Laser system and method of three-wave mapping and analysis of polarization images of biological layers in differentiation of physiological states of bioobjects
DOI:
https://doi.org/10.31649/1681-7893-2026-51-1-149-159Keywords:
laser system, three-wave polarimetry, biological layer, visualization, image analysis, differentiation of physiological states, LabVIEW environment, Random Forest algorithmAbstract
The method and laser system for polarization mapping of biological layers have been improved through the use of a multi-wavelength approach and multi-parameter analysis of the coordinate distributions of azimuths and ellipticities. Based on statistical and autocorrelation analysis of measured maps of histological sections of the skin dermis (the “papilloma” and “melanoma” groups), objective informative features of optical anisotropy were identified. Using the obtained comprehensive array of features, an automatic binary classification of the physiological states of the samples was performed based on the Random Forest ensemble machine learning algorithm. The functional capabilities of the BT laser polarimetry system have been expanded by introducing a third semiconductor laser into the polarization irradiation unit in combination with the modernization of the binary classifier for differentiating the "melanoma" and "papilloma" states of the skin dermis.
References
Ghosh, N. and Vitkin, I. A., “Tissue polarimetry: concepts, challenges, applications, and outlook,” Journal of Biomedical Optics 16(11), 110801 (2011).
Ushenko, Yu. A., Dubolazov, O. V., and Karachevtsev, A. O., “Statistical Structure of Skin Derma Mueller Matrix Images in the Process of Cancer Changes,” Optical Memory and Neural Networks (Information Optics) 20(2), 145-154 (2011).
Alalia, S. and Vitkin, A., “Polarized light imaging in biomedicine: emerging Mueller matrix methodologies for bulk tissue assessment,” Journal of Biomedical Optics 20(6), 061104 (2015).
Zabolotna N.I., Okarskyi H.H., “Systema avtomatyzovanoi dvokhvylevoi miuller-poliarymetrii dlia otsiniuvannia anizotropnoi struktury histolohichnykh zriziv,” Optyko-elektronni informatsiino-enerhetychni tekhnolohii. №39(1). S. 27–37. (2020).
He C. et al., “Polarisation optics for biomedical and clinical applications: a review,” Light: Science & Applications ,10:194 (2021) https://doi.org/10.1038/s41377-021-00639-x.
Pierangelo, A., Manhas, S., Benali, A. et al., “Multispectral Mueller polarimetric imaging detecting residual cancer and cancer regression after neoadjuvant treatment for colorectal carcinomas,” Journal of Biomedical Optics 18(4), 046014 (2013).
Shvydiuk, O.S., Zabolotna, N.I., “Analysis of methods and systems for multiwavelength polarimetric diagnostics of biological layers,” Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології №48(2). С. 183–189. (2024).
Zabolotna N.I., Okarskyi H.H., “Systema avtomatyzovanoi dvokhvylevoi miuller-poliarymetrii dlia otsiniuvannia anizotropnoi struktury histolohichnykh zriziv,” Optyko-elektronni informatsiino-enerhetychni tekhnolohii. №39(1). S. 27–37. (2020).
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,” Proc. SPIE. 11369, 113691S.
Sholota, V.V., “Analiz metodiv pidtrymky pryiniattia rishen v systemakh poliaryzatsiinoi introskopii biolohichnykh tkanyn ta ridyn,” Optyko-elektronni informatsiino-enerhetychni tekhnolohii. № 49(1). S. 185-192. (2025).
Downloads
-
pdf (Українська)
Downloads: 0
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).
