімки зразків,
зроблені на просвіт в звичайному світлі, а також при
освітленні випромінюванням когерентного джерела
світла з довжиною хвилі 405, 560 і 650 нм, що від-
повідають синьому, зеленому та червоному кольо-
рам. Це дозволило підвищити достовірність отрима-
ної тривимірної форми зображення еритроцита пі сля
додаткової кореляції зображення [8].
Алгоритм обробки отриманих зображень еритро-
цита розглянемо на прикладі знімка еритроцита в зе-
леному світлі (рис. 2).
Для побудови тривимірної моделі досліджуваного
еритроцита в оптичній системі виділяється область,
яка відповідає його зображенню (в нашому випадку
її розміри складали 47×47 пікселів).
Геометричні параметри поверхні еритроцита, яка
будується, визначаються залежністю висоти об’єкта
від яскравості кольору випромінювання. При цьо-
му результат спектрального аналізу зображення ви-
ходить дещо спотвореними через аберації опти чної
си стеми, які є особливо відчутними при великих
збільшеннях. В нашому випадку еритроцит аналі-
зувався за достатньо великого збільшення — 400×.
Крім того, на точність обробки зображення впливає
й рівномірність освітленості всієї досліджуваної об-
ласті, якої в реальних умовах експерименту добитися
досить складно. В результаті тривимірне зображен-
ня еритроцита (рис. 3, а) виходить несиметри чним
щодо його вертикальної осі й потребує подальшого
коригування.
Наведені недоліки можна усунути, використав-
ши метод імітації подвійного відпалу стосовно по-
будови тривимірного зображення, який являє со-
бою вдосконалений метод для уточнення резуль-
тату, отриманого за допомогою загального методу
імітації відпалу [9].
Наступним етапом аналізу є оцінка геометричних
параметрів h, r, R поверхні еритроцита (рис. 4) відпо-
відно до моделі, запропонованої в [10]. Приймається,
що поверхня еритроцита описується виразом
2 3
2 3
2 2
3 2 , 0, ,
( )
( ) , , .
h r h rh x x t R
R RF x
r x R t R R r
(1)
Для знаходження параметрів r, R, h використову-
ється згаданий метод імітації подвійного відпалу з
накладенням вертикальної та горизонтальної сіток.
Для можливості проведення коригування моде-
лі поверхні еритроцита необхідно визначити базові
значення його геометричних параметрів. Оскільки
предметом дослідження була суспензія еритроцитів
в «нормі», то для цього випадку було визначено, що
r = 0,2611·10–7 м; R = 0,2549·10–7 м; h = 0,1879·10–7 м.
Відновлену тривимірну форму поверхні еритро-
цита для розглянутого прикладу представлено на
рис. 3, б.
Для можливості застосування отриманих геоме-
тричних параметрів з метою діагностики необхідно
Рис. 2. Зображення
одного еритроци-
та в зеленому світлі
Рис. 3. Поверхня еритроцита, отримана після першої обробки
зображення (а) та відновлена (б)
а)
0
040
30
20
10
0,2
0,1
0
40
30
20
10
б)
0
040
30
20
10
0,2
0,1
0
40
30
20
10
Рис. 4. Геометрична модель еритроцита
Z
r
h
0 R X
Технологія та конструювання в електронній апаратурі, 2021, № 3–4 47ISSN 2309-9992 (Online)
3
МЕТРОЛОГІЯ. СТАНДАРТИЗАЦІЯ
провести метрологічну оцінку результатів і оцінити
їхні метрологічні характеристики.
Метрологічні характеристики методу
спектрального аналізу морфології еритроцитів
Використання оптичної системи (рис. 1) з подаль-
шою цифровою обробкою результатів й отриманням
кількісної інформації щодо морфології еритроцитів
дають підстави розглядати процедуру відновлення
форми цього органоїда крові як вимірювальну.
Метрологічне забезпечення будь-яких вимірювань
і контролю передбачає використання еталонів або
стандартних зразків вимірюваних величин [11, 14].
