Projekta nosaukums: "Jaunas un rentablas multi- modālas metodikas izstrāde un klīniska aprobācija ādas vēža agrīnai diagnostikai."

Projekta nosaukums angliski: “Development and clinical validation of a novel cost effective multi-modal methodology for early diagnostics of skin cancers.”

Projekta līguma numurs:  1.1.1.2/VIAA/1/16/052

Projekta vadītāja: Dr. fiz. Ilze Ļihačova

Projekta sadarbības partneri:

  • Oulu Universitāte, Elektrotehnikas fakultāte, Optoelektronikas un mērījumu tehniku (Optoelectronics and measurement techniques) laboratorija;
  • Bulgārijas zinātņu akadēmija, Akadēmiķa Emila Djakova elektronikas institūts, Biofotonikas laboratorija;
  • Spectral Molecular Imaging, Inc. Beverly Hills, California.

Projekta īstenošanas termiņš: 36 mēneši (1.01.2018. līdz 31.12.2020.)

Projekta kopējais finansējums: 133 805,88 EUR

ERAF finansējums: 113 734,99 EUR 

Valsts budžeta finansējums: 13 380,58 EUR 

LU finansējums: 6 690,31 EUR

Projekta mērķis: Izstrādāt un klīniski aprobēt jaunu, lētu multi- modālu metodiku agrīnai ādas vēžu (melanomas, bazālo šūnu un plakanšūnu karcinomas) diagnostikai, pēcoperācijas rētu apsekošanai un savlaicīgai audzēja recidīvu detektēšanai.

Projekta rezultāti: 2 zinātniskie raksti starptautiski recenzējamos žurnālos ar aprēķinātu citējamības indeksu, 4 konferenču tēzes, 1 populārzinātnisks raksts, 3 mobilitātes braucieni, 3 zinātniskās tīklošanās.

Atsauce publicitātei (reference for publicity):

EN:
This work has been supported by European Regional Development Fund project “Development and clinical validation of a novel cost effective multi-modal methodology for early diagnostics of skin cancers” (No. 1.1.1.2/16/I/001, agreement No. 1.1.1.2/VIAA/1/16/052).

LV:
Pētījums tiek īstenots ar Eiropas Reģionālās Attīstības Fonda finansējuma atbalstu projektā "Jaunas un rentablas multi- modālas metodikas izstrāde un klīniska aprobācija ādas vēža agrīnai diagnostikai" (līguma Nr. 1.1.1.2/16/I/001, vienošanās Nr. 1.1.1.2/VIAA/1/16/052). 

Publikācijas:

  1. A. Lihachev, I. Lihacova, E. V. Plorina, M. Lange, A. Derjabo, and J. Spigulis, "Differentiation of seborrheic keratosis from basal cell carcinoma, nevi and melanoma by RGB autofluorescence imaging," Biomed Opt Express 9(4), 1852-1858 (2018). DOI 10.1364/BOE.9.001852
  2. I. Lihacova, K. Bolochko, E. V. Plorina, M. Lange, A. Lihachev, D. Bliznuks, and A. Derjabo, "A method for skin malformation classification by combining multispectral and skin autofluorescence imaging," SPIE Proc 10685, 1068535 (2018). DOI 10.1117/12.2306203.
  3. K. Bolochko, D. Bliznuks, I. Lihacova, and A. Lihachev, "Quality enhancement of multispectral images for skin cancer optical diagnostics," SPIE Proc 10679, 1067903 (2018). DOI 10.1117/12.2306609.

