Methods of laser polarometry for investigation of synovial fluid

Authors

  • Volodymyr Vasiuk
  • Dmytro Kvasniuk
  • Yuriy Ushenko

DOI:

https://doi.org/10.15674/0030-59872010432-37

Keywords:

laser polarometry, synovial fluid, arthritis, diagnostics

Abstract

Possibilities of the use of laser polarometry for studying the structure and physiological state of human tissues and fluids were assessed on the basis of existing scientific works and experimental researches. Principles of optic modelling of synovial fluid were examined.

References

  1. Бобков В. А. Показатели кислотно-основного состояния синовиальной жидкости у больных ревматоидным артритом в ранней стадии / В. А. Бобков, Т. Н. Браленкова, Р. С. Моисеенко // Тер. арх. — 2000. — Т. 72, № 12. — С. 35–38.
  2. Гнилорыбов А. М. Нейропептиды и нейрогенные механизмы артрита / А. М. Гнилорыбов // Укр. ревматол. журн. — 2004. — Т. 16, № 2. — С. 8–15.
  3. Гнилорыбов А. М. Роль олигомерного матриксного протеина хряща в диагностике поражения суставов / А.М. Гнилорыбов, Т. П. Хрещакова // Укр. ревматол. журн. — 2004. — Т. 17, № 3. — С. 8–11.
  4. Денисенко В. Г. Измерение морфологических форм поляризационных сингулярностей и их статистических весов в оптических векторных полях/ В. Г. Денисенко, Р. И. Егоров, М. С. Соскин // Письма в ЖЭТФ. — 2004. — Т. 80, № 1. — C. 21–24.
  5. Егоров Р. И. Топологический отклик неоднородных эллиптически поляризованных световых полей на управляемые анизотропные возмущения / Р. И. Егоров, В. Г. Денисенко, М. С. Соскин // Письма в ЖЭТФ. — 2005. — T. 81. — C. 464–467.
  6. Залесский В. Н. Потенциальная роль микрочастиц клеток крови и синовиальной жидкости в патогенезе ревматических заболеваний / В. Н. Залесский, О. Б. Дынник // Укр. ревматол. журн. — 2006. — Т. 26, № 4. — С. 32–39.
  7. Захарова М. М. Исследование синовиальной жидкости / М.М. Захарова // Ревматические болезни. — М.: Медицина, 1997. — С. 77–80.
  8. Клубова Г. Ф. Ревматоїдний артрит: стан системного та локального імунітету на фоні застосування глюкокортикос¬тероїдів і базисної терапії / Г. Ф. Клубова // Укр. ревматол. журн. — 2003. — Т. 11, № 1. — С. 45–50.
  9. Лазерна поляриметрична діагностика в біології та медицині / В. П. Пішак, О. Г. Ушенко, О. В. Ангельський, С.Б. Єрмоленко та ін.; під ред. В.П. Пішака та О. Г. Ушенка. — Чернівці: Медакадемія, 2000. — 305 с.
  10. Лисенко І. В. Діагностична цінність оксипроліну й арахідонової кислоти як біологічних маркерів деградації хрящової тканини / І.В. Лисенко // Укр. ревматол. журн. — 2006. — Т. 24, № 2. — С. 40–44.
  11. Лазерна поляризаційна морфологія біологічних тканин: статистичний і фрактальний підходи / О. Г. Ушенко, В. П. Пішак, О. В. Ангельський, Ю. О. Ушенко. — Чернівці: Колір-Друк, 2007. — 314 с.
  12. Порівняльний аналіз крові та синовіальної рідини при різних стадіях остеоартрозу / М. О. Корж, Ф. С. Леонтьєва, О. П. Вікторов, І. В. Лисенко // Укр. ревматол. журн. — 2005. — Т. 21, № 3. — С. 45–47.
  13. Рассеяние лазерного излучения мультифрактальными биоструктурами / О. В. Ангельский, А. Г. Ушенко, А. Д. Архелюк та ін. // Опт. и спектр. — 2000. — Т. 88, № 3. — С. 495–498.
  14. Синяченко О. В. Современные аспекты анализа синовиальной жидкости / О. В. Синяченко // Укр. ревматол. журн. — 2008. — Т. 2, № 32. — С. 30–39.
  15. Синяченко О. В. Исследование суставов / О. В. Синяченко, Г. А. Ігнатенко. — Донецьк : Донеччина, 1998. — 216 с.
  16. Тучин В. В. Исследование биотканей методами светорассеяния / В. В. Тучин // Успехи физ. наук. — 1997. — Т. 167. — С. 517–539.
  17. Ушенко А. Г. Лазерная диагностика биофракталов / А. Г. Ушенко // Квантовая электроника. — 1999. — Т. 29, № 3. — С. 1–7.
