Инновационные подходы к диагностике и лечению в урологии и андрологииНИР

Innovative approaches to diagnostics and treatment in urology and andrology

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0708 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Инновационные подходы к диагностике и лечению в урологии и андрологии
Результаты этапа: В ходе выполнения НИР получены следующие научные результаты: 1). Измерен ex vivo 48 конкрементов различного состава с помощью спектроскопии диффузного отражения, флуоресцентной и ИК спектроскопии. 2). Построен классификатор, различающий по спектрам диффузного отражения и спектрам флуоресценции уратные камни, оксалатные камни и гидроксиапатиты. Полученные результаты предназначены для применения в разработке методов определения плотности и типа конкрементов во время лазерной литотрипсии. Для достижения цели исследования необходимо набрать большую статистику по конкрементам. В ходе исследования были использованы следующие лабораторно-инструментальные и клинические методы: спектроскопия оптического поглощения, стационарная флуоресцентная спектроскопия, субпикосекундная флуоресцентная спектроскопия. В ходе выполнения НИР получены следующие научные результаты: 1. Определены основные хромофоры плазмы крови в области 400 нм – билирубин и гликированный и окисленный альбумин. 2. Вклад билирубина в стационарный флуоресцентный сигнал плазмы крови может составлять 30 % при возбуждении в области 400 нм. 3. Субпикосекундный флуоресцентный сигнал плазмы крови полностью определяется вкладом билирубина, связанного с альбумином. 4. Условия хранения плазмы крови влияют на ее флуоресцентные свойства. Полученные результаты предназначены для применения в разработке методов диагностики рака предстательной железы с помощью флуоресцентной спектроскопии плазмы крови. Для достижения цели исследования необходимо набрать статистику по образцам плазмы крови.
2 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Инновационные подходы к диагностике и лечению в урологии и андрологии
Результаты этапа: В 2024 году в отделе урологии и андрологии проводились работы, посвященные изучению возможностей оптической спектроскопии в диагностике различных урологических заболеваний. Оптическая спектроскопия, один из перспективных методов диагностики нарушений в организме и прогнозирования течения многих болезней. Метод флуоресцентной спектроскопии применяется для многокомпонентного анализа веществ, в том числе биотканей. В недавнем исследовании было показано, что с помощью флуоресцентной спектроскопии возможно с высокой точностью отличить камни, содержащие кальций, от камней, в составе которых кальция нет, [6]. Возможности спектрального анализа диффузно рассеянного камнем света могут давать информацию о свойствах рассеяния, которые связаны с оптическими неоднородностями внутри камня, а также с наличием в нем различных хромофоров. Оптическая спектроскопия без меток - мощный диагностический метод для анализа биологических образцов без использования реагентов и сложной предварительной обработки материала. Примерами такого анализа являются определение границ опухоли для навигации по хирургическому полю [1], которое требует классификации нормальных и раковых тканей, определения клеток в культуре клеток [2,3] или в образцах биопсии [4-6], а также диагностика заболеваний на основе спектроскопии биологических жидкостей – слюны [7-9], пота [10,11], спинномозговой жидкости [12,13] и плазмы и сыворотки крови [14–31]. Плазма и сыворотка крови являются основными источниками биохимических данных о человеческом организме благодаря их доступности и информативности. Оптическая спектроскопия сыворотки крови привлекает исследователей как потенциальная технология скрининга в онкологии, сахарном диабете и нейродегенерации. Ключевая идея заключается в поиске спектральных характеристик, позволяющих различать образцы из контрольной группы и пациентов с определенными нарушениями. Для этой цели наиболее популярными методами являются автофлуоресценция плазмы и сыворотки крови, а также Рамановская спектроскопия и ИК-Фурье спектроскопия (FTIR), поскольку они обеспечивают молекулярную специфичность и позволяют проводить высокопроизводительный анализ. В 2024 году работы велись по двух направлениям: По разработке методик определения типа ткани перед оптоволокном и относительных концентраций в составе конкремента и по измерению флуоресценции образцов сыворотки крови пациентов с диагнозом Рак предстательной железы. По первому направлению объектом исследования является тип конкрементов. Целью данного направления является разработка методик определения типа ткани перед оптоволокном и относительных концентраций в составе конкремента, которые можно будет использовать во время процедуры лазерной литотрипсии. В ходе исследования были использованы следующие лабораторно-инструментальные и клинические методы: спектроскопия диффузного отражения, флуоресцентная спектроскопия, ИК-спектроскопия, МСКТ, ДЭКТ. Целью данной работы является разработка методик определения типа ткани перед оптоволокном и относительных концентраций в составе конкремента, которые можно будет использовать во время процедуры лазерной литотрипсии. Для достижения цели работы были поставлены следующие задачи: 1) Провести измерения конкрементов ex vivo с помощью различных методов спектроскопии (спектроскопия диффузного отражения, трехмерные матрицы возбуждения-эмиссии), совмещенных с волоконным зондом. 2) Построить регрессор для определения относительных концентраций веществ в конкрементах, оценить его точность. 