«Умная» диагностика: как визуализация в медицине спасает жизни

Команда американских исследователей разработала микроскоп с нейросетью и дополненной реальностью. Аппарат обучили искать раковые клетки на изображениях. По словам исследователей, подобным «умным» модулем можно оснастить многие микроскопы, которые сейчас используются в клиниках.

В Мюнхене создали самый маленький в мире детектор для УЗИ. Технология позволит в перспективе получать ультразвуковые изображения не хуже, чем с микроскопа. А другая международная группа исследователей сконструировала имплантат размером со спичку, который вводится в кровеносный сосуд мозга, не требуя трепанации черепа, и позволяет не только регистрировать активность нейронов, но и «дирижировать» ими, стимулируя электросигналами.

Некоторые технологии, которые визуализируют едва ли не каждую клеточку, уже успешно применяются. В Центре сердечно-сосудистой хирургии имени Бакулева в отделе ядерной диагностики умеют визуализировать отклонения, недоступные многим другим исследованиям. Для пациента изготавливают радиоактивный препарат, заранее подбирая подходящий в зависимости от того, какого рода патологию нужно найти. Это совместная работа физиков, радиохимиков и медиков. Затем на специальном лифте, чтобы минимизировать излучение, контейнер с препаратом поднимается на другой этаж, где его готовят к введению, а потом доставляют пациенту.

Радионуклиды здесь используются очень короткоживущие, некоторые распадаются уже в течение часа, что делает процедуру безопаснее для больного. Когда исследование завершено, на дисплее врачам отчетливо видно, в чем дело. Позитронно-эмиссионная томография визуализирует, как распределяется в организме введенный радиопрепарат. У больных и здоровых клеток разный обмен веществ, радиоактивное вещество накапливается неравномерно, и сканер это «видит».

Радионуклидная диагностика делает видимыми воспалительные процессы и рак даже до появления симптомов и помогает оценивать эффективность лечения. Это увеличивает шансы на выздоровление даже у тех пациентов, пораженные органы которых казались безнадежными до обследования в отделе ядерной диагностики.

Особенно важна визуализация в онкологии. Исследователи из Мичиганского университета придумали методику, которая заставляет опухоли светиться красным в темноте. А ученые из Пенсильванского университета вводили флуоресцентный зеленый краситель собакам, и опухоль молочных желез тоже обретала свечение. Все эти методики помогут точнее определять пораженные зоны и удалять их, не повреждая много здоровых клеток.

А в офтальмологии теперь применяют 3D-очки. В центре микрохирургии глаза в Новосибирске трехмерная стереоскопическая видеокамера выводит изображение на 55-дюймовый дисплей, а врач через 3D-очки видит объемную картинку — все это позволяет увеличить орган во много раз. Оперировать так можно практически любую патологию.

Там же есть первый в мире томограф, который сканирует весь глаз. И даже через катаракту или кровоизлияния, которые мешают диагностике, аппарат способен визуализировать глазное дно. Именно его заболевания незаметны снаружи, но часто портят зрение. До появления этой технологии врачи, например, должны были вводить в вену красители, которые могли вызвать аллергию. Теперь же уколы не нужны: сканирование инфракрасным лучом дает полную картину.

Исследователей привлекает и мозг — они все чаще визуализируют процессы, происходящие там. Например, команда американских ученых создала самую подробную карту части мозга человека. Она включает 50 тысяч нейронов и 130 миллионов связей между ними и занимает на сервере почти 1500 терабайт памяти. Причем все эти данные были получены после исследования всего одного кубического миллиметра мозговой ткани.

Ученые Сколковского института науки и технологий совместно с коллегами из Саратовского госуниверситета разрабатывают новый метод визуализации кровотока в мозговых сосудах. Это позволяет обнаружить мельчайшие капилляры, увидеть каждый эритроцит и измерить скорость его движения. Такие возможности дала особая обработка изображений с микроскопа.

Несколько лет назад Нобелевский комитет, присуждая премию за визуализацию биомолекул, отметил, что изображение является ключом к пониманию. Последние достижения это подтверждают, спасая жизни и возвращая здоровье.