 

1. ceturksnis (01.01.2018- 31.03.2018)

Literatūras izpēte par cirkulāri polarizētas gaismas pielietojumiem ādas veidojumu analīzei. Dažādu eksperimentālo shēmu, kur pielieto cirkulāri polarizētu apgaismojumu, pētīšana un eksperimenta par cirkulāri polarizētas gaismas atstarošanos no ādas virsmas plānošana. Esošā prototipa, multispektrālo attēlu iegūšanai, pārveides plānošana ādas virsmu analīzei, kas apgaismota ar cirukulāri polarizētu gaismu. Izveidotās un publicētās ādas autofluorescences metodes pievienošana jau esošajai p' karšu analīzes metodei, lai iegūtu jutīgāku multi- modālu metodiku ādas vēža diagnostikai. Uzsākta multispektrālo attēlu un autofluorescences attēlu analīze dažādām, iepriekš ar p' diagnostikas metodi nepētītām, ādas patoloģiju grupām- seborejas keratozēm, hiperkeratozēm, nepigmentētām bazālo šūnu karcinomām un hemangiomām- kā arī melanocītiskiem nēvusiem, un melanomām. Tika ieviesta un uz esošo ādas veidojumu grupu datiem pielietota metode p' karšu maksimālo vērtību analīzei. Tika aprēķinātas vidējās autofluorescences intensitāšu vērtības dažādām ādas veidojumu grupām. Abas metodes- p' karšu maksimālo vērtību analīze un autofluorescences attēlošanas metode- tika apvienotas. Tādējādi tika izveidots jauns diagnostikas parametrs ar jutību 100% un specifiskumu 100% melanomas atšķiršanai no pērējām ādas veidojumu grupām. Ar šo metodi nav iespējams atšķirt bazālo šūnu karcinomu no labdabīgo ādas veidojumu grupām. Nopublicēts viens raksts žurnālā Biomedical Optics Express, iesniegti 2 raksti SPIE Proceedings konferenču materiāliem.

 

2. ceturksnis (01.04.2018- 30.06.2018)

1. Sagatavota Postdoc projekta pirmā ceturkšņa atskaites prezentācija, un 19. aprīlī tā prezentēta LU ASI seminārā.

2. Dalība SPIE Photonics 2018 konferencē (23.-26. aprīlī, Strasbūrā, Francijā):

• Stenda referāta "A method for skin malformation classification by combining multispectral and skin autofluorescence imaging" sagatavošana un prezentēšana; Tēze pieejama: www.spie.org/EPE/conferencedetails/biophotonics-photonic-solutions

• Līdzautors mutiskajā referātā “Quality enhancement of multispectral images for skin cancer optical diagnostics.” Tēze pieejama: www.spie.org/EPE/conferencedetails/optics-photonics-digital-technologies-multimedia-applications

Publicēti divi raksti SPIE Proceedings žurnālā.

3. Sagatavoti, parakstīti un pārsūtīti mobilitātes sadarbības līgumi Oulu Universitātes partnerim.

4. Veikta padziļināta izpēte par optiskajiem palīglīdzekļiem, ar kuru palīdzību varētu iegūt cirkulāri polarizētu starojumu turpmāko eksperimentu veikšanai. Rezultātā eksperimentam tika izlemts izmantot polimēra plēvi (to ir vieglāk pielāgot eksperimentam) cirkulāra EM starojuma iegūšanai diapazonā no 400- 700 nm un pārbaudīt, vai būs iespējams iegūt kādas detektējamas audu struktūru īpašības šajā reģionā. Atlasīti dati turpmāko aprēķinu veikšanai no jauniegūtajiem mērījumiem LOC klīnikā, kuros tiek izmantots lineāri polarizēts starojums.

