Визуализация в медицине

Что нас больше всего восхищает в современной медицине, так это её превращение в точную науку — настолько точную, что благодаря новым технологиям болезнь зачастую можно увидеть в подробностях, чуть ли не до каждой клеточки. И врачам в некоторых случаях это очень помогает!

Команда американских исследователей разработала микроскоп с нейросетью и дополненной реальностью. Аппарат обучили (по аналогии с системой распознавания лиц) 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, их несколько штук на этом чипе высотой 3 миллиметра. 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. Одну из них испытал на себе 12-летний Богдан из Барнаула. У него несколько пороков сердца. Мама с рождения водит сына по врачам, но здоровье пока мешает сбываться мечтам.

Богдан приехал в Центр сердечно-сосудистой хирургии имени Бакулева, где в отделе ядерной диагностики умеют визуализировать отклонения, недоступные многим другим исследованиям. Сначала вот в этой лаборатории для мальчика изготавливают радиоактивный препарат. Их существует несколько, специалисты заранее подбирают 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 — тут его готовят к введению, а потом доставляют пациенту. Богдан уже ждет.

Радионуклиды здесь используются очень короткоживущие, некоторые распадаются уже в течение часа, это делает процедуру безопаснее для больного. Исследование завершено — на дисплее докторам отчетливо видно, в чем дело.

Откуда же берутся разные цвета? Позитронно-эмиссионная томография — так называется метод — 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 ещё 3D-очки теперь применяют в офтальмологии. Это — операция в центре микрохирургии глаза в Новосибирске. Трехмерная стереоскопическая видеокамера выводит изображение на 55-дюймовый дисплей, а врач через стереоочки видит объемную картинку — все это позволяет увеличить орган во много раз. Оперировать так можно практически любую патологию.

Ну а это — первый в мире томограф, который сканирует весь глаз! И даже через катаракту или кровоизлияния (они 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. Метод уже применяют офтальмологи “Микрохирургии глаза”.

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

Всё это, конечно, даёт новые инструменты врачам! И не зря 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.

Благодарим за помощь в съёмке сюжета:

• Сотрудников Национального медицинского исследовательского центра сердечно-сосудистой хирургии им. А. Н. Бакулева за интервью и возможность снять радионуклидную  диагностику
• Руководство и пресс-службу МНТК «Микрохирургия глаза» имени академика С. Н. Федорова за демонстрацию современных технологий и сотрудничество
• Новосибирский филиал ФГАУ НМИЦ МНТК «Микрохирургия глаза» имени академика С. Н. Федорова за интервью с экспертами и возможность запечатлеть уникальную операцию
• Сколковский институт науки и технологий за рассказ о визуализации кровотока в сосудах головного мозга

Полный выпуск «Чуда техники с Сергеем Малозёмовым» от 31 октября доступен по ссылке

Все полные выпуски программы «Чудо техники» находятся здесь