  18. Ушенко О. Г. Дослідження мікроструктури кісткової тканини у поляризованому лазерному світлі / О. Г. Ушенко, В. П. Пішак, О. В. Пішак // Медичні перспективи. — 2000. — Т. 5, № 4. — С. 3–7.
  19. Ушенко О. Г. Дослідження динаміки патологічних змін дисперсії та котрасту когерентних зображень кісткової тканини / О. Г. Ушенко, О. В. Пішак, В. П. Пішак // Укр. мед. альманах. — 2000. — Т. 3, № 4. — С. 170–173.
  20. Физико-химические свойства биологических жидкостей в ревматологии / В. Н. Казаков, О. В. Синяченко, Г. А. Игнатенко та ін. — Донецьк: Донеччина, 2003. — 279 с.
  21. Шевчук С. В. Ефективність місцевого застосування метиленового синього та унітіолу в лікуванні хворих на ревматоїдний артрит із синовітом колінного суглоба / С. В. Шевчук // Укр. ревматол. журн. — 2002. — Т. 9, № 3. — С. 41–44.
  22. Шишкин В. И. Зависимый от рН механизм трансформации энергии в клетках синовиальной жидкости при остеоартрозе коленного сустава и нормализующее влияние на него хон-дроитинсульфата / В. И. Шишкин, Г. В. Кудрявцева, А. Б. Рябков // Тер. арх. — 2005. — Т. 77, № 10. — С. 79–82.
  23. Apostol A. First- and second-order statistics of optical near fields / A. Apostol, A. Dogariu // Opt. Lett. — 2004. — Vol. 29. — P. 235–237.
  24. Angelsky O. V. Complex degree of mutual polarization of biological tissue coherent images for the diagnostics of their physiological state / O. V. Angelsky, A. G. Ushenko, Y. G. Ushenko // J Biomed Opt. — 2005. — Vol. 10, № 6. — P. 65.
  25. Angelsky O. V. Investigation of the correlation structure of biological tissue polarization images during the diagnostics of their oncological changes / O. V. Angelsky, A. G. Ushenko, Ye. G. Ushenko // Phys. Med. Biol. — 2005. — Vol. 50. — P. 4811–4822.
  26. A Monte Carlo model of light propagation in tissue / S. A. Prahl, M. Keijzer, S. L. Jacques, A. J. Welch // Proceedings of Dosimetry of Laser Radiation in Medicine and Biology. — 1989. — Vol. 5. — P. 102–111.
  27. Baleine E. Variable-coherence tomography for inverse scattering problems / E. Baleine, A. Dogariu // J. Opt. Soc. Am. A. — 2004. — Vol. 21, № 10. — P. 1917–1923.
  28. Berry M. V. Umbilic points on Gaussian random surfaces / M. V. Berry, J. H. Hannay // J. Phys. A: Math. Gen. — 1977. — Vol. 10. — P. 1809–1821.
  29. Bejia I. Search for crystals in synovial fluid / I. Bejia, M. Touzi, N. Bergaoui // Tunis Med. — 2006. — Vol. 84, № 2. — P. 69–73.
  30. Cheong W.-F. A Review of the Optical Properties of Biological Tissues / W.-F. Cheong, S.A. Prahl, A.J. Welch // J. of Quan. Elec. — 1990. — Vol. 26. — P. 166–2185.
  31. Claudia Mujat. Statistics of partially coherent beams: a numerical analysis / Mujat Claudia, Aristide Dogariu // J. Opt. Soc. Am. A. — 2004. — Vol. 21, № 6. — P. 1000–1003.
  32. Chou C. T. Failure to identify salmonella bacteria DNA by polymerase chain reaction in peripheral blood and synovial fluid cells in chinese patients with rheumatoid arthritis and ankylosing spondylitis / C. T. Chou, C. Y. Tsai, A. P. Huo // J. Clin. Rheumatol. — 2004. — Vol. 10, № 5. — P. 285–286.
  33. Cowin S. C. How is a tissue built? [Text] / S.C. Cowin // J. Biomed. Eng. — 2000. — Vol. 122. — P. 553–568.
  34. Correlation between different components of synovial fluid and pathogenesis of rheumatic diseases / C. Ciurtin, V. M. Cojocaru, I. M. Miron et al. // Rom. J. Intern. Med. — 2006. — Vol. 44, № 2. — P. 171–181.
  35. Coutlakis P. J. Another look at synovial fluid leukocytosis and infection / P. J. Coutlakis, W. N. Roberts, C. M. Wise // J. Clin. Rheumatol. — 2002. — Vol. 8, № 2. — P. 67–71.
  36. Dennis M. R. Polarization singularities in paraxial vector fields: morphology and statistics / M.R. Dennis // Opt. Commun. — 2002. — Vol. 213. — P. 201–221.