 

3. ceturksnis (01.07.2018- 30.09.2018)

  • Izveidota iekārta cirkulāri polarizētas gaismas atstarošanās no ādas virsmas izpētei. Izveidotā iekārta sastāv no multispektrālās kameras Nuance EX, kuras sastāvā ir lineārais polarizators, gaismas avota (halogēna lampas + gaismas diodes) un plēve cirkulāra elektromagnētiskā starojuma iegūšanai, kas novietots gaismas avota ceļā un pārveido nepolarizētu gaismu cirkulāri polarizētā. Lai pārbaudītu, kā dažādas ādas struktūras atstaro dažādos leņķos polarizētu gaismu, tika mainīts plēvītes leņķis ar soli 45° un uzņemti attēli spektra diapazonā no 450- 950 nm (ar soli 10nm). Rezultātā tika iegūti veselas ādas, labdabīgu nēvusu un seborejas keratozes multispektrālie dati, kas mērīti 8 dažādos leņķos (0°, 45°, 90°, 135°, 180°, 225°, 270° un 315°). 
  • Tika iesniegta tēze: Janis Spigulis, Uldis Rubins, Edgars Kviesis-Kipge, Andris Grabovskis, Aleksejs Lihacovs, Ilze Lihacova, Dmitrijs Bliznuks, Ilona Kuzmina, Ilze Oshina, Marta Lange, “Advanced imaging technologies for distant assessment of in-vivo skin,” kurā esmu kā līdzautore, konferencei Northern Optics & Photonics konferencei, kas notiks Zviedrijā, Lundā, 12.-14. Septembrī, 2018.  
  • 30. jūlijs līdz 23. septembris - atvaļinājums.
  • Nopublicēta tēze: Janis Spigulis, Uldis Rubins, Edgars Kviesis-Kipge, Andris Grabovskis, Aleksejs Lihacovs, Ilze Lihacova, Dmitrijs Bliznuks, Ilona Kuzmina, Ilze Oshina, Marta Lange, “Advanced imaging technologies for distant assessment of in-vivo skin” Northern Optics & Photonics  2018 konferenču materiālos. Tēze pieejama šeit: photonicsweden.org/wp-content/uploads/NorthernOptics2018_proceedings.pdf
  • Sagatavota informatīva prezentācija un posteris par projektu un tā esošajām un plānotajām aktivitātēm. Dalība Zinātnieku naktī 28. septembrī, programma pieejama http://www.asi.lu.lv/New/programma2018.pdf.

 

4. ceturksnis (01.10.2018- 31.12.2018)

