Цифровая аналитическая платформа вероятности 3D-визуального и 3D-ультраструктурного состояния органов мочевой системы (пилотное исследование)

Актуальность: Воспалительные заболевания органов мочевой системы остаются одной из значимых клинических проблем в урологии. Современные методы диагностики ограничены в возможности качественной и количественной оценки морфологических и функциональных изменений на молекулярном и ультраструктурном уровнях. Это обусловливает необходимость разработки комплексных цифровых инструментов для улучшения диагностики и мониторинга воспалительных процессов. Цель: Разработка цифровой аналитической платформы для ретроспективной оценки вероятного 3D-визуального и 3D-ультраструктурного состояния органов мочевой системы на основе данных ПЭТ/КТ всего тела у пациентов с воспалительными заболеваниями почек и мочевого пузыря.

Материалы и методы: Пилотное исследование включало 8 пациентов, разделённых на две группы: с воспалительными заболеваниями почек и с воспалительными заболеваниями мочевого пузыря. Использовались данные ПЭТ/КТ с 18F-ФДГ и 11С-холином, 3D-анатомическая реконструкция, а также 3D-ультраструктурный анализ с применением сканирующей электронной микроскопии. Результаты сопоставлялись с клиническими и морфологическими показателями.

Результаты: Выявлена взаимосвязь между показателями стандартизированного уровня захвата (SUVmax) радиофармпрепаратов, 3D-анатомическими и 3D-ультраструктурными изменениями в почках и стенке мочевого пузыря, отражающими активность бактериального воспаления. Разработаны схемы клинической навигации, позволяющие врачам без специальной подготовки оценивать вероятное состояние органов мочевой системы по цифровым показателям ПЭТ/КТ.

Заключение: Разработанная цифровая аналитическая платформа позволяет интегрировать функциональную ПЭТ/КТ-визуализацию с 3D-ультраструктурным анализом, что способствует улучшению диагностики и персонализации лечения воспалительных заболеваний мочевой системы.

1. Tandogdu Z, Wagenlehner FM. Global epidemiology of urinary tract infections. Curr Opin Infect Dis. 2016;29(1):73-79. PMID: 26694621. https://doi.org/10.1097/qco.0000000000000228

2. Öztürk R, Murt A. Epidemiology of urological infections: a global burden. World J Urol. 2020;38(11):2669-2679. PMID: 31925549. https://doi.org/10.1007/s00345-019-03071-4

3. Johnson JR, Russo TA. Acute Pyelonephritis in Adults. N Engl J Med. 2018;378(1):48-59. PMID: 29298155. https://doi.org/10.1056/nejmcp1702758

4. Segura-Grau A, Herzog R, Díaz-Rodriguez N, Segura-Cabral JM. Ultrasound of the urinary system. Semergen. 2016;42(6):388394. PMID: 25982474. https://doi.org/10.1016/j.semerg.2015.03.009

5. Dubbs SB, Sommerkamp SK. Evaluation and Management of Urinary Tract Infection in the Emergency Department. Emerg Med Clin North Am. 2019;37(4):707-723. PMID: 31563203. https://doi.org/10.1016/j.emc.2019.07.007

6. Hanssen O, Lovinfosse P, Weekers L, Hustinx R, Jouret F. 18F-FDG positron emission tomography in non-oncological renal pathology: Current indications and perspectives. Nephrol Ther. 2019;15(6):430-438. PMID: 30982747. https://doi.org/10.1016/j.nephro.2018.11.007

7. Solav S, Savale S, Patil AM. Localization of acute pyelonephritis in pyrexia of unknown origin using FDG PET/CT. Asia Ocean J Nucl Med Biol. 2020;8(1):79-83. PMID: 32064288. PMCID: PMC6994777. https://doi.org/10.22038/aojnmb.2019.14242

8. Dondi F, Pisani AR, Lucarelli NM, et al. Correlation between Kidney Uptake at [18F]FDG PET/CT and Renal Function. J Pers Med. 2023;14(1):40. PMID: 38248741. PMCID: PMC10817585. https://doi.org/10.3390/jpm14010040

