УДОСКОНАЛЕННЯ МЕТОДІВ ТРИВИМІРНОЇ ВІЗУАЛІЗАЦІЇ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ МОРФОЛОГІЧНИХ ОЗНАК ФАЗОВИХ МІКРООБ′ЄКТІВ

Автор(и)

  • Yevhen Sokol Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»
  • Kostiantyn Kolisnyk Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»
  • Tatiana Bernadska Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

DOI:

https://doi.org/10.20998/2413-4295.2021.01.07

Ключові слова:

лабораторна діагностика, когерентне випромінювання, інтерференційне зображення еритроцитів, цифрова обробка, тривимірне зображення, спектральний аналіз

Анотація

У роботі запропоновано використання методів фізичного та математичного тривимірного моделювання фазових мікрооб’єктів, зокрема еритроцитів крові, з метою визначення їх морфологічних змін. Докладно розглянуто методи цифрової обробки сигналів на основі подвійного перетворення Фур’є, з накладанням смугового фільтру, метод відновлення тривимірної форми об’єктів за двовимірними знімками та метод спектрального аналізу при обробці отриманих відеоданих. Для експериментального дослідження запропонованих методів була розроблена принципова оптична схема пристрою відображення цифрового зображення мікрооб’єктів з покращеними експлуатаційними характеристиками. На основі габаритного й абераційного розрахунків були обрані оптимальні за оптичними показниками елементи і зібрано експериментальний стенд. Були отримані інтерференційні цифрові знімки еритроцитів крові людини в нормі та змінених під дією осмотичного тиску, знімки клітин периферичної крові на просвітлення трьома видами когерентного випромінювання. Для реалізації тривимірного моделювання розроблено програму на мові Pythonіз використанням бібліотек Numpy и Open CV та програма, що дозволяє будувати і візуалізувати тривимірні моделі по двовимірним знімкам, яка працює під управлінням ОС Windows, написана на мові С ++. Для виведення 3D моделей використовується бібліотека DirectX і графічний прискорювач. Запропонований метод візуалізації тривимірних моделей по двовимірним знімкам дає можливість змінювати масштаби поверхні і використаний тип проекції, працювати у реальному масштабі часу в інтерактивному режимі. Використання методу спектрального аналізу з обробкою зображень еритроцитів на просвітлення, отриманих у трьох частотних діапазонах когерентного світла, після подальшої кореляції отриманих результатів дозволив значно підвищити точність визначення його морфологічних параметрів. Загалом,запропоновані вдосконалені методи дозволяють використовувати їх для визначення стану плазматичних мембран еритроцитів крові з метою оцінки можливих патологій, що підвищить  ефективність методів лабораторної діагностики.

Посилання

Sokol Y., Kolisnyk K., Panibrattseva S., Bernadskaya T. The Use of Digital Interferometry Devicesto Analyze the State of Red Blood Cell Membranes. 2020 IEEE KhPI Week of Advanced Technology. Kharkiv: NTU “KhPI”, 2020, pp. 379, doi: 978-0-7381-4236-4/20/$31.00.

Fainshtein F. E., Kozinets G. I., Bakhramov S. M., Khokhlova M. P. Diseases of the blood system. Tashkent, Medicine, 1987, 670 p.

Ronin V. S, Starobinets G. M. Rukovodstvo k prakticheskim zanyatiyam po metodikam klinicheskikh laboratorny `khissledovanij [Guide to Practical Exercises in Clinical Laboratory Research Techniques]. Moscow, Medicine, 1989, pp. 217–237.

Dolgov V. V., Lugovskaya S. A., Morozova V. T. Laboratornaya diagnostika anemij [Laboratory diagnostics of anemia]. Тashkent, Triad, 2009, 149 p.

Levina A. A., Mesheryakova L. M., Tsibulskaya M. M., Sokolova T.V. The differential diagnostic of anemia. Clinical laboratory diagnostics, 2015, 60(12), 26–30.

Skvortsov G.E. Mikroskopy [Microscopes]. Leningrad, Mechanical Engineering, 1984, 508 p.

Microscopic technology in biology. Available at: http://labx.narod.ru/documents/metody_microscopirovanija.html (accessed 18.02.2021).

Sokol Ye. I., Bernadska T. V., Kolesnik K. V., Tomashevskiy R.S. Patent no 138635 Ukraine. Mi`kroskop dlya otrimannya trivimi`rnogo zobrazhennya mi`kroob'yekti`v, shho zalomlyuyut` svi`tlo [Microscope for rejecting the trivial image of microobjects, which will break the light]. Registrated 10.12.2019.

Sokol Ye. I., Bernadska T. V., Kolesnik K.V., Tomashevskiy R.S. Patent no 141606 Ukraine. I`nterferenczi`jnij golografi`chnij mi`kroskop z avtomatizovanoyu zmi`noyu zbi`l`shennya ta pokrashhenimi optiko-tekhni`chnimi kharakteristikami [Interference holographic microscope with automated change in optical and technical characteristics]. Registrated 27.04. 2020.

Ravel R. Clinical Laboratory Medicine. Chicago, 1989, 692 p.

Winter ME et al. Basic clinical pharmacokinetics. Applied therapeutics. Vancouver, 1994, 93 р.

Vladimirov Yu. A., Potapenko A. Ya. Fiziko-khimimicheskie osnovy` fotobiologicheskikh proczessov [Physico-chemical foundations of photobiological processes]. Moscow: Higher school, 1989, рр. 7–23.

BerchanuSht. Klinicheskaya gematologiya [Clinical hematology]. Bucharest, 1986, рp. 80–87.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-04-23

Як цитувати

Sokol , Y. ., Kolisnyk , K. ., & Bernadska , T. . (2021). УДОСКОНАЛЕННЯ МЕТОДІВ ТРИВИМІРНОЇ ВІЗУАЛІЗАЦІЇ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ МОРФОЛОГІЧНИХ ОЗНАК ФАЗОВИХ МІКРООБ′ЄКТІВ. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Нові рішення у сучасних технологіях, (1(7), 47–53. https://doi.org/10.20998/2413-4295.2021.01.07

Номер

Розділ

Інформаційні технології та системи управління