Ключевые слова
Как цитировать
Аннотация
Актуальность. Диагностика опухолей гортани, полости рта и глотки по анализу выдыхаемого воздуха является перспективным, неинвазивным направлением в онкологии. В основе метода лежит идея о том, что метаболизм раковых клеток отличается от здоровых, и отличия могут проявляться в образовании специфических летучих органических соединений.
Цель. Изучение диагностических возможностей сенсорного газоаналитического комплекса и искусственной нейронной сети при исследовании выдыхаемого воздуха, полученного от больных раком верхних дыхательных путей ранних (I-II) и распространённых (III-IV) стадий.
Материал и методы. В исследование было включено 78 пациентов с раком полости рта, гортани и гортаноглотки, а также 47 здоровых добровольцев. Анализ проб проводился при помощи разработанного авторами диагностического прибора, который детектировал летучие соединения в выдыхаемом воздухе с помощью набора полупроводниковых сенсоров с последующим нейросетевым анализом данных.
Результаты. Эксперименты проводились с применением данных о выдыхаемом воздухе. Нейронная сеть классифицировала и выявляла пациентов больных раком верхних дыхательных путей всех стадий в эксперименте с 30 пациентами и 35 здоровыми добровольцами. Достигнутая специфичность составила 83 %, чувствительность — 93 %. В классификации пациентов с ранними (I-II) стадиями рака верхних дыхательных путей и распространёнными (III-IV) стадиями точность, специфичность и чувствительность составили 69, 6 и 81 % соответственно.
Заключение. Отмечена диагностическая точность на уровне 88 % разработанного метода неинвазивной диагностики рака верхних дыхательных путей всех (I-IV) стадий по образцам выдыхаемого воздуха. Точность выявления пациентов с ранними (I-II) стадиями из всего набора пациентов с раком верхних дыхательных путей всех (I-IV) стадий на основании только выдыхаемого воздуха составила 69 %.
Библиографические ссылки
Под ред. А.Д. Каприна, В.В. Старинского, А.О. Шахзадовой. Состояние онкологической помощи населению России в 2023 году. − Москва: МНИОИ им. П.А. Герцена – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России. 2024: 262(илл.).-ISBN: 978-5-85502-297-1. [Ed. by A.D. Kaprin, V.V. Starinsky, A.O. Shakhzadova. The state of oncological care for the population of Russia in 2023. - Moscow: P.A. Herzen Moscow Oncology Research Institute - branch of the National Medical Research Center of Radiology of the Ministry of Health of the Russian Federation. 2024: 262(ill.).-ISBN: 978-5-85502-297-1 (In Rus)].
Siegel R.L., Giaquinto A.N., Jemal A. Cancer statistics, 2024. CA Cancer J Clin. 2024; 74(1): 12‐49.-DOI: https://doi.org/10.3322/caac.21820.
Laura Q.M., Chow, L.Q. Head and neck cancer. N Engl J Med. 2020; 382, 60-72.-DOI: https://doi.org/10.1056/NEJMra1715715.
Johnson D.E., Burtness B., Leemans C.R., et al. Head and neck squamous cell carcinoma. Nat Rev Dis Primers. 2020; 6, 1-22.-DOI: https://doi.org/10.1038/s41572-020-00224-3.
Schutte H.W., Heutink F., Wellenstein D.J., et al. Impact of time to diagnosis and treatment in head and neck cancer: A systematic review. Otolaryngol Head Neck Surg. 2020; 162, 446-457.-DOI: https://doi.org/10.1177/0194599820906387.
Patterson R.H., Fischman V.G., Wasserman I., et al. Global burden of head and neck cancer: Economic consequences, health, and the role of surgery. Otolaryngol Head Neck Surg. 2020; 162: 296-303.-DOI: https://doi.org/10.1177/0194599819897265.
Johnson D.E., Burtness B., Leemans C.R., et al. Head and neck squamous cell carcinoma. Nat Rev Dis Primers. 2020; 6: 92.-DOI: https://doi.org/10.1038/s41572-020-00224-3.