Під час проведення досліджень удосконаленого мето-
ду спектрального аналізу морфології еритроцитів було
розглянуто можливість отримання стандартного зраз-
ка для одержання тривимірного зображення, адекват-
ного моделі форми еритроцита на рис. 3, а. Основою
стандартного зразка послужили знімки поодиноких
еритроцитів, зроблені за допомогою мікроскопа та
цифрової камери. Перевагою такої моделі є можли-
вість метрологічного нормування форми тривимір-
ної моделі для всіх поодиноких еритроцитів, отри-
маних в експерименті. Абсолютна похибка вимірю-
вання геометричних параметрів стандартного зразка
форми в цьому випадку не перевищує половини ціни
поділки шкали цифрової камери (0,875·10–3 мкм).
Використовуємо стандартний зразок форми еритро-
цита для оцінки точності відновлення цієї ж форми
за допомогою розробленого комплексного методу
спектральної обробки, враховуючи, що максималь-
на похибка відновлення не перевищує 50·10–3 мкм.
Порівняння абсолютної похибки цифрової камери й
абсолютної похибки спектрального відновлення по-
казує, що точність розробленого методу більш ніж
в 50 разів перевищує точність відомого методу, а це
повністю відповідає вимогам метрологічного забез-
печення результатів аналізу вимірювального експе-
рименту [13].
Для підтвердження достовірності значень абсо-
лютних похибок відновлення форми зразка були про-
ведені експерименти для еритроцитів зміненої фор-
ми з використанням стандартних методів одноразо-
вих і багаторазових вимірювань [12].
Для ілюстрації оцінки метрологічних характери-
стик пропонованого метода розглянемо приклад роз-
рахунку похибки визначення геометричних параме-
трів двомірного перерізу еритроцита (рис. 5). Висота
еритроцита визначалась у 46 точках по горизонталь-
ній осі перерізу, що відповідало ціні поділки шкали
0,01 м–7 та забезпечувало необхідну точність віднов-
лення форми еритроцита.
Для оцінювання метрологічної відповідності про-
понованого методу спектрального аналізу еритроци-
тів були використані такі критерії [13]:
— систематична похибка моделювання (похибка
адекватності) Δ0;
— середнє квадратичне відхилення (СКВ) випад-
кової абсолютної похибки σΛ;
— СКВ повної похибки σΣ (з урахуванням не ви-
ключеної систематичної похибки).
Було отримано:
Δ0 = –0,017 мкм;
σΛ = 0,026 мкм;
σΣ = 0,0316 мкм.
Для зручності використання цих результатів у ме-
трологічних висновках абсолютні величини випадко-
вої та повної похибок були перетворені в приведені
(відповідно, γпр та γпрΣ) [15]. При цьому нормуваль-
ною величиною було обрано значення 0,29 мкм, що
відповідає середньому значенню максимальної висо-
ти еритроцита. Приведені похибки склали: γпр = 9,0%,
γпрΣ = 10,896%.
Цікавою у наших дослідженнях є оцінка розділь-
ної здатності Ry досліджуваних метода та пристрою
для спектрального аналізу еритроцитів для двох ва-
ріантів процедури моделювання (з урахуванням того,
що випадкова похибка вимірювання адитивна) [13]:
— без корекції (з урахуванням систематичної
складової);
— з програмною корекцією на величину поправ-
ки, яка дорівнює систематичній складовій з проти-
лежним знаком.
Сама роздільна здатність розраховується як від-
ношення нормувальної величини 0,29 мкм до СКВ
абсолютної похибки (в мкм).
Для першого варіанту, тобто без корекції, маємо
Ry = 9,177, для другого — Ry = 11,115.
Порівняння приведених похибок і роздільної здат-
ності цифрового інтерференційного мікроскопа як
установки для непрямого вимірювання гео метричних
параметрів форми еритроцита вказує на те, що про-
грамна корекція результату вимірювання збільшує
точність моделювання. Більше того, значення розра-
хованих приведених похибок вказують на прийнятну
точність моделювання, особливо якщо враховувати,
Рис. 5. Переріз поверхні еритроцита, отриманої після
першої обробки зображення (1) та відновленої (2)
10 20 30 40 50
Номер точки
В
ис
от
а
ер
ит
ро
ци
та
, м
–7
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0
2
1
Технологія та конструювання в електронній апаратурі, 2021, № 3–448 ISSN 2309-9992 (Online)
4
МЕТРОЛОГІЯ. СТАНДАРТИЗАЦІЯ
що досліджувана інформаційно-вимірювальна сис-
тема спектрального відновлення належить до класу
нестандартних засобів вимірювання.
