Digital algorithms polarization-holographic 3D layered mapping of microscopic images of polymere films in polygraphic production

Scientific work presents systematized data of original experi-mental research of diagnostic efficiency of multiparametric(using polarizing mathematical fourth order — Stokes vector)layer-by-layer three-dimensional laser Stokes-polarimetriccoordinate digital mapping of a series of microscopic polariza-tion-filtered images of coordinate distributions of random va-lues of parameters of azimuth (the plane angle of oscillation of the laser electric intensity vector) and ellipticity (eccen-tricity of the laser coherent electric intensity vector trajec-tory) of a set of optically anisotropic diffuse samples, in which multiple interaction of laser radiation and op-tical inhomogeneities takes place.В роботі представлено систематизовані дані оригінальних експериментальних досліджень діагностичної ефективності багатопараметричного (з використанням поляризаційногоматематичного четвертого порядку — вектора Стокса) по-шарового тривимірного лазерного стоксово-поляриме-тричного цифрового відображення серії мікроскопічних зображень із поляризаційним фільтром, координатни хрозподілів випадкових значень параметрів азимута(плоского кута коливань вектору електричної напруженості лазера) та еліптичності (ексцентриситету траєкторії когерентного вектору електричної напруженості лазера) набору оптично анізотропних дифузних зразків, в яких множинна взаємодія, має місце лазерне випромінювання та оптичні неоднорідності

Differential Mueller matrix imaging of partially depolarizing optically anisotropic biological tissues

Since recently, a number of innovative polarization-based optical imaging modalities have been introduced and extensively used in various biomedical applications, with an ultimate aim to attain the practical tool for the optical biopsy and functional characterization of biological tissues. The techniques utilize polarization properties of light and Mueller matrix mapping of microscopic images of histological sections of biological tissues or polycrystalline films of biological fluids. The main drawback of currently developed laser polarimetry approaches and Mueller matrix mapping techniques is poor reproducibility of experimental data. This is due to azimuthal dependence of polarization and ellipticity values of most matrix elements to sample orientation in respect to incidence light polarization. Current study aims to generalize the methods of laser polarimetry for diagnosis of partially depolarizing optically anisotropic biological tissues. A method of differential Mueller matrix mapping for reconstruction of linear and circular birefringence and dichroism parameter distributions of partially depolarizing layers of biological tissues of different morphological structure is introduced and practically implemented. The coordinate distributions of the value of the first-order differential matrix elements of histological sections of brain tissue with spatially structured, optically anisotropic fibrillar network, as well as of parenchymatous tissue of the rectum wall with an “islet” polycrystalline structure are determined. Within the statistical analysis of polarization reproduced distributions of the averaged parameters of phase and amplitude anisotropy, the significant sensitivity of the statistical moments of the third and fourth orders to changes in the polycrystalline structure of partially depolarizing layers of biological tissue is observed. The differentiation of female reproductive sphere connective tissue is realized with excellent accuracy. The differential Mueller matrix mapping method for reconstruction of distributions of linear and circular birefringence and dichroism parameters of partially depolarizing layers of biological tissues of different morphological structures is proposed and substantiated. Differential diagnostics of changes in the phase (good balanced accuracy) and amplitude (excellent balanced accuracy) of the anisotropy of the partially depolarizing layers of the vagina wall tissue with prolapse of the genitals is realized. The maximum diagnostic efficiency of the first-order differential matrix method was demonstrated in comparison with the traditional methods of polarization and Mueller matrix mapping of histological sections of light-scattering biological tissues

Biomedical applications of Jones-matrix tomography to polycrystalline films of biological fluids

Algorithms for reconstruction of linear and circular birefringence-dichroism of optically thin anisotropic biological layers are presented. The technique of Jones-matrix tomography of polycrystalline films of biological fluids of various human organs has been developed and experimentally tested. The coordinate distributions of phase and amplitude anisotropy of bile films and synovial fluid taken from the knee joint are determined and statistically analyzed. Criteria (statistical moments of 3rd and 4th orders) of differential diagnostics of early stages of cholelithiasis and septic arthritis of the knee joint with excellent balanced accuracy were determined. Data on the diagnostic efficiency of the Jones-matrix tomography method for polycrystalline plasma (liver disease), urine (albuminuria) and cytological smears (cervical cancer) are presented

