Применение рамановской спектроскопии для неинвазивной оптической диагностики новообразований кожи

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель – предложить принципиальную схему нового предсерийного прибора, который может стать массовым и использоваться в лечебных учреждениях любого профиля для активной диагностики новообразований кожи.

Материал и методы. Выполнено исследование более 600 пациентов с различными новообразованиями кожи. В качестве объектов исследований были использованы образцы различных новообразований кожи человека, полученные после хирургического лечения в отделениях Самарского областного клинического онкологического диспансера. Обследование проводили с помощью предложенной оригинальной экспериментальной установки для лазерной спектроскопии комбинационного рассеяния. Анализ полученного сигнала проводили с применением собственного алгоритма, в том числе с элементами искусственного интеллекта.

Результаты. Полученные результаты показали эффективность предложенного способа диагностики с показателями чувствительности 89% и специфичности 93%. В результате нами обоснована технологическая возможность создания портативной недорогой спектроскопической техники с применением нейросетевого классификатора. Прибор позволяет сформировать предварительный диагноз без привлечения врача-специалиста и лишен субъективных критериев анализа.

Об авторах

Олег Игоревич Каганов

ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России

Автор, ответственный за переписку.
Email: o.i.kaganov@samsmu.ru
ORCID iD: 0000-0003-1765-6965

д-р мед. наук, доцент, заведующий кафедрой онкологии

Россия, Самара

Ю. Г. Логинова

ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России

Email: julenka.rus@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5020-7374

ассистент кафедры онкологии

Россия, Самара

А. А. Морятов

ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России

Email: a.a.moryatov@samsmu.ru
ORCID iD: 0000-0001-7414-5710

канд. мед. наук, доцент кафедры онкологии

Россия, Самара

С. В. Козлов

ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России

Email: s.v.kozlov@samsmu.ru
ORCID iD: 0000-0001-8800-1670

д-р мед. наук, профессор кафедры онкологии

Россия, Самара

Список литературы

  1. Sung H, Ferlay J, Siegel RL, et al. Global Cancer Statistics 2020: GLOBOCAN Estimates of Incidence and Mortality Worldwide for 36 Cancers in 185 Countries. CA Cancer J Clin. 2021;71(3):209-249. doi: 10.3322/caac.21660
  2. Worldwide Incidence for Melanoma of the Skin – Statistics from GLOBOCAN 2020.
  3. Malignant neoplasms in Russia in 2021 (morbidity and mortality). Ed. by Kaprin AD, Starinskii VV, Shahzadova AO. M., 2022. (In Russ.). [Злокачественные новообразования в России в 2021 году (заболеваемость и смертность). Под ред. А.Д. Каприна, В.В. Старинского, А.О. Шахзадовой. М., 2022]. ISBN 978-5-85502-280-3
  4. Kaprin AD, Starinsky VV, Shakhzadova AO. The state of oncological care for the population of Russia in 2021. M., 2022. (In Russ.). [Каприн А.Д., Старинский В.В., Шахзадова А.О. Состояние онкологической помощи населению России в 2021 году. М., 2022]. ISBN 978-5-85502-275-9
  5. Melanoma of the skin and mucous membranes. Clinical recommendations (In Russ.). [Меланома кожи и слизистых оболочек. Клинические рекомендации]. Available at: https://cr.minzdrav.gov.ru/schema/546_1
  6. Kozlov SV, Zakharov VP, Moryatov AA, et al. Рossibility backscattering spectrometry for diagnostics of skin neoplasms. Izvestia of Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. 2015;17(2-3):542-547. (In Russ.). [Козлов С.В., Захаров В.П., Морятов А.А., и др. Возможности спектроскопии комбинационного рассеяния для дифференциальной диагностики новообразований кожи. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2015;17(2-3):542-547].
  7. Pence I, Mahadevan-Jansen A. Clinical instrumentation and applications of Raman spectroscopy. Chem Soc Rev. 2016;45:1958-1979. doi: 10.1039/C5CS00581G
  8. Bratchenko IA, Khristoforova YA, Bratchenko LA, et al. Optical biopsy of amelanotic melanoma with Raman and autofluorescence spectra stimulated by 785 nm laser excitation. J Biomed Photonics Eng. 2021;7(2):020308. doi: 10.18287/JBPE21.07.020308
  9. Ali SM. In vivo confocal Raman spectroscopic imaging of the human skin extracellular matrix degradation due to accumulated intrinsic and extrinsic aging. Photodermatol Photoimmunol Photomed. 2021;37:140-152. doi: 10.1111/phpp.12623
  10. Kozlov SV, Zakharov VP, Moryatov AA, et al. Non-invasive differential diagnostic technique for skin growths. Patent RU №2551978 C1 publ. 10.06.2015. (In Russ.). [Козлов С.В., Захаров В.П., Морятов А.А., и др. Способ неинвазивной дифференциальной диагностики новообразований кожи. Патент №2551978 C1, опубл. 10.06.2015].
  11. Zakharov VP, Bratchenko IA, et al. Multimodal Optical Biopsy and Imaging of Skin Cancer. In: Neurophotonics and Biomedical Spectroscopy. 2019:449-476. doi: 10.1016/B978-0-323-48067-3.00017-2
  12. Baletic N, et al. Advantages and limitations of the autofluorescent diagnostics of the laryngeal cancer and precancerosis. European archives of oto-rhino-laryngology. 2010;267(6):925-931. doi: 10.1007/s00405-009-1150-1
  13. Pozhar VE, Machikhin AS, Bratchenko IA, et al. Application of AcoustoOptical Hyperspectral Imaging for Skin Cancer Diagnostics. In: Multimodal Optical Diagnostics of Cancer. 2020:505-536. doi: 10.1007/978-3-030-44594-2_14
  14. Bratchenko LA, Moryatov AA, Bratchenko IA. Raman‐based optical biopsy shortens the clinical pathway of the patient: example of pigmented skin neoplasms diagnosis. Photodermatol Photoimmunol Photomed. 2023;39(2):169-171. doi: 10.1111/phpp.12862

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рисунок 1. Заболеваемость и смертность в Самарской области от ЗНО кожи на 100 тыс. населения.

Скачать (938KB)
Метаданные
3. Рисунок 2. Портативная рамановская система для in vivo исследований кожи человека: 1 – лазерный модуль, 2 – рамановский зонд, 3 – спектрометр, 4 – ПК, 5 – волокно возбуждения, 6 – собирающее волокно.

Скачать (1MB)
Метаданные
4. Рисунок 3. Нормализованные ex vivo спектры AФ нормальной ткани кожи, меланомы (MM) и базальноклеточного рака (BCC), стимулированные лазером 457 нм (а) и лазером 785 нм (б).

Скачать (1MB)
Метаданные

© Каганов О.И., Логинова Ю.Г., Морятов А.А., Козлов С.В., 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».