​Молодые ученые Томского политехнического университета заняты улучшением методов диагностики рака молочной железы. Политехники рассчитывают разработать методику, которая позволит выявлять болезнь в случае, когда она сопровождается различными воспалениями, усложняющими диагностику. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ).

В проекте задействованы научные сотрудники Международной научно-образовательной лаборатории неразрушающего контроля Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ Сергей Лазарев и Али Оздиев. По их словам, одним из основных методов маммографического скрининга сейчас является рентгенографическое исследование молочных желез. Однако существующие методы диагностики в совокупности дают точность в 90 %, плюс-минус 5 %. Таким образом, 50 из 1 000 пациенток могут оказаться в зоне риска.

При этом сейчас в медицине в основном используются рентгеновские установки на основе абсорбционного контраста — этот способ не дает стопроцентной точности. Кроме того, нет возможности установить наличие новообразования на стадии, когда плотность тканей опухоли схожа с плотностью тканей вокруг воспаления.

«Абсорбция дает контраст между костной и мягкой тканями, но фактически не помогает получить дополнительную информацию о состоянии мягкой ткани, наличии каких-то подозрительных скоплений, новообразований. В молочной железе нет твердых тканей, так что для стандартных методов скрининга она фактически "прозрачная".

То есть диагностика не помогает выявить заболевание на той стадии, когда могло бы помочь точечное хирургическое вмешательство, а не мастэктомия — полное удаление молочной железы», — поясняет Сергей Лазарев.

Еще одной проблемой является человеческий фактор: окончательный вердикт все равно выносит специалист на основании изучения рентгеновского снимка. При этом он опирается на собственный опыт или на данные коллег по медучреждению. Чтобы улучшить существующие методы диагностики и избежать таких проблем, ученые ТПУ, во-первых, предлагают применять сразу три типа контраста: абсорбционный, темнополевой и фазовый. Во-вторых, модернизировать существующую конструкцию рентгеновских установок, чтобы снизить дозу получаемого облучения. В-третьих, использовать методы машинного обучения, чтобы повысить точность конечного диагноза.

«Мультиконтрастный метод рентгеновской диагностики, то есть использование одновременно абсорбционного, темнополевого и фазового контраста, позволит нам получить дополнительную информацию. Что касается модернизации существующих установок, то уже ведутся работы, основанные на применении специальных дифракционных решеток из материалов, поглощающих рентгеновское облучение, для того, чтобы параметризировать пучок. Разработкой подобных технологий занимаются коллективы из Швейцарии и Германии. В России, по нашим данным, подобные исследования практически не ведутся. Пока сам метод только развивается. Мы же хотим изучить его и улучшить», — объясняют исследователи.

Для этого предполагается внести изменения в новую технологию, подразумевающую использование нескольких дифракционных решеток. При этом время сканирования определяется необходимостью изменять их взаимное расположение и делать соответствующее число проекций. Чем больше время сканирования, тем больше и доза облучения.

«Подход, который мы хотим использовать применительно к диагностике рака молочной железы, заключается в использовании специальной "трехмерной" дифракционной решетки, которая исключает необходимость каким-либо образом изменять положение. Она объединяет в себе свойства системы из нескольких решеток, следовательно, нет необходимости делать много проекций — нужна лишь одна (так называемая техника single-shot imaging)», — говорят политехники.

А методы машинного обучения помогут оптимизировать процесс визуальной диагностики и позволят использовать не только опыт конкретного специалиста или учреждения, но и большой объем уже накопленных данных.

«Если взять эти данные, рассчитать корреляцию, выявить алгоритм обнаружения, то мы получим инструмент помощи в диагностике — это своеобразный ассистент для специалиста», — поясняет Али Оздиев.

По словам ученых, исследование, поддержанное грантом РНФ, является только частью масштабного проекта, подразумевающего обширный сбор данных, модернизацию рентгеновской томографической установки, эксперименты, а также разработку прототипа устройства.