  37. Ellis J. Complex degree of mutual polarization / J. Ellis, A. Dogariu // Opt. Lett. — 2004. — Vol. 29. — P. 536–538.
  38. Fam H. Rheological properties of synovial fluids / H. Fam, J.T. Bryant, M. Kontopoulou // Biorheology. — 2007. — Vol. 44, № 2. — P. 59–74.
  39. Fukui N. Cell bioligy of osteoarthritis: the chondrocyte’s response to injury / N. Fukui, C. R. Purple, L. J. Sandell // Curr. Rheumatol. Rep. — 2001. — Vol. 3, № 6. — P. 496–505.
  40. Free-radical oxidation and superoxide dismutase activity in synovial fluid of patients with temporomandibular disorders / H. X. Cai, J. M. Luo, X. Long et al. // Orofac. Pain. — 2006. — Vol. 20, № 1. — P. 53–58.
  41. Freund Isaac Elliptic critical points in paraxialoptical fields / I. Freund, M. S. Soskin, A. I. Mokhun // Optics Communications. — 2002. — Vol. 207. — P. 223–253.
  42. Gori F. Matrix treatment for partially polarized, partially coherent beams / F. Gori // Opt. Lett. — 1998. — Vol. 23. — P. 241–243.
  43. Investigation of 2D Mueller matrix structure of biological tissues for pre-clinical diagnostics of their pathological states / O.V. Angelsky, Yu.Ya. Tomka, A.G. Ushenko et al. // J. Phys. D: Appl. Phys. — 2005. — Vol. 38. — P. 4227–4235.
  44. Increased chromogranin a levels indicate sympathetic hyperactivity in patients with rheumatoid arthritis and systemic lupus erythematosus / S. Capellino, T. Lowin, P. Angele, W. Falk // J. Rheumatol. — 2008. — Vol. 35, № 1. — P. 91–99.
  45. Interferometric measurement of the degree of polarization and control of the contrast of intensity fluctuations / J. Ellis, A. Dogariu, S. Ponomarenko, E. Wolf // Opt. Lett. — 2004. — Vol. 29. — P. 1536–1538.
  46. Korotkova O. Spectral degree of coherence of a random three-dimensional electromagnetic field / O. Korotkova, E. Wolf // J. Opt. Soc. Am. A. — 2004. — Vol. 21, № 10. — P. 2382–2385.
  47. Laser measurements of crystal optical properties of blood-formed elements / A.G. Ushenko, V.P. Pishak, S.B. Yermolenko et al. // Proc. SPIE. — 1997. — Vol. 3317. — P. 425–433.
  48. Mueller-matrix reconstruction of biological tissue architectonics / Yu. A. Ushenko, G. V. Sorochan, Yu.Y. Tomka, O.Y. Wanchulyak // Proc. SPIE. — 2006. — Vol. 6254. — P. 62541.
  49. Moon J. A. Image resolution by use of multiply scattered light / J. A. Moon, J. Reintjes // Opt. Lett. — 1994. — Vol. 19. — P. 521–523.
  50. Mujat M. Polarimetric and spectral changes in random electromagnetic fields / M. Mujat, A. Dogariu // Opt. Lett. — 2003. — Vol. 28. — P. 2153–2155.
  51. Mujat M. Correlation matrix of a completely polarized, statistically stationary electromagnetic field / M. Mujat, A. Dogariu, G.S. Agarwal // Opt. Lett. — 2004. — Vol. 29. — P. 1539–1541.
  52. Nearfield Polarization Effects on Light Propagation in Random Media / M. R. Ostermeyer, D. V. Stephens, L. Wang, S. L. Jacques // Trends in Optics and Photonics: Biomedical Optical Spectroscopy and Diagnostics. — 1996. — Vol. 3. — P. 20–26.
  53. Nye J. F. Dislocations in wave trains / J. F. Nye, M. Berry // Proc. R. Soc. Lond. — 1974. — Vol. A 336. — P. 165–190.
  54. Polarization singularities from unfolding an optical vortex through a birefringent crystal / F. Flossmann, U. T. Schwarz, M. Maier, M.R. Dennis // Phys. Rev. Lett. — 2005. — Vol. 95. — P. 253.
  55. Polarizing-correlative processing of images of statistic objects in visualization and topology reconstruction of their phase heterogeneity / O. V. Angelsky, A. G. Ushenko, V. P. Pishak et al. // Proc. SPIE. — 1999. — Vol. 4016. — P. 419–424.
  56. Polarization-correlation investigations of biotissue multifractal structures and their pathological changes diagnostics / O. Angelsky, D. Burkovets, V. Pishak et al. // Laser Physics. — 2000. — Vol. 10, № 5. — P. 1136–1142.
