Примерное время чтения: 6 минут
297

Прорыв в МРТ. В Петербурге создали беспроводной сканер молочных желез

Еженедельник "Аргументы и Факты" № 47. Аргументы и факты - Петербург 24/11/2021
Разработка увеличивает скорость сканирования в два раза, а значит, может сократить очередь желающих обследоваться.
Разработка увеличивает скорость сканирования в два раза, а значит, может сократить очередь желающих обследоваться. Технопарк Университета ИТМО

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), рак молочной железы сегодня занимает первое место в мире среди онкологических заболеваний у женщин. Он успешно лечится на ранней стадии, но более 40% случаев рака груди в России выявляется на поздней. В стране каждый год по этой причине умирают более 20 тысяч женщин.

Именно поэтому ученые и врачи активно работают над повышением эффективности методов ранней диагностики. Так, Университет ИТМО недавно представил беспроводное компактное устройство для сканирования молочных желез.

Точный, но дорогой

Сегодня заболевания молочной железы в медицинских центрах Санкт-Петербурга диагностируют с помощью ультразвукового исследования (УЗИ), магнитно-резонансной томографии (МРТ) и маммографии. МРТ – это самый точный метод обследования, который позволяет получить более детальное изображение патологических очагов, чем при маммографии и УЗИ, а значит, выявить болезнь на ранней стадии. Кроме того, магнитно-резонансная диагностика не подразумевает воздействие ионизирующего излучения на организм женщины, а также подходит пациенткам с плотной тканью или имплантами (в этом случае маммография противопоказана).

Как работает МРТ? Суть магнитно-резонансной томографии состоит во взаимодействии водорода, содержащегося в молекулах воды клеток человека, с магнитным полем. На время сканирования пациента помещают в тоннель аппарата, где внутри находятся: магнит, радиочастотные (приемные и передающие) катушки, градиентные катушки, генератор радиоимпульсов, считывающее устройство и прочее. Отклики протонов водорода фиксируют специальные приемные катушки, и после программных преобразований на экране монитора появляется МР-снимок, где контраст здоровых клеток отличается от пораженных болезнью структур. Однако главным недостатком МРТ до сих пор остается его высокая цена. Эту проблему и пытаются решить петербургские ученые.

«Специализированные приемные катушки, необходимые для качественных магнитно-резонансных изображений, имеют несколько недостатков, – говорит кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Нового физтеха Университета ИТМО Алена Щелокова. – Во-первых, они очень дорого стоят: получается, медицинскому центру необходимо купить не только сам томограф, цена которого может достигать 100 млн рублей и выше, но и определенный набор катушек – под каждую часть тела. Во-вторых, эти катушки очень громоздкие и тяжелые, что затрудняет их смену и обслуживание аппарата. В-третьих, катушки требуют подключения к томографу с помощью радиочастотного кабеля, содержащего хрупкие коннекторы, которые часто ломаются, что требует дополнительных трат на обслуживание. Все эти недостатки мы попытались устранить с помощью нашего изобретения – беспроводного компактного устройства для сканирования молочных желез MetaCoil. Оно более легкое, дешевое и не требует подключения к томографу с помощью радиочастотных кабелей».

Ученые продолжают работать над усовершенствованием устройства и добавляют новые функции.
Ученые продолжают работать над усовершенствованием устройства и добавляют новые функции. Фото: Технопарк Университета ИТМО

Диагностика камбалы

«На протяжении последних 8 лет наша команда экспериментировала с различными материалами, из которых можно было бы собрать устройство, позволяющее управлять распределением электромагнитного поля и попробовать применить его в магнитно-резонансной диагностике, – продолжает Алена Щелокова. – Результаты оказались впечатляющими, когда мы поместили в аппарат МРТ двухметровую суперлинзу. Проблема была в том, что человек бы туда уже не поместился… Фундаментальные исследования продолжались, мы испытывали разные материалы на неживых объектах – даже сканировали свежемороженую камбалу из супермаркета, расположив ее вблизи решетки из немагнитных проводников, которые находились в тазике с водой. Затем тазик превратился в коробочку, а коробочка в удобную подкладку. Тогда мы впервые сделали четкий снимок руки добровольца – в его роли выступил профессор Эндрю Вебб – голландский ученый, заинтересовавшийся нашим исследованиями».

В 2019 году ученые из Петербурга создали на основе метаматериалов первую катушку MetaCoil для сканирования груди и смогли испытать ее на базе Национального медицинского исследовательского центра имени В. А. Алмазова на девушках-волонтерах.

Результаты показали, что беспроводные радиочастотные катушки позволяют повысить чувствительность МРТ и получить более информативные изображения с лучшим качеством. Кроме того, разработка петербуржцев увеличивает скорость сканирования в два раза, а значит, может сократить очередь ожидающих обследования, которая в России растягивается на долгие месяцы. Для сравнения, у нас в стране на 1 миллион человек приходится лишь 2,3 МРТ, в Германии – 34, в США – 37, в Японии – 52. Расходы на обслуживание также значительно уменьшаются за счет того, что устройство беспроводное и не требует специального соединения с МРТ-аппаратом. Важный для пациентов плюс – уменьшение радиочастотной нагрузки в 5-7 раз и удобный корпус.

Внутри устройство состоит из уникальных метаматериалов.
Внутри устройство состоит из уникальных метаматериалов. Фото: Технопарк Университета ИТМО

К слову, над последним тоже пришлось значительно поработать. По признанию разработчиков, сначала он выглядел как «Запорожец», но с привлечением дизайнеров превратился в беспилотный автомобиль. Корпус устройства напечатан на 3D-принтере, подушки сшиты из искусственной кожи и поролона.

Сейчас ученые продолжают работать над усовершенствованием устройства и добавляют новые функции, исходя из пожелания врачей (катушка используется для МР-исследований в Центре Алмазова). В частности, планируется, что в скором времени можно будет сканировать не только саму молочную железу, но и подмышечные впадины, где находятся лимфоузлы и могут скрываться метастазы. Также ведутся работы по оптимизации корпуса – он будет еще более удобным и эргономичным.

*Проект петербургских ученых поддержал «Российский научный фонд» (некоммерческая организация, созданная по инициативе президента РФ для поддержки российской науки).

Кстати

За последние 15 лет заболеваемость раком молочной железы в России увеличилась более чем в 2 раза.

Оцените материал
Оставить комментарий (0)

Также вам может быть интересно


Топ 5


Самое интересное в регионах