Design and methodology of multiparametric phase mapping of microscopic images of rat blood films in the differential diagnosis of sepsis severity

Authors

DOI:

https://doi.org/10.31649/1681-7893-2026-51-1-160-167

Keywords:

phase mapping, sepsis, polarization microscopy, statistical analysis, biological tissues

Abstract

The paper addresses the problem of differential diagnosis of sepsis severity based on microscopic images of blood films. A multiparametric phase mapping method based on statistical analysis of phase shift distributions is proposed. It is experimentally shown that with increasing pathology severity, the mean and variance decrease, while skewness and kurtosis increase. The results confirm the effectiveness of the method for quantitative assessment of pathological states. The evaluation of the effectiveness of the method showed a high level of differentiation between groups. In particular, for the parameters of asymmetry and kurtosis, excellent diagnostic quality was achieved (over 90% balanced accuracy), while for the mean and variance, good and satisfactory indicators were obtained depending on the groups being compared. This confirms the high informativeness of the statistical parameters of phase maps as diagnostic criteria. The obtained results confirm the effectiveness of the polarization-phase mapping method for objective differential diagnosis of the severity of sepsis and demonstrate its sensitivity to structural changes in biological environments

Author Biographies

O.G. Ushenko, Yuriy Fedkovych Chernivtsi National University

Доктор фізико-математичних наук, професор, завідувач кафедри поліграфічних, мультимедійних та оптичних технологій

O.V. Dubolazov, Yuriy Fedkovych Chernivtsi National University

Доктор фізико-математичних наук, професор кафедри поліграфічних, мультимедійних та оптичних технологій

I.G. Kurek, Yuriy Fedkovych Chernivtsi National University

Кандидат фізико-математичних наук, молодший науковий співробітник  кафедри комп’ютерних наук

O.V. Olar, Yuriy Fedkovych Chernivtsi National University

Кандидат фізико-математичних наук, асистент кафедри комп’ютерних наук

A.Yu. Volovyk, Vinnytsia National Technical University

Доктор технічних наук, доцент, професор кафедри інформаційних радіоелектронних технологій і систем

References

Ghosh N. Tissue polarimetry: concepts, challenges, applications, and outlook. J Biomed Opt. 2011;16(11):110801. https://doi.org/10.1117/1.3652896

Jacques SL. Polarized light imaging of biological tissues. In: Boas D, Pitris C, Ramanujam N, editors. Handbook of Biomedical Optics. 2nd ed. CRC Press; 2011. p. 649–669. https://doi.org/10.1201/b10951-34

Layden D, Ghosh N, Vitkin IA. Quantitative polarimetry for tissue characterization and diagnosis. In: Wang RK, Tuchin VV, editors. Advanced Biophotonics. CRC Press; 2013. p. 73–108. https://doi.org/10.1201/b15256-6

Vitkin A, Ghosh N, de Martino A. Tissue polarimetry. In: Andrews DL, editor. Photonics. John Wiley & Sons; 2015. p. 239–321. https://doi.org/10.1002/9781119011804.ch7

Pishak VP, Ushenko AG, Gryhoryshyn P, Yermolenko SB, Rudeychuk VM, Pishak OV. Study of polarization structure of biospeckle fields in crosslinked tissues. Proc SPIE. 1997;418:418–424. https://doi.org/10.1117/12.295715

Ushenko AG. Depolarization of a laser emission field. Proc SPIE. 1997;3317:331–339. https://doi.org/10.1117/12.295701

Ushenko AG, Burkovets DN, Yermolenko SB, Arkhelyuk AD, Pishak VP, Yuzko AM, et al. Stokes polarimetry of biotissues. Proc SPIE. 1999;3904:527–533. https://doi.org/10.1117/12.370448

Józwicki R, Patorski K, Angelsky OV, Ushenko AG, Burkovets DN, Ushenko YA. Automatic polarimetric system for early diagnosis. Opt Appl. 2002;32(4):603–612.

Ushenko AG, Pishak VP. Coherent-domain optical methods. In: Laser Polarimetry of Biological Tissue. Kluwer; 2004. p. 67–93. https://doi.org/10.1007/0-387-29989-0_3

Olar EI, Ushenko AG, Ushenko YA. Correlation microstructure of Jones matrices. Laser Phys. 2004;14(7):1012–1018.

Ushenko AG, Dubolazov OV, Ushenko VA, Novakovskaya OY, Olar OV. Fourier polarimetry of human skin. Appl Opt. 2016;55(12):B56–B60. https://doi.org/10.1364/AO.55.000B56

Trifonyuk L, Sdobnov A, Baranowski W, Ushenko V, Olar O, Dubolazov A, et al. Differential Mueller matrix imaging. Lasers Med Sci. 2020;35:877–891. https://doi.org/10.1007/s10103-019-02878-2

Lee HR, Lotz C, Groeber-Becker FK, Dembski S, Novikova T. Digital histology with Mueller polarimetry. Appl Opt. 2022;61(32):9616–9624. https://doi.org/10.1364/AO.461732

Kim M, Lee HR, Ossikovski R, Malfait-Jobart A, Lamarque D, Novikova T. Optical diagnosis of gastric tissue. J Eur Opt Soc. 2022;18(2):10. https://doi.org/10.1051/jeos/2022011

Ma H, He H, Ramella-Roman JC. Mueller matrix microscopy. In: Polarized Light in Biomedical Imaging. Springer; 2023. p. 281–320.

Ushenko A, Dubolazov A, Zheng J, Litvinenko A, Gorsky M, Ushenko Y, et al. 3D polarization-interference holographic histology. J Biomed Opt. 2024;29(5):052920. https://doi.org/10.1117/1.JBO.29.5.052920

Ushenko A, Zheng J, Litvinenko A, Gorsky M, Wanchuliak O, Dubolazov A, et al. 3D digital polarization-holographic histology. J Biophotonics. 2024;17(3):e202300372. https://doi.org/10.1002/jbio.202300372

Ushenko A, Pavlyukovich N, Khukhlina O, Pavlyukovich O, Soltys I, Dubolazov A, et al. Blood plasma film multifractal scanning. J Biophotonics. 2024;17(11):e202400356. https://doi.org/10.1002/jbio.202400356

Ushenko A, Dubolazov A, Zheng J, Bakun O, Gorsky M, Ushenko Y, et al. Mueller matrix polarization interferometry. Front Phys. 2024;11:1302254. https://doi.org/10.3389/fphy.2023.1302254

Ushenko O, Bilookyi O, Zheng J, Dubolazov A, Olar O, Ushenko Y, et al. 3D digital holographic polarimetry. Front Phys. 2024;12:1426469. https://doi.org/10.3389/fphy.2024.1426469

Downloads

Abstract views: 0

Published

2026-06-17

How to Cite

[1]
O. Ushenko, O. Dubolazov, I. Kurek, O. Olar, and A. . Volovyk, “Design and methodology of multiparametric phase mapping of microscopic images of rat blood films in the differential diagnosis of sepsis severity”, Опт-ел. інф-енерг. техн., vol. 51, no. 1, pp. 160–167, Jun. 2026.

Issue

Vol. 51 No. 1 (2026)

Section

Biomedical Optical And Electronic Systems And Devices

Metrics

Downloads

Download data is not yet available.

License

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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).

Most read articles by the same author(s)

<< < 1 2 3 > >>