Клинико-экспериментальное обоснование многопараметрической оптической биопсии органов гепатопанкреатодуоденальной зоны при малоинвазивных хирургических операциях

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 18-15-00201

НазваниеКлинико-экспериментальное обоснование многопараметрической оптической биопсии органов гепатопанкреатодуоденальной зоны при малоинвазивных хирургических операциях

Руководитель Дунаев Андрей Валерьевич, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева" , Орловская обл

Конкурс №28 - Конкурс 2018 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-602 - Физические методы медицинской диагностики. Томография

Ключевые слова неинвазивная диагностика, биомедицинская инженерия, биофотоника, гиперспектральная визуализация, флуоресцентная спектроскопия, спектроскопия диффузного отражения, спекл-визуализация, тканевой метаболизм, перфузия, биоткань, слизистая оболочка, брюшная полость, малоинвазивная хирургия

Код ГРНТИ76.13.15

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Острый деструктивный панкреатит (ОДП) является одной из важнейших проблем неотложной хирургии органов брюшной полости. Это обусловлено, прежде всего, неуклонным ростом заболеваемости, увеличением частоты осложнений и высокой летальностью. При ОДП летальность составляет 20-45% без дифференциации клинических форм, достигая при инфицированном панкреонекрозе 85%, а при фульминантном течении заболевания – 100%. На сегодняшний день клиника не располагает четкими критериями и методами дифференциального диагноза клинико-морфологических форм ОДП и его постнекротических осложнений. Ни один из существующих сегодня методов диагностики сам по себе, не может быть признан абсолютно точным для раннего распознавания панкреонекроза и его осложнений. Врачу приходится использовать комплексный подход в диагностике данного заболевания с учетом клинических и лабораторных данных, ультразвуковой томографии, лапароскопии, компьютерной томографии и других рентгенологических методов исследования, магнитно-резонансной томографии. Существует постоянная потребность в улучшении диагностической точности процедур. В этой связи разработка новых методов диагностики в данной области весьма актуальна. Методы биофотоники уже в течение многих лет являются одними из самых эффективных методов скрининга, диагностики и лечения во многих медицинских приложениях. Предлагаемый проект направлен на разработку новой интегрированной лазерной диагностической системы для выявления патологических процессов в биотканях органов брюшной полости человека. Основной научной проблемой исследования является экспресс-распознавание жизнеспособности областей биологической ткани (здоровая ткань, некроз, воспаление, раковая ткань) при малоинвазивных хирургических операциях с применением гиперспектральных оптических измерений с достаточными для практической поддержки принятия решения врачом-хирургом уровнями чувствительности и специфичности. Конечная цель научной работы заключается в передаче знаний и опыта лечебным учреждениям и промышленным партнерам (ООО «БИОФОТОНИКА», ООО НПП «ЛАЗМА», ООО «НПП «АСТРОН ЭЛЕКТРОНИКА»). Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева входит в число опорных вузов России. С 2017 г. в университете реализуется стратегический проект «Национальный научно-технологический центр биомедицинской фотоники» и предлагаемая тематика исследований является его логическим продолжением.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Тараканчикова Я.В., Стельмащук О.А., Серёгина Е.С., Пьявченко Г.А., Жеребцов Е.А., Дунаев А.В., Попов А.П., Меглинский И.В. Allocation of rhodamine-loaded nanocapsules from blood circulatory system to adjacent tissues assessed in vivo by fluorescence spectroscopy Laser Physics Letters, 15, 105601 (год публикации - 2018)
10.1088/1612-202X/aad857/

2. Жеребцов Е.А. , Дрёмин В.В., Жеребцова А.И., Потапова Е.В., Дунаев А.В. Флуоресцентная диагностика митохондриальной функции в эпителиальных тканях in vivo: монография Орел: ОГУ имени И.С. Тургенева, 107 с. (год публикации - 2018)