3) Построить регрессор для определения плотности конкрементов по спектрам диффузного отражения и трехмерным матрицам возбуждения-эмиссии, оценить его точность 4) Провести обзор литературы по методам машинного обучения для построения алгоритма распознавания мягкой и твердой ткани перед волокном in vivo. 5) Исследовать возможность создания бинарного классификатора изображений и спектров диффузного отражения, определяющего тип ткани (камень или мягкая ткань) и оценить его точность. По второму направлению объектом исследования является плазма крови. Целью работы по данному направлению, является исследование механизма образования флуоресцентного сигнала плазмы крови в видимом спектральном диапазоне, в том числе, проверка возможности обнаружения в данной спектральной области селективно возбуждаемого флуорофора. Кроме того, исследование влияние условий и времени хранения плазмы крови на ее оптические свойства. Для достижения цели работы были поставлены следующие задачи: 1) Определение основных хромофоров и флуорофоров плазмы крови при возбуждении в области 400 нм. 2) Исследование формирования стационарного флуоресцентного сигнала плазмы крови в видимой области, а также флуоресцентного сигнала на субпикосекундном временном масштабе. 3) Изучить влияние хранения образцов плазмы крови при температуре +4°C на их флуоресцентные свойства. 4) Исследовать влияние хранения образцов плазмы крови при температуре -20°C на их флуоресцентный сигнал и сигнал комбинационного рассеяния. В ходе выполнения НИР получены следующие научные результаты: По изучению спектроскопии при МКБ: 1) Измерено ex vivo 118 конкрементов различного состава с помощью спектроскопии диффузного отражения, флуоресцентной спектроскопии и ИК-фурье спектроскопии; 2) Построен регрессор, определяющий относительную концентрацию оксалатов, уратов и гидроксиапатитов в камне, а также его плотность по спектрам диффузного отражения и матрицы возбуждения-эмиссии флуоресценции; 3) Дополнительно исследованы с помощью МСКТ и ДЭКТ 27 конкрементов, линейные размеры которых больше 5 мм; 4) Построена регрессионная модель, которая предсказывает плотность конкрементов с точностью 350 Hu; 5) Проведен обзор литературы по методам машинного обучения; 6) Построена модель для распознавания мягкой и твердой ткани по видео с 8 операций. По изучению спектроскопии при раке простаты: 1) Определены основные хромофоры плазмы крови в области 400 нм – билирубин и гликированный и окисленный альбумин. 2) Вклад билирубина в стационарный флуоресцентный сигнал плазмы крови может составлять 30 % при возбуждении в области 400 нм. 3) Субпикосекундный флуоресцентный сигнал плазмы крови полностью определяется вкладом билирубина, связанного с альбумином. 4) Условия хранения плазмы крови влияют на ее флуоресцентные свойства. 5) Полученные результаты предназначены для применения в разработке методов диагностики рака предстательной железы с помощью флуоресцентной спектроскопии плазмы крови. 6) Для достижения цели исследования необходимо набрать статистику по образцам плазмы крови. При выполнении поставленных задач был измерен ex vivo 48 конкрементов различного состава с помощью спектроскопии диффузного отражения, флуоресцентной и ИК спектроскопии; построен классификатор, определяющий вид конкремента по измеренным спектрам, f1 score составил 92%. Поставленные задачи второго этапа полностью выполнены, цель исследования достигнута. Результаты работы соответствуют плану-графику и техническому заданию, надлежащим образом оформлены. Работа выполнена в установленный срок и в полном объеме. Разработанные методы определения типа конкрементов будут улучшаться благодаря увеличению статистики (для спектроскопии диффузного отражения и флуоресцентной спектроскопии). Выполнение данных задач планируются на следующих этапах НИР. В данной работе был исследован механизм формирования стационарного и время-разрешенного флуоресцентного сигнала плазмы крови в видимой области (λ_возб=400 нм, λ_эм=480-580 нм). В первую очередь, были установлены потенциальные хромофоры и флуорофоры плазмы крови в указанной части видимого диапазона. Было показано, что билирубин, связанный с альбумином, играет важную роль в формировании сигнала флуоресценции плазмы крови в видимом диапазоне, особенно на субпикосекундном масштабе. Можно сформулировать главные выводы данной работы: Были определены основные хромофоры плазмы крови в области 400 нм – билирубин и гликированный и окисленный альбумин. Показано, что вклад билирубина в стационарный флуоресцентный сигнал плазмы крови может составлять 30 % при возбуждении в области 400 нм. Показано, что субпикосекундный флуоресцентный сигнал плазмы крови полностью определяется вкладом билирубина, связанного с альбумином. Исследовано влияние хранения образцов плазмы крови при температуре +4 °C в течение нескольких суток на их флуоресцентные свойства. Рассмотрены оптические свойства, стационарный и время-разрешенный флуоресцентный сигнал, а также сигнал комбинационного рассеяния, сыворотки крови до и после хранения при температуре -20°C в течение суток. Поставленные задачи полностью выполнены, цель исследования достигнута. Результаты работы соответствуют плану-графику и техническому заданию, надлежащим образом оформлены. Работа выполнена в установленный срок и в полном объеме. На следующих этапах НИР планируется проверить возможности применения методов флуоресцентной спектроскопии плазмы крови для диагностики рака предстательной железы.
3 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Инновационные подходы к диагностике и лечению в урологии и андрологии
Результаты этапа:
4 1 января 2026 г.-31 декабря 2026 г. Инновационные подходы к диагностике и лечению в урологии и андрологии
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".

Прикрепленные файлы

№ Имя Описание Имя файла Размер Добавлен