Аннотация результатов, полученных в 2025 году
За отчётный период получены следующие научные результаты: 1) Предложен подход к моделированию распространения оптического излучения в биологических тканях методом Монте-Карло с использованием сферической геометрии, которая больше подходит для моделирования переноса света в голове человека. Для проверки адекватности предложенного подхода была проведена его апробация для канала цифровой диафаноскопии. Применен метод Монте-Карло для моделирования распространения излучения в рассеивающей среде, который позволяет количественно определить типичные уровни сигнала в норме и при патологии. Угловое распределение рассеянного излучения моделировалось для имитации сигналов цифровой диафаноскопии для двух зондирующих длин волн (650 нм и 850 нм). Количественно показано, что при наличии экссудата или опухоли в пазухе носа сигнал диафаноскопии значительно снижается. Предложенный подход по использованию сферической 3Д модели тканей будет применен в дальнейшем для численного моделирования распространения излучения в тканях СОР. 2) Проведены исследования интенсивности автофлуоресценции ФАД, выявлен внутриклеточный источник высокого уровня автофлуорсеценции в клетках разного типа (здоровые фибробласты, клетки меланомы В16). Показано, что высокая автофлуоресценция ФАД является результатом гиперактивации комплекса II митохондриальной электрон-транспортной цепи. Также проведены предварительные исследования жизнеспособности клеточных культур, результаты которых будут уточнены, а именно будет проведена оценка жизнеспособности клеток в динамике (в течении 24 и 48 часов). 3) Показано, что интенсивность автофлуоресценции здоровых фибробластов кожи превышает интенсивность автофлуоресценции клеток меланомы В16 в 4-5 раз со статически значимой разницей между экспериментальными группами на уровне 95% (*p <0,05) по критерию Мана-Уитни. Совокупность полученных данных позволяет полагать, что сверхнизкий уровень интенсивности автофлуоресценции на зарегистрированных изображениях может служить маркером наличия онкологических заболеваний. 4) Обоснованы специализированные медико-технические требования, предъявляемые к разрабатываемому диагностическому каналу флуоресцентной визуализации устройству комплексной диагностики патологических СОР и тканей ВЧП, а именно: длина волны возбуждения – 450 нм, длина волны среза светофильтра – 510 нм, мощность светодиодов на выходе – 7 мВт. 5) Разработан диагностический канал флуоресцентной визуализации для оценки состояния тканей СОР, а именно представлена электрическая принципиальная схема и экспериментальный образец части устройства, реализующий данный диагностический канал. 6) Разработан протокол исследования пациентов стоматологического профиля с применением канала флуоресцентной визуализации предложенного устройства, включающий методику проведения регистрации изображений автофлуоресценции тканей, методику качественного и количественного анализа зарегистрированных изображений. Подтверждена работоспособность разработанного устройства на примере исследования условно-здоровых добровольцев. 7) Проведены исследования, которые частично перекрывают заявленные работы плана на 2025-2026 гг, а именно: - Получен массив данных экспериментальных исследований с участием здоровых добровольцев и пациентов оториноларингологического профиля; - Разработан алгоритм интеллектуального анализа (модель классификации) полученных экспериментальных данных для диагностики патологий тканей ВЧП на основе применения свёрточных нейронных сетей к зарегистрированным диафанограммам ВЧП. Получены высокие значения точности (чувствительность 0,95 и специфичность 0,88), которые превышают все ранее предложенные разработки на основе линейного дискриминантного анализа. Решена задача дифференциации патологий на классы синусита и кистозной жидкости с помощью разработанной системы поддержки принятия врачебных решений (СППВР). Разработанная модель классификации будет применена в дальнейшем для классификации изображений автофлуоресценции СОР пациентов с патологиями и условно-здоровых добровольцев с целью раннего выявления изменений в телемедицине и при проведении консультаций в автоматизированном режиме с помощью СППВР. 8) Получены следующие результаты интеллектуальной деятельности: опубликовано 4 работы, в том числе 2 статьи в журналах, индексируемых БД Scopus/Web of Science. 9) О результатах проекта доложено на следующих научно-технических конференциях: - XXVIII Международная конференция «Saratov Fall Meeting 2024» (Саратов, 23-27 сентября 2024 г.): https://sfmconference.org/sfm/sfm24/conferences_workshops/workshops/internet-biophotonics-xvii/preliminary/2681/ (интернет-доклад) - 28-ая Пущинская школа-конференция «БИОЛОГИЯ – НАУКА XXI ВЕКА» (Пущино, 21-24 апреля 2025 г.): https://bioscience21.ru/ (стендовый доклад) - 18-ая Международная конференция «Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации» (ARMIMP-2025) (15–18 сентября 2025, г. Суздаль, Владимирская область): https://armimp.ru/wp-content/uploads/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%B0-ARMIMP-2024.pdf (устное выступление) - 18 международная конференция «Laser Applications in Life Sciences» (11-14 октября 2024, г. Мугла, Турция): https://lals.sciencesconf.org/data/LALS_2024_program_final.pdf (устное выступление) За первый год реализации проекта командой выполнены все заявленные работы в полном объёме, а также начаты работы, заложенные на второй год выполнения проекта. Сделан существенный задел для продолжения проекта. Ссылки на информационные ресурсы в сети Интернет, посвященные проекту: 1. «Сотрудник НТЦ биомедицинской фотоники Екатерина Брянская выиграла грант Российского научного фонда» (https://oreluniver.ru/media/news/show/1/22570), 11.07.2024; 2. «Участие в 18 международной конференции «Laser application in life sciences (LALS 2024)» (https://www.bmecenter.ru/ru/node/860), 14.10.2024; 3. «Участие в 28-ой Пущинской школе-конференции молодых ученых с международным участием «БИОЛОГИЯ – НАУКА XXI ВЕКА» (https://vk.com/wall-15522222_3621), 24.04.2025.