Abderrahman B. Exhaled breath biopsy: A new cancer detection paradigm. Future Oncol. 2019; 15: 1679-1682.-DOI: https://doi.org/10.2217/fon-2019-0091.
Belizário J.E., Faintuch J., Malpartida M.G. Breath biopsy and discovery of exclusive volatile organic compounds for diagnosis of infectious diseases. Front Cell Infect Microbiol. 2021; 10: 564194.-DOI: https://doi.org/10.3389/fcimb.2020.564194.
Кульбакин Д.Е., Чойнзонов Е.Л., Федорова И.К., et al. Оптимизация диагностики рака верхних дыхательных путей на основе газоанализа выдыхаемого воздуха. Опухоли головы и шеи. 2024; 14(3): 14-21.-DOI: https://doi.org/10.17650/2222-1468-2024-14-3-14-21. [Kulbakin D.E., Choinzonov E.L., Fedorova I.K., et al. Optimization of upper respiratory tract cancer diagnosis method based on exhaled breath gas analysis. Opukholi Golovy i Shei = Head and Neck Tumors. 2024; 14(3): 14-21.-DOI: https://doi.org/10.17650/2222-1468-2024-14-3-14-21 (In Rus)].
Chernov V.I., Choynzonov E.L., Kulbakin D.E., et al. Cancer diagnosis by neural network analysis of data from semiconductor sensors. Diagnostics. 2020; 10(9): 677.-DOI: https://doi.org/10.3390/diagnostics10090677.
Кульбакин Д.Е., Чойнзонов Е.Л., Федорова И.К., et al. Неинвазивная диагностика злокачественных новообразований верхних дыхательных путей на основе анализа маркеров в выдыхаемом воздухе. Сибирский онкологический журнал. 2023; 22(6): 7-15.-DOI: https://doi.org/10.21294/1814-4861-2023-22-6-7-15. [Kulbakin D.E., Choynzonov E.L., Fedorova I.K., et al. Non-invasive diagnosis of upper airway malignancies based on the analysis of markers in exhaled air. Siberian Journal of Oncology. 2023; 22(6): 7-15.-DOI: https://doi.org/10.21294/1814-4861-2023-22-6-7-15 (In Rus)].
Pezzotti N., Lelieveldt B.P.F., Maaten L. van der, et al. Approximated and user steerable tSNE for progressive visual analytics. IEEE Trans Vis Comput Graph. 2016; 23(7): 1077-2626.-DOI: https://doi.org/10.1109/tvcg.2016.2570755.
Kumar P., Gupta S., Das B.C. Saliva as a potential non-invasive liquid biopsy for early and easy diagnosis/prognosis of head and neck cancer. Transl Oncol. 2024; 40: 101827.-DOI: https://doi.org/10.1016/j.tranon.2023.101827.
Guenette J.P. Radiologic evaluation of the head and neck cancer patient. Hematol Oncol Clin North Am. 2021; 35: 863-873.-DOI: https://doi.org/10.1016/j.hoc.2021.05.001.
Idrees M., Farah C.S., Sloan P., et al. Oral brush biopsy using liquid-based cytology is a reliable tool for Oral cancer screening: A cost-utility analysis: Oral brush biopsy for oral cancer screening. Cancer Cytopathology. 2022; 130(9): 740-748.-DOI: https://doi.org/10.1002/cncy.22599.
Kok R., van Schaijik B., Johnson N.W., et al. Breath biopsy, a novel technology to identify head and neck squamous cell carcinoma: A systematic review. Oral Dis. 2023; 29(8): 3034-3048.-DOI: https://doi.org/10.1111/odi.14305.
Haripriya P., Rangarajan M., Pandya H.J. Breath VOC analysis and machine learning approaches for disease screening: a review. J Breath Res. 2023; 17(2).-DOI: https://doi.org/10.1088/1752-7163/acb283.
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
© АННМО «Вопросы онкологии», Copyright (c) 2025