Differential Mueller matrix imaging of partially depolarizing optically anisotropic biological tissues

Since recently, a number of innovative polarization-based optical imaging modalities have been introduced and extensively used in various biomedical applications, with an ultimate aim to attain the practical tool for the optical biopsy and functional characterization of biological tissues. The techniques utilize polarization properties of light and Mueller matrix mapping of microscopic imagesof histological sectionsof biological tissues or polycrystalline films ofbiologicalfluids. The main drawback of currently developed laser polarimetry approaches and Mueller matrix mapping techniques is poor reproducibility of experi-mental data. This is due to azimuthal dependence of polarization and ellipticity values of most matrix elements to sample orientation in respect to incidence light polarization. Current study aims to generalize the methods of laser polarimetry for diagnosis of partially depolarizing optically anisotropic biological tissues. A method of differential Mueller matrix mapping for reconstruction of linear and circular birefringence and dichroism parameter distributions of partially depolarizing layers of biological tissues of different morphological structure is introduced and practically implemented. The coordinate distributions of the value of the first-order differential matrix elements of histological sections of brain tissue with spatially structured, optically anisotropic fibrillar network, as well as of parenchymatous tissue of the rectum wall with an “islet” polycrystalline structure are determined. Within the statistical analysis of polarization reproduced distributions of the averaged parameters of phase and amplitude anisotropy, the significant sensitivity of the statistical moments of the third and fourth orders to changes in the polycrystalline structure of partially depolarizing layers of biological tissue is observed. The differentiation of female reproductive sphere connective tissue is realized with excellent accuracy. The differential Mueller matrix mapping method for reconstruction of distributions of linear and circular birefringence and dichroism parameters of partially depolarizing layers of biological tissues of different morphological structures is proposed and substantiated. Differential diagnostics of changes in the phase (good balanced accuracy) and amplitude (excellent balanced accuracy) of the anisotropy of the partially depolarizing layers of the vagina wall tissue with prolapse of the genital sisrealized. The maximum diagnostic efficiency of the first-order differential matrix method was demonstrated in comparison with the traditional methods of polarization and Mueller matrix mapping of histological sections of light-scattering biological tissues

Isomorphic diffuse glioma is a morphologically and molecularly distinct tumour entity with recurrent gene fusions of MYBL1 or MYB and a benign disease course

The “isomorphic subtype of diffuse astrocytoma” was identified histologically in 2004 as a supratentorial, highly differentiated glioma with low cellularity, low proliferation and focal diffuse brain infiltration. Patients typically had seizures since childhood and all were operated on as adults. To define the position of these lesions among brain tumours, we histologically, molecularly and clinically analysed 26 histologically prototypical isomorphic diffuse gliomas. Immunohistochemically, they were GFAP-positive, MAP2-, OLIG2- and CD34-negative, nuclear ATRX-expression was retained and proliferation was low. All 24 cases sequenced were IDH-wildtype. In cluster analyses of DNA methylation data, isomorphic diffuse gliomas formed a group clearly distinct from other glial/glio-neuronal brain tumours and normal hemispheric tissue, most closely related to paediatric MYB/MYBL1-altered diffuse astrocytomas and angiocentric gliomas. Half of the isomorphic diffuse gliomas had copy number alterations of MYBL1 or MYB (13/25, 52%). Gene fusions of MYBL1 or MYB with various gene partners were identified in 11/22 (50%) and were associated with an increased RNA-expression of the respective MYB-family gene. Integrating copy number alterations and available RNA sequencing data, 20/26 (77%) of isomorphic diffuse gliomas demonstrated MYBL1 (54%) or MYB (23%) alterations. Clinically, 89% of patients were seizure-free after surgery and all had a good outcome. In summary, we here define a distinct benign tumour class belonging to the family of MYB/MYBL1-altered gliomas. Isomorphic diffuse glioma occurs both in children and adults, has a concise morphology, frequent MYBL1 and MYB alterations and a specific DNA methylation profile. As an exclusively histological diagnosis may be very challenging and as paediatric MYB/MYBL1-altered diffuse astrocytomas may have the same gene fusions, we consider DNA methylation profiling very helpful for their identification

DNA methylation-based classification of central nervous system tumours.