3. Кандурова К.Ю., Дремин В.В., Жеребцов Е.А., Потапова Е.В., Дунаев А.В., Мамошин А.В., Альянов А.Л., Мурадян В.Ф. Application of the fluorescence spectroscopy for the analysis of the state of abdominal cavity organs tissues in mini-invasive surgery Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, 10685,106854P (год публикации - 2018)
10.1117/12.2290037

4. Кандурова К.Ю., Дрёмин В.В., Жеребцов Е.А., Потапова Е.В., Филина М.А., Дунаев А.В., Мамошин А.В., Альянов А.Л., Мурадян В.Ф. Optical diagnostics of bile duct tissues state with tumor compression Proceedings of SPIE Saratov Fall Meeting 2018: Optical and Nano-Technologies for Biology and Medicine (год публикации - 2019)

5. Серёгина Е.С., Мезенцев М.А., Пьявченко Г.А., Дрёмин В.В., Козлов И.О., Сдобнов А.Ю., Стельмащук О.А., Мамошин А.В., Дунаев А.В. Laser Speckle Contrast Imaging of Abdominal Organs in Mouse Model Proceedings of SPIE Saratov Fall Meeting 2018: Optical and Nano-Technologies for Biology and Medicine (год публикации - 2019)

6. Серёгина Е.С., Стельмащук О.А., Пьявченко Г.А., Алексеев А. Г., Воробьев Е.В., Кузнецова Е.А., Жеребцов Е.А., Дунаев А.В. Оценка влияния янтарной кислоты и соединений цинка на параметры метаболизма головного мозга крыс методом флуоресцентной спектроскопии Технологии живых систем, 15(5), 37-46 (год публикации - 2018)

7. Кандурова К.Ю., Филина М.А., Дрёмин В.В., Жеребцов Е.А., Потапова Е.В., Альянов А.Л., Мамошин А.В., Дунаев А.В. Оптоволоконная система для интераоперационного исследования состояния органов брюшной полости при миниинвазивных хирургических вмешательствах Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии. Труды XIII Международной научной конференции с научной молодежной школой имени И.Н. Спиридонова. В 2-х книгах., 1, 58-62 (год публикации - 2018)

8. Мамошин А.В., Иванов Ю.В., Борсуков А.В., Альянов А.Л. Антеградные миниинвазивные вмешательства в хирургии синдрома механической желтухи Сборник тезисов «Инновационные технологии и мультидисциплинарные подходы в диагностике и лечении социально значимых заболеваний», 19-20 (год публикации - 2018)

9. Дрёмин В.В., Жеребцов E.A., Потапова E.В., Кандурова K.Ю., Мамошин A.В., Альянов A.Л., Дунаев A.В. Optical biopsy of abdominal tissues in mini-invasive surgery International Conference on Laser Applications in Life Sciences (LALS). Track C: Treatment (год публикации - 2018)

10. Мамошин A.В., Альянов A.Л., Кандурова K.Ю., Борсуков A.В., Иванов Ю.В., Мурадян В.Ф. The effectiveness of interventional procedures in patients with tumor lesion of bile ducts International Conference on Laser Applications in Life Sciences (LALS). Track C: Treatment, 32-33 (год публикации - 2018)

11. Кандурова К.Ю., Потапова Е.В., Дунаев А.В. Флуоресцентная диагностика состояния тканей общего желчного протока при механической желтухе Биотехнические, медицинские, экологические системы и робототехнические комплексы – Биомедсистемы-2018: сб. тр. XXXI Всерос. науч.-техн. конф. студ., мол. ученых и спец., 135-138 (год публикации - 2018)

12. Кандурова K.Ю., Дрёмин В.В., Жеребцов E.A., Потапова E.В., Дунаев A.В., Мамошин A.В., Альянов A.Л., Мурадян В.Ф. Optical diagnostics of bile duct tissues state with tumor compression Saratov Fall Meeting 2018 Symposium: Optics & Biophotonics 2018 (год публикации - 2018)

