Ежегодно в мире регистрируют приблизительно 210-250 тыс. новых случаев заболеваний почечно-клеточным раком (ПКР), что составляет 2-3% в структуре злокачественных новообразований у взрослых. В России среди опухолей мочеполовой системы ПКР занимает 2-е место после злокачественных новообразований предстательной железы и 1-3-е место по темпам роста заболеваемости. По данным многочисленных исследований, скорость роста опухоли почки составляет в среднем 2,5 мм в год. Однако было замечено, что при проведении хирургической резекции опухоли почки у пациентов нередко обнаруживаются образования, размеры которых значительно больше тех, которые были спрогнозированы. Причины и механизмы такого резкого увеличения размеров почечных образований на данный момент остаются неясными. В связи с этим было выдвинуто предположение о "взрывном" росте опухоли почки. В данной работе проводится анализ образцов гематомной жидкости (ГЖ) из различных участков опухоли почки, полученных непосредственно из опухоли при проведении хирургической операции по удалению образования, методом ИК-спектроскопии с целью изучения изменений, возникающих в сгустках крови с момента образования гематомы для проведения оценки "возраста" опухоли. Предполагается, что в случае "взрывного роста" опухоли происходит одновременное образование опухолевых гематом, расположенных в различных ее участках. Проведено сравнение ИК-спектров образцов ГЖ опухолей различных пациентов, а также ГЖ из различных участков опухоли одного и того же пациента по высоте интенсивности пиков пропускания на выбранных волновых числах, отвечающих колебаниям белков, таких как фибриноген и гемоглобин, а также липидов. В ходе исследования пиков, отвечающих за колебания деоксигенированного состояния гемоглобина, метгемоглобина и других белков, липидов и структурные изменения в данных соединениях, были выявлены статистически значимые отличия в области пика колебаний фибриногена в спектрах образцов различных пациентов и контрольной группы. Кроме того, корреляционный анализ между размером опухоли и интенсивностью пика, отвечающего за колебания νPO фибриногена, косвенно подтвердил гипотезу "взрывного роста" почечной опухоли. Таким образом, результаты, полученные в данной работе, подтверждают, что метод ИК-спектроскопии может быть использован в исследованиях "возраста" опухоли, а причины и механизмы резкого увеличения размеров почечных образований могут быть объяснены гипотезой о "взрывном росте" опухоли.
Approximately 210-250 thousand new cases of renal cell cancer (RCC) are registered annually in the world, which is 2-3% in the structure of malignant neoplasms in adults. In Russia, among tumours of the urogenital system, RCC ranks 2nd after malignant neoplasms of the prostate gland and 1-3rd in terms of the growth rate of morbidity. According to numerous studies, the growth rate of kidney tumour is on average 2.5 mm per year. However, it has been observed that when patients undergo surgical resection of a renal tumour, they are often found to have masses that are significantly larger than those predicted. The reasons and mechanisms for this dramatic increase in the size of renal masses remain unclear at this time. In this regard, the ‘explosive’ growth of renal tumours has been suggested. In this paper, haematoma fluid (HF) samples from different sites of renal tumour, obtained directly from the tumour during surgery to remove the mass, are analysed by infrared spectroscopy to study the changes occurring in blood clots from the time of haematoma formation in order to assess the ‘age’ of the tumour. It is assumed that in the case of ‘explosive growth’ of the tumour there is simultaneous formation of tumour hematomas located in different parts of the tumour. The IR spectra of HL samples from tumours of different patients, as well as HL from different tumour sites of the same patient were compared in terms of the height of intensity of transmittance peaks at selected wave numbers corresponding to fluctuations of proteins such as fibrinogen and haemoglobin, as well as lipids. The study of the peaks responsible for fluctuations in the deoxygenated state of haemoglobin, methemoglobin and other proteins, lipids and structural changes in these compounds revealed statistically significant differences in the peak area of fibrinogen fluctuations in the spectra of samples from different patients and controls. In addition, correlation analysis between tumour size and the intensity of the peak responsible for fibrinogen νPO oscillations indirectly confirmed the hypothesis of ‘explosive growth’ of renal tumour. Thus, the results obtained in this work confirm that the IR spectroscopy method can be used in tumour ‘age’ studies, and the causes and mechanisms of the abrupt increase in the size of renal masses can be explained by the hypothesis of tumour ‘explosive growth’.

