МЕТОД ЦИФРОВОЙ МИКРОСКОПИИ КРИСТАЛЛОГРАММ РОТОВОЙ ЖИДКОСТИ У МОЛОДЫХ ПАЦИЕНТОВ

Актуальность. Современная стоматология нуждается в новых малоинвазивных методах диагностики, позволяющих получить статистически достоверную и клинически значимую информацию. Одним из таких вариантов является компьютерная цифровая микроскопия кристаллограмм ротовой жидкости на стеклянной подложке [1, с. 36; 4, с. 147; 5, с. 450; 6, с. 362].

Главной проблемой изучения кристаллографических структур было и остается отсутствие четкого числового анализа и использование исключительно описательных, качественных характеристик [2, с. 37].

Именно поэтому целью нашей работы стал поиск числовых морфометрических значений кристаллограмм ротовой жидкости у пациентов молодого возраста. Для получения числовой информации, нами последовательно использовались инструменты, дающие общее представление о цифровом изображении, уточняющие информацию о геометрии кристаллической структуры, а также помогающие детально проанализировать строение локального фрагмента кристаллического рисунка [3, с. 178].

Для достижения поставленной цели нами были сформулированы следующие задачи исследования:

·     определить значения гистограммы изображений исследуемых кристаллограмм;

·     выявить значения фрактальности кристаллограмм в исследуемой группе в качестве числовой характеристики геометрии образцов;

·     найти значения площади и периметра кристаллов при более детальном цифровом анализе локальных участков кристаллограмм.

Материалы и методы. В качестве объекта исследования были использованы микропрепараты нативной ротовой жидкости на стеклянной подложке в количестве 62 образцов, полученные способом прямой клиновидной дегидратации.

Предмет нашего исследования — числовые значения кристаллической структуры дегидратированной ротовой жидкости.

Исследование проводилось на базе научной лаборатории кафедры пропедевтики ортопедической стоматологии Высшего государственного учебного заведения Украины «Украинская медицинская стоматологическая академия» (г. Полтава). В исследовании принимали участие пациенты 1994—1996 годов рождения, обратившиеся к стоматологу с целью профилактического осмотра, давшие добровольное и осведомленное согласие на использование результатов работы в научных целях.

Условием отбора исследуемых образцов для дальнейшего исследования являлся полноценный дендритный рисунок кристаллов фации, без явных артефактов, связанных с завоздушиванием жидкости.

Техническая реализация предложенного нами метода предусматривает использование оптического микроскопа Levenhuk D50L NG, цифровой камеры Levenhuk DEM 200, программного пакета захвата и обработки изображения Levenhuk ToupView и ImageJ V1.48. Оптические характеристики микроскопии: 4-кратное увеличение линзы и 40 % масштаб видимого поля зрения.

Статистическая обработка данных проводилась при помощи инструментов программного пакета StatsPad for IOS. Графическими и математическими методами параметрического и непараметрического анализа проведена оценка средних значений, а также проверка гипотезы о соответствии распределения значений выборки нормальному закону.

Результаты исследования. Результаты работы были внесены в сводную таблицу. С помощью графических методов проведена первичная оценка соответствия распределения полученных значений предполагаемому распределению в популяции. Графический анализ средних значений гистограмм кристалографических изображений показал условное соответствие распределения в выборке нормальному. Таким образом, мы ограничились основными характеристиками нормального распределения этого признака (рис. 1).

Анализ нормальности распределения Andersen — Darling не позволил отмести нулевую гипотезу соответствия значений гистограмм в выборке закону нормального распределения. Таким образом, среднее значение (Mean) этого показателя составило 104.834 у.е.

Рисунок 1. Статистическая характеристика гистограмм кристаллографических изображений в выборке

Графический анализ индекса фрактальности кристалограмм заставил усомниться в параметричности значений в выборке, что было подтверждено при помощи анализа Andersen — Darling. (Рис. 2).