Висновки
Проведені дослідження з оцінки метрологічних
характеристик пропонованого методу спектраль-
ного аналізу для визначення морфології еритроци-
тів показали, що точність отриманого тривимірного
зображення в удосконаленому методі підвищуєть-
ся більш ніж на 20% по відношенню до інших відо-
мих. Це дозволяє достовірніше визначати інформа-
тивні параметри геометричної структури еритроци-
тів і викори стовувати їх для отримання додаткових
клінічних діагностичних характеристик стану орга-
нізму пацієнта.
ВИКОРИСТАНІ ДЖЕРЕЛА
1. Современные методы биофизических исследований. Под
ред. А.Б. Рубина. Москва, Высшая школа, 1988, 359 с.
2. Владимиров Ю.А,, Потапенко А.Я. Физико-химические
основы фотобиологических процессов. Москва, Дрофа, 2006, 285 с.
3. Шмидт В. Оптическая спектроскопия для химиков и био-
логов. Москва, Техносфера, 2007, 368 с.
4. Мерзляк М.Н., Чивкунова О.Б, Маслова И.П. и др.
Спектры поглощения и рассеяния света клеточными суспензи-
ями некоторых цианобактерий и микроводорослей. Физиология
растений, 2008, т. 55, № 3, с. 464–470.
5. Сокол Є.І., Бернадська Т.В., Колесник К.В. та ін. Мікроскоп
для отримання трьохвимірного зображення мікрооб’єктів, що
заломлюють світло. Патент на корисну модель 138635 Україна,
опубл. 10.12.19, бюл. №23/2019.
6. Сокол Є.І., Бернадська Т.В., Колесник К.В., Томашевський
Р.С. Інтерференційний голографічний мікроскоп з автоматизо-
ваною зміною збільшення та покращеними оптико-технічними
характеристиками. Патент на корисну модель 141606 Україна,
опубл. 27.04.2020, бюл. №8/2020.
7. Sokol Ye., Kolisnyk K., Tomashevskyi R., Bernadskaya T.
Improving the Method of Interference Holography to Determinethe
State of Plasma Membranes. 2019 IEEE 39th International Conference
on Electronics and Nanotechnology (ELNANO). Kyiv, Ukraine, 2019,
рр. 157–164. https://doi.org/10.1109/ELNANO.2019.8783675 (Ukr)
8. Сокол Е.И., Колесник К.В., Панибратцева С.Г., Бернадская
Т.В. Методы трехмерной визуализации морфологи микрообъектов.
Матеріали ІIІ Міжнародної науково-технічної конферен-
ції «Актуальні проблеми автоматики та приладобудування».
Украина, Харьков, 2020, с. 82–83.
9. Forman M.C., Aggoun A., McCormick M., Leicester U.K.
Simulated annealing for optimisation and characterisation of
quantisation parameters in integral 3d image compression. In Image
Processing II: Mathematical Methods, Algorithms and Applications,
2000, pp. 399–413.
10. Tishko Т., Titar V., Tishko D., Nosov K. Digital holographic
interference microscopy in the study of the 3D morphology and
functionality of human blood erythrocytes. Laser Physics, no. 18,
pp. 486–490. https://doi.org/10.1134/s11490-008-4024-0
11. Володарський Є.Т, Кухарчук В.В., Поджаренко В.О.,
Сердук Г.Б. Метрологічне забезпечення вимірювань і контролю.
Навч. посіб. Вінниця, Велес, 2001, 219 с.
12. Чинков В.М. Основи теорії похибок засобів вимірювальної
техніки. Навч. посіб. Харків НТУ «ХПІ». 2008. 86 с.
13. Павленко Ю.Ф. Забезпечення єдності електрорадіовимі-
рювань. Навч. посіб. Харків НТУ «ХПІ». 2011. 230 с.
14. Чинков В.Н. Динамические фильтры и их применение
при спектральном анализе случайных сигналов. Харків, Вид-во
«Підручник» НТУ «ХПІ», 2012, 284 с.
15. Кісіль І.С. Метрологія, точність і надійність засобів ви-
мірювання. Івано-Франківськ, Вид-во «Факел», 2002, 400 с.
Дата надходження рукопису
до редакції 23.06 2021 р.