В настоящее время интенсивно развивается применение электронных микроскопов в медицине, в том числе сканирующих электронных микроскопов (СЭМ), разработанных для решения огромного количества проблем в различных областях с широким диапазоном ускоряющих электроны напряжений, энергии электронных пучков. Разработка СЭМ с определёнными эмиссионными характеристиками, с диапазоном более низких энергий пучков для исследования биообразцов является актуальной задачей, т. к. модификация СЭМ для решения задач, например, в медицине, позволило бы получать более качественные изображения биообразцов в диагностике и наблюдении эффективности терапии. Для разработки новых СЭМ с определёнными характеристиками предлагается проведение менее затратных исследований с помощью численных методов на основе математических моделей процессов в электронно-оптических системах СЭМ. В связи с этим в данной работе ставится задача определения размера и формы пучка, основных эмиссионных характеристик полевого электронного катода (ПЭК) СЭМ, находящегося под воздействием возбуждающего электронную эмиссию электрического поля и внешнего продольного магнитного поля путем исследования движения крайнего электрона пучка с учетом влияния пространственного заряда электронов пучка, внешнего магнитного поля. В модели ПЭК аппроксимируется параболоидом вращения, вводится понятие граничного "крайнего" электрона, траекторией которого определяются форма и размер пучка. Задача расчета эмиссионных характеристик вдоль траектории крайнего электрона ПЭК решается с помощью математической модели, включающей следующие уравнения: движения "крайнего" электрона, Максвелла вне и внутри пучка, непрерывности плотности тока, уравнения Фаулера-Нордгейма. В итоге получена система из 18 обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка, численный расчет которых с помощью метода Рунге-Кутта 4 порядка позволяет получить эмиссионные характеристики ПЭК. В результате предполагается целесообразность модификации СЭМ для более эффективного применения в области медицины с учетом все более широкого применения их в диагностике заболеваний и возможного улучшения качества изображений за счет разработки ПЭК СЭМ с более подходящими характеристиками.
Currently, the use of electron microscopes in medicine is developing intensively, including scanning electron microscopes (SEM), which are designed to solve a huge number of problems in various fields with a wide range of electron accelerating voltages and electron beam energies. The development of an SEM with certain emission characteristics, with a range of lower beam energies for the study of biological samples, is an urgent task because modifying the SEM to solve problems in medicine, for example, would make it possible to obtain higher-quality images of biospecimens for diagnostics and monitoring the effectiveness of therapy. To develop new SEMs with certain characteristics, it is proposed to conduct less expensive research using numerical methods based on mathematical models of processes in electron-optical SEM systems. In this regard, this work sets the task of determining the size and shape of the beam, the main emission characteristics of the field electron cathode (FEC) of the SEM, which is under the influence of the electric field that excites electron emission and the external longitudinal magnetic field by studying the movement of the outermost electron of the beam, taking into account the influence of space charge beam electrons, external magnetic field. In the model, the FEC is approximated by a paraboloid of rotation, and the concept of a boundary “outermost” electron is introduced, the trajectory of which determines the shape and size of the beam. The problem of calculating the emission characteristics along the trajectory of the outermost electron of a FEC is solved using a mathematical model that includes the following equations: motion of the "outermost" electron, Maxwell outside and inside the beam, continuity of the current density, Fowler-Nordheim equation. As a result, a system of 18 first-order ordinary differential equations was obtained, the numerical calculation of which using the 4th order Runge-Kutta method allows us to obtain the emission characteristics of the FEC. As a result, it is suggested that it would be feasible to modify SEMs for more effective use in the medical field, taking into account their increasing use in disease diagnosis and the possible improvement of image quality through the development of FEC SEMs with more suitable characteristics.

В экспериментальных целях с помощью ИК-спектроскопии исследовали кровь детей с синдромом гематурии при остром и хроническом гломерулонефритах и IgA-нефропатии. Полученные результаты свидетельствуют о возможности использования ИК-спектроскопии в качестве дополнительного диагностического метода для дифференцирования нефропатий.
For experimental purposes, the blood of children with hematuria syndrome in acute and chronic glomerulonephritis and IgA nephropathy was studied using IR spectroscopy. The results obtained indicate the possibility of using IR spectroscopy as an additional diagnostic method for the differentiation of nephropathies.