Accurate pathological diagnosis is crucial for optimal management of patients with cancer. For the approximately 100 known tumour types of the central nervous system, standardization of the diagnostic process has been shown to be particularly challenging-with substantial inter-observer variability in the histopathological diagnosis of many tumour types. Here we present a comprehensive approach for the DNA methylation-based classification of central nervous system tumours across all entities and age groups, and demonstrate its application in a routine diagnostic setting. We show that the availability of this method may have a substantial impact on diagnostic precision compared to standard methods, resulting in a change of diagnosis in up to 12% of prospective cases. For broader accessibility, we have designed a free online classifier tool, the use of which does not require any additional onsite data processing. Our results provide a blueprint for the generation of machine-learning-based tumour classifiers across other cancer entities, with the potential to fundamentally transform tumour pathology

Оптична спектроскопія в медичній діагностиці

In this review we consider the possibility of optical spectroscopy techniques, namely: optical tomography, optical coherent tomography, polarization-sensitive optical coherent tomography, Raman spectroscopy and photoacoustic tomography. The physical basis of optical diagnostic techniques is the interaction of light with matter, allowing of obtaining structural, biochemical, morphological and physiological information as a result of absorption, scattering, reflection of electromagnetic radiation in the optical range. The advantages of these methods, such as non-invasiveness, absence of side effects, contactlessness, high sensitivity, and high resolution are keys to their success in medical diagnostics.В данном обзоре рассмотрены возможности методов оптической спектроскопии, а именно: оптической томографии, оптической когерентной томографии, поляризационно чувствительной оптической когерентной томографии, Рамановской спектроскопии и фотоакустической томографии. Физической основой оптических диагностических методов является взаимодействие света с веществом, на основе чего стало возможным получать структурную, биохимическую, морфологическую и физиологическую информацию как результат поглощения, рассеяния, отражения электромагнитного излучения оптического диапазона. Преимущества этих методов (неинвазивность, отсутствие побочных эффектов, бесконтактность, высокие чувствительность и разрешение) стали залогом их успеха в медицинской диагностике.У даному огляді розглянуто можливості окремих методів оптичної спектроскопії, а саме: оптичної томографії, оптичної когерентної томографії, поляризаційно чутливої оптичної когерентної томографії, Раманівської спектроскопії та фотоакустичної томографії. Фізичною основою оптичних діагностичних методів є взаємодія світла з речовиною, на основі чого стало можливим отримувати структурну, біохімічну, морфологічну та фізіологічну інформацію як результат поглинання, розсіювання, відбивання електромагнітного випромінювання оптичного діапазону. Переваги цих методів (безконтактність, висока чутливість та роздільна здатність, неінвазивність, відсутність побічних ефектів) стали запорукою їх успіху в медичній діагностиці

