|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Разработка инновационных устройств и алгоритмов обработки данных для измерения клинически-значимых параметров на основе методов биофотоникиНИР
Development of innovative devices and data processing algorithms for measuring clinically significant parameters based on biophotonics methods
- Руководители НИР: Мацкеплишвили С.Т., Ширшин Е.А.
- Ответственные исполнители: Армаганов А.Г., Ширшин Е.А.
- Участники НИР: Будылин Г.С., Давыдов Д.А., Злобина Н.В., Рубекина А.А., Якимов Б.П.
- Подразделение: Медицинский научно-образовательный центр
- Срок исполнения: 1 января 2023 г. - 31 декабря 2026 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 0708/012
- Номер ЦИТИС: 123032800078-0
- Тип: Прикладная
- Приоритетное направление научных исследований: Разработка, апробация и внедрение методов диагностики, лечения и реабилитации, в том числе с использованием технологий персонализированной терапии
- Приоритеты и перспективы НТР Российской Федерации согласно Стратегии НТР РФ: переход к высокотехнологичному здравоохранению и технологиям здоровьесбережения
- ПН России: Науки о жизни
- Направление технологического прорыва России: Медицинские технологии и лекарственные средства
- Критическая технология России: Технологии снижения потерь от социально значимых заболеваний
-
Рубрики ГРНТИ:
- 76.03.29 Медицинская биофизика
- 76.03.59 Медицинская кибернетика
- 76.13.15 Медицинские комплексы, системы и приборы для функциональной диагностики
- Классификатор OECD: Информатика – программная инженерия
-
Описание:
Разработка инновационных устройств, реализующих технологии биофотоники, и новых алгоритмов обработки получаемых данных для измерения и анализа физиологически-значимых параметров жизнедеятельности
-
Планируемые результаты:
Ожидаемыми результатами следующего этапа исследования являются: 1. Сформированная контрольная контрольной выборки. Исследование взаимосвязи толщин слоев кожи и измеряемых спектров диффузного отражения на выборке из 30 человек. База данных в формате MS Excell, описывающая охарактеризованные выборки пациентов, содержащая: пол, возраст, рост, вес. 2. Сформированная выборки из 30 человек для исследования динамики изменения содержания воды в коже и толщины подкожно жирового слоя при физических нагрузках. База данных в формате MS Excell, описывающая охарактеризованные выборки пациентов, содержащая: пол, возраст, рост, вес, а также предполагаются еженедельные физические нагрузки на протяжении 3-4 месяцев. База данных содержания воды в коже и толщины подкожно жирового слоя при физических нагрузках. 3. На основе полученных данных спектроскопии диффузного отражения с пространственным разрешением и УЗИ будет построена модель определения толщины гиподермы с помощью методов машинного обучения. Практическая значимость исследования: 1. В эксперименте по измерению динамики изменения толщины подкожного жира до и после воздействия фокусированного ультразвука на выборке из добровольцев будет проведено клиническое испытание разработанного алгоритма по определению толщины гиподермы. 2. Оптимизированная схема измерения позволит создать портативный прибор на основе фото и светодиодов который позволит неинвазивно определять толщину подкожно-жирового слоя кожи, что востребовано в косметологии и пластической хирургии.