  57. Polarization-based visualization of multifractal structures for the diagnostics of pathological changes in biological tissues / O. V. Angel’skiy, A. G. Ushenko, S. B. Ermolenko et al. // Optics and Spectroscopy. — 2000. — Vol. 89, № 5. — P. 799–804.
  58. Polarization-correlation investigation of biotissue multifractal structure and diagnostics of its pathological change / O. V. Angelsky, V. P. Pishak, A. G. Ushenko et al. // Proc. SPIE. — 2001. — Vol. 4242. — P. 201–209.
  59. Seteikin A. Yu. Monte Carlo Analysis of the Propagation of Laser Radiation in Multilayer Biomaterials / A. Yu. Seteikin // Russian Physics J. — 2005. — Vol. 48, № 3. — P. 53–57.
  60. Soskin М. Topological networks of paraxial ellipse speckle-fields / М. Soskin, V. Denisenko, R. Egorov // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. — 2004. — Vol. 6. — P. 281–287.
  61. Soskin M. S. Optical polarization singularities and elliptic stationary points / M. S. Soskin, V. Denisenko, I. Freund // Opt. Lett. — 2003. — Vol. 28. — P. 1475–1477.
  62. Soskin M. S. Space-time topological dynamics of singularities and optical diabolos in developing generic light fields / M. S. Soskin, V. I. Vasil’ev // Proc. SPIE. — 2007. — Vol. 6729. — P. 672.
  63. Soskin M. S. Singular elliptic light fields: genesis of topology and morphology / M. S. Soskin, V. G. Denisenko, R. I. Egorov // Proc. SPIE. — 2006. — Vol. 6254. — P. 625404.
  64. Stokes parameters in the unfolding of an optical vortex through a birefringent crystal / F. Flossmann, U. T. Schwarz, M. Maier, M. R. Dennis // Opt. Express. — 2006. — Vol. 14. — P. 11402–11411.
  65. Synovial fluid levels of anti-cyclic citrullinated peptide antibodies and IgA rheumatoid factor in rheumatoid arthritis, psoriatic arthritis, and osteoarthritis / D. Caspi, M. Anouk, I. Golan et al. // Arthr. Rheum. — 2006. — Vol. 55, № 1. — P. 53 56.
  66. Two-dimensional birefringence imaging in biological tissue by polarization-sensitive optical coherence tomography / J. F. de Boer, T. E. Milner, M. J. C. van Gemert, J. S. Nelson // Opt. Lett. — 1997. — Vol. 22. — P. 934–936.
  67. Tervo J. Degree of coherence for electromagnetic fields / J. Tervo, T. Setala, A. Friberg // Opt. Express. — 2003. — Vol. 11. — P. 1137–1143.
  68. Ushenko A. G. Polarization structure of scattering laser fields / A. G. Ushenko // Optical Engineering. — 1995. — Vol. 34, № 4. — P. 1088–1093.
  69. Ushenko Ye. G. Complex Degree of Mutual Polarization of Biotissue’s Speckle-Images / Ye.G. Ushenko // Ukr. J. Phys Opt. — 2005. — Vol. 6, № 3. — P. 104–113.
  70. Ushenko A. G. The Vector Structure of Laser Biospeckle Fields and Polarization Diagnostics of Collagen Skin Structures / A. G. Ushenko // Laser Physics. — 2000. — Vol. 10, № 5. — P. 1143–1149.
  71. Ushenko Yu. A. Statistical structure of polarization-inhomogeneous images of biotissues with different morphological structures / Yu. A. Ushenko // Ukr. J. Phys. Opt. — 2005. — Vol. 6, № 2. — P. 63–70.
  72. Ushenko Ye. G. Complex degree of mutual polarization for biological tissue coherent images / Ye. G. Ushenko, Yu. Y. Tomka // Proc. SPIE. — 2006. — Vol. 6254. — P. 62541.
  73. Wolf E. Unified theory of coherence and polarization of random electromagnetic beams / E. Wolf // Phys. Lett. A. — 2003. — Vol. 312. — P. 263–267.
  74. Wolf E. Significance and measurability of the phase of a spatially coherent optical field / E. Wolf // Opt. Lett. — 2003. — Vol. 28. — P. 5–6.
  75. Wolf E. Correlation-induced changes in the degree of polarization, the degree of coherence, and the spectrum of random electromagnetic beams on propagation / E. Wolf // Opt. Lett. — 2003. — Vol.28. — P. 1078–1080.

