Метод радиофизиков повысит выявление рака груди на ранних стадиях
24 Ноября 2020

Ученые радиофизического факультета ТГУ предложили новый подход для обнаружения малоразмерных раковых образований молочной железы при зондировании радиоволнами СВЧ-диапазона. Метод позволит повысить вероятность выявления опухолей на ранней стадии образования без использования ионизирующего рентгеновского излучения. Статью о результатах исследования опубликовал престижный журнал Medical Physics.

На кафедре радиофизики ТГУ уже более 20 лет ведутся исследования в области радиоволновой томографии. Еще в начале двухтысячных годов профессор Владимир Якубов сформулировал принципы фокусировки радиоволн для поиска скрытых объектов, они были взяты за основу при поиске опухолей в биологических тканях. Работа по этому направлению началась три года назад. С тех пор ученые прошли достаточно большой путь – от компьютерного моделирования процессов распространения радиоволн в сильно поглощающих средах до создания лабораторной установки по автоматизированному зондированию фантомов (искусственных аналогов) молочной железы.

На первом этапе были опробованы идеи и способы решения проблемы, которая стояла перед исследователями: поиск злокачественных образований в биологических средах. Это стало возможным благодаря поддержке Фонда Менделеева ТГУ.

Рентген и УЗИ показывают невысокую вероятность обнаружения опухолей на ранней стадии, поскольку используемое в них излучение слабо реагирует на малые изменения плотности участков тканей, где начинает формироваться опухоль. В то же время вокруг новообразования уже формируется сетка капилляров. Наличие этих капилляров приводит к скачку диэлектрической проницаемости, а ее мы как раз можем контролировать с помощью радиоволн, – описывает принцип нового метода обнаружения раковых клеток профессор кафедры радиофизики РФФ ТГУ Сергей Шипилов.

Sergey_Shipilov_.jpg

При этом он уточняет, что предложенный подход следует рассматривать не как замену существующих способов скрининга раковых образований, а как их дополнение, позволяющее увеличить вероятность обнаружения на ранних стадиях заболевания.

Сейчас завершен важный этап экспериментальной проверки метода обнаружения и визуализации опухолей внутри биологических тканей. Для этого радиофизики разработали фантом молочной железы – искусственный многослойный объект, все элементы которого по своим электрофизическим характеристикам очень близки к реальным тканям. В фантоме груди содержатся неоднородности, которые имитируют злокачественную опухоль. На созданной установке радиофизики могут просканировать фантом и обнаружить неоднородности, имитирующие злокачественные опухоли, а также с помощью специальной обработки сигналов указать с высокой точностью, где они находятся. Эти результаты были опубликованы в журнале Medical Physics.

– Исследования по радиоволновой маммографии активно ведутся во многих странах. Дальше всех продвинулись ученые из Великобритании. Они уже предложили действующий прототип, который проходит клинические испытания. Мы рассчитываем в течение 2-3 лет подключить к исследованию специализированные компании, разработать действующий образец установки и также выйти на этап клинического испытания. Эти же компании обеспечат сертификацию прибора. При этом уже сейчас можно сказать, что время зондирования пациента мы сможем сократить по сравнению с зарубежными образцами с 3-4 минут до 20-30 секунд, – подчеркивает Сергей Шипилов.

В настоящее время задачей эффективного поиска опухолей в биологических тканях занимается большой коллектив – сотрудники кафедры радиофизики ТГУ и Института сильноточной электроники СО РАН, среди которых как доктора и кандидаты наук, так и аспиранты и магистранты. По вопросам образования опухолей исследователей консультируют в НИИ онкологии Томского НИМЦ. Кроме того, в разработке принимают участие партнеры из коммерческих организаций, которые предоставляют специализированную измерительную технику: ООО «Планар» и НПК «ТАИР».