ІНВАГІНАЦІЙНІ ТОВСТОКИШКОВІ АНАСТОМОЗИ

The purpose of work is to present the own method of invagination of transverso-sigmoanastomosis in colon cancer. To review foreign literature concerning the use of these types of operations for the last 5 years.Material and methods. The types of anastomoses following the left-side gemicolonectomy have been analyzed at the Chernivtsi Clinical Oncology Center for the last 5 years (from January 1, 2012 to December 31, 2017). The articles and abstracts in English-language foreign journals for the last 5 years concerning the invagination of large intestinal anastomoses, by keywords, have been analyzed.Results. The original method of invagination transversosigmoanastomosis  end-to-side at tumors of the left side of the  colon has been described. The technique of operation Stump of the sigmoid intestine is closed by the blanket uninterrupted suture and is invaginated by purse-string suture.         Uninterrupted seromuscular suture between the transverse colon and sigmoid one is placed 5-6 mm below the closed stump of the sigmoid intestine. 2 mm below this suture the wall of the sigmoid intestine is dissected in transversal direction and transverse colon stump is invaginated into sigmoid intestine lumen. Then the walls of two guts are united again by uninterrupted suture. Anterior and posterior layers of interrupted seromuscular sutures are placed. In general 5-6 mm of the seromuscular coats of both organs are captures into uninterrupted and interrupted sutures. Оperations were performed in 9 patients. Operations are technically simple, complications were not observed.Conclusion. The transversosigmoanastomosis of invagination is modeled from end to side according to the technique developed by us - a safe and simple surgical intervention. Anastomosis is applied below the stump of the sigmoid colon in the zones of guaranteed blood supply.Цель работы - представить собственную методику инвагинацийного трансверзо-сигмоанастомоза при раке толстой кишки. Проанализировать зарубежную литературу по использованию таких типов операций за последние 5 лет.Материал и методы. Проанализированы типы анастомозов после левосторонней гемиколонэктомия в Черновицком клиническом онкологическом диспансере за последние 5 лет (с 1 января 2012 по 31 декабря 2017 года). Проанализированы статьи и тезисы в англоязычных зарубежных журналах за последние 5 лет, касающиеся инвагинацийних толсто кишечных анастомозов, по ключевым словам.Результаты. Описан оригинальный способ инвагинационного трансверзосигмоанастомоза конец в бок при опухолях левой половины толстой кишки. Методика операции Культя сигмовидной кишки закрывается обвивным непрерывным швом, который погружается кисетным швом. На 5-6 см ниже закрытой культи сигмовидной кишки накладывается непрерывный серозномышечный шов между поперечноободочной кишкой и сигмовидной кишкой. На 2 мм ниже этого шва  рассекается в поперечном направлении стенка сигмовидной кишки и в просвет сигмовиднй кишки погружается культя поперечноободочной кишки. Далее спереди стенки обеих кишок снова соединяются непрерывным швомНакладываются передний и задний ряд узловых серозномышечных швов. В общем в непрерывные и узловые швы захватывают по 5-6 мм серозномышечных оболочек обеих органов.За последние 5 лет в Черновицком онкодиспансере трансерзосигмоанастомозы выполнены у 19 больных, из них у 9 за оригинальной инвагинационной методикой конец в бок. Операции технически простые, осложнений не наблюдалось.Вывод. Трансверзосигмоанастомоз инвагинацийний по образцу конец в сторону по разработанной нами методике - безопасное и простое оперативное вмешательство. Анастомоз накладывается ниже культи сигмовидной кишки в зонах гарантированного кровоснабжения.Мета роботи - представити власну методику інвагінаційного трансверзо-сигмоанастомозу при раку товстої кишки. Проаналізувати зарубіжну літературу щодо використання цих типів операцій за останні 5 років.Матеріал та методи. Проаналізовані типи анастомозів після лівосторонньої геміколонектомії в Чернівецькому клінічному онкологічному диспансері за останні 5 років (з 1 січня 2012 по 31 грудня 2017 року). Проаналізовані статті і тези в англомовних зарубіжних журналах за останні 5 років, що стосуються інвагінаційних товсто кишкових анастомозів,  за ключовими словами.Результати. Описаний оригінальний спосіб інвагінаційного трансверзо-сигмоанастомозу кінець у бік при пухлинах лівої половини товстої кишки. Методика інвагінаційного анастомозу, яка застосовується в нашій клініці, полягає в наступному: куксу сигмовидної кишки закриваємо обвивним безперервним швом,  який занурюємо в кисетний шов на 5-6 см. нижче закритої кукси, накладаємо безперервний серозном'язовий шов між поперечноободовою кишкою і сигмовидною кишкою. На 2 мм нижче цього шва розсікаємо  в поперечному напрямі стінку сигмовидної кишки і в просвіт сигмовидної кишки занурюємо куксу поперечноободової кишки. Далі спереду стінки обох кишок знову з'єднуємо безперервним швом. Накладаємо передній і задній ряди вузлових серозном'язових швів. Схема нашої операції представлена на малюнках 1-2. Загалом у безперервні і вузлові шви захоплюємо по 5-6 мм серозном'язових оболонок обох органів.За останні 5 років у першому хірургічному відділенні ЧОКОД трансверзосигмоанастомози виконані у 19 хворих,  з них у 9 за оригінальною інвагінаційною  методикою. Операції технічно прості, ускладнень не спостерігали.Висновок. Трансверзосигмоанастомоз інвагінаційний за зразком кінець у бік за розробленою нами методикою – безпечне і просте оперативне втручання. Анастомоз накладається нижче кукси сигмовидної кишки в зонах гарантованого кровопостачання.

