- principal
- Articole
- Științele vieții
- Alte științe ale vieții
- Tomografia fluorescenta difuza pentru diagnosticarea precoce a cancerului
Anual, aproximativ 6 milioane de noi cazuri de cancer sunt înregistrate în lume. Unul dintre factorii cheie în lupta împotriva acestei boli teribile este diagnosticarea tumorilor în stadiile incipiente. Aplicarea metodelor de diagnosticare biomedicală optică în combinație cu tehnologiile de prelucrare a datelor grafice permite găsirea de neoplasme maligne de 100 de ori mai rapidă.
Difuzarea tomografiei fluorescente (DFT) este una din noile metode moderne de diagnostic optic al tumorilor. Marcherele fluorescente speciale (molecule organice complexe) sunt introduse în organism, care se atașează la celulele maligne. Iluminarea țesuturilor la o anumită lungime de undă determină fluorescența markerilor, iar înregistrarea acesteia permite determinarea localizării tumorii.
Principala dificultate a metodei DPT este că lumina care trece prin țesuturi biologice suferă o dispersie puternică. Prin urmare, este imposibil să vedeți direct contururile unei regiuni strălucitoare, mai ales dacă se află la o adâncime considerabilă.
Ca rezultat al experimentelor, cu un aranjament diferit de iluminare și de detectare a specialiștilor de la Institutul de Fizică Aplicată, Academia Rusă de Științe au dezvoltat algoritmi speciali pentru reconstrucția de distribuție tridimensională a fluoroforilor în țesut, care poate determina cu precizie locația și geometria tumorii.
Biophotonics de laborator al Institutului de Fizică Aplicată (cm. Lista subdiviziunilor structurale Institutul) a fost fondată în urmă cu peste 15 de ani, este în prezent angajată în dezvoltarea de metode și instrumente pentru crearea de diagnosticare optice biomedicale. Unul dintre domeniile-cheie ale cercetărilor în curs este dezvoltarea de tomografie cu difuzie optică și modificarea fluorescentă.
Alex Katichev, Cercetător Junior al Institutului, a declarat: „În studiile noastre, am folosit metoda Monte Carlo (CMI) - o metodă de simulare numerică a propagării radiației în mediul înconjurător. Cu toate meritele sale, această metodă necesită resurse uriașe de calcul al sistemului: modelarea unei situații tipice necesită calcularea ordinii unui miliard de traiectorii aleatorii! Pentru a efectua un experiment, inițial, ne-a luat un timp considerabil - până la câteva ore. Acest lucru a fost inacceptabil. Transferul de calcul la arhitectura procesoarelor grafice NVIDIA CUDA a dat peste o sută de ori mai multă performanță. Durata medie pentru a primi rezultatul a fost redusă de la două ore și jumătate la 1,5 minute. Reducerea timpului de calcule a permis creșterea numărului de traiectorii și, ca rezultat, îmbunătățirea semnificativă a acurateței rezultatelor. "
Aplicarea acestui algoritm de simulare nu se limitează la sarcinile de tomografie fluorescentă difuză. În viitor, utilizarea sa în planificarea radioterapiei. Este cunoscut faptul că această metodă este utilizată în mod activ în tratamentul cancerului, dar are o serie de efecte secundare - în cazul în care expunerea la radiații la zona de radiație este determinată cu o precizie suficientă, astfel încât riscul de deteriorare a organelor sănătoase are loc. Dacă aflați cum să simulați cu exactitate trecerea radiației prin corp, procedura va fi mai eficientă și mai sigură. Soluția unei astfel de probleme necesită o putere de calcul imensă, numai procesoarele grafice pot oferi la un timp acceptabil.
Pentru mai multe informații despre proiect pot fi obtinute de la curator său Michael Kirillina (kirillinufp.appl.sci-nnov.ru) sau programator de plumb Ilya Fix (FiksIIyandex.ru).
Citiți articolele:
O eroare în text?
Selectați-l și apăsați pe ctrl + enter