На одном дыхании: в ТГУ создан комплекс для диагностики рака легких

ТОМСК, 19 янв – РИА Томск. Ученые Томского государственного университета (ТГУ) планируют вывести на рынок с помощью индустриальных партнеров программно-аппаратный комплекс для дифференциальной медицины: устройство позволит определять в воздухе, выдыхаемом пациентами, рак легких, пневмонию и другие заболевания. Подробности – в материале РИА Томск.

От методики до прототипа

Ранее сообщалось, что специалисты ТГУ в 2016 году разработали методику, которая позволяет на основе анализа выдыхаемого человеком воздуха определять, имеет ли он бронхолегочные заболевания, в том числе рак легких: с помощью лазерного газоанализатора ученые ищут в воздухе маркеры, свидетельствующие о заболеваниях.

Разработка метода и сбор данных являлись частью совместной работы ТГУ, Сибирского государственного медуниверситета, НИИ онкологии Томского НИМЦ РАН, индустриального партнера – ООО "Специальные технологии" в рамках федеральной целевой программы. Исследование было поддержано государственной субсидией в размере 14,5 миллиона рублей.

"Разработка в целом состоит из аппаратной части (собственно, прибор) и аналитической. Аппаратная часть регистрирует летучие биомаркеры в выдыхаемом воздухе. Аналитическая часть: созданные с использованием машинного обучения соответствующие алгоритмы, которые позволяют проводить диагностику", – объяснил профессор ТГУ Юрий Кистенев.

© с сайта ТГУ

Профессор Юрий Кистенев

Количество и качество маркеров

Способы диагностики заболеваний на основе анализа выдыхаемого воздуха разрабатываются многими научными коллективами всего мира. Но проект ученых ТГУ имеет здесь свою особенность: метод предназначен для выявления не одного, а сразу нескольких заболеваний благодаря возможности оперативной и простой в реализации регистрации большого числа летучих биомаркеров.

Чтобы объяснить значимость такого подхода, профессор Кистенев привел в пример диагностику для людей с сахарным диабетом. Известно, что когда ухудшается их состояние, увеличивается концентрация ацетона в выдыхаемом ими воздухе.

"А теперь перевернем ситуацию: можно ли говорить, что человек болеет диабетом, если повысилось содержание ацетона в выдыхаемом им воздухе? Нет. Потому что этот маркер не высокоспецифичный, и появляется во многих ситуациях, например, когда человек не поел", – рассказал он.

Если в этой ситуации определить другие специфичные маркеры в воздухе, тогда можно поставить диагноз "диабет", считает профессор. То же самое касается других заболеваний, в частности пневмонии и рака легких. Ученые ТГУ решают эту задачу с помощью лазерной спектроскопии.

"Мы решили непростую техническую задачу, которая позволяет нам контролировать большое число легких молекул, свидетельствующих о наличии заболеваний. Используя метод машинного обучения, мы учим устройство выявлять специфические паттерны метаболитов, чтобы отличать одно заболевание от другого, наличие заболевания от здорового состояния", – уточнил Кистенев.

Программно-аппаратный комплекс ТГУ регистрирует с высокой чувствительностью не менее 20 легких метаболитов в выдыхаемом воздухе одновременно.

© предоставил Юрий Кистенев

Устройство для скрининговой диагностики рака легких с использованием лазерного оптико-акустического медицинского газоанализатора

Высокая точность

В рамках проекта ученые ТГУ с коллегами-медиками провели исследование, в котором принимали участие 30 пациентов с диагнозом "рак легких", 40 человек с хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ), 40 с пневмонией, а также 130 здоровых добровольцев.

"На стадии тестирования у нас получилось следующее среднее значение: наше устройство показало 96% правильных диагнозов по раку легких, 80% и 84% по ХОБЛ и пневмонии соответственно. Это достаточно высокие показатели", – сказал профессор.

После испытаний прототипа ученые определили, что именно нужно доработать, и в настоящее время ищут партнеров и производителей, которые будут заинтересованы в готовом устройстве.

"Наша задача – сделать вариант, который можно легко и эффективно использовать в клиниках, в рутинной практике. Конечный прибор должен быть надежным, удобным, более простым с точки зрения использования медицинским персоналом", – резюмировал собеседник агентства.

По данным авторов проекта, от рака легких ежегодно погибает 1,2 миллиона человек. Это заболевание занимает лидирующее место в списке причин онкологической смертности. Одной из главных проблем в данной области остается позднее выявление злокачественных новообразований в амбулаторно-поликлинических учреждениях.

Презентация проекта на выставке "ВУЗПРОМЭКСПО-2020"