9. Бердичевский БА, Бердичевский ВБ, Сапоженкова ЕВ, и др. ПЭТ/КТ молекулярно-клеточная визуализация острого пиелонефрита в диагностике скрытых причин лихорадки неясного генеза. Урология. 2024;4:75-80. https://dx.doi.org/10.18565/urology.2024.4.75-80

10. Moghrabi S, Abdlkadir AS, Al-Hajaj N, et al. A New Era for PET/CT: Applications in Non-Tumorous Renal Pathologies. J Clin Med. 2024;13(16):4632. PMID: 39200774. PMCID: PMC11355182. https://doi.org/10.3390/jcm13164632

11. Peng Z, Shan H, Yang X, et al. Weakly supervised learning-based 3D bladder reconstruction from 2D ultrasound images for bladder volume measurement. Med Phys. 2024;51(2):12771288. PMID: 37486288. https://doi.org/10.1002/mp.16638

12. Miyaki T, Kawasaki Y, Hosoyamada Y, et al. Three-dimensional imaging of podocyte ultrastructure using FE-SEM and FIB-SEM tomography. Cell Tissue Res. 2020;379(2):245-254. PMID: 31758252. https://doi.org/10.1007/s00441-019-03118-3

13. Zhai XY, Birn H, Jensen KB, Thomsen JS, Andreasen A, Christensen EI. Digital three-dimensional reconstruction and ultrastructure of the mouse proximal tubule. J Am Soc Nephrol. 2003;14(3):611-619. PMID: 12595496. https://doi.org/10.1097/01.asn.0000051725.00406.0c

14. Cui Y, Chen Y, Zhao J. Application of three-dimensional reconstruction technology in congenital anomalies of the kidney and urinary tract: a case description. Quant Imaging Med Surg. 2022;12(3):2158-2161. PMID: 35284296. PMCID: PMC8899936. https://doi.org/10.21037/qims-21-691

15. Limkar AR, Sharma SM, Ricke WA. High-resolution ex vivo nanoCT reveals 3D architecture of the adult male mouse lower urogenital tract. PLoS One. 2025;20(9):e0326004. PMID: 40966215. PMCID: PMC12445489. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0326004

16. Amparore D, Pecoraro A, Piramide F, et al. Three-dimensional imaging reconstruction of the kidney’s anatomy for a tailored minimally invasive partial nephrectomy: A pilot study. Asian J Urol. 2022;9(3):263-271. PMID: 36035345. PMCID: PMC9399544. https://doi.org/10.1016/j.ajur.2022.06.003

17. Ademola BL, Atanda AT, Aji SA, Abdu A. Clinical, morphologic and histological features of chronic pyelonephritis: An 8-year review. Niger Postgrad Med J. 2020;27(1):37-41. PMID: и андрологии, Тюменский государственный медицинский университет (Тюмень, Россия). https://orcid.org/0000-0002-9414-8510

18. Бердичевский Б.А., Бердичевский В.Б., Зубик Г.В., Ахундов Э.Ф. Свидетельство о государственной регистра-ии программы для ЭВМ №2025663706. Российская Федерация. Компьютерная программа визуальной и блочной 3D-ультраструктурной оценки вероятности воспалительных изменений в нефроне по результатам ПЭТ/КТ всего тела 18F-ФДГ глюкозой. Заявл. 29.05.2025; опубл. 29.05.2025.

19. Бердичевский Б.А., Бердичевский В.Б., Зубик Г.В. и др. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2025687778. Российская Федерация. Клиническая навигация 3D анатомического и 3D ультраструктурного состояния почечной паренхимы по результатам ПЭТ/КТ с 11С-холином. Заявл. 14.07.2025; опубл. 15.10.2025.

20. Бердичевский Б.А., Бердичевский В.Б., Гоняев А.Р., Зубик Г.В. и др. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2025610931. Российская Федерация. Компьютерная программа визуальной и блочной 3D-ультраструктурной визуализации вероятности нарушения мочетканевого барьера мочевого пузыря по результатам ПЭТ/КТ всего тела 11С-холином: заявл. 15.01.2025; опубл. 15.01.2025.