  • Mobilitāte uz Oulu Universitāti Somijā (8.-19.10). Tika apmeklēta Oulu Universitāte, Optoelektronikas un mērījumu tehniku (Optoelectronics and measurement techniques laboratory) laboratorija, Igor Meglinski vadībā. Tika veikta tīklošanās, prezentatīva iepazīstināšana ar projekta “Jaunas un rentablas multi- modālas metodikas izstrāde un klīniska aprobācija ādas vēža agrīnai diagnostikai” mērķiem, uzdevumiem un metodikām. Tika apmeklēta ekskursija pa laboratoriju, apskatīti dažādi veikto eksperimentu darba galdi, tajā skaitā arī galdi, kas paredzēti cirkulārās un lineārās polarizācijas mērījumiem. Tika noskaidrots, ka cirkulārā polarizācija nav tik viegli “izjaucama” salīdzinājumā ar lineāro polarizāciju, tādēļ, pareizi detektējot atpakaļ atstaroto starojumu, iespējams iegūt informāciju no dziļākiem ādas slāņiem, informāciju par kolagēnu. Kolagēna attēlošana varētu stipri uzlabot esošo metodiku, jo zināms, ka melanomās kolagēna struktūras ir neviendabīgākas kā tas ir veselā ādā un citos ādas veidojumos. Tika noskaidrots, kādu literatūru izpētīt, lai labāk izprastu cirkulāro polarizāciju. I. Meglinski ieinteresēja manis izveidotais melanomas diagnostikas kritērijs un kopā apspriedām tā fizikālo skaidrojumu. Rezultātā nolēmām pētīt šo parametru tuvāk un, sadarbībā ar Anton Sdobnov (Oulu Universitāte), veikt papildus pētījumu, izmantojot lāzeru speklu kontrasta analīzi. 
  • Tika izstrādāts koncepts nākamajam ādas veidojumu diagnostikas prototipam. Tā sastāvā iekļaujot cirkulāro polarizāciju. Tīklošanās rezultātā tika noskaidrots, ka cirkulāri polarizēts starojums, atstarojoties no ādas virsmas, maina savu rotācijas virzienu uz pretējo, bet atstarojoties no kolagēna ādā, tas savu rotācijas virzienu nemaina, tādējādi ar pirmo detektoru būtu iespējams izslēgt no virsmas atstaroto starojumu, bet ar otru iegūt informāciju par kolagēna struktūru ādā. 
  • Tika veikts darbs pie bazālo šūnu karcinomas atšķiršanas no labdabīgajiem ādas veidojumiem. Vispirms tika veikta korekcija zaļajā un sarkanajā kanālā, balstoties uz baltās references mērījumiem, kas tiek veikti tieši pirms ādas veidojumu mērījumiem. Tika izvirzīta hipotēze, ka bazālo šūnu karcinomām varētu būt atšķirīgs taisnes, kas vilkta starp zaļā kanāla intensitātēm un sarkanā kanāla intensitātēm, slīpuma koeficients.
  • Tika sagatavots, parakstīts un pārsūtīts mobilitātes sadarbības līgums ar Bulgārijas zinātņu akadēmiju.
  • Tika izveidots skripts klīnisko mērījumu datu, kuros tiek izmantota lineārā polarizācija, korekcijai (zaļajam un sarkanajam kanālam) un slīpuma koeficienta (starp G un R kanāla intensitātēm) aprēķinam. Sākta lineāri polarizēto datu apstrāde- slīpuma koeficienta aprēķini. Pirmie rezultāti neuzrādīja būtisku atšķiramību starp bazālo šūnu karcinomām, nēvusiem un hiperkeratozēm. Plānots papildināt datu kopu un turpmāk iekļaut aprēķinos tikai bazālo šūnu karcinomas, kuras ir apstiprinātas arī histoloģiski vai citoloģiski.
  • No 10.-24. decembrim darbnespēja.
  • Sagatavots ziņojums (Milestone M1.1) par cirkulāri polarizēta starojuma piemērošanu lētai ādas attēlošanas tehnikai turpmākam medicīniskam pielietojumam un Deliverable D1.1. jeb kopsavilkums par metodi ādas optisko īpašību noteikšanai.

 

5. ceturksnis (01.01.2019- 31.03.2019)