Ye. I. SOKOL, K. V. KOLESNIK, T. V. BERNADS’KA
Ukraine, National Technical University
“Kharkiv Polytechnic Institute”
E-mail: kolesniknet@ukr.net,
tatyana.bernadskaya@gmail.com
EVALUATION OF METROLOGICAL CHARACTERISTICS
OF SPECTRAL ANALYSIS METHOD
FOR DETERMINING ERYTHROCYTE MORPHOLOGY
Spectral photometry is currently widely used for quantitative and qualitative analysis of biological molecules in medical
biology. The method is based on the ability of molecules to absorb electromagnetic radiation. Modern clinical laboratory
diagnostics extensively uses optical methods of analysis that rely on these physical properties of semitransparent objects, such
as blood components. Knowing the absorption spectra of blood and its components, it is possible to quantify the concentration
of all the components by solving the mathematical system of equations corresponding to these spectra. However, the existing
methods of optical analysis of erythrocytes do not allow quantifying their geometric parameters, which may also indicate
certain diagnostic signs and be used to analyze the clinical condition of the patient's body.
DOI: 10.15222/TKEA2021.3-4.45
UDC 576.3+543.42+519.6+006.9
Технологія та конструювання в електронній апаратурі, 2021, № 3–4 49ISSN 2309-9992 (Online)
5
МЕТРОЛОГІЯ. СТАНДАРТИЗАЦІЯ
REFERENCES
1. Rubin A.B. (Ed.) Sovremennyye metody biofizicheskikh issledo-
vaniy [Modern Methods of Biophysical Research]. Moscow, Vysshaya
Shkola, 1988, 359 p. (Rus)
2. Vladimirov Yu.A., Potapenko A.Ya. Fiziko-khimicheskiye os-
novy fotobiologicheskikh protsessov [Physico-chemical foundations
of photobiological processes]. Moscow, Drofa, 2006, 285 p. (Rus)
3. Shmidt V. Opticheskaya spektroskopiya dlya khimikov i
biologov [Optical Spectroscopy for Chemists and Biologists]. Moscow,
Technosphera, 2007, 368 p. (Rus)
4. Merzlyak M. N., Chivkunova O. B., Maslova I. P. et al. Light
absorption and scattering by cell suspensions of some cyanobacteria
and microalgae. Russian Journal of Plant Physiology, 2008, vol. 55,
iss. 3, рр. 420–425.
5. Sokol Ye.I., Bernad’ska T.V., Kolesnyk K.V. et. al. [Microscope
for Obtaining a Three-Dimensional Image of Micro-Objects that
Refract Light]. Patent 138635 Ukraine, publ. 10.12.19, bul. №23/2019.
(Ukr)
6. Sokol Ye.I., Bernad’ska T.V., Kolesnyk K.V., Tomashevskyi R.S.
[Interference Holographic Microscope with Automated Magnification
Change and Improved Optical and Technical Characteristics]. Patent
141606 Ukraine, publ. 27.04.2019, bul. №8/2020. (Ukr)
7. Sokol Ye., Kolisnyk K., Tomashevskyi R., Bernadskaya T.
Improving the Method of Interference Holography to Determinethe
State of Plasma Membranes. 2019 IEEE 39th International Conference
on Electronics and Nanotechnology (ELNANO). Kyiv, Ukraine, 2019,
рр. 157–164. https://doi.org/10.1109/ELNANO.2019.8783675 (Ukr)
8. Sokol E.I., Kolesnik K.V., Panibratseva S.G., Bernadska T.V.
[Methods of three-dimensional visualization of micro-object mor-
phology]. Materials of the III International Science and Technology
Conference “Actual problems of automation and adjustment”. Ukraine,
Kharkov. 2020, рр. 82–83. (Ukr)
9. Forman M.C., Aggoun A., McCormick M., Leicester U.K.
Simulated annealing for opti-misation and characterisation of quan-
tisation parameters in integral 3d image compression. In Image
Processing II: Mathematical Methods, Algorithms and Applications,
2000, pp. 399–413.