-
Научный задел:
Коллектив МГУ представлен объединенной группой физического факультета и медицинского научно-образовательного центра МГУ имени М.В.Ломоносова (руководитель – к.ф.-м.н. Ширшин Е.А). Группа специализируется на методах оптической (в том числе лазерной) диагностики биологических систем. У заявителей Проекта имеется опыт применения спектроскопии диффузного отражения для определения содержания воды в коже c помощью спектроскопии диффузного отражения (Yakimov B. P. et al., Quantum Electronics, 2020). Было показано, что по линии поглощения, проявляемой в спектре диффузного отражения, возможно определение изменения содержания воды в коже in vivo при физиологических нагрузках. Также предложены другие оптические методы определения содержания воды в коже, в частности, с помощью микроскопии капилляров ногтевого ложа (Yakimov B. P. et al. Diagnostics, 2020, Shirshin E. A. et al., Journal of biophotonics, 2018). Также проведены работы по определению содержания воды в тканях при создании отека с помощью гистамина. Был проведен сравнительный анализ методов определения содержания воды, основанных на спектроскопии диффузного отражения, комбинационного рассеяния и мультиспектрального имиджинга (Budylin G. S. et al. Journal of biophotonics, 2022). На сегодняшний день с помощью метода Монте-Карло было проведено численное моделирование распространения света в коже. По данным моделирования была разработана модель кожи, имитирующая оптические свойства кожи, и произведен расчет спектров диффузного отражения от кожи с заданными концентрациями хромофоров в ней. Также на выборке добровольцев были проведены исследования (совместно с УЗИ исследованием), подтверждающие возможность определения толщины подкожно жирового слоя с помощью разрабатываемого метода. (Davydov D.A. et al., Journal of Biomedical Optics, 2023)
- Добавил в систему: Мацкеплишвили Симон Теймуразович
Источник финансирования НИР
| госбюджет, раздел 0708 (для тем по госзаданию) |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. | Разработка инновационных устройств и алгоритмов обработки данных для измерения клинически-значимых параметров на основе методов биофотоники |
| Результаты этапа: Объектом исследования являются оптические методы определения физиологических параметров различных биотканей человека in vivo, таких как кожа. Цель работы заключается в разработке метода по определению толщины гиподермы с помощью спектроскопии диффузного отражения с пространственным разрешением in vivo. В процессе работы проводились исследования по определению толщины гиподермы спектров диффузного отражения. В ходе исследования были использованы следующие лабораторно-инструментальные и клинические методы: спектроскопия диффузного отражения, УЗИ кожи. С помощью экспериментальной установки, реализующая спектроскопию диффузного отражения, и были измерены спектры диффузного отражения на добровольцах на различных участках кожи. Полученные результаты сопоставлялись с УЗИ исследованием и каллипер. В ходе выполнения НИР получены следующие научные результаты: 1.Полученные модели были проверены экспериментально, в результате чего построены модели для определения толщины гиподермы нормальной кожи in vivo с ошибкой определеня 1.27 мм. 2.Кроме того, была дана оценка проникающей способности излучения использованного метода измерений для гиподермы. Максимальная глубина зондирования оказалась равной (5÷6) мм в данном слое. 3.Были построены зависимости амплитуды поглощения липидов около 930 нм, рассчитанные из измеренных спектров диффузного отражения для каждого расстояния между источником и детектором от толщины гиподермы, от толщины подкожно жирового слоя, измеренного с помощью каллипера. При этом при толщинах более 4 мм данная зависимость выходит на насыщение. Чем больше расстояние между источником и детектором, чем больше амплитуда данной экспоненты. 4.Помимо этого, с помощью методов машинного обучения была оценена статистическая значимость физиологических параметров таких как пол, возраст в полученную зависимость. Были обнаружены статистически значимые различия между данными зависимостями для особей разного пола. При этом было получено, что добавление пола добровольца значительно увеличивала точность предсказания на тестовой выборке. 5.Помимо этого, по данным спектроскопии диффузного отражения была решена обратная задача по определению толщины подкожно жирового слоя с ошибкой определения 1.5 мм Полученные результаты подчеркивают важность принятия во внимание различий между полами при измерении толщины кожи и обеспечивают значимую информацию для будущих научных в косметологии и дерматологии. | ||
| 2 | 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. | Разработка инновационных устройств и алгоритмов обработки данных для измерения клинически-значимых параметров на основе методов биофотоники |
| Результаты этапа: | ||
| 3 | 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. | Разработка инновационных устройств и алгоритмов обработки данных для измерения клинически-значимых параметров на основе методов биофотоники |
| Результаты этапа: | ||
| 4 | 1 января 2026 г.-31 декабря 2026 г. | Разработка инновационных устройств и алгоритмов обработки данных для измерения клинически-значимых параметров на основе методов биофотоники |
| Результаты этапа: | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".
Прикрепленные файлы
| № | Имя | Описание | Имя файла | Размер | Добавлен |
|---|