  • No 02.01.2019.-13.01.2019. darbnespēja.
  • Sagatavota prezentācija par paveikto 2018. gadā (prezentēta 8. janvārī LU sēdē, darbnespējas dēļ prezentēja A. Ļihačovs).
  • Pieteikts referāts: A. Sdobnov, A. Bykov, A. Popov, I. Lihacova, A. Lihachev, J. Spigulis, and I. Meglinski, “Combined multi-wavelength laser speckle contrast imaging and diffuse reflectance imaging for skin perfusion assessment” European Conferences on Biomedical Optics (ECBO) konferencei, kas notiks 23.-27. jūnijam, Minhenē, Vācijā.
  • 24. janvārī dalība LU ASI seminārā ar prezentāciju kandidatūrai uz vadošā pētnieka amata vietu LU ASI, kurā prezentēti projekta aktuālās darbības un rezultāti.
  • 8. februārī saņemts Latvijas Zinātņu akadēmijas prezidenta Pateicības raksts par 2018. gada sasniegumu lietišķajā zinātnē par iesniegto sasniegumu “Portatīva ierīce ādas vēža agrīnai bezkontakta diagnostikai,” kurā iekļauta pēcdoktorantūras projektā attīstītā metodika.
  • 20. februārī par šo sasniegumu tika sniegta prezentācija ar nosaukumu “Portatīva ierīce ādas vēža agrīnai bezkontakta diagnostikai.”
  • Sagatavots un iesniegts konferenču raksts: Marta Lange, Emilija Vija Plorina, Ilze Lihacova, Janis Spigulis, “Skin cancer screening - better safe than sorry,” SHS Web of Conferences, 7th International Interdisciplinary Scientific Conference SOCIETY. HEALTH. WELFARE.
  • 14.-22. februārī tīklošanās ar M.Sc. Martin Kolar no Brno University of Technology, Čehija. Detalizēti tika izskaidrota pēcdoktorantūras projektā izstrādātās metodikas problemātika un rastas iespējamās turpmākās sadarbības iespējas. Mobilitātes braucienā plānoto eksperimentu saskaņošana, inventāra apzināšana, paraugu sarunāšana ar kontaktpersonu (E. Borisova) no Elektronikas Institūta, Bulgārijas Zinātņu akadēmijas.
  • 24.-29. martā mobilitātes brauciens uz Emila Djakova Elektronikas institūtu, Bulgārijas Zinātņu akadēmiju, Biofotonikas laboratoriju. Vizītes laikā tika veikti mērījumi, izmantojot 808 nm, 100mW lāzeru, NIRQuest 2.1. (no 900-2100nm) un USB4000 (200-1100nm) spektrometrus. Mērījumi tika veikti nēvusa paraugam ex-vivo. IR autofluorescence netika novērota. Papildus tam tika veikti mērījumi, izmantojot 785 nm, 100mW lāzeru un OceanOptics USB mini spektrometru. Tika iegūti infrasarkanās autofluorescences spektri dažādām ādas patoloģijām- nepigmentētai un pigmentētām bazālo šūnu karcinomām, pigmentētiem nēvusiem, displastiskam nēvusam un melanomai. Prezentēts pēcdoktorantūras projekts zinātniskajā seminārā, kā arī veikta tīklošanās ar Bulgārijas zinātniekiem.

 

6. ceturksnis (01.04.2019- 30.06.2019)