Полную версию материала, посвященного исследованию, читайте в свежем номере газеты «За кадры».

Похожие новости

  • 10/06/2019

    В НИИ онкологии Томска создают технологию профилактики и лечения метастазов

    ​Каждая двенадцатая женщина в мире заболевает раком молочной железы. В России грозная статистика усугубляется несвоевременной диагностикой (31,9% больных с запущенным опухолевым процессом) и, соответственно, высокой и скорой летальностью (7,4% пациенток умирают в течение года после постановки диагноза).
    283
  • 15/02/2018

    Томские ученые доказали эффективность нового метода диагностики заболеваний мозга

    ​Издательство Nature Publishing Group опубликовало результаты исследований ученых ТГУ, подтверждающие эффективность нового метода диагностики заболеваний головного мозга. Уникальный способ неинвазивной оценки состояния оболочек нервных волокон (миелина) при помощи магнитно-резонансной томографи (МРТ) был разработан под руководством профессора Университета Вашингтона, научного руководителя лаборатории нейробиологии НИИ ББ ТГУ Василия Ярных.
    1372
  • 15/12/2016

    Защитить мозг от инсульта: ученые ТПУ запатентуют открытие

    ​Ученые Лаборатории изучения механизмов нейропротекции Томского политехнического университета совместно с коллегами из США работают над исследованием и совершенствованием препарата, который защитит головной мозг пациентов от последствий инсульта.
    940
  • 14/09/2017

    Томские ученые испытывают противоинсультный препарат

    ​Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) приступают к испытаниям нового противоинсультного препарата. Его эффективность предсказана математическими моделями и предварительными экспериментами.
    720
  • 17/05/2018

    Ученые ТГУ отправятся на поиски новых бактерий

    ​Ученые кафедры физиологии растений и биотехнологии БИ ТГУ в рамках проекта, поддержанного РНФ, займутся поиском новых микроорганизмов в удаленных труднодоступных экосистемах в Сибири. Наряду с этим микробиологи изучат характеристики двух бактерий, обнаруженных в 2017 году глубоко под землей.
    864
  • 28/08/2017

    Ученые ТУСУРа получили два патента на оригинальные изобретения

    ​Сотрудники научно-исследовательской лаборатории "Безопасность и электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств" (НИЛ "БЭМС РЭС") ТУСУРа разработали оригинальные конструкции климатической экранированной камеры и стола для биологических исследований.
    992
  • 27/12/2018

    Томские ученые создали новый метод экологического мониторинга на основе мхов

    ​Группа физиков и биологов Томского политехнического университета и Томского государственного университета создала систему мониторинга на основе мхов. Об этом сообщила пресс-служба Российского научного фонда.
    959
  • 15/03/2018

    Томские нейробиологи разработали новый метод оценки повреждений головного мозга

    ​Ученые лаборатории нейробиологии Томского государственного университета (ТГУ) разработали новый подход к оценке повреждений головного мозга, развивающихся при инсульте, метод предполагает анализ состояния оболочек нервных волокон.
    669
  • 12/07/2017

    Робота-врача для военных создадут томские медики и инженеры​

    Ученые из НИИ кардиологии Томского национального исследовательского медицинского центра и Томского политехнического университета (ТПУ) планируют создать мобильного робота, который сможет оказывать первую медицинскую помощь пострадавшим в местах военных действий и ЧС.
    1139
  • 21/02/2017

    Разработки ТПУ для имплантологии выходят на стадию клинических испытаний

    ​Биодеградируемые имплантаты Томского политехнического университета выходят на стадию клинических испытаний. Как сообщают ученые ТПУ, на стадии доклинических исследований эффективность томских изделий уже доказана, и сегодня некоторые биоразлагаемые имплантаты Томского политеха сегодня частично используются в медицинской практике в одном из ведущих ортопедических центров России - Центре Илизарова.
    2015