Рисунок 2. Статистическая характеристика индекса фрактальности кристаллограмм

Среднее значение индекса фрактальности в исследуемых образцах составило 1.578, максимальное значение равнялось 1.690, минимальное — 1.416. Значения индекса для первого и третьего квартилей составило соответственно 1.534 и 1.629, с межквартильным размахом в 0.095.

Статистический анализ распределения значений площади кристаллов в соответствии с нормальным законом так же дал ложно положительный результат, связанный с небольшим числом наблюдений. (Рис. 3).

Рисунок 3. Статистический анализ площади кристаллов в образцах

Среднее значение площади кристаллов составило 53.400 пикселя. При этом, максимальное значение в исследуемой выборке равнялось 75.079 пикселя, а минимальное — 10.468 пикселя. Средние показатели в первом и третьем квартиле составили соответственно: 44.877 и 61.054 пикселей.

Нулевая гипотеза о соответствии показателей периметра кристаллов в исследуемой группе закону нормального распределения была отвергнута. Одним из объяснений этому может быть малое число наблюдений в сочетании с достаточно широким разбросом значений от максимального (259.182  пикселей) до минимального (31.001 пикселей) (Рис. 4).

Рисунок 4. Статистический анализ периметра кристаллов в образцах

Среднее значение периметра кристаллов в группе наблюдения составило 77.315 пикселей. Средний показатель периметра в первом квартиле — 54.679 пикселя, а в третьем — 89.987 пикселей.

Выводы. В результате статистической обработки данных кристаллограмм ротовой жидкости на стеклянной подложке, полученных у лиц молодого возраста, нами были определены средние значения гистограммы, фрактальности, площади и периметра кристаллов. Наиболее статистически достоверным и, соответственно, устойчивым к искажающим факторам оказался показатель гистограммы, однако при этом, он дает представление лишь об общей цветовой насыщенности изображения. Поэтому, перспективным, по нашему мнению, является дальнейшее изучение принципа фрактальности, а также фактора соотношения площади и периметра в сложных кристаллических изображениях.

Резюме.

В представленном исследовании авторами представлен метод компьютерного морфометрического анализа кристаллограмм в образцах дегидратированной ротовой жидкости у людей молодого возраста. Используя комплекс оптических и цифровых возможностей микроскопии, были получены средние числовые значения гистограммы изображения, индекса фрактальности, площади и периметра кристаллического рисунка.

Список литературы:
1.    Антропова И.П. Кристаллизация биожидкости в закрытой ячейке на примере слюны / И.П. Антропова // Клинич. лаб. диагностика. — 1997. —   № 8. — С. 36—38.
2.    Денисов А.Б. Алгоритм оценки кристаллических фигур, полученных при высушивании смешанной слюны / А.Б. Денисов // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. — 2004. — Т. 136. — № 7. — С. 37—40.
3.    Король Д.М. Застосування програмного комплексу для кількісного аналізу нативних фацій змішаної слини в експерименті / Д.М. Король // Scientific resources management of countries and regions. — Scientific and practical edition: Copenhagen, Denmark, 18 July 2014, Publishing Center of The International Scientific Association “Science & Genesis”, Copenhagen. — 2014. — P. 178—185.
4.    Максимов С.А. Взаимосвязь темпов старения и показателей кристаллизации слюны рабочих на химическом производстве / С.А.  Максимов // Актуал. проблемы биологии. — Томск. — 2004. — Т. 3. — № 1. — С. 147—148.
5.    Харченко С.В. Кристаллическая структура ротовой жидкости, природа и свойства / Харченко С.В., Корнеева Г.А., Ветров А.А. // Изв. АН СССР. Сер. Биол. — 1988. — № 3. — С. 450—455.
6.    Шатохина С.Н. Морфология биологических жидкостей организма человека / Шатохина С.Н., Шабалин В.Н. — М., Наука. — 2001. — 361 с.