  • No 3.- 5. aprīlim tika apmeklēts Ādas vēža advencētas ārstēšanas un tehnoloģijas kongress (The World Congress on Advanced Treatments and Technologies in Skin Cancer), kas notika Vīnē, Austrijā, lai noskaidrotu jaunākās tendences ādas vēža diagnostikā un ārstēšanā.
  • Aprīlī tika analizēti infrasarkanās autofluorescences dati (ierosme ar 785 nm 100nW lāzeru). Dati tika iegūti Bulgārijā, Elektronikas institūtā no dažādiem ex- vivo ādas paraugiem (bazālo šūnu karcinomas, plakanšūnu karcinomas, melanomas, displastiskie nēvusi, nēvuss- dažādi ādas slāņi), kas tiek uzglabāti formaldehīdā. Pēc normēšanas visi spektri uzrādīja vienādu formu, tādēļ tika izvēlēts analizēt paraugu intensitātes. Tika iegūts, ka pigmentētajiem ādas veidojumiem ir zemāka autofluorescences intensitāte, nekā nepigmentētajiem, kas ir pretrunā ar literatūrā aprakstīto. Kā arī tika iegūts, ka nēvusa dažādi ādas slāņi- epiderma, derma un hipoderma ir ar stipri līdzīgām intensitātēm, kas norāda uz to, ka intensitātei ar melanīna koncentrāciju nav tiešas korelācijas. Savukārt, veicot mērījumus in vivo ādā, tika iegūts, ka pirksta virspusē, kur ir lielāka melanīna koncentrācija, ir lielāka autofluorescences intensitāte nekā pirkstgala apakšpusē, kas sakrīt ar literatūrā pieejamajiem rezultātiem, bet nesakrīt ar ex-vivo paraugu datiem. 25. aprīlī Bulgārijā iegūtie rezultāti prezentēti LU ASI seminārā.
  • Maijā tika veikta komunikācija ar Bulgārijas un Krievijas zinātniekiem, lai interpretētu iegūtos autofluorescences rezultātus. Tika secināts, ka šiem eksperimentiem būtu nepieciešams filtrs ar augstāku optisko blīvumu OD>10. Tā kā lāzera līnija pilnībā netika bloķēta ar izvēlēto filtru, rezultātā datus ir grūti interpretēt.
  • Tika sagatavota un iesniegta publikācija: A. Sdobnov, A. Bykov, A. Popov, I. Lihacova, A. Lihachev, J. Spigulis, and I. Meglinski, “Combined multi-wavelength laser speckle contrast imaging and diffuse reflectance imaging for skin perfusion assessment.”
  • No 7.-16. maijam atvaļinājums.
  • 17. maijā prezentēts pēcdoktorantūras projekts LU rīkotajā pasākumā “Zināšanu agora.”
  • No 20. maija. – 2. jūnijam atvaļinājums.
  • 29. maijā tika saņemta “REGIOSTARS” konkursa balva, kur projekts “Portatīva ierīce ādas vēža agrīnai bezkontakta diagnostikai,” kura pamatā ir pēcdoktorantūras projektā izstrādātās multi modālās metodes, ieguva pirmo vietu ( https://regiostars.lv/portfolio-item/1-vieta-portativa-ierice-adas-veza-agrinai-bezkontakta-diagnostikai-projekta-pieteicejs-latvijas-universitate/?fbclid=IwAR24pWBzbyTFo48HtEgMNmHVefoptjgijgs9RSiocc-wi1b7rHbflBV8BGI ).
  • Līdz 2. jūnijam atvaļinājums.
  • Tika sniegta intervija žurnālam IR. Publicēts populārzinātniskais raksts: Gunita Nagle “Kā izķert melanomu,” kurā pieminēta pēcdoktorantūras projektā izstrādātās metodes attīstība, aktualitāte un rezultāti.
  • Tika veikti papildus polarizācijas eksperimenti 10 nēvusu grupai. Tika iegūti multispektrālie attēli, izmantojot 4 dažādas polarizācijas metodes, kur lineāri polarizatori pretī gaismas avotam un uztvērējam novietoti 1) paralēli, 2) perpendikulāri un, kur izmantoti 3) vienādi vērsti un 4) pretēji vērsti cirkulārie polarizatori, kas novietoti pretī gaismas avotam un uztvērējam.
  • No 18.- 19. jūnijam apmeklēts Baltijas reģiona jauno zinātnieku tīklošanās pasākums (“Engaging in research policy discussions. An event for early career researchers from Baltic region”) Tallinas Zinātņu akadēmijā. Pasākumā uzstājos ar runu, kur iezīmēju galvenās nepilnības, kas saistītas ar projektu īstenošanu. Veikta tīklošanās ar jaunajiem zinātniekiem ne tikai no Baltijas reģiona, bet arī no citām Eiropas daļām. Informācija par pasākumu pieejama šeit: https://www.facebook.com/pg/teadusteakadeemia/photos/?tab=album&album_id=2380985112146714&__tn__=-UCH-R .
  • No 23.-27. jūnijam dalība European Conferences on Biomedical Optics konferencē ar referātu: A. Sdobnov, A. Bykov, A. Popov, I. Lihacova, A. Lihachev, J. Spigulis, and I. Meglinski, “Combined multi-wavelength laser speckle contrast imaging and diffuse reflectance imaging for skin perfusion assessment.” Konferences tēze pieejama SPIE aplikācijā, kā arī būs pieejama šeit: spie.org/EBO/conferencedetails/novel-biophotonic-techniques-and-applications. Konferences laikā apmeklētas prezentācijas un pasākumi, kā arī veikta tīklošanās ar jaunajiem zinātniekiem biomedicīniskās optikas jomā.
  • Milestone 2.1. "Ieteikumi par NIR AF attēlošanu, izmantojot LED un RGB / CMOS sensorus" sagatavošana.

 

Pēdējās izmaiņas veiktas