Группа исследователей из Казанского федерального университета совместно со Стартап-студией КФУ разрабатывает инновационный маммограф, который позволит выявлять злокачественные образования в молочных железах без использования рентгеновского излучения. Новый аппарат основан на оптико-акустическом методе и предназначен для выявления рака на самой ранней стадии, что сделает скрининг более безопасным и доступным для широких возрастных групп.
Традиционная маммография, признанная долгие годы «золотым стандартом» диагностики рака груди, проводится с применением рентгеновского излучения. Однако этот метод имеет ограничения: обследование обычно рекомендуют женщинам старше 35-40 лет, в то время как рак груди всё чаще выявляют у более молодых пациенток. К тому же регулярное облучение может нести риск для здоровья, что сужает возможности ранней и систематической диагностики.
«Маммографы и диагностическое оборудование работают на рентгеновском излучении. Это всегда облучение, поэтому часто сделать такую процедуру невозможно», — отмечает руководитель Стартап-студии КФУ, эксперт Платформы университетского технологического предпринимательства Илья Князев. Кроме того, используемое в некоторых случаях ультразвуковое исследование (УЗИ) тоже не является полностью безопасным — по мнению ряда специалистов, ультразвук может нарушать структуру ДНК, а также негативно воздействовать на эмбрионы.
Разрабатываемый маммограф принципиально отличается от традиционных аппаратов: в его основе — лазерный луч, работающий на особой частоте, который вызывает специфическую вибрацию молекул в тканях. Эти вибрации улавливаются акустическими сенсорами, что позволяет формировать трёхмерное изображение с высоким уровнем детализации. Особенность технологии заключается в использовании уникальных кристаллов, необходимых для генерации лазерного излучения нужной длины волны.
«Лазер сфокусирован на определённой световой волне. Под воздействием лазера атомы кислорода в новообразованиях, которых больше, чем в здоровых тканях, начинают резонировать. Акустические сенсоры улавливают этот звук, и в результате получается трёхмерная картинка с высокой детализацией тканей и опухолей», — объясняет Илья Князев.
По качеству изображения новый метод сопоставим с магнитно-резонансной томографией (МРТ), но в отличие от неё не требует крупного и дорогостоящего оборудования, что делает его более подходящим для массового скрининга. Маммография с применением рентгена не обладает такой высокой разрешающей способностью и способна выявлять опухоли только на более поздних стадиях.
«Наше изобретение позволяет обнаруживать онкологию на самых ранних стадиях. Маммография с рентгеном не обеспечивает такой точности, там видны уже крупные опухоли. И главное — новый метод абсолютно безопасен для здоровья. Его эффективность подтверждена многочисленными исследованиями, в том числе и зарубежными», — подчёркивает Князев.
Подобные разработки ведутся и за рубежом, однако критическим элементом технологии являются специальные кристаллы для лазерного излучения. В мире существует всего три центра, способных выращивать такие кристаллы — в России, США и Израиле. Также интерес к технологии проявляет Китай.
Команда Казанского университета обладает опытом выращивания подобных кристаллов, ранее применявшихся в проекте по исследованию металлов и создании установки для неразрушающего контроля качества отливок. Этот опыт позволит ускорить разработку и внедрение нового вида маммографа.
Основная задача команды — доработать кристалл, излучающий световой луч, оптимальный для взаимодействия с живыми тканями. На первом этапе специалисты выбирают параметры выращивания таких кристаллов в лабораторных условиях. Эти испытания займут от шести до восьми месяцев. Если проект продолжит получать финансовую поддержку, готовый маммограф может появиться примерно через три года.
В разработке участвуют физики КФУ и инженеры с опытом работы над аналогичными технологиями. Изначально в стартап-студию поступило несколько научных инициатив, включая систему анализа кровотока в мелких сосудах, однако приоритетом стало создание нового маммографа.
По словам представителя проекта Ильи Князева, новая технология вызвала большой интерес в профессиональной среде биомедицинских исследователей. Метод позволит не только выявлять рак молочной железы на ранних стадиях, но и использоваться для диагностики рака щитовидной железы, простаты и других тканей, где применим скиннинг — способ визуализации с помощью оптических методов.
«Раковые клетки синтезируют избыточный кислород, и таким образом их можно увидеть. У проекта большие перспективы», — отметил Илья Князев.
Кроме диагностики, новая технология может применяться во время операций, позволяя «подсвечивать» ткани в реальном времени и оперативно контролировать состояние опухоли. В отличие от МРТ, оборудование которого сложно разместить в операционной, этот метод обеспечивает удобство и эффективность, открывая новые возможности для медицины нового уровня.