Сибирские ученые создают оптический метод диагностики заболеваний ЖКТ
Сибирские учёные разрабатывают новый оптический метод диагностики заболеваний ЖКТ. Они создают портативный многофотонный микроскоп для эндоскопических исследований, который позволит выявлять заболевания на ранних стадиях. Это значительно расширит возможности диагностики и позволит использовать более щадящие методы лечения.
Исследователи из Новосибирского государственного университета, Института автоматики и электрометрии СО РАН и Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН разрабатывают новую технологию для диагностики заболеваний желудочно-кишечного тракта с помощью оптики. Они создают устройство, которое будет быстрым, точным и безболезненным. Результаты их работы опубликованы в журнале Diagnostics, пишет издание «Наука в Сибири».
Заболевания ЖКТ, включая рак, встречаются часто и являются одной из главных причин смертности. Традиционная диагностика часто включает биопсию — забор ткани для анализа, что болезненно и требует подготовки. Ученые объединили физику, биологию и искусственный интеллект, чтобы создать метод диагностики прямо во время обследования. Их цель — выявлять заболевания на ранних стадиях, что позволит использовать более щадящие методы лечения.
– Обычный микроскоп работает на просвет: ткань освещают и рассматривают через объектив. Но толстые слои биоматериала непрозрачны для видимого света, поэтому исследуются только тонкие срезы. Инфракрасное излучение проходит глубже и лучше подсвечивает ткань. Специальный лазер посылает короткие мощные вспышки, которые подсвечивают ткань изнутри, не обжигая её, — объясняет кандидат физико-математических наук Денис Харенко из ИАиЭ СО РАН.
Этот принцип лежит в основе многофотонной микроскопии. Для подсветки ткани используются два фотона с удвоенной длиной волны, что вызывает свечение внутри образца без его разрушения. Однако свет должен быть достаточно мощным, чтобы дать сигнал, но не слишком сильным, чтобы не повредить клетки. Это усложняет создание прибора.
Ученые разрабатывают портативный многофотонный микроскоп для эндоскопических исследований. Диагностический зонд должен быть компактным и доставлять лазерное излучение внутрь организма, а также собирать оптический сигнал с помощью оптического волокна.
– Сегодня наиболее распространена классическая световая эндоскопия, но она позволяет выявить отклонения только на поздних стадиях. Даже опытные врачи не всегда могут точно определить характер нарушений, — говорит кандидат биологических наук Лидия Болдырева из ИМКБ СО РАН.
Многофотонная микроскопия лишена этих недостатков.
– Главное преимущество метода — возможность получить информацию о ранних признаках патологии на клеточном уровне прямо во время эндоскопического обследования. Это позволяет выявлять предвестники рака задолго до его развития, — подчеркивает Болдырева.
Проект направлен на поиск маркеров ранних изменений и адаптацию многофотонной микроскопии для эндоскопии. Цель — получать точные данные в реальном времени без таких вмешательств, как контрастирование и биопсия.
Для анализа изображений будут использоваться методы машинного обучения. Нейросеть будет обучаться на примерах, чтобы автоматически находить признаки заболеваний в трехмерных структурах ткани.
– Наша технология не заменит все медицинские процедуры, но значительно расширит возможности диагностики. Она позволит выявлять пораженные участки и воздействовать на них, например, модулируя мощность лазера, — говорит Лидия Болдырева.
Работа ведется по нескольким направлениям. Команда разрабатывает прибор, подбирает компоненты и тестирует макет. Ученые исследуют воздействие лазера и холодной плазмы на ткани и модельные объекты. Для этого используются фантомы живых тканей с температурными датчиками.
Исследование ведется по принципу «от простого к сложному»: сначала на культурах клеток, затем на 3D-моделях и живых мышах.
– Сейчас у нас есть отдельные части будущего прибора. Мы планируем собрать их в единый рабочий эндоскоп на следующих этапах. К концу проекта мы создадим лабораторный стенд, который продемонстрирует эндоскопическую диагностику различных стадий заболеваний, — уточняет Денис Харенко.
Сообщение Сибирские ученые создают оптический метод диагностики заболеваний ЖКТ появились сначала на Сибкрай.ru - новости Новосибирской области.