10. Tishko Т., Titar V., Tishko D., Nosov K. Digital holographic
interference microscopy in the study of the 3D morphology and
functionality of human blood erythrocytes. Laser Physics, no. 18,
pp. 486–490. https://doi.org/10.1134/s11490-008-4024-0
11. Volodarsky E.T., Kukharchuk V.V., Podzharenko V.O., Serduk
G.B. Metrolohichne zabezpechennya vymiryuvanʹ i kontrolyu. Navch.
posib. [Metrological Measurements and Control]. Vinnytsia, Veles,
2001, 219 p. (Ukr)
12. Chinkov V.M. Osnovy teoriyi pokhybok zasobiv vymiryuvalʹnoyi
tekhniky [Fundamentals of the Theory of Errors of Measuring
Instruments]. Kharkiv, NTU “KhPI”, 2008, 86 p. (Ukr)
13. Pavlenko Yu.F. Zabezpechennya yednosti elektroradiovymiryuvanʹ
[Ensuring the Unity of Electrical and Radio Measurements ]. Kharkiv,
NTU “KhPI”, 2011, 230 p. (Ukr)
14. Chinkov V.M. Dinamicheskiye fil’try i ikh primeneniye pri
spektral’nom analize sluchaynykh signalov [Dynamic Filters and
their Аpplication in Spectral Analysis of Random Signals]. Kharkiv,
“Pidruchnik” NTU “KhPI”, 2012, 284 р. (Ukr)
15. Kisilʹ I.S. Metrolohiya, tochnistʹ i nadiynistʹ zasobiv vymiryu-
vannya [Metrology, Accuracy and Reliability in the Measurement].
Ivano-Frankivsk. Publishing house “Fakel”. 2002. 400 p. (Ukr)
Опис статті для цитування:
Сокол Є. І., Колісник К. В., Бернадська Т. В. Оцінка
метрологічних характеристик методу спектрального аналізу
для визначення морфології еритроцитів. Технология и
конструирование в электронной аппаратуре, 2021, № 3–4,
с. 45–49. http://dx.doi.org/10.15222/TKEA2021.3-4.45
Cite the article as:
Sokol Ye. I., Kolisnyk K. V., Bernads’ka T. V. Evaluation
of metrological characteristics of spectral analysis method
for determining erythrocyte morphology. Tekhnologiya i
Konstruirovanie v Elektronnoi Apparature, 2021, no. 3–4, pp. 45–
49. http://dx.doi.org/10.15222/TKEA2021.3-4.45
The aim of this work is to evaluate the metrological characteristics of the newly developed method of determining the geometric
parameters of erythrocytes, which combines spectral analysis and double annealing.
The input data for the 3D imaging of erythrocytes were taken from the images of the sample both made in natural light
and illuminated by a coherent light source with different wavelengths. The latter, after some additional image correlation,
increases the reliability of the result. The calculation results on the errors and the measuring channel resolution of the digital
interference microscope indicate an acceptable accuracy of the method. The accuracy of the three-dimensional image obtained
by the proposed method is more than 20% higher than that of other known methods. This allows determining the informative
geometric parameters of the structure of erythrocytes more accurately and using them to obtain additional clinical diagnostic
characteristics of the patient's body.
Keywords: erythrocyte shape, 3D image, spectral analysis, metrological characteristics, measurement error, resolution.
|
| id | oai:tkea.com.ua:article-77 |
| institution | Technology and design in electronic equipment |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-06-10T01:00:25Z |
| publishDate | 2021 |
| publisher | PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | wwwtkeacomua/3a/d8ae6ec64da35722f7c0a00a29f4b83a.pdf |
| spelling | oai:tkea.com.ua:article-772026-06-09T12:18:18Z Evaluation of metrological characteristics of spectral analysis method for determining erythrocyte morphology Оцінка метрологічних характеристик методу спектрального аналізу для визначення морфології еритроцитів Sokol, Yevgen Kolisnyk, Kostyantin Bernads’ka, Tatyana erythrocyte shape 3D image spectral analysis measurement error resolution metrological characteristics форма еритроцита тривимірне зображення спектральний аналіз метрологічні характеристики похибка вимірювання роздільна здатність Spectral photometry is currently widely used for quantitative and qualitative analysis of biological molecules in medical biology. The method is based on the ability of molecules to absorb electromagnetic radiation. Modern clinical laboratory diagnostics extensively uses optical methods of analysis that rely on these physical properties of semitransparent objects, such as blood components. Knowing the absorption spectra of blood and its components, it is possible to quantify the concentration of all the components by solving the mathematical system of equations corresponding to these spectra. However, the existing methods of optical analysis of erythrocytes do not allow quantifying their geometric parameters, which may also indicate certain diagnostic signs and be used