Регистрация / Вход
Прислать материал

14.578.21.0082

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Общие сведения
Номер
14.578.21.0082
Тематическое направление
Науки о жизни
Исполнитель проекта
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет"
Название доклада
Разработка классифицирующих правил для скрининговой диагностики рака лёгких на основе анализа метаболических профилей в газовых биопробах пациентов
Докладчик
Кистенев Юрий Владимирович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цель проекта - выявление наиболее специфичных спектральных характеристик (метаболический профиль или профиль спектра поглощения пробы) в выдыхаемом воздухе пациентов с основными бронхо-лёгочными заболеваниями и разработка на их базе классифицирующих правил для скрининговой диагностики рака лёгких

Для достижения указанной цели решались следующие задачи:
1. Выбор и формирование групп пациентов с бронхо-легочными заболеваниями и контрольной группы.
2. Разработка экспериментального стенда для регистрации летучих метаболитов (ЛМ) в пробах выдыхаемого воздуха на основе метода газовой хроматографии.
3. Выбор наиболее эффективных методов интеллектуального анализа данных.
4. Разработка методики совместного исследования проб выдыхаемого воздуха методами газовой хроматографии и лазерной оптико-акустической спектроскопии.
5. Разработка базы данных компонентного состава и спектров поглощения проб выдыхаемого воздуха
6. Выявление наиболее специфичных ЛМ и диапазонов спектра поглощения в пробах выдыхаемого воздуха пациентов с основными бронхо-легочными заболеваниями.
7. Сравнительный анализ диагностической значимости наиболее специфичных ЛМ и диапазонов спектра поглощения в пробах выдыхаемого воздуха пациентов с основными бронхо-легочными заболеваниями.
Актуальность и новизна исследования
Рак лёгкого (РЛ) дает основной вклад в смертность от онкологических заболеваний. Одной из главных проблем в данной области остается позднее выявление злокачественных новообразований в амбулаторно-
поликлинических учреждениях.

В рамках проекта созданы основы технологии скрининговой диагностики рака легких на основе спектрального анализа проб выдыхаемого воздуха методами оптико-акустической лазерной спектроскопии.
Новизна применяемых решений заключается в:
• использовании уникальных перестраиваемых по частоте в сверхшироком диапазоне лазерных оптико-акустических газоанализаторов, обладающих высокой чувствительностью;
• Применении для анализа спектров поглощения проб выдыхаемого воздуха эффективных методов интеллектуального анализа данных.




Описание исследования

      Для выявления наиболее специфичных летучих метаболитов (ЛМ) в пробах выдыхаемого воздуха пациентов с основными бронхо-легочными заболеваниями были сформированы целевая группа (РЛ), контрольная группа (здоровые добровольцы); группа сравнения, состоящая из пациентов с хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ), пневмонией.

Для качественного и количественного анализа ЛМ разработан экспериментальный стенд на основе метода газовой хроматографии с масс-спектрометрией (ГХ-МС), включающий блок отбора биопроб, блок разделения и регистрации маркеров.

Для проведения регистрации спектров поглощения проб выдыхаемого воздуха методами лазерной спектроскопии  использован перестраиваемый по частоте лазерный абсорбционный оптико-акустический газоанализатор (ЛОАГ).

Содержательный анализ экспериментальных данных включал предварительную обработку данных (preprocessing) выделение информативной составляющей и последующий анализ.

        Для обеспечения совместного анализа результатов ГХ-МС и ЛОАГ разработана специализированная база данных, содержащая данные о параметрах пробы, условиях измерения, а также результаты анализа компонентного  состава и спектров поглощения пробы.

        С помощью методов ГХ-МС и ЛОАС выявлена совокупность и проведен сравнительный анализ ЛМ, а также диапазонов спектра поглощения проб выдыхаемого воздуха,  наиболее специфичных для выбранных бронхо-легочных заболеваний.  Отбор наиболее специфичных ЛМ а также диапазонов спектра поглощения проб осуществлен с  использованием метода главных компонент.

        Проведена оптимизация профиля ЛМ, а также профилей спектров поглощения в газовых биопробах пациентов с точки зрения специфичности и чувствительности диагностики РЛ по сравнению с контрольной группой и группой сравнения. 

       Проведена парная классификация представителей исследуемых групп по профилю ЛМ и диапазонов спектра поглощения в  пробах  выдыхаемого воздуха пациентов с основными бронхо-легочными заболеваниями методами опорных векторов.

      

Результаты исследования

     Проведён сравнительный анализ диагностической значимости наиболее специфичных летучих метаболитов или диапазонов спектра поглощения в пробах выдыхаемого воздуха целевой группы, группы сравнения и контрольной группы.  

     Определены наиболее оптимальные классификаторы групп исследования. Показано, что при использовании наиболее информативных диапазонов спектров поглощения проб выдыхаемого воздуха методом оптико-акустической лазерной спектроскопии специфичность при парной классификации групп исследования составляет не менее 0,92 (среднее значение), чувствительность – не менее 0,93 (среднее значение), аналогичные результаты, полученные при использовании летучих метаболитов, выявленных методом газовой хроматографии с масс-спектрометрической детекцией: специфичность, не менее 0,71 (среднее значение), чувствительность – не менее 0,92 (среднее значение).

Полученные результаты имеют мировую новизну.

Практическая значимость исследования
Результаты ПНИЭР будут использованы при выполнении ОКР по теме: «Разработка аппаратно-программного комплекса для скрининговой диагностики рака лёгких на основе спектрального анализа выдыхаемого воздуха пациента». Таким образом, полученные результаты позволят разработать эффективные технологии для скрининговой диагностики РЛ.

Достоинством разрабатываемой технологии диагностики на основе контроля летучих маркеров является неинвазивность, простота использования и минимальная себестоимость диагностических процедур, пригодность для массовых обследований населения.