Important Elements оf Mathematical Education оf Medical Students.

У статті розглянуто ряд медичних напрямків, для яких особливо актуальні математичні знання. Можливі напрямки використання математичних знань представлені за результатом аналізу ряду дисциплін, які вивчаються здобувачами освіти різних медичних спеціальностей галузі знань 22 «Охорона здоров’я» та рівнів (бакалаврський, магістерський, доктор філософії) і деяких напрямків практичної роботи лікарів різного профілю та науковців у галузі медицини. Використано теоретичний (аналіз наукових джерел, власний педагогічний досвід) та частково емпіричний (педагогічне спостереження) методи дослідження. Проаналізовано та аргументовано важливість окремих розділів курсу математики: елементи числення, побудова графіків функцій, елементи теорії ймовірностей та математичної статистики, елементи диференціального та інтегрального числення. Практично кожен лікар тією чи іншою мірою має справу з читанням діагностичної інформації, яка відображена графічно і описує динаміку зміни довільного показника, тому читання графіків - надзвичайно важлива задача при вивченні математики. Одним із повсюдних застосувань математики в медицині є використання елементів теорії ймовірностей та математичної статистики. Статистичні методи застосовують для перевірки ефективності нових типів ліків або медичних втручань у порівнянні з існуючими, оцінки ризиків для пацієнтів, які проходять певне лікування, виявлення узгодженості в змінах показників. Епідеміологи часто для прогнозування процесів поширення інфекцій використовують елементи математичного моделювання. Не менш важливими елементи математичного моделювання є для фармакології. Математика важлива також для діагностики медичних станів та захворювань, оскільки вона є гарантом правильності ідентифікації стану пацієнта. Неможливо вказати більш чи менш важливі розділи, вони взаємопов’язані і передбачають наступність знань. Тому важливо розуміння необхідності математичних знань майбутнім медикам і донесення цієї інформації різноманітними засобами до кожного, хто планує пов ’язати свою професійну діяльність з медициною.The article considers a number of medical fields where mathematical knowledge is especially relevant. Possible areas of use of mathematical knowledge are presented based on the analysis of a number of disciplines studied by students of different medical specialties in the field of knowledge 22 "Health care" and grade (bachelor, master, doctor of philosophy) and some areas of practice of physicians and scientists. Theoretical (analysis of scientific sources, own pedagogical experience) and partially empirical (pedagogical observation) research methods were used. The importance of separate sections of the course of mathematics is analyzed and argued: elements of calculus, graphical representation offunctions, elements of probability theory and mathematical statistics, elements of differential and integral calculus. Almost every doctor extent deals with reading of diagnostic information displayed graphically, it describes the dynamics of medical parameters, so reading of graphical dependences is an extremely important task in the study of mathematics. One of the widespread applications of mathematics in medicine is the use of elements of probability theory and mathematical statistics. Statistical methods helps to test the effectiveness of new drugs or medical procedures compared to existing ones, to assess the risks for patients undergoing certain treatments, to identify correlation presence etc. Epidemiologists often use elements of mathematical modeling to predict the spread of infections. Very important elements of mathematical modeling are for pharmacology. Mathematics is also important for the diagnosis of medical conditions and diseases, as it is a guarantee of correct identification of the patient's condition. It is impossible to specify more or less important sections; they are interconnected and imply continuity of knowledge. Therefore, it is important to understand the necessity of mathematical knowledge for future physicians and to convey this point in a variety of ways to anyone who associates their professional activities with medicine