Новый способ оценки состояния мочевыводящих путей у детей дошкольного и младшего школьного возраста масс-чувствительным «электронным носом»

Шуба А.А.,¹ Филонова К.Е.²

1Воронежский государственный университет инженерных технологий,

Воронеж, Россия.

Молодой учёный.

an-mishina@yandex.ru

2Воронежская государственная медицинская академия им. Н. Н. Бурденко, Воронеж, Россия. Молодой учёный.

Научный руководитель: Кучменко Т.А., Вечеркин В.А.

В последнее время увеличилось количество детей в младшем школьном и дошкольном возрасте с инфекционными поражениями мочевыводящих путей. Диагностика данной патологии затруднена, так как общий анализ мочи мало информативен, а микробиологический посев не всегда позволяет обнаружить возбудителя инфекции в короткий срок. Поэтому актуальной задачей является разработка новых способов быстрой неинвазивной диагностики инфекций мочевыводящих путей, в том числе с использованием сенсорных систем и устройств.

Цель работы: оценка возможности применения масс-чувствительного «электронного носа» с хемометрической обработкой многомерных данных для диагностики состояния мочевыводящих путей детей по составу равновесной газовой фазы (РГФ).

Исследование сорбции легколетучих компонентов РГФ над пробами мочи проводили методом пьезокварцевого микровзвешивания на установке «МАГ-8» с 8 измерительными элементами, модифицированными различными сорбентами.

В качестве модификаторов электродов пьезокварцевых резонаторов выбраны пленки стандартных хроматографических фаз, универсальные и специфические покрытия, в том числе на основе углеродных нанотрубок, селективные к аминам различного строения и легколетучим кислотам, выбранным в качестве газов-маркеров инфекционных процессов в мочевыводящем тракте.

В качестве объектов исследования изучены пробы мочи (не более 4 часов после забора) детей с инфекциями мочевыводящих путей разной степени пролеченности антибиотиками, условно здоровых без жалоб и симптомов заболеваний. Для оценки специфичности также исследованы пробы мочи детей с другими заболеваниями (пиелонефрит, цистит, пиелоренальный рефлюкс) и пороками развития мочеполовой системы (крипторхизм).

В качестве сигналов массива пьезосенсоров, используемых для обработки методом главного компонента (МГК) выбраны: аналитические сигналы пьезосенсоров (ΔF_max,i, Гц), параметры эффективности сорбции (A_ij), площадь кинетического «визуального отпечатка» (S_в.о., Гц·с). Для декомпозиции матрицы данных по МГК использовали сигналы массива пьезосенсоров при сорбции РГФ над пробами мочи 30 детей. Параллельно проводился анализ традиционными методами диагностики инфекций мочевыводящих путей (общий анализ мочи, УЗИ, общий и биохимический анализ крови).

Установлено, что оптимальной является модель с пятью ГК (калибровочная и проверочная дисперсия равны 97 и 95 % соответственно) с проверкой тестовым набором. Для скрининг-диагностики достаточно 2 ГК, при этом все образцы разделяются на три группы, при этом первая и вторая ГК отделяют образцы проб мочи детей условно здоровых и пролеченных антибиотиками от остальных образцов. Отдельно можно выделить пробы мочи в процессе лечения, а также пробы мочи больных детей. Третья и четвертая компоненты позволяет выделить пробы с различными заболеваниями. Наиболее сильное влияние на модель оказывают переменные, соответствующие параметрам эффективности сорбции для универсальных пленок и специфических покрытий. При хирургическом вмешательстве независимо от заболевания детектируются метаболиты наркоза, что искажает данные и не позволяет оценить состояние мочевыводящих путей на наличие инфекций.