В Новосибирском государственном университете прошла научно‑практическая конференция «Высокотехнологичная диагностика как основа научного поиска», где показали, как компьютерная томография и искусственный интеллект помогают в области бинарных медицинских технологий и поиска новых подходов к лечению рака и нейродегенеративных заболеваний.
Заведующий лабораторией ядерной и инновационной медицины Физического факультета НГУ, к.м.н. Владимир Каныгин отметил, что высокотехнологичные методы давно вошли в научную практику, но именно междисциплинарные исследования сегодня дают наибольший эффект. По его словам, томографическое оборудование НГУ активно используется не только в биологии и медицине, но и в археологии:
— Использование томографии в археологической практике неожиданно показало достаточно высокие результаты, которые представляют определённый интерес.
Например, учёные сканируют древние черепа, не разрушая артефакты, и получают трёхмерные модели для реконструкций.
Отдельный акцент конференции — бинарные технологии, применяемые прежде всего в онкотерапии. Бинарная технология в медицине предполагает сочетание двух по отдельности относительно безопасных факторов (препарата и физического воздействия), которые вместе дают мощный терапевтический эффект. Пример — бор‑нейтронозахватная терапия: сначала в опухолевые клетки накапливаются наночастицы бора, затем опухоль облучают нейтронами, и в результате локальной ядерной реакции клетки рака разрушаются, а окружающие ткани повреждаются меньше. Похожий принцип лежит и в основе фотодинамической терапии, и в других комбинированных методах.
— Все эти работы укладываются как в направление нейтронозахватной терапии, так и ряда других бинарных технологий, которые являются основополагающими в нашей работе, — подчеркнул Владимир Каныгин.
Лаборатория НГУ, по его словам, уже широко использует препараты на основе бора и гадолиния, а также планирует развивать подходы с использованием соединений висмута, лития и других элементов. Важной особенностью стратегии НГУ он назвал переход от классических лабораторных моделей к работе со спонтанными опухолями у домашних животных: сотрудничество с ветеринарными клиниками позволяет приближать эксперимент к реальной клинической ситуации и проверять бинарные методики в условиях, более близких к человеческой медицине.
На конференции также прозвучали доклады о применении искусственного интеллекта в ранней КТ-диагностике различных заболеваний, включая нейродегенеративные. Доктор биологических наук, заведующая лабораторией молекулярных механизмов патологических процессов ФИЦ Фундаментальной и трансляционной медицины Елена Колдышева рассказала о совместном проекте с лабораторией ядерной и инновационной медицины НГУ.
— Сейчас мы ведём разработку нового алгоритма для диагностики нейродегенеративных изменений в мозге с помощью компьютерного томографа и искусственного интеллекта. Речь идёт об алгоритмах глубокого обучения, которые в перспективе должны помочь врачам более точно и рано выявлять патологические изменения, — отметила она.
На текущем этапе команда проекта создаёт обучающий набор данных (дата-сет) на лабораторных животных. Гистологи вручную размечают множество сканов срезов мозга: отдельно помечают амилоидные бляшки, нейрофибриллярные клубки, нормальные и повреждённые нейроны.
— Создание дата‑сета — это очень муторная, тяжёлая работа для гистолога. Нам нужны не десятки и не сотни, а тысячи снимков, которые мы должны вручную разметить, и по ним обучить, — пояснила Елена Колдышева.
После этапа на животных исследователи планируют искать подходящий набор данных по людям и «наложить одно на другое», чтобы адаптировать алгоритм к человеческому материалу.
По словам Владимира Каныгина, в отборе докладов важную роль сыграл и кадровый аспект: в большинстве коллективов участвуют действующие сотрудники, выпускники и нынешние магистранты НГУ, прежде всего по направлению «Медицинская физика». Это, как он отмечает, подтверждает, что университет сохраняет статус «кузницы научных кадров» в области ядерной медицины, высокотехнологичной диагностики и бинарных технологий. В совокупности доклады конференции показали, что НГУ не только осваивает передовые методы КТ и ИИ, но и формирует вокруг них сильную междисциплинарную школу, способную работать на стыке физики, биологии, медицины и даже археологии.
редакция по материалам Новосибирского государственного университета
© фото предоставлено институтом
