Методы диагностики патологий мягких биологических тканей

В ИМПБ РАН совместно с рядом российских и зарубежных лабораторий создаются новые методы диагностики патологий мягких биологических тканей. В частности, методы ранней неинвазивной диагностики рака. Физической основой этих методов является отличие механических характеристик аномальных новообразований разных типов от характеристик нормальных тканей, что ведет к различному характеру деформирования исследуемого объекта при внешнем механическом воздействии. Таким образом, количественная реконструкция пространственного распределения механических свойств объекта по данным о характере его деформирования в сочетании информации о том, как эти свойства зависят от физиологического состояния ткани, дает дополнительную возможность для проведения ранней неинвазивной дифференциальной диагностики патологий мягких биологических тканей.

 

Механические свойства мягких биологических тканей
различны в норме и при патологии

Предстательная железа Молочная железа Результаты прямого измерения модуля Юнга патологически измененных участков предстательной (слева) и молочной (справа) железы человека при различных видах заболеваний.

 

ДЕФОРМИРОВАНИЕ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗМЕРЕНИЕ ПОЛЯ СМЕЩЕНИЙ (University of Michigan Biomedical Engineering Department) РЕКОНСТРУКЦИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ (ИМПБ РАН Лаборатория математических проблем биомеханики)

 

Реконструкция упругих свойств -
надежный способ обнаружения тканевых новообразований

Стандартные (B-scan) ультразвуковые изображения однородного (слева) и неоднородного (справа) тканеподобных фантомов. ВКЛЮЧЕНИЕ НЕ НАБЛЮДАЕТСЯ Результат реконструкции модуля Юнга в областях интереса для однородного (слева) и неоднородного (справа) фантомов. ВКЛЮЧЕНИЕ ЯСНО ВИДНО

 

Реконструкция модуля Юнга почки собаки ex vivo
по данным ультразвукового обследования

НОРМАЛЬНАЯ ПОЧКА ИЗМЕНЕННАЯ ПОЧКА

Данные эксперимента на ультразвуковом микроскопе

Продольная деформация ~0.8мм   Реконструированный модуль Юнга

Данные ЯМР эксперимента
Почка собаки ex vivo

Продольная деформация Сдвиговая деформация

Реконструированный модуль Юнга

Ближайшие задачи

Математическое и программное обеспечение для оценки полей смещений Реконструкция механических свойств в общей трехмерной постановке Реконструкция механических свойств в случае конечных деформаций