Разработка способа объективной оценки состояния кровоснабжения, микроструктуры и жизнеспособности кишки методом мультимодальной оптической когерентной томографии в ходе хирургических операций

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 19-75-10096

НазваниеРазработка способа объективной оценки состояния кровоснабжения, микроструктуры и жизнеспособности кишки методом мультимодальной оптической когерентной томографии в ходе хирургических операций

Руководитель Киселева Елена Борисовна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Приволжский исследовательский медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации , Нижегородская обл

Конкурс №41 - Конкурс 2019 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

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

Ключевые слова кросс-поляризационная оптическая когерентная томография; оптическая когерентная ангиография; алгоритмы обработки ОКТ-сигнала; абдоминальная хирургия; острая мезентериальная ишемия; острая интестинальная ишемия; жизнеспособная ткань; отек; воспаление; граница некроза; количественная оценка изображений; автофлуоресценция; эндогенные флуорофоры; FLIM

Код ГРНТИ76.13.25, 76.03.53

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В Проекте предлагается сместить акценты приложения ММ ОКТ в сторону абдоминальной хирургии, а также апробировать флуоресцентный макроимиджинг эндогенной флуоресценции для визуализации необратимых изменений ткани кишки при интестинальной ишемии, что будет сделано впервые в мире. Актуальность выполнения проекта обусловлена следующими фактами: (1) Несмотря на общий прогресс экстренной абдоминальной и сосудистой хирургии, внедрение все более сложной диагностической аппаратуры, результаты лечения больных с острым нарушением интестинального кровообращения остаются неудовлетворительными. Летальность при остром тромбозе и эмболии брыжеечных сосудов является одной из самых высоких в абдоминальной хирургии, достигая 63-95%. Проблема диагностики и лечения ишемического поражения кишечника не менее остро встает при ущемлении кишки, травматических разрывах брыжейки, странгуляционной кишечной непроходимости. (2) Бурно развиваются новые высоко разрешающие методы медицинской визуализации, работающие в реальном времени, которые принципиально способны к решению выше обозначенных задач. Одним из лидеров в этом ряду является оптическая когерентная томография (ОКТ) – малоинвазивный, не требующих использования контрастных веществ метод визуализации структуры биологических тканей в реальном времени, уже занявший ведущее место среди оптических методов диагностики за счет быстроты получения и оценки изображений и наличия большого числа функций. ОКТ приборы позволяют получать изображения структуры тканей с разрешением до единиц микрометров на глубину до 1.5 мм, характеризовать их поляризационные свойства, визуализировать микроциркуляторное и лимфатическое русло, измерять жесткость тканей, и все эти модальности могут быть объединены в одном компактном и удобном в использовании устройстве. Другим новым перспективным методом функциональной визуализации биологических тканей является флуоресцентный имиджинг с временным разрешением (FLIM). Данный метод позволяет оценивать не только структуру объекта по интенсивности флуоресценции, но изменения конформации и микроокружения флуорофоров по времени затухания флуоресценции. Особы интерес с точки зрения медицинских приложений представляет регистрация эндогенной флуоресценции клеток и тканей, которая отражает целый спектр биохимических процессов. Возможность исследования автофлуоресценции объектов в макро-масштабе открывает перспективу использования данного метода для интраоперационного выявления границ патологических изменений. Применение FLIM-макроимиджинга эндогенных флуорофоров с временным разрешением сможет дать качественно новую информацию о состоянии кишечной стенки при развитии ишемии. Новизна поставленной в Проекте задачи обусловлена тем, что: - Кросс-поляризационная ОКТ и ОКТ-ангиография до сих пор пока не используются для оценки жизнеспособности кишки в ходе хирургических операций, поскольку ОКТ-ангиография находится на начальном этапе развития и преимущественно используется в офтальмологии и в дерматологии (для изучения ожогов, рубцов и рака кожи). - Впервые ММ ОКТ исследование кишки будет проводиться со стороны серозной оболочки кишки, а не со стороны слизистой оболочки, как это делалось ранее при эндоскопических исследованиях структуры кишки. В этом случае сосуды подслизистого слоя кишки, кровообращение по которым вносит наибольший вклад в кровоснабжение всей кишечной стенки и определяет исход ишемии, будут расположены на глубине 1-1.5 мм от поверхности зонда, что потребует подбора параметров режима ОКТ сканирования для обеспечения контролируемой компрессии кишки зондом, позволяющей исследовать состояние интрамуральной сосудистой сети по данным структуры субсерозных сосудов и тканей. - Впервые будут проведены in vivo измерения времени жизни флуоресценции эндогенных флуорофоров ишемизированной кишки с использованием конфокального FLIM-макроимиджинга. В процессе исследования будет охвачен практически весь видимый диапазон (от ультрафиолетового до желтого), что даст возможность сравнить и определить наиболее эффективный флуорофор(ы) в качестве маркера жизнеспособности ткани кишки при ишемии. В рамках Проекта будут получены результаты, имеющую мировую значимость и новизну: (1) Будет модифицирован способ визуализации сосудов по отдельным структурным кросс-секционным ОКТ изображениям, который будет устойчивым к движениям объекта. (2) Впервые в эксперименте на основе мониторинга ишемизированной кишки методом ММ ОКТ (кросс-поляризации и ангиографии) будет разработан способ определения состояния кровоснабжения, микроструктуры и границ некроза с верификацией методами флуоресцентной микроскопии и гистологического исследования. (3) Впервые в мире в рамках пилотного исследования метод ОКТ-ангиографии и кросс-поляризации будет применен при открытых хирургических операциях для изучения структурных изменений и функциональных нарушений в микроциркуляторном русле при ишемическом и реперфузионном повреждении кишки. (4) Впервые в мире FLIM-макроимиджинг эндогенной флуоресценции будет применен для выявления биохимических изменений в ишемизированной кишке по флуоресцентным характеристикам эндогенных флуорофоров с временным разрешением.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