Когда рак пятится: врачи увидят опухоли размером менее миллиметра
В России разработана первая отечественная система диагностики, основанная на использовании ультразвуковых волн и лазерного излучения. Она пригодится для получения изображений внутренних патологий, в том числе опухолей размером менее миллиметра. Использование лазерного излучения позволяет не только значительно повысить шансы обнаружения ракового образования, но и показать на глубине до нескольких миллиметров внутреннюю структуру твердых тканей — зубов и костей.
Ультразвуковая диагностика позволяет получить изображение внутренних органов и биологических тканей в режиме реального времени. Однако недостатки стандартных методов УЗИ — в низкой контрастности и качестве изображения. В частности, это относится к диагностике раковых опухолей, которые на ранней стадии практически невозможно отличить от здоровых тканей.
В НИТУ «МИСиС» разработали аппарат, представляющий собой разновидность УЗИ, использующую лазерное излучение. Изначально он предназначался для визуализации кровеносных сосудов. Однако в ходе исследований выяснилось, что аппарат применим как для диагностики онкологических образований в мягких тканях, так и для обследования твердых тканей, например зубов.
Обычные аппараты УЗИ работают следующим образом. Источник испускает звуковые волны, а органы и ткани отражают их, пропускают или поглощают. Приемник прибора улавливает отраженные и рассеянные волны, а компьютер преобразует зарегистрированные сигналы в изображение.
— В нашем аппарате используются законы не только акустики, но и оптики, — рассказал заведующий лабораторией «Лазерно-ультразвуковая диагностика структуры и свойств горных пород и гетерогенных конструкционных материалов» НИТУ «МИСиС» Александр Карабутов. — Лазерный источник испускает импульсное инфракрасное излучение, которое поглощается участками живых тканей организма, за счет чего они нагреваются, а затем быстро охлаждаются. Это приводит к кратковременному расширению вещества и последующему возбуждению ультразвуковых волн. Эти волны могут быть зарегистрированы и использованы для построения изображений ткани.
Образно говоря, облучение лазером приводит к своеобразной «вибрации» тканей, которую регистрирует приемник прибора. В результате можно увидеть участки биологической ткани размером в два-три раза меньше, чем с помощью обычного УЗИ. Человеку такое исследование не доставляет боли или дискомфорта.
Раковые опухоли можно отличить от обычных тканей и на обычном аппарате УЗИ, но лишь к тому моменту, когда их объем достигнет сантиметра. Однако метастазы — раковые клетки, распространяющие болезнь по организму, — могут появляться при размере опухоли от 3 мм. Прибор на основе лазерного УЗИ дает возможность обнаружить опухоль при размере менее миллиметра.
Также аппарат позволяет отличить доброкачественную опухоль от злокачественной. Зачастую это сделать трудно, и врачи вынуждены проводить биопсию — изымать кусочек ткани опухоли для анализа. Нередко добраться до нее довольно трудно, а по мнению некоторых врачей, такая процедура может послужить дополнительным фактором развития опухоли.
Новое лазерное УЗИ позволяет определять уровень кислорода в крови, а значит, сигнализировать о наличии злокачественных образований, так как они имеют особенность активно расти, забирая кислород из тканей, располагающихся поблизости.
— Устройство позволяет получать изображения кровеносной системы органов, а также оценивать уровень кислорода в крови, — отметил инженер лаборатории «Лазерно-ультразвуковая диагностика структуры и свойств горных пород и гетерогенных конструкционных материалов» Василий Зарубин. — Это дает возможность неинвазивно (без хирургического вмешательства) определить вид опухоли. Мы планируем использовать аппарат для поиска и изучения опухолей молочной железы и других образований, расположенных не слишком глубоко под кожей. Также разработанная установка может быть реализована в виде зонда для поиска злокачественных образований слизистых оболочек, пищевода, желудка, прямого кишечника.
Поскольку этот вид диагностики неинвазивный, то он, безусловно, будет востребован в медицине для диагностики внутреннего строения биотканей и органов, содержащих в том числе и твердые имплантаты, добавил специалист по лазерным технологиям, профессор НИЯУ «МИФИ» Сергей Гончуков. С помощью аппарата можно получить изображение на глубине до нескольких миллиметров даже в твердых тканях, что открывает перспективы применения устройства в стоматологии, для осмотра состояния внутренней структуры зубов, в том числе близлежащих нервов.
В настоящее время научный коллектив занимается улучшением характеристик экспериментального прототипа системы, а также адаптацией его под конкретные задачи.
