Ученые лаборатории биофотоники ТГУ совместно с онкологами ТНИМЦ разработали новый подход к диагностике аденокарциномы — злокачественной опухоли предстательной железы.

Для выявления онкопатологии и определения стадии заболевания в данном подходе используется искусственный интеллект. Компьютерную модель с помощью машинного обучения научили со стопроцентной точностью различать здоровые ткани и патологию. Проект реализуется при поддержке РФФИ и Научного фонда ТГУ им. Д.И. Менделеева.

Золотым стандартом диагностики онкозаболеваний является гистология, во время которой ткани, взятые у пациента, исследуются на наличие злокачественных изменений. Чтобы образцы можно было долго хранить, проводят их дегидратацию и заливают парафином. Затем специалисты делают тонкие срезы и исследуют эти «слайды» с помощью микроскопа.

– Обычно с образцами биопсии простаты работают несколько человек, после изучения срезов они выносят коллегиальное решение, – говорит исполнительный директор Института биомедицины ТГУ Юрий Кистенев. – Человеческий фактор никто не отменял, поэтому из-за субъективной оценки бывают ошибочные заключения. Мы попробовали решить эту проблему с помощью IT-технологий – разработали компьютерную модель и посредством машинного обучения научили ее выявлять аномальные участки, используя такой инструмент, как терагерцовая спектроскопия.

По словам Юрия Кистенева, в процессе анализа искусственный интеллект не только выявляет наличие раковых клеток, но и проводит оценку опухоли по шкале Глисона. Она традиционно используется при диагностике рака простаты для определения степени злокачественности процесса (показатели от 1 до 10), что важно с точки зрения прогноза течения болезни.

– Использование терагерцовой спектроскопии позволяет очень хорошо визуализировать образец, поскольку на маленьком участке лазер «читает» от 2500 до 4000 точек, – рассказывает один из исполнителей проекта, аспирантка ТГУ Анастасия Князькова. – В процессе обучения компьютерную модель тренировали на образцах здоровой и пораженной ткани, которые предоставил НИИ онкологии ТНИМЦ. Таким образом ИИ научился разделять норму и патологию. Проверку его способности к верификации аденокарциномы проводили на той части образцов, которая не использовалась в обучении. Оценку злокачественности процесса проводили для образцов, имеющих оценку 4 и 8 по шкале Глисона. При этом точность дифференциальной диагностики составила 100 процентов.

По словам разработчиков – сотрудников лаборатории биофотоники, по мере накопления данных модель сможет проводить оценку опухоли по всей шкале Глисона, после чего новый инструмент можно внедрять в клиническую практику. Как отмечает Юрий Кистенев, подход является универсальным. Его уже опробовали в диагностике меланомы. При наличии достаточного количества обучающего материала (образцов с нормой и патологией) модель можно обучить диагностике и других онкозаболеваний.

Добавим, что работа, выполненная при поддержке Научного фонда ТГУ им. Д.И. Менделеева, является частью большого комплексного проекта РФФИ, в котором участвуют самые сильные научные центры РФ в области биофотоники: МГУ, ИТМО, СГУ, НГУ и Нижегородский государственный университет. Роль ТГУ в данном проекте заключается в создании методов машинного обучения для новых диагностических подходов, создаваемых всеми участниками проекта.

Источники

Томские ученые научили компьютерную модель выявлять рак простаты со 100% точностью
Томский обзор (obzor.city), 12/11/2019
Томские ученые научили компьютерную модель выявлять рак простаты со 100% точностью
Gorodskoyportal.ru/tomsk, 12/11/2019
Компьютерная модель научилась выявлять рак простаты с точностью 100 %
Томский государственный университет (tsu.ru), 12/11/2019
Компьютерная модель научилась выявлять рак простаты с точностью 100 %
Монависта (tomsk.monavista.ru), 12/11/2019
Компьютерная модель от ученых ТГУ научилась выявлять рак простаты с точностью 100 %
ГТРК Томск, 12/11/2019
Выявить рак со стопроцентной точностью
Стимул (stimul.online), 14/11/2019
Российские ученые разработали искусственный интеллект, диагностирующий рак простаты
Национальные проекты: будущее России (futurerussia.gov.ru), 15/11/2019
Ученые ТГУ разработали компьютерную модель для диагностики опухоли простаты
Научная Россия (scientificrussia.ru), 22/11/2019
Ученые ТГУ разработали компьютерную модель для диагностики опухоли простаты
Seldon.News (news.myseldon.com), 21/11/2019
Томские ученые научили компьютерную модель выявлять рак простаты со 100% точностью
Российский фонд фундаментальных исследований (rfbr.ru), 13/03/2020