13. Серёгина E.С., Дрёмин В.В., Сдобнов A.Ю., Козлов И.O., Мезенцев M.A., Мамошин A.В., Альянов A.Л., Дунаев A.В. Laser Speckle Contrast Imaging of Abdominal Organs in Rat Model Saratov Fall Meeting 2018 Symposium: Optics & Biophotonics 2018 (год публикации - 2018)

14. Мамошин А.В., Иванов Ю.В., Альянов А.Л., Мурадян В.Ф., Сумин Д.С. Антеградные вмешательства при механической желтухе, обусловленной сочетанием нескольких этиологических факторов Анналы хирургической гепатологии, 23(3), 69-72 (год публикации - 2018)
10.16931/1995-5464.2018369-72

15. Мезенцев М.А., Потапова Е.В., Шуплецов В.В., Мизева И.А. Influence of local pressure on the oscillations of cutaneous blood flow Saratov Fall Meeting 2018 Symposium: Optics & Biophotonics 2018 (год публикации - 2018)

16. Мизева И.А., Дремин В.А., Потапова Е.В., Жеребцов Е.А., Козлов И.О., Дунаев А.В. Wavelet Analysis of the Temporal Dynamics of the Laser Speckle Contrast in Human Skin IEEE Transactions on Biomedical Engineering (год публикации - 2019)
10.1109/TBME.2019.2950323

17. Мизева И.А., Потапова Е.В., Дремин В.В., Жеребцов Е.А., Мезенцев М.А., Шулепцев В.В., Дунаев А.В. Optical probe pressure effects on cutaneous blood flow Clinical Hemorheology and Microcirculation, 72(3), 259-267 (год публикации - 2019)
10.3233/CH-180459

18. Кандурова К.Ю., Дрёмин В.В., Жеребцов Е.А., Потапова Е.В., Альянов А.Л.,Мамошин А.М., Иванов Ю.В., Борсуков А.В., Дунаев А.В. Fiber-Optic System for Intraoperative Study of Abdominal Organs during Minimally Invasive Surgical Interventions Applied Sciences, 9(2), 217 (год публикации - 2019)
10.3390/app9020217

19. Дрёмин В.В., Козлов И.О.,Волков М.В., Маргарянц Н.Б., Потемкин А.В., Жеребцов Е.А., Дунаев А.В., Гуров И.П. Dynamic evaluation of blood flow microcirculation by combined use of the laser Doppler flowmetry and high-speed videocapillaroscopy methods Journal of Biophotonics, 12(6), e201800317 (год публикации - 2019)
10.1002/jbio.201800317

20. Дрёмин В.В., Потапова Е.В., Жеребцов Е.А., Козлов И.О., Серёгина Е.С., Кандурова К.Ю., Алексеев А.Г., Пьявченко Г.А., Кузнецов С.Л., Мамошин А.В., Дунаев А.В. Optical fine-needle aspiration biopsy in a rat model Proceedings of SPIE Volume 10877, Dynamics and Fluctuations in Biomedical Photonics XVI, 10877, 108770K (год публикации - 2019)
10.1117/12.2509255

21. Шуплецов В.В., Кандурова К.Ю.,Серёгина Е.С., Пьявченко Г.А., Дрёмин В.В., Мамошин А.В., Дунаев А.В. Complex measurements of fluorescence and speckle contrast in laboratory mice during pancreas ischemia modeling Proceedings of SPIE Volume 11140, Biomedical Imaging and Sensing Conference, 1114001-212 (год публикации - 2019)

22. Кандурова К.Ю., Потапова Е.В., Шуплецов В.В., Козлов И.О., Серёгина Е.С., Дрёмин В.В., Жеребцов Е.А., Алексеев А.Г., Мамошин А.В., Дунаев А.В. Optical fine-needle biopsy approach for intraoperative multimodal diagnostics in minimally invasive abdominal surgery Proceedings of SPIE Volume 11079, Medical Laser Applications and Laser-Tissue Interactions IX, 11079, 110791C (год публикации - 2019)
10.1117/12.2526747