to analyze the clinical condition of the patient's body.The aim of this work is to evaluate the metrological characteristics of the newly developed method of determining the geometric parameters of erythrocytes, which combines spectral analysis and double annealing.The input data for the 3D imaging of erythrocytes were taken from the images of the sample both made in natural light and illuminated by a coherent light source with different wavelengths. The latter, after some additional image correlation, increases the reliability of the result. The calculation results on the errors and the measuring channel resolution of the digital interference microscope indicate an acceptable accuracy of the method. The accuracy of the three-dimensional image obtained by the proposed method is more than 20% higher than that of other known methods. This allows determining the informative geometric parameters of the structure of erythrocytes more accurately and using them to obtain additional clinical diagnostic characteristics of the patient's body. Досліджено метрологічні характеристики запропонованого методу побудови тривимірного зображення еритроцитів, який поєднує методи спектрального аналізу та імітації подвійного відпалу. Результати розрахунку приведених похибок і роздільної здатності вимірювального каналу цифрового інтерференційного мікроскопа вказують на прийнятну точність визначення геометричних параметрів форми еритроцитів, які можуть свідчити про певні діагностичні ознаки та бути використаними для аналізу клінічного стану організму пацієнта. PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers 2021-09-07 Article Article Peer-reviewed Article application/pdf https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2021.3-4.45 10.15222/TKEA2021.3-4.45 Technology and design in electronic equipment; No. 3–4 (2021): Tekhnologiya i konstruirovanie v elektronnoi apparature; 45-49 Технологія та конструювання в електронній апаратурі; № 3–4 (2021): Технология и конструирование в электронной аппаратуре; 45-49 3083-6549 3083-6530 10.15222/TKEA2021.3-4 uk https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2021.3-4.45/70 Copyright (c) 2021 Sokol Ye. I., Kolisnyk K. V., Bernads’ka T. V. http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ |
| spellingShingle | форма еритроцита тривимірне зображення спектральний аналіз метрологічні характеристики похибка вимірювання роздільна здатність Sokol, Yevgen Kolisnyk, Kostyantin Bernads’ka, Tatyana Оцінка метрологічних характеристик методу спектрального аналізу для визначення морфології еритроцитів |
| title | Оцінка метрологічних характеристик методу спектрального аналізу для визначення морфології еритроцитів |
| title_alt | Evaluation of metrological characteristics of spectral analysis method for determining erythrocyte morphology |
| title_full | Оцінка метрологічних характеристик методу спектрального аналізу для визначення морфології еритроцитів |
| title_fullStr | Оцінка метрологічних характеристик методу спектрального аналізу для визначення морфології еритроцитів |
| title_full_unstemmed | Оцінка метрологічних характеристик методу спектрального аналізу для визначення морфології еритроцитів |
| title_short | Оцінка метрологічних характеристик методу спектрального аналізу для визначення морфології еритроцитів |
| title_sort | оцінка метрологічних характеристик методу спектрального аналізу для визначення морфології еритроцитів |
| topic | форма еритроцита тривимірне зображення спектральний аналіз метрологічні характеристики похибка вимірювання роздільна здатність |
| topic_facet | erythrocyte shape 3D image spectral analysis measurement error resolution metrological characteristics форма еритроцита тривимірне зображення спектральний аналіз метрологічні характеристики похибка вимірювання роздільна здатність |
| url | https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2021.3-4.45 |
| work_keys_str_mv | AT sokolyevgen evaluationofmetrologicalcharacteristicsofspectralanalysismethodfordeterminingerythrocytemorphology AT kolisnykkostyantin evaluationofmetrologicalcharacteristicsofspectralanalysismethodfordeterminingerythrocytemorphology AT bernadskatatyana evaluationofmetrologicalcharacteristicsofspectralanalysismethodfordeterminingerythrocytemorphology AT sokolyevgen ocínkametrologíčnihharakteristikmetoduspektralʹnogoanalízudlâviznačennâmorfologííeritrocitív AT kolisnykkostyantin ocínkametrologíčnihharakteristikmetoduspektralʹnogoanalízudlâviznačennâmorfologííeritrocitív AT bernadskatatyana ocínkametrologíčnihharakteristikmetoduspektralʹnogoanalízudlâviznačennâmorfologííeritrocitív |