Похожие новости

  • 06/04/2021

    Новосибирские ученые разработали технологию для улучшения диагностики опухолей мозга с помощью искусственного интеллекта

    По результатам международного конкурса Brain Tumor Segmentation (BraTS) Challenge — 2020 (Сегментация опухоли головного мозга) мультидисциплинарная команда из новосибирских ученых, в состав которой вошли научные сотрудники лаборатории аналитики потоковых данных и машинного обучения Механико-математического факультета НГУ, практикующие врачи Федерального центра нейрохирургии и руководитель Научно-исследовательского института клинической и экспериментальной лимфологии — филиала ИЦиГ СО РАН, получила подтверждение и признание разрабатываемых методов и подходов анализа медицинских данных в виде публикации.
    434
  • 15/04/2021

    Новый алгоритм учёных поможет быстрее диагностировать опухоли щитовидной железы

     Исследователи из 10 ведущих научных центров России, среди которых ТГУ, МГУ, НГУ, НИЦ «Курчатовский институт», ИЛФ РАН, ИПЛИТ РАН и другие, в рамках комплексного проекта РФФИ разработали новый подход к диагностике опухолей щитовидной железы, основанный на анализе крови.
    322
  • 29/12/2020

    Дмитрий Седнев: «Наша школа играет роль интегратора»

    ​Директор Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ Дмитрий Седнев поделился результатами, которых достиг коллектив школы в 2020 году, и рассказал о целях и задачах на будущий год.
    1017
  • 13/02/2020

    Разработки сибирских ученых позволят повысить эффективность противовирусных препаратов

    ​Сотрудники Новосибирского государственного университета совместно с коллегами из Бийска, Новосибирска и Томска исследовали новый разработанный штамм вируса гриппа типа B (штамм В/Novosibirsk/40/2017-MA), чтобы с его помощью изучать лечебную и профилактическую эффективность противовирусных препаратов in vitro и in vivo.
    1184
  • 29/12/2020

    Наталья Гусева: «2020 год потребовал самоотверженности и готовности к переменам»

    ​Директор Инженерной школы природных ресурсов ТПУ Наталья Гусева поделилась результатами, которых достиг коллектив школы в 2020 году, и рассказала о целях и задачах на будущий год.​   Уходящий год стал точкой отсчета новой реальности для всего мира, и, чтобы в нее «встроиться», нам пришлось многое пересмотреть и изменить в своей деятельности.
    582
  • 06/12/2018

    Сибирские ученые разработали способ определения риска рецидива туберкулеза легких

    Одна из ключевых задач в области здравоохранения, поставленная ВОЗ, – положить конец эпидемии туберкулеза к 2030 году. Для этого необходимы методы ранней диагностики и эффективной терапии этого заболевания.
    1143
  • 28/12/2020

    Сеть математических центров: успехи и результаты работы

    ​Сеть математических центров объединяет международные математические центры мирового уровня, созданные в рамках нацпроекта «Наука», и региональные научно-образовательные математические центры (НОМЦ), созданные в рамках реализации Концепции развития математического образования в Российской Федерации, утвержденной распоряжением Правительства РФ от 24 декабря 2013 г.
    585
  • 28/10/2020

    Российские ученые нашли экологически чистую замену углю

    Улучшить свойства доступных видов биотоплива смогли ученые Томского политехнического университета (ТПУ). По словам авторов, им удалось получить из торфа и отрубей экологически чистое топливо, не уступающее по эффективности бурому углю.
    1052
  • 10/03/2021

    НГУ запускает на Coursera адаптированный курс Университета Джонса Хопкинса об отслеживании контактов во время COVID-19

    Онлайн-курс COVID-19 Contact Tracing разработан Университетом Джонса Хопкинса – одним из ведущих университетов мира, в котором работает крупный исследовательский центр по изучению коронавируса.
    249
  • 03/03/2021

    Новый материал для лечения сложных ожогов разрабатывают химики ТГУ

    Молодой ученый химического факультета Томского госуниверситета Олеся Лапуть работает над созданием материала, способствующего ускорению регенерации повреждённых кожных покровов. Основным инструментом для достижения этой цели выступает обработка потоками низкотемпературной плазмы, модифицирующей поверхность импланта.
    592