Научно-образовательные школы Московского университета

Физики разработали методы терагерцовой спектроскопии для ранней диагностики опухолей

Фотоника Наука
Сотрудники научно-образовательной школы МГУ «Фотонные и квантовые технологии. Цифровая медицина» применили методы ТГц фотоники для диагностики молекулярных маркеров глиом — опухолей головного мозга. Результаты исследования опубликованы в журнале Photonics.
Известно, что в ТГц диапазоне частот лежат вращательные и колебательные моды молекул, что позволяет применять это излучение для качественного обнаружения различных метаболитов в организме человека, а также для их количественной оценки. В работе представлены ТГц свойства не только тканей мозга, но и молекулярных маркеров, наличие которых свидетельствует о степени заболевания.
«Основным результатом работы является детальное рассмотрение существующих работ по обозначенному направлению, с акцентом на такие перспективные методы, как ТГц спектроскопия и ТГц визуализация тканей мозга в сопровождении с методами машинного обучения и методами плазмоники», — рассказал научный сотрудник кафедры общей физики и волновых процессов физического факультета МГУ Андрей Ангелуц.
Основной вывод работы состоит в том, что ТГц методы с применением метаматериалов и методов машинного обучения являются чувствительными по отношению к обнаружению молекулярных маркеров глиом и могут быть применены для ранней диагностики опухолей.
В работе рассмотрены методы ТГц спектроскопии и ТГц визуализации. Также обсуждаются новые технологии обнаружения молекулярных маркеров в ТГц диапазоне на основе метаматериалов. Рассмотрены различные методы машинного обучения, позволяющие повысить уровень чувствительности обнаружения маркеров и дифференциации здоровых и опухолевых тканей с помощью ТГц методов.
В работе приведены сравнения с другими методами, которые показывают, что ТГц методы не уступают существующим, и наравне с такими, как МРТ, ПЭТ и т. д. показывают высокую дифференциацию злокачественных новообразований от доброкачественных. Данный факт позволяет проводить в том числе интраоперационную диагностику, позволяя качественно удалить опухоль. В перспективе возможна разработка медицинского прибора ТГц диапазона с применением ТГц метаматериалов, в качестве высокочувствительного детектирующего элемента. Включение механизмов машинного обучения в программное обеспечение прибора, позволит повысить качество дифференцирования разных типов тканей головного мозга.