​Учёные лаборатории биофотоники ТГУ совместно со специалистами томского НИИ микрохирургии разработали новый инструмент для диагностики лимфедемы – тяжелой патологии, которая может развиваться после радикального лечения ряда онкологических заболеваний.

Затрудненный отток лимфы приводит к тяжелым отёкам и воспалению конечностей. Исследователи научились выявлять ранние симптомы этого осложнения с помощью методов многофотонной микроскопии и компьютерного анализа изображений, используемого для распознавания лиц и машинного обучения.

– Такая патология, как лимфедема, возникает вследствие нарушения оттока лимфы и закупорки лимфатический путей, – говорит заведующий лабораторией биофотоники, исполнительный директор Института биомедицины ТГУ Юрий Кистенев. – Лимфедема бывает генетически обусловленной, но часто встречается приобретенная или вторичная форма. Она может развиваться под влиянием разных факторов, в том числе после хирургического вмешательства, например, у пациенток, перенесших радикальное лечение рака молочной железы.

Традиционно лимфедема оценивается, например, по изменению объема конечности. Для этого руку или ногу пациента помещают в жидкость. Такой подход обычно вызывает у пациентов дискомфорт, но главным его недостатком является то, что на ранней стадии заболевания он малоэффективен.

Учёные разработали новый способ. Он основан на том, что при развитии заболевания происходит трансформация поверхностей тканей и изменения структуры коллагена – самого распространенного белка в человеческом организме, который является основой всех тканей. Для выявления этих изменений используется инструментальный метод – многофотонная микроскопия, который позволяет исследовать ткани на межклеточном уровне in vivo без забора материала. Для оценки полученного изображения используются методы компьютерного анализа и машинного обучения.

– В этой работе мы использовали метод, который называют гистограммой ориентированных градиентов, – объясняет Юрий Кистенев. – Этот метод появился сравнительно недавно и в настоящее время очень популярен при распознавании образов, включая распознавание лиц. Проблема заключалась в том, что в нашем случае необходимо различать не индивидуальные особенности тканей отдельного пациента, а характерные черты, свойственные группе лиц с лимфедемой. С помощью математического моделирования были подобраны параметры данного метода, которые позволили решить эту задачу.

Исследователи разработали прогнозную модель с использованием машинного обучения для диагностики лимфедемы. На тестовой выборке она показала точность около 95 процентов. Как отмечают учёные, диагностика лимфедемы на ранней стадии позволит врачам добиваться лучших результатов лечения.

Результаты исследований опубликованы в журнале Biomedical optics express (Q1). Статья «Application of multiphoton imaging and machine learning to lymphedema tissue analysis» была признана лучшей статьей выпуска. Проект реализован при поддержке гранта РФФИ и администрации Томской области.


Похожие новости

  • 05/09/2017

    Исследователи «научат» макрофаги подавлять прогрессию опухоли

    ​Ученые ТГУ и Томского НИМЦ в кооперации с коллегами из Гейдельбергского университета и Латвийского биомедицинского исследовательского центра разрабатывают принципиально новый подход к лечению онкологических заболеваний.
    1490
  • 13/05/2016

    Разработки томских ученых помогут агрономам Сибири повысить урожай

    ​Почвоведы БИ ТГУ проведут научные изыскания, цель которых - определение маркеров для диагностики солодей - почв с пониженным плодородием. Новые данные помогут агрономам в правильном освоении пахотных земель и выборе оптимальных способов для их обработки.
    3020
  • 21/05/2019

    Томские химики нашли способ быстрого получения ароматических аминов

    Команда ученых-химиков Томского политехнического университета определила механизм прямого электрофильного аминирования и предсказала пути его осуществления. Политехники доказали наиболее перспективный метод быстрого и экономичного получения ароматических аминов.
    498
  • 13/11/2019

    Томские ученые научили компьютерную модель выявлять рак простаты

    ​Ученые лаборатории биофотоники ТГУ совместно с онкологами ТНИМЦ разработали новый подход к диагностике аденокарциномы — злокачественной опухоли предстательной железы. Для выявления онкопатологии и определения стадии заболевания в данном подходе используется искусственный интеллект.
    641
  • 26/02/2019

    Томские ученые предлагают бороться с близорукостью с помощью ультрафиолета

    ​Томские ученые совместно с коллегами из Саратова нашли новый способ коррекции зрения. Речь о близорукости, бороться с которой поможет ультрафиолет. Способ щадящий и безопасный для пациента. На базе лаборатории биофотоники ТГУ коллективом ученых из двух вузов были проведены фундаментальные исследования при поддержке гранта РФФИ.
    1060
  • 28/08/2017

    Ученые ТУСУРа получили два патента на оригинальные изобретения

    ​Сотрудники научно-исследовательской лаборатории "Безопасность и электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств" (НИЛ "БЭМС РЭС") ТУСУРа разработали оригинальные конструкции климатической экранированной камеры и стола для биологических исследований.
    1547
  • 05/04/2016

    В Томске разработают технологии 3D-диагностики туберкулеза

    ​Научная группа Томского политехнического университета получила поддержку РФФИ для разработки новых технологий 3D-диагностики туберкулеза.  Политехники будут разрабатывать и модифицировать программное обеспечение, которое позволит классифицировать типы туберкулеза легочной ткани с помощью анализа изображений компьютерной томографии в 3D, сообщает пресс-служба Томского политехнического университета.
    2234
  • 09/01/2019

    Ученые разработали новый способ коррекции миопии – с помощью УФ-излучения

    ​​Исследователи ТГУ и Саратовского государственного университета предложили новый подход для коррекции близорукости (миопии). Ученые использовали комбинацию фотосенсибилизатора, оптического просветления биоткани и воздействия ультрафиолетового излучения для фотосшивания молекул коллагена деформированных тканей склеры.
    2277
  • 12/07/2017

    Робота-врача для военных создадут томские медики и инженеры​

    Ученые из НИИ кардиологии Томского национального исследовательского медицинского центра и Томского политехнического университета (ТПУ) планируют создать мобильного робота, который сможет оказывать первую медицинскую помощь пострадавшим в местах военных действий и ЧС.
    1785
  • 20/11/2019

    Томские биологи изучают зеркальные нейроны

    ​Ученые двух томских университетов изучают зеркальные нейроны, функции которых пока не выяснены и являются предметом научных споров. В частности, томичей интересует роль таких нейронов в процессах восприятия времени.
    481