Оптическая биопсия. Станет ли ИИ-решение для ранней диагностики рака доступным?

Эффективность лечения рака во многом зависит от быстроты, с которой врачи обнаруживают у пациентов злокачественные опухоли. Оптимально, когда опухоль диагностируется на ранней стадии, позволяя хирургу полностью удалить раковые клетки с минимальным воздействием на здоровые ткани. Однако на практике это не всегда возможно, и потеря времени часто осложняет лечение, увеличивая его стоимость.

С каждым годом специалисты развивают новые методы диагностики, улучшая точность анализа и применяя современные технологии для более точного определения источников угроз для здоровья пациентов. Эти улучшения основаны на сочетании проверенных методик и современных программно-аппаратных решений.

Современные технологии

Биопсия — это инвазивная процедура, во время которой из организма извлекается образец ткани для лабораторного анализа, чтобы установить наличие злокачественного образования. Например, во время операции по удалению опухоли хирург берет образцы тканей по краям удаляемой области и отправляет их в лабораторию для анализа. Он должен убедиться, остались ли в организме раковые клетки, способные привести к образованию новой опухоли. После получения результатов хирург принимает решение — завершить операцию, удалить дополнительный участок или взять новый образец. Этот процесс может повторяться, пока в образце не останется опухолевых клеток.

У традиционной биопсии есть множество недостатков:

• Инвазивность процедуры.
• Время ожидания результатов лабораторного анализа.
• Низкая точность на ранних стадиях заболевания, когда злокачественное образование трудно заметить.

Эти недостатки делают лечение более сложным и дорогим, а также увеличивают риск повреждения здоровых тканей.

Оптическая биопсия: увидеть, чтобы вылечить

Оптическая биопсия — это метод, позволяющий диагностировать злокачественные опухоли без прямого вмешательства в организм. Врач сканирует подозрительный участок ткани, и в некоторых случаях извлечение образца не требуется. Полученные данные обрабатываются с помощью различных методов анализа, а результаты могут включать карты жесткости тканей или сосудов, в зависимости от задач исследования.

Такой подход нивелирует недостатки традиционной биопсии:

• Нет необходимости в извлечении ткани для лабораторного анализа.
• Процедуру может проводить ассистент прямо на операционном столе, без ожидания результатов от лаборатории.
• Уменьшается риск повреждения здоровых тканей, что позволяет сохранить орган.

Оптическая биопсия также позволяет врачу отслеживать состояние пациента в динамике, что делает регулярные снимки более предпочтительными, чем многократные инвазивные процедуры.

От идеи к практике

Основой программной части оптической биопсии являются алгоритмы машинного обучения. Эта технология развивается более 30 лет. К примеру, исследование «Optical biopsy and imaging using optical coherence tomography» было опубликовано на портале nature.com в 1995 году. С тех пор ученые сделали значительные шаги в применении метода для диагностики различных видов рака.

Российские исследователи также активно работают в этом направлении. В 2020 году группа ученых из Орловского государственного университета провела пилотное исследование оптической биопсии для диагностики рака печени, а в 2022 году представила результаты работы метода в клинических условиях. Другие исследователи из Нижнего Новгорода используют оптическую биопсию для мониторинга индивидуальной реакции пациентов на терапию без необходимости в множественных биопсиях.

В конце 2023 года группа ученых из Института физики РАН разработала веб-платформу для анализа томографических снимков, ориентированную на рынок, включая международный. Это решение уже привлекло интерес в Китае и ОАЭ.

Разработка таких технологий требует комплексного подхода. Ученые думают о том, как сделать платформу удобной для использования медицинскими и исследовательскими учреждениями. Это включает создание личных кабинетов для пользователей, надежное файловое хранилище, облачные вычислительные ресурсы и другие сервисы.

Заключение

Оптическая биопсия — это пример технологии, которая может потребовать десятилетия, чтобы стать доступной для пациентов. Такие проекты требуют сочетания результатов фундаментальных исследований, разработки пользовательских сервисов и технологий оборудования. Хотя платформа готова к выходу на рынок, разработчики рассматривают её как инструмент для исследований, с будущими перспективами применения в медицинских учреждениях и университетах. Кроме того, решения на базе оптической биопсии могут найти применение в других областях, таких как косметология и хирургия, улучшая диагностику и повышая точность вмешательств.