Downloads

How to Cite

Vasiuk, V., Kvasniuk, D., & Ushenko, Y. (2010). Methods of laser polarometry for investigation of synovial fluid. ORTHOPAEDICS TRAUMATOLOGY and PROSTHETICS, (4), 32–37. https://doi.org/10.15674/0030-59872010432-37

Issue

No. 4 (2010)

Section

ORIGINAL ARTICLES

License

Copyright (c) 2014 Volodymyr Vasyuk, Dmytro Kvasniuk, Yuriy Ushenko

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

The authors retain the right of authorship of their manuscript and pass the journal the right of the first publication of this article, which automatically become available from the date of publication under the terms of Creative Commons Attribution License, which allows others to freely distribute the published manuscript with mandatory linking to authors of the original research and the first publication of this one in this journal.

Authors have the right to enter into a separate supplemental agreement on the additional non-exclusive distribution of manuscript in the form in which it was published by the journal (i.e. to put work in electronic storage of an institution or publish as a part of the book) while maintaining the reference to the first publication of the manuscript in this journal.

The editorial policy of the journal allows authors and encourages manuscript accommodation online (i.e. in storage of an institution or on the personal websites) as before submission of the manuscript to the editorial office, and during its editorial processing because it contributes to productive scientific discussion and positively affects the efficiency and dynamics of the published manuscript citation (see The Effect of Open Access).