23. Борсуков А.В., Мамошин А.В., Сумин Д.С. Перкутанные малоинвазивные вмешательства в хирургии синдрома механической желтухи Лучевая диагностика и терапия, 1S, 125 (год публикации - 2019)

24. Мамошин А.В., Альянов А.Л., Борсуков А.В., Мурадян В.Ф., Аболмасов А.В. Возможности интервенционных технологий при механической желтухе доброкачественного генеза Альманах Института хирургии им. А.В. Вишневского, 1, 353-354 (год публикации - 2019)

25. Дремин В.В., Потапова Е.В., Жеребцов Е.А., Кандурова К.Ю., Шуплецов В.В., Мурадян В.Ф., Мамошин А.В., Дунаев А.В. Optical fine-needle aspiration biopsy for mini-invasive surgery Proceedings of VII International Symposium "TOPICAL PROBLEMS OF BIOPHOTONICS 2019", 246-247 (год публикации - 2019)

26. Серёгина Е.С., Кандурова К.Ю., Ставцев Д.Д., Шуплецов В.В., Мезенцев М.А., Козлов И.О., Дремин В.В., Потапова Е.В., Жеребцов Е.А., Мамошин А.В., Дунаев А.В. Laparoscopic laser speckle contrast imaging for real-time mini-invasive surgery: animal studies Proceedings of VII International Symposium "TOPICAL PROBLEMS OF BIOPHOTONICS 2019", 223-224 (год публикации - 2019)

27. Кандурова К.Ю., Шуплецов В.В., Потапова Е.В. Верификация канала флуоресцентной спектроскопии с применением митохондриального ингибитора Биотехнические, медицинские и экологические системы, измерительные устройства и робототехнические комплексы – Биомедсистемы-2019, сборник трудов XXXII Всерос. науч.-техн. конф. студ., мол. ученых и спец., 4-6 декабря 2019 г., 143-145 (год публикации - 2019)

28. Кандурова К.Ю., Шуплецов В.В. Использование спектроскопических методов в диагностике новообразований печени XVII Всероссийский молодежный Самарский конкурс-конференция научных работ по оптике и лазерной физике: сборник трудов конференции, (Самара, 12–16 ноября 2019 г.), 286-293 (год публикации - 2019)

29. Мамошин А.В. Миниинвазивные хирургические вмешательства в диагностике и лечении острого деструктивного панкреатита Вестник новых медицинских технологий, 26(1), 42–52 (год публикации - 2019)
10.24411/1609-2163-2019-16345

30. Кандурова К.Ю., Серёгина Е.С., Жеребцов Е.А., Потапова Е.В., Дрёмин В.В., Винокуров А.Ю., Мамошин А.В., Борсуков А.В., Мурадян В.Ф., Дунаев А.В. Verification of fine needle optical probe sensitivity to changes in NADH and FAD fluorescence Saratov Fall Meeting 2019, Optical Technologies in Biophysics & Medicine XXI (год публикации - 2019)

31. Мизева И., Потапова Е., Козлов И., Дремин В., Дунаев А., Красников Г. Heterogeneity of cutaneous blood flow respiratory-related oscillations quantified via LSCI wavelet decomposition Proceedings of 11th Conference of the European Study Group on Cardiovascular Oscillations (ESGCO) (год публикации - 2020)
10.1109/ESGCO49734.2020.9158161

32. Дрёмин В., Потапова Е., Жеребцов Е., Кандурова К., Шуплецов В., Алексеев А., Мамошин А., Дунаев А. Optical percutaneous needle biopsy of the liver: a pilot animal and clinical study Scientific Reports, V. 10, № 1, 14200 (год публикации - 2020)
10.1038/s41598-020-71089-5

33. Потапова Е.В., Серёгина Е.С., Дрёмин В.В., Ставцев Д.Д., Козлов И.О., Жеребцов Е.А., Мамошин А.В., Иванов Ю.В., Дунаев А.В. Laser speckle contrast imaging of blood microcirculation in pancreatic tissues during laparoscopic interventions Quantum Electronics, V. 50, № 1, pp. 33-40 (год публикации - 2020)
10.1070/QEL17207

