Jones matrix reconstruction of optical anisotropy of biological fluid films in an intellectualized polarization introscopy system for pathologies assessment
DOI:
https://doi.org/10.31649/1681-7893-2026-51-1-235-242Keywords:
dehydrated film of biological fluid, Jones matrix, polarization introscopy system, intelligent analysis, pathology assessment, wavelet analysis, statistical analysis, fuzzy classification models, diagnosis of calculous cholecystitis.Abstract
The article considers the method of Jones-matrix polarization reconstruction of two-dimensional distributions of linear and circular dichroism of dehydrated films of biological fluids based on intensity measurements, which is used as the basis for assessing pathologies in an intelligent polarization introscopy system. Multiparametric analysis of measured maps based on wavelet transform, statistical processing and fuzzy classification models is applied. An increase in the reliability of assessing the "normal"-"pathological" states in the system was achieved due to multiparametric intellectualized analysis compared to analogues by 1.5%-1.7%, depending on the scale coefficients of the wavelet transform.
References
Ushenko V. A., Dubolazov O. V., Karachevtsev A. O., “Two wavelength Mueller matrix reconstruction of blood plasma films polycrystalline structure in diagnostics of breast cancer,” Applied Optics. 53(10), B128-B139 (2014).
Prysyazhnyuk V. P., Ushenko Yu. A., Dubolazov A. V., Ushenko A. G., and Ushenko V. A., "Polarization-dependent laser autofluorescence of the polycrystalline networks of blood plasma films in the task of liver pathology differentiation," Appl. Opt. 55, B126-B132 (2016).
Dubolazov A.V. Pashkovskaya N.V., Ushenko Yu.A., Marchuk Yu.F., Ushenko V.A., Novakovskaya O.Yu, “Birefringence images of polycrystalline films of human urine in early diagnostics of kidney pathology, ”Applied Optics. 55 (12), B85-B90 (2016).
Zabolotna, N.I., Sholota, V.V., Okarskyi H.H., “Methods and systems of polarization reproduction and analysis of the biological layers structure in the diagnosis of pathologies,” Proceedings of SPIE. 11369, 113691S, P. 501-513 (2020).
Sieryi O., Ushenko Yu., Ushenko V., Dubolazov J., et al., “Optical anisotropy composition of benign and malignant prostate tissues revealed by Mueller-matrix imaging,” Biomed. Opt. Express 13(11), 6019–6034 (2022).
Vasyuk, V.L., Kalashnikov, A.V., Ushenko, A.G. et al., “Digital Information Methods of Polarization, Mueller-Matrix and Fluorescent Microscopy”, Springer Nature Singapore, 2023. 102 p.
Jiao, S., Wang, L. V. “Jones-matrix imaging of biological tissues with quadruple-channel optical coherenct tomography,” J. Biomed. Opt. 7(3), pp. 350–358 (2002) doi: 10.1117/1.1483878.
Jones. C.R. “New calculus for the treatment of optical systems. VII. Properties of the N-matrices,” J. Opt. Soc. Am. 38, 671-685, 1948.
Azzam R.M.A., “Propagation of partially depolarized light through anisotropic media with or without depolarization. A differential 4x4 matrix calculus,” J.Opt.Soc.Am., 68, 1756-1767, 1978.
Arteaga O., Canillas A., "Analytic inversion of the Mueller-Jones polarization matrices for homogeneous media," Opt. Lett. 35, 559-561 (2010).
Ushenko, A.G., Zhytaryuk V.G., Vanchulyak, Ya. O. et al., "Statistical and cross-correlation structure of Jones-matrix images of polycrystalline films of biological fluids," Proc. SPIE 10977, Advanced Topics in Optoelectronics, Microelectronics, and Nanotechnologies IX, 109773T, December 2018. https://doi.org/10.1117/12.2323586.
Zabolotna, N.I., Sholota V.V. Laser system for mapping and classification of 2-D Jones-matrix elements in the diagnosis of intestinal parenchymal tissues Proc. SPIE. 2025. Vol. 14009, 1400904 https://doi.org/10.1117/12.3093543
Radchenko, K.O., “Intellectualized Mueller-Jones matrix system of laser polarimetry for breast fibroadenoma diagnosis,” Proc. SPIE 10750, Reflection, Scattering, and Diffraction from Surfaces VI, 107500M (4 September 2018); doi: 10.1117/12.2320130.
Sdobnov, A., Ushenko, V.A., Trifonyuk, L. et al. “Mueller-matrix imaging polarimetry elevated by wavelet decomposition and polarization-singular processing for analysis of specific cancerous tissue pathology,” J. Biomed. Opt. 28(10), 102903 (2023).
Zabolotna N.I., Vlasenko O.V., Sholota V.V. et. all. “Identification of gastric cancer by fuzzy knowledge bases in the system of polarization reconstruction and analysis of the crystal structure of blood plasma,” Proc. SPIE. 2025. Vol. 14009, 140090I https://doi.org/10.1117/12.3100539
Gerrard A., Burch J. M.. “Introduction to matrix methods in optics,” New York.: A Wiley-Interscience Publication (1975).
Sholota V., Pavlov S., Kurek E., “Design and architecture of a multifunctional la-ser introscopy system for polycrystalline architec-ture of human tissues and fluids,” Proc. SPIE 13813, Seventeenth International Conference on Correlation Optics, 138132S (10 November 2025), https://doi.org/10.1117/12.3092916
Zabolotna, N. I., Radchenko, K. O. and Karas, O.V., “Method and system of Jones-matrix mapping of blood plasma films with “fuzzy” analysis in differentiation of breast pathology changes,” Proc. SPIE 10612, 106121P (2018).
Downloads
-
PDF (Українська)
Downloads: 2
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
