Разработка метода неинвазивной экспресс-диагностики онкологических заболеваний органов брюшной полости по спектрометрическим измерениям диффузного рассеяния : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / научный руководитель С. А. Лысенко

Abstract

Объектом исследования являются слизистые оболочки органов брюшной полости. Цель работы – разработка методов неинвазивного и оперативного определения диагностически важных параметров слизистых оболочек органов брюшной полости (пищевода, печени, желудка, двенадцатиперстной кишки и т. д.) по спектральным измерениям диффузного отражения света от слизистых оболочек с использованием мультиспектральных эндоскопических систем визуализации или оптоволоконной техники пространственным разнесением каналов возбуждения и регистрации оптического излучения. Методы исследования – спектроскопия диффузного отражения, компьютерное моделирование, статистический анализ. В результате проведенной работы была построена оптико-статистическая модель слизистой оболочки органов брюшной полости и на ее основе установлены устойчивые множественные регрессии между спектрально-пространствен-ными характеристиками диффузного отражения слизистых оболочек, их оптическими (коэффициент поглощения, транспортный коэффициент рассеяния, фактор анизотропии рассеяния, глубина проникновения света в ткань) и структурно-морфологическими параметрами (концентрация кровеносных сосудов, газовый состав гемоглобина, средний диаметр капилляров, концентрация и эффективный размер рассеивателей ткани), позволяющие в аналитическом виде решать обратную задачу оптики светорассеивающих сред и в реальном масштабе времени осуществлять количественную интерпретацию потоков диффузного света, регистрируемых при помощи волоконно-оптических устройств с пространственным разнесением каналов посылки и приема излучения. Разработаны методы оперативного мониторинга пространственных распределений параметров слизистых оболочек, характеризующих опухолевый процесс (концентрации гемоглобина в ткани, степени оксигенации крови, среднего диаметра капилляров, структурного параметра ткани) на основе эндоскопических изображений ткани в диффузно отраженном свете, получаемым на основе современных перестраиваемых оптических фильтров, а также по изображениям ткани в узких спектральных участках с центральными длинами волн 450, 480, 577, 600, 660 и 700 нм. Разработанные методы являются основой для создания эндоскопических устройств нового поколения, позволяющих в реальном масштабе времени получать не только обычное цветное изображение слизистой оболочки, но и карты распределений ее структурно-морфологических параметров.