34. Кандурова К.Ю, Потапова Е.В., Жеребцов Е.А., Дрёмин В.В., Серёгина Е.С., Винокуров А.Ю., Мамошин А.В., Борсуков А.В., Иванов Ю.В., Дунаев А.В. Testing a Fine-Needle Optical Probe for Recording Changes in the Fluorescence of Coenzymes of Cellular Respiration Optics and Spectroscopy, V. 128, № 6, pp. 742–751 (год публикации - 2020)
10.1134/S0030400X20060089

35. Жеребцов Е.А., Зайнулина М., Кандурова К.Ю., Потапова Е.В., Дремин В.В., Мамошин А.В., Соколовский С.Г., Дунаев А.В., Рафаилов Э. У. Machine Learning Aided Photonic Diagnostic System for Minimally Invasive Optically Guided Surgery in the Hepatoduodenal Area Diagnostics, V. 10, № 11, 873 (год публикации - 2020)
10.3390/diagnostics1011087

36. Потапова Е.В., Кандурова К.Ю., Шуплецов В.В., Серёгина Е.С., Дремин В.В., Жеребцов Е.А., Алексеев А.Г., Мамошин А.В., Иванов Ю.В., Панченков Д.Н., Дунаев А.В. Optical fine needle biopsy in hepatocellular carcinoma mouse model Proceedings of SPIE Volume 11363, Tissue Optics and Photonics, V. 113630, 113630V (год публикации - 2020)
10.1117/12.2555154

37. Дремин В.В., Потапова Е.В., Мамошин А.В, Дунаев А.В., Рафаилов Е.У. Monitoring oxidative metabolism while modeling pancreatic ischemia in mice using a multimodal spectroscopy technique Laser Physics Letters, V. 17, № 11, 115605 (год публикации - 2020)
10.1088/1612-202X/abbefa

38. Потапова Е.В., Серёгина Е.С., Дрёмин В.В., Ставцев Д.Д., Козлов И.О., Жеребцов Е.А., Мамошин А.В., Иванов Ю.В., Дунаев А.В Лазерная спекл-контрастная визуализация микроциркуляции крови в тканях поджелудочной железы при лапароскопических вмешательствах Квантовая электроника, Т. 50, № 1, с. 33-40 (год публикации - 2020)

39. Кандурова К.Ю, Потапова Е.В., Жеребцов Е.А., Дрёмин В.В., Серёгина Е.С., Винокуров А.Ю., Мамошин А.В., Борсуков А.В., Иванов Ю.В., Апробация тонкоигольного оптического зонда для регистрации изменений флуоресценции коферментов клеточного дыхания Оптика и спектроскопия, Т. 128, № 6, с. 736-745 (год публикации - 2020)
10.21883/OS.2020.06.49405.32-20

40. Мамошин А.В., Борсуков А.В., Иванов Ю.В. Диагностические возможности методов исследования при остром деструктивном панкреатите Медицинский алфавит, № 17, с. 26-30 (год публикации - 2020)
10.33667/2078-5631-2020-17-26-30

41. Кандурова К.Ю., Потапова Е.В., Шуплецов В.В., Серёгина Е.С., Дрёмин В.В., Жеребцов Е.А., Алексеев А.Г., Мамошин А.В., Дунаев А.В. Исследование перевитой гепатоцеллюлярной карциномы мышей методами флуоресцентной и диффузно-отражательной спектроскопии Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии. Труды XIV Международной научной конференции ФРЭМЭ’2020, Т. 1, с. 77-81 (год публикации - 2020)

42. Кандурова К.Ю., Шуплецов В.В., Потапова Е.В., Дрёмин В.В. Применение флуоресцентно-отражательной спектроскопии для задач диагностики злокачественных новообразований печени Сборник трудов XXIX Международной научно-технической конференции: Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации, с. 186–187 (год публикации - 2020)

43. Дремин В.В., Потапова Е.В., Жеребцов Е.А., Кандурова К.Ю., Шуплецов В.В., Алексеев А.Г., Мамошин А.В., Дунаев А.В. Protocol for optical percutaneous needle biopsy of the liver Protocol Exchange, pp. 1-7 (год публикации - 2020)
10.21203/rs.3.pex-1126/v1

44. Кандурова К.Ю., Шуплецов В.В., Потапова Е.В. Многопараметрическая оптическая биопсия новообразований печени с использованием тонкоигольного оптического зонда диафаноскопии Сборник научных трудов I международной научно-практической конференции, Карачев, С. 32-34 (год публикации - 2020)

45. Серёгина Е.С., Ставцев Д.Д., Дрёмин В.В. Применение лазерной спекл-контрастной визуализации при моделировании нарушений микроциркуляции крови в ходе лапароскопических вмешательств Сборник научных трудов I международной научно-практической конференции, Карачев, С. 35-37 (год публикации - 2020)

46. Кандурова К.Ю., Шуплецов В.В., Потапова Е.В., Жеребцов Е.А. Characterising hepatocellular carcinoma inoculated in mice by fluorescence lifetime measurements Saratov Fall Meeting 2020, Internet Biophotonics XIII, 1 (год публикации - 2020)

47. Потапова Е.В., Дремин В.В., Жеребцов Е.А., Мамошин А.В., Дунаев А.В. Multimodal Optical Diagnostic in Minimally Invasive Surgery Multimodal Optical Diagnostics of Cancer, Springer, Cham, pp. 397-424 (год публикации - 2020)
10.1007/978-3-030-44594-2_11

48. Пьявченко Г.А., Серёгина Е.С., Кандурова К.Ю., Шуплецов В.В., Козлов И.О., Ставцев Д.Д., Стельмашук О.А., Жеребцов Е.А., Дремин В.В., Алексеев А.Г., Кузнецов С.Л., Дунаев А.В., Меглинский И.В., Brain metabolism changes in cases of impaired breathing or blood circulation in rodents evaluated by real time optical spectroscopy methods Proceedings of SPIE Volume 11234, Optical Biopsy XVIII: Toward Real-Time Spectroscopic Imaging and Diagnosis, V. 112341, 112341E (год публикации - 2020)
10.1117/12.2545708

49. Дунаев А.В. Метод и устройство оценки функционального состояния микроциркуляторно-тканевых систем организма человека на основе мультипараметрической оптической диагностики Известия вузов России. Радиоэлектроника, Т. 23, № 4. с. 77-91 (год публикации - 2020)
10.32603/1993-8985-2020-23-4-77-91

50. Кандурова К.Ю., Шуплецов В.В., Потапова Е.В., Жеребцов Е.А., Мамошин А.В., Дунаев А.В. Измерение параметров интенсивности и времени жизни флуоресценции с использованием тонкоигольного волоконно-оптического зонда на модели гепатоцеллюлярной карциномы мышей Биотехнические, медицинские и экологические системы, измерительные устройства и робототехнические комплексы – Биомедсистемы-2020: сб. тр. XXXIII Всерос. науч.-техн. конф. студ., мол. ученых и спец., 9-11 декабря 2020 г., с. 128-131 (год публикации - 2020)

51. Голубова Н.В., Шуплецов В.В., Ставцев Д.Д., Потапова Е.В., Дремин В.В. Исследование возможностей многоканальной визуализации в системе жёсткой эндоскопии Биотехнические, медицинские и экологические системы, измерительные устройства и робототехнические комплексы – Биомедсистемы-2020: сб. тр. XXXIII Всерос. науч.-техн. конф. студ., мол. ученых и спец., 9-11 декабря 2020 г., с. 131-134 (год публикации - 2020)

52. Дунаев А.В. Принципы построения технических средств мультипараметрической оптической диагностики для оценки функционального состояния микроциркуляторно-тканевых систем Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии, №6(334), с. 131-140 (год публикации - 2020)
10.33979/2073-7408-2020-344-6-131-140

Публикации