Дуньте в трубочку: в ИТМО разработали сверхточный газоанализатор для обнаружения язвы, гастрита и рака
Ученые петербургского университета точной механики и оптики изобрели уникальный аппарат, определяющий наличие желудочно-кишечных инфекций. Прибор состоит из лазера, кюветы, приемника излучения, системы охлаждения и блока питания. Эксперименты доказали точность определения до 98 %. Система может выявить предрасположенность человека к серьезным заболеваниям.
Систему для сверхточного обнаружения желудочно-кишечных инфекций разработали в Университете точной механики и оптики (ИТМО). Газоанализатор выявляет бактерии, вызывающие язву, гастрит и рак по выдоху человека. Аппарат состоит из лазера, закрытой емкости для пробы, приемника излучения, а также систем охлаждения и блока питания. Проведенные эксперименты доказали, что аппаратно-программный комплекс точен до 98 %. В ближайшее время исследователи испытают диагностику заражения Helicobacter pylori.
В основе разработки — рамановская спектроскопия, которая позволяет узнать характеристики веществ по взаимодействию молекул со светом.
«Принцип работы нашей системы упрощенно выглядит так: пациент выдыхает сначала базовую пробу, затем, после приема специального препарата с высоким содержанием изотопа 13С, вторую. Обе пробы анализируются и сравниваются, если во второй 13C будет больше, чем в первой, система зафиксирует сигнал в виде пиков (отклонений) на световой волне. Это с большой вероятностью означает, что в желудке пациента есть Helicobacter pylori. Если же количество 13C останется неизменным — бактерий нет. Точный объем углерода вычисляет ПО», — пояснил главный автор проекта, руководитель научно-исследовательской лаборатории спектроскопии биологических объектов ИТМО Евгений Попов.
Исследователи уже провели 7 тыс. измерений. В качестве образцов использовали предоставленные НИИ имени Менделеева, газовые смеси, чей состав близок к пропорциям веществ в человеческом выдохе.
«Большинство приборов, которые используют для неинвазивной диагностики кишечно-желудочных заболеваний, — зарубежного производства. Мы же предложили технологию на основе отечественных компонентов, которая к тому же превосходит аналоги по точности. Анализ выдоха происходит в программном обеспечении с интуитивно-понятным интерфейсом — он подсказывает порядок действий при проведении измерений. Это практически исключает влияние человеческого фактора и упрощает работу лаборанту», — подчеркнул руководитель лаборатории оптоэлектронного обеспечения киберфизических систем ИТМО Владимир Виткин.
Теперь исследователям предстоит найти медицинские центры и лаборатории для проведения доклинических и клинических исследований, и протестировать систему на реальных образцах. Учены уверены, что в будущем технологию можно будет адаптировать и под диагностику других болезней, например, диабета, рака легких, астмы и туберкулеза.
Тем временем приобрести заболевание желудочной системы можно не только по наследству, но и благодаря неконтролируемому приему лекарств. К примеру, самолечение антибиотиками может обернуться серьезными последствиями, предупредил в интервью радио Sputnik кандидат медицинских наук, врач-терапевт Алексей Хухрев.
«В кишечнике живут от двух до трех, а то и больше, килограммов дружественных бактерий, которые обеспечивают правильное переваривание пищи, всасывание витаминов, микроэлементов и прочее. Когда вы выпиваете антибиотик, убиваете и плохих, и хороших. Антибиотики должны назначаться врачом», — подчеркнул Алексей Хухрев в интервью изданию.
Нерациональное применение антибиотиков может вызывать опаснейший клостридиальный колит, когда вся полезная флора в кишечнике убивается. Пища перестает всасываться, выделяются токсины, что может закончиться реанимацией и даже летальным исходом.