Российские онкологи научились видеть опухоль
Российским ученым удалось разработать метод повышения эффективности визуализации опухолей методом диффузной флуоресцентной томографии. Разработанный ими алгоритм позволит также повысить результативность и безопасность лучевой терапии.
При проведении диффузной флуоресцентной томографии (ДФТ) – одного из новых современных методов оптической диагностики опухолей – в организм вводят специальные флуоресцентные маркеры или флуорофоры, прикрепляющиеся к злокачественным клеткам и "подсвечивающие" их под действием света определенной длины волны. Такая подсветка позволяет определять локализацию опухоли. Однако при прохождении через живые ткани свет очень сильно рассеивается, что затрудняет получение четкого изображения светящейся области, особенно если она расположена на значительной глубине.
Специалисты Института прикладной физики РАН, работающие под руководством Михаила Кириллина, предложили метод значительного повышения наглядности результатов диффузной флуоресцентной томографии. В результате экспериментирования с различным расположением подсветки и детекторов они разработали специальные алгоритмы реконструкции трехмерного распределения флуорофоров в тканях, позволяющие точно определять месторасположение и форму опухоли.
По словам младшего научного сотрудника института Алексея Катичева, при всех своих достоинствах метод требует огромных вычислительных ресурсов: при моделировании типичной ситуации необходимо вычислять около миллиарда случайных траекторий. Изначально на проведение одного эксперимента уходило до нескольких часов, что совершенно неприемлемо с практической точки зрения.
Решить эту проблему удалось путем перехода от использования обычных вычислительных процессоров на архитектуру графических процессоров. Это снизило среднее время получения результата с 2,5 часов до 1,5 минут. Параллельно сокращение времени расчетов позволило увеличить число обрабатываемых траекторий и, соответственно, значительно повысить точность результатов.
Диапазон применения данного алгоритма не ограничивается задачами диагностики. В перспективе предполагается его использование в планировании лучевой терапии. Известно, что, несмотря на побочные эффекты, радиоактивное облучение широко применяется в лечении онкологических заболеваний. Современные подходы не позволяют достаточно точно определять зону облучения, поэтому всегда существует риск повреждения здоровых органов. Точное моделирование прохождения излучения через все тело позволит значительно повысить